水文过程对农业小流域氮素迁移的影响

以江西低丘红壤区农业小流域为研究对象,在自然降雨条件下对小流域内试验小区、上游灌渠和小流域出口径流中的氮素浓度进行监测,旨在从小区尺度和小流域尺度阐明农业小流域氮素流失与降雨和径流的关系。结果表明:在小区坡面流中,硝态氮浓度随降雨径流的变化趋势不明显,铵态氮和全氮浓度随降雨径流的增加呈先增加后降低的趋势;壤中流对硝态氮的流失有主要影响,而坡面流对全氮的流失作用不可忽视。小流域的氮素流失主要发生在4~6月,其间氮素NH4 -N、NO3--N和TN的流失量在上游干旱地灌渠分别占年流失量的74%、61%和62%;在小流域出口分别占年流失量的82%、70%和79%。年全氮流失量达43.8kg/hm2,占氮素施用量的22.6%。     

锦巧径流小区不同植被条件下降雨对土壤侵蚀的影响分析

文章以锦巧小流域为例,设立8个径流小区,采用径流小区实验的方法探究了植被类型与土壤侵蚀之间的相关关系。研究表明:林地的土壤侵蚀强度最低,撂荒地最高,农耕地居中,林地具有较强的水保能力,水土保持治理的最佳植物措施为林地;总体上,径流深、径流量、土壤流失量与降雨量及降雨侵蚀力之间存在显著的正相关关系,降雨具有加快土壤侵蚀的作用应实施重点防护,研究成果可为小流域治理及其水保方案优化设计提供参考。     

土壤—植物系统净化地表径流非点源 污染物实验研究

利用自行设计的6 m土槽构建土壤—植物系统,以无植被土槽为空白对照,设置不同的污染物进水浓度,采用模拟径流方式进行非点源污染净化实验。结果表明：（1）植被的存在能有效滞缓径流和提高污染物去除率,其中土壤—高羊茅系统的净化效果略优于土壤—紫花苜蓿系统,其SS、NO-3-N、NH3-N、TDP、PP去除率分别达到86.61%、25.83%、52.03%、26.53%及76.59%;（2）在本研究的进水浓度范围内,浓度变化对处理系统净化效果的影响与污染物存在状态有关,进水浓度增加后颗粒态污染物去除率无显著变化而溶解态氮去除率均出现明显下降;（3）以污染物出水浓度随径流长度的变化表征污染物截留特征,SS和PP出水浓度均随径流长度增加而呈指数降低,NO-3-N、NH3-N和TDP出水浓度随径流长度增加而呈线性降低,植被及进水浓度条件对污染物截留特征无明显影响。     

自然降雨条件下紫色土坡地氮素随径流迁移特征

为研究自然降雨条件下紫色土坡地氮素随径流流失的特征,采用野外径流观测法,对一紫色土丘陵区2013年4次典型降雨产流事件进行了监测,测定了径流量及径流中氮素的形态、浓度与通量的变化情况。结果表明:自然降雨条件下,地表径流和壤中流径流量均与降雨量呈显著的正相关性;径流方式对紫色土坡耕地氮素形态在径流中的分配影响显著;地表径流中的氮素以颗粒态氮的形式流失,而壤中流中的氮素以可溶态氮的形式流失;氮素随壤中流淋失是紫色土坡地氮素流失的主要方式。研究结果可为调控长江上游紫色土丘陵区氮素流失提供参考。     

栖龙湾小流域坡面产流产沙特征及降雨分析

为明晰山东省栖龙湾小流域坡面产流产沙规律，选取栖龙湾小流域10个典型坡面径流监测小区的降雨、径流和泥沙等实测数据，探究不同坡度、不同水土保持措施下各小区产流产沙特征以及径流泥沙与各降雨因子的相关关系。结果表明：1）栖龙湾小流域的降雨有明显季节变化，主要集中在6～9月，侵蚀性降雨主要集中在6～8月；2）相同降雨条件下，产流产沙量为裸地最多，且随坡度的增加而增多，采取水保措施后产流产沙量为石坎梯田小区<土坎梯田小区<坡耕地；经济林<农地；3)10°小区除土坎梯田种植的杏树小区外其他3个小区径流深与降雨量、降雨侵蚀力、土壤流失量均呈显著相关；土坎梯田种植的花生小区径流深还与降雨历时存在显著相关性；土坎梯田种植的杏树小区径流深、土壤流失量与各降雨因子均无显著相关性，只有土壤流失量和径流深呈显著相关。     

滁州花山水文实验流域氮流失特征分析

以滁州花山水文实验流域为研究对象,研究不同土地利用类型中各种形态的氮随径流流失的特征。基于2012年10月—2013年9月滁州花山水文实验流域氮素实验观测数据,对流域的氮随径流流失的特征进行了分析。结果表明:林地比重较大的集水区域径流中的TN质量浓度和NO-3-N质量浓度较高,农田比重较大的集水区域径流中的NH3-N质量浓度较高;在林地面积比例较大集水区域,TN质量浓度与NO-3-N质量浓度有较好的相关性;而在耕地面积比例较大的集水区域,TN质量浓度与NH3-N质量浓度表现出较好的相关性。对于嵌套子流域,NO-3-N质量浓度沿河道往下游随集水区域的增大和森林覆被比例的减少而呈逐渐递减趋势;在农田非施肥季节,各个月的TN质量浓度空间上自上而下随森林覆被比例的减少而呈逐渐递减趋势,而NH3-N质量浓度变化较小;在施肥季节,TN质量浓度随NH3-N质量浓度的上升而上升。研究还发现:研究区域汪郢左支断面和军事牌断面的集水区域林地比重高达99.92%以上,虽然人类活动较少,但TN质量浓度较高,分别为2.830 mg/L和4.028 mg/L,高于集水区域农田比重较大的竹园沟断面和新坝断面(两断面农田比重分别为39.59%和35.63%),分别是竹园沟断面和新坝断面的1.42~2.51倍、2.02~3.57倍;这一事实与人们通常的认识不一致,值得进一步深入研究。     

不同用地类型及雨强对水土流失的影响研究

坡面是辽西低山丘陵区土壤侵蚀的主要来源，以锦州市巧鸟径流场的试验观测数据为依托，研究4种不同用地类型下的泥沙、径流和氮流失特征，并进一步探讨雨强对水土流失的影响。试验表明，林地的氮素流失及产流、产沙量最小，而裸地最大；年内I30与径流量呈显著指数关系，二者的拟合系数>I10及I20,平均雨强与径流量呈3次函数关系，泥沙流失量也呈现出相似特征。高强度降雨条件下，坡耕地的氮流失最高，雨强相同情况下年度内氮流失浓度呈先上升后下降的变化趋势。     

闽北不同土地利用方式水土流失与降雨历时的关系研究

运用径流小区观测法,研究了闽北坡地杉木林、锥栗林、果园及裸露对照地水土流失与降雨历时的关系,结果表明:降雨历时与径流量呈极显著的线性相关,但相关系数较低,而与土壤流失次数、土壤流失量均无明显的相关性;历时较长的降雨在所有土地利用方式中均产生较多的径流量,历时较短的降雨对缺乏植被覆盖土地的土壤流失量产生较大影响,而对植被覆盖良好的土地影响较小;在长历时的降雨条件下,植被的水土保持作用将被削弱.     

紫色土丘陵区小流域非点源氮迁移特征研究

对长江上游紫色土丘陵区盐亭县林山乡典型的集镇小流域和农林复合小流域的非点源氮迁移过程进行了同步监测，比较分析了两不同类型小流域的径流过程及降雨-径流过程中氮素各形态浓度、负荷变化特征。结果表明了集镇小流域和农林复合小流域径流过程与非点源氮迁移过程均存在较大差异：（1）集镇小流域径流过程与降雨过程迅速响应，径流过程呈现“暴涨暴落”的特点。相反，农林复合小流域径流过程显著滞后于降雨过程，呈现出显著的“滞后效应”。（2）集镇小流域总氮（TN）、颗粒态氮（PN）以及铵态氮（NH4+-N）浓度在降雨径流初期迅速升高，而后迅速下降，呈现明显的“单峰”。相反，农林复合小流域在小雨事件中氮素浓度变化较小，但在中雨和暴雨事件过程中，初期径流中氮浓度较低，而中后期逐渐升高。（3）集镇小流域TN、PN、NH4+-N迁移过程体现了显著的“初始冲刷效应”，其中初期25%的径流量平均携带了50%的TN负荷、71%的PN负荷、64%的NH4+-N负荷，而农林复合小流域TN、可溶性氮（DN）、硝态氮（NO3--N）则体现了一定的“末期冲刷”的特点。     

沉积物-水界面中可交换态氮对不同菹草密度的响应

为了认清沉水植物对富营养化浅水湖泊沉积物-水界面可可交换态氮的影响,通过模拟试验,利用连续流动注射分析仪测定了NO-3-N、NH3-N等指标,并结合其他环境指标,研究了沉积物-水界面中TN、NO-3-N、NH3-N对不同菹草量(0 g、150 g、300 g)的响应。结果表明,菹草的存在增加了间隙水氧化还原电位(Eh),降低了p H,且菹草量越大,间隙水中Eh、p H值变化越明显;利用单因素方差分析,得出300 g菹草组与对照组的间隙水TN质量浓度有显著差异(P0.05);菹草量越大,间隙水中TN、NO-3-N和NH3-N以及表层沉积物中固定态铵、有机氮、NH3-N和NO-3-N的去除效果越好。     

三种水土保持措施下红壤坡地径流产沙特性

为了给红壤区选取、布设水土保持措施提供有效依据,基于连续两年试验区降雨资料,分析不同水土保持措施与对照处理径流小区的减流减沙效益,研究降雨与径流产沙的相关性。结果表明:有效侵蚀性降雨发生在春夏两季的比例较大,4—5月降雨量占全年降雨总量比例达38.7%~43.2%;相对于对照小区,植被措施及工程措施的年均减流率均大于90%,减沙率大于99%,耕作措施减流率及减沙率分别为79.6%和93.4%;按照侵蚀强度分级标准,对照小区两年均为剧烈侵蚀,植被措施、工程措施小区为微度侵蚀,而耕作措施分别达到极强度侵蚀和轻度侵蚀,从减流减沙效果而言,植被措施及工程措施较耕作措施的效果更显著;相关性分析结果表明,不同处理下的径流量与降雨量相关性最密切,对照小区与植被措施小区的侵蚀量与径流量呈极显著的相关性。     

紫色丘陵区典型小流域暴雨径流氮磷迁移过程与通量

对紫色丘陵区盐亭截流小流域2007年3次暴雨径流的全过程进行了连续监测,测定了径流量及降雨—径流过程中氮、磷的形态、浓度与通量变化。结果表明,N、P各形态浓度变化曲线与流量曲线趋势大致相同,总氮(TN)浓度迅速达到峰值后缓慢下降,而后期又略呈上升趋势,硝态氮(NN)浓度变化总体呈上升趋势,颗粒态氮(PN)与颗粒态磷(PP)浓度在径流过程中迅速达到峰值后陡然下降,氨态氮(AN)及磷酸盐(PO43-P)含量较低且波动较小。暴雨径流前期氮素迁移以PN为主,主要来源于地表径流,受降雨强度控制。后期以NN为主,来源于土壤硝酸盐随壤中流淋失。磷素主要以地表径流迁移的PP为主。暴雨径流导致的N、P流失负荷巨大,说明初期冲刷效应明显。     

波状坡耕地工程减蚀技术设计与试验

为解决波状坡耕地水土流失的治理问题,针对波状坡耕地的形态特征及其水土流失特点,设计了波状坡耕地拦挡淀排技术,并提出了相关参数计算方法。在河北省平泉县东北沟小流域布设径流小区2个(对照小区和措施小区)并观测产流产沙量。3年观测结果表明,波状坡耕地的土壤侵蚀主要是由几场强降雨引起的,拦挡淀排措施在强降雨情况下的平均减蚀率仍能达到98.37%;通过对次降雨资料分析发现次降雨量是影响波状坡耕地侵蚀的重要因子,经过拦挡淀排措施对径流的调控作用,措施小区径流量明显减少,措施小区径流量与次降雨量的相关性系数减小;按照野外径流小区的实际修建费用估算出拦挡淀排技术的公顷造价为30075元,仅为北方土石山区石坎梯田公顷造价的49.60%,具有良好的经济适用性。因此,拦挡淀排技术能够有效防治波状坡耕地水土流失,可作为一项新型坡耕地水土流失防治技术。     

复极性三维电极生物膜法脱除二级生化出水中的COD 和硝酸盐氮

利用自制的三维电极-生物膜反应装置,对城市污水二级生化处理的模拟出水进行反硝化深度脱氮及CODCr降解的试验研究.研究结果表明,当硝酸盐氮(NO-3-N)和CODCr的进水浓度分别为40 mg/L和100 mg/L时,最佳电流值为20 mA,CODCr和硝态氮去除率分别为57.6%和68.2%.同时,当电流为20 mA,进水CODCr为70 mg/L时,反硝化速率与NO-3-N浓度无关,反应器平均NO-3-N负荷达到0.338 mgNO-3-N/(cm2·d).最后还发现,三维电极生物膜法相对于单纯生物膜法,反硝化效率显著提高,它能够同时利用有机物和电解产生的氢气作为电子供体高效脱氮,CODCr也得到有效降解,运行能耗低.     

河北山地落叶松林河岸缓冲带去污效果试验研究

选用3种浓度铵态氮和总磷溶液,分别以0.67L/s、1.82L/s两种流量对河北省围场县落叶松林河岸缓冲带进行灌水试验,分析河岸缓冲带对不同浓度、不同流量地表径流中铵态氮、总磷的削减效果。结果表明,随缓冲距离增加,河岸缓冲带对地表径流铵态氮和总磷削减效果呈增强趋势。在相同缓冲距离处,较小地表径流量下对铵态氮和总磷削减率普遍大于较大流量下的削减率。随着缓冲距离增大,较小径流量下铵态氮削减率和较大流量下铵态氮削减率的差值表现出先增大后减小的趋势。经20m的落叶松林河岸缓冲带后,地表径流量对各污染条件下铵态氮和总磷削减率的影响逐渐变小。在两种径流量下,落叶松河岸缓冲带对铵态氮和总磷的削减率都呈现出重度污染削减率中度污染削减率轻度污染削减率的规律。     

呼盟水蚀区不同土地利用的水土流失观测与分析

不同的土地利用是影响水土流失的重要因素。以呼盟水蚀区宝龙泉小流域为观测基地，通过对不同土地利用条件下的降水量和与之相对应的径流观测小区的径流量、土壤冲刷量的观测分析，说明了顺垅坡耕地、横垅坡耕地、荒坡、梯田、次生林地在相同的自然条件下，土壤流失量存在着较大的区别，同时径流量与土壤冲刷量之间存在着正相关关系，为呼盟水蚀区的水土流失预防和治理提供科学依据。     

潭江泗合水流域降雨径流非点源污染特征分析

以广东省江门市潭江泗合水流域为研究对象,对2014年5月两场降雨事件的水质、水量进行同步监测,研究降雨径流条件下非点源污染物的输出机理和时空变化规律。结果表明:BOD5、TN和TP表现出明显的初期冲刷效应;输出污染物中可溶性磷占TP比例较大,NH3-N在径流前半段表现出初期冲刷效应,后半段其质量浓度与径流量呈负相关关系;CODMn质量浓度呈波浪锯齿状变化,后期质量浓度变化受到壤中流主导退水过程的影响;各污染物通量变化趋势和径流量变化趋势大体相同,两者相关性显著;各污染物的输出质量浓度与TSS输出质量浓度无明显的相关性,表明悬浮物对其他污染物输出质量浓度的贡献相对较小。最后,根据实验结果以及实践经验提出流域管理建议。     

新疆地区年径流量与降雨量相关关系分析

为分析年净流量与降雨量间的相关关系,以新疆各主要行政区内2003—2005年间的年径流量与降雨量为分析对象,利用最小二乘法对两者关系进行了线性回归分析。分析结果表明:在全疆范围内,各主要地区年径流量与降雨量呈现显著线性相关性,且其决定系数均在0.7以上。降雨量与径流量受气候等因素影响显著,空间变异性强,空间分布极不均匀。以上研究结果可用于径流量或降雨量的预测,尤其是对于径流或降雨资料不全或缺失地区具有一定的参考价值。     

DRAINMOD-NⅡ模拟暴雨后稻田排水及氮素变化

为探究暴雨后稻田排水与氮素流失规律,在宿迁市运南灌区试验基地开展了常规与控制灌排模式下暴雨后排水量及其NO-3-N和NH+4-N浓度的观测试验,并利用DRAINMOD-NⅡ模型模拟排水量及其NO-3-N和NH+4-N浓度。实测结果表明:控制模式与常规模式相比,排水量减少4.2%~54.9%,NO-3-N负荷减少39.9%~62.9%,NH+4-N负荷减少30.0%~63.3%,表现为次降雨量越大,减排量越大。模拟结果表明:2种模式各次暴雨排水量模拟值的误差均在10.0%以内,4次暴雨排水总量模拟值的误差在5.0%以内;4次暴雨排出的NH+4-N与NO-3-N负荷模拟值常规模式最大误差为6.0%左右,控制模式误差均在5.0%以内,2种模式的相关系数R与效率系数NS指标均较好。采用控制灌排模式能够有效减少排水量,提高雨水利用效率,减少NO-3-N和NH+4-N流失;DRAINMOD-NⅡ模型能够有效地描述暴雨后稻田排水及氮素运移过程。     

深圳光明新区透水沥青道路与滞留带对径流水质水量控制效果研究

通过现场监测分析,研究了深圳光明新区国家低影响开发雨水综合利用示范区内透水沥青道路与滞留带对路面径流水质和水量的控制效果。研究结果表明:与传统沥青道路相比,透水沥青道路径流中的SS、COD、NH3-N、NO-3-N、TN和TP等污染物浓度分别降低了94.76%、83.84%、70.59%、33.33%、50.00%和65.96%,对径流总量和峰值流量的平均削减率分别达76.70%和74.92%。道路滞留带对COD、NH3-N、NO-3-N、TN和TP也具有一定的去除效果;在小雨事件下不外排雨水,在中雨、大雨和暴雨事件下,对径流总量和峰值流量平均削减率分别达65.71%和57.69%,同时具有明显的延迟峰值作用。