紫色土丘陵区典型生态-水文单元径流与氮磷输移特征

通过对紫色土丘陵区典型农业-集镇-林地复合型小流域3次降雨-径流全过程的连续监测,测定了径流过程中泥沙含量和不同形态氮磷浓度,以期认识典型农村生态-水文单元降雨径流过程中氮磷迁移规律。结果表明：降雨-径流过程中悬浮泥沙的流失主要集中在径流前期,其峰值出现在雨强最大时;集镇径流污染的影响主要表现在径流前期,是径流前期铵态氮偏高的主因;降雨-径流过程中,颗粒态氮与可溶态氮比（PN/DN）、颗粒态磷与可溶态磷比（PP/DP）的峰值均出现在雨强较大时：其中 PN/DN 多小于1,而 PP/DP 范围为1.1~30.2,说明氮素流失主要通过可溶态的方式,而磷的迁移以颗粒态磷为主。因此在紫色丘陵区建议利用湿地植物与沉砂池等综合措施控制土壤侵蚀和非点源污染以保护当地生态环境安全。     

次暴雨下作物植被类型对农田氮磷径流流失的影响

基于汛期次暴雨径流实验数据,研究了淮北地区不同作物植被类型下农田地表氮磷径流流失规律和特征。结果表明,作物植被类型差异对地表径流量、土壤侵蚀量、氮磷径流流失量影响的强弱顺序大致为裸地>玉米地>棉花地>黄豆地。作物叶面积指数应是导致不同作物植被类型下地表径流量和土壤侵蚀量差异明显的主要影响因素。而影响氮磷径流流失量的要素则与作物叶面积指数和地表径流量密切相关。对具有较高植被覆盖度的黄豆和棉花地而言,可溶性氮磷是农田氮磷径流流失的主要形式,而玉米地中颗粒态氮和可溶性磷分别是农田氮磷径流流失的主要形式。在当地汛期种植黄豆、棉花等高叶面积指数的作物可有效减少氮磷地表径流流失,减缓农业面源污染带来的威胁。     

生态塘对稻田降雨径流中氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,生态塘兼具排水和生态湿地双重功效,研究其对稻田排水氮磷的拦截效应对于防治农业非点源污染具有重要意义。针对降雨径流条件下生态塘对降雨径流中氮磷的动态拦截效应以及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应有待明了的需求,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,并将该区域的塘堰改造为生态塘,研究了生态塘对水稻生长期内的三场降雨径流氮磷的拦截去除效果及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应。研究结果表明:(1)在三场降雨过程中,生态塘对总氮(TN)的平均去除率为34.7%,总磷(TP)的平均去除率为34.8%;(2)生态塘对降雨径流中不同形态氮磷的去除率大小排序为氨氮(NH_4~+-N)颗粒态氮(PN)硝态氮(NO_3~--N),颗粒态磷(PP)溶解态磷(DP),且径流状态下水体垂向分层氮磷浓度分布随降雨进行而变化,总体分布规律为底层氮磷浓度大于表层氮磷浓度;(3)降雨径流结束后,TN在生态塘中的去除率为50.4%,TP在生态塘中的去除率为52.3%,塘2对TN、TP的去除率大于塘1与塘3,生态塘表现了较强的抗冲击自修复性。     

生态沟渠对水稻不同生长期降雨径流氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究生态沟渠对稻田降雨径流氮磷拦截效应具有重要意义。针对水稻不同生长期内的降雨以及降雨的不同时段下生态沟渠对稻田径流氮磷的动态拦截效应研究缺乏的现状,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,将该流域的自然排水沟渠改造为生态沟渠。研究了生态沟渠对水稻不同生长期内的3场降雨径流的氮磷去除效果。研究结果表明:(1)在3场不同强度的降雨过程中,生态沟渠对TN(总氮)的平均去除率为31.4%,TP(总磷)的平均去除率为40.8%;(2)生态沟渠对降雨径流不同形态氮磷的去除率大小为NH4+-N(氨氮)PN(颗粒态氮)NO3--N(硝态氮),PP(颗粒态磷)DP(溶解态磷),且PN和PP的去除率随沟渠径流量的增大而呈现下降趋势;(3)生态沟渠底泥总氮、总磷浓度在水稻的生长周期内呈现先增加后降低的趋势,说明生态沟渠具有一定的自净能力,对氮磷的拦截去除具有可持续性。     

紫色土坡面径流与侵蚀特征模拟试验研究

应用人工模拟降雨试验,对紫色土坡面径流与侵蚀特征进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面初始产流时间随着雨强的增大而减少,且在小雨强下坡度对初始产流时间的影响显著;紫色土坡面径流总量有随坡度和雨强的增加而增大的趋势,坡度较大时,雨强对径流总量影响不明显;紫色土坡面侵蚀总量随坡度和雨强的增大而增大,１０°、１５°、２０°坡的侵蚀量较大,在３１０６．０３～８１１７．０９ｇ之间,故应在坡度≥１０°的坡地上实施有效的水土保持措施。     

双季晚稻田灌溉径流氮磷分布特征研究

以浙江绍兴地区曹娥江流域双季晚稻耕作区为研究对象,划分农田系统为引水系统、田间积水、排水系统等3个子系统,研究了在晚稻生长期灌溉动力作用下农田各沟渠径流氮素（总氮、硝酸盐氮、氨氮）及总磷浓度分布特征,并探索了秸秆覆盖裸田对氮、磷流失的影响。结果表明：（1）晚稻生长期间,硝酸盐氮是灌溉径流可溶性氮流失的主要形态,占总氮浓度的63.2%~92.9%。径流氨氮浓度所占比例较低,仅为5.1%~32.1%,且呈田间积水>排水系统>引水系统的分布特征;（2）晚稻生长期内农田排水系统总磷浓度是逐级下降的,降幅在14%~26%,但拔节孕穗期田间磷素流失较弱,而返青分蘖期和抽穗结实期则反之;（3）秸秆覆盖能明显减轻裸田氮素的流失,但对各沟渠径流总磷浓度影响不大。     

太湖流域典型平原河网区降雨径流氮磷流失特征分析

通过对研究区降雨径流中氮、磷浓度的野外实验和定点监测,研究典型平原河网区的农田降雨径流氮磷流失特征及其输出规律。得出平原河网区内不同土地利用方式对土壤氮、磷流失的影响很大,同时也得出在平原河网地区氮、磷的输出浓度与降雨时间、径流大小密切相关等结论,为进一步相关研究提供资料积累。     

我国流域泥沙输移比研究进展

从研究内容和研究方法两个角度,详细阐述了我国在泥沙输移比研究中取得的主要成果,指出:①泥沙输移比的研究涉及到土壤侵蚀学、地貌学、地质学、生态学和环境学等多门学科,我国研究者所进行的泥沙输移比的研究还很不成熟,许多问题还处于定性描述或者推理性解释的阶段;②大部分泥沙输移比模型都是在几个特殊的区域利用20世纪60年代的观测资料建立起来的,针对目前流域内降水、下垫面状况均有改变的情况,需要应用新的观测资料,采取多种研究方法深入研究流域泥沙输移比的变化特征.     

北京典型村镇降雨径流污染及排放特征

以2009～2010年在北京郊区大牛坊村和榆林村的10场降雨地表径流中污染物监测数据为基础,分析了村镇降雨径流污染物排放特征及初期冲刷效应.结果表明,地表径流中CODCr和SS为主要污染物;雨污合流制村镇地表径流中,TP、TN、CODCr与SS的事件平均浓度(EMC)均值分别为0.11mg/L、3.09mg/L、1 684.27mg/L、285.83mg/L.雨污分流制村镇地表径流中,TP、TN、CODCr与SS的EMC均值分别为0.37mg/L、4.73mg/L、281.97mg/L、72.57mg/L.降雨径流污染物具有较明显的初期冲刷效应,40％～50％的TP、TN、CODCr与SS污染负荷由占总径流量30％的初期径流所运移.     

种植玉米对黄土坡面径流侵蚀特征及养分流失量的影响

为了深入分析种植玉米对黄土区坡耕地径流侵蚀产沙特征及养分流失量的影响,采用人工降雨的模拟方法,在玉米各生育期分别对坡面产流产沙特征及养分流失量进行研究。试验结果表明:在80mm/h降雨强度下,随着玉米生育期的延伸,坡面产流产沙及养分流失量逐渐减少,且坡面产流产沙曲线呈逐渐稳定的趋势。随着玉米的生长,3°与15°坡面径流量分别由裸地38.16L/m~2和55.59L/m~2降至抽雄期20.76L/m~2和36.92L/m~2,坡面产沙量分别由裸地201.47g/m~2和55.59g/m~2降至抽雄期38.30g/m~2和36.92g/m~2,坡面养分流失抑制率分别由拔节初期20.40%~39.39%和3.03%~25.35%增至抽雄期79.23%~85.73%和69.29%~75.00%。研究表明玉米生长初期是水土及养分流失防控的关键时期,应增加水土保持措施,避免坡面裸露时间过长,减少水土流失的发生。     

紫色土坡面壤中流形成与坡面侵蚀产沙关系试验研究

 采用人工模拟降雨法,在长5.0 m、宽1.5 m、6个不同坡度（10°,15°,20°,25°,30°,35°）的径流小区上,通过3个不同降雨强度（1.0,1.5,1.8 mm/min）,对紫色土坡面产流形式及侵蚀产沙关系进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面总径流主要由地表径流和壤中流两种形式组成,地表径流和壤中流在总降雨量中的比例随雨强和坡度的不同而发生变化,在相同坡度情况下,壤中流占总降雨量的比例随雨强的减小而增大,在雨强相似的条件下,壤中流占总降雨量的比例随坡度的增大而增大。普遍存在的壤中流在土壤侵蚀尤其是重力侵蚀中起到了相当重要的促发作用,甚至由壤中流促发的侵蚀量要远远高于片蚀、沟蚀等坡面侵蚀形式,这与以往研究表明的长江流域坡面侵蚀以面蚀为主的结论有所不同。     

人工降雨和放水冲刷条件下紫色土坡面产流产沙特征分析

采用可变坡的3 m×1 m土槽进行人工降雨和放水冲刷试验,在不同坡度(5°~20°)、不同雨强(0.6~2.5mm/min)和放水流量(1.6~7 m3/s)情况下,对紫色土坡面的产流产沙特征进行了研究。结果表明:放水冲刷试验中径流流速从坡上到坡脚表现出先增加后减小、逐渐增大和逐渐减小3种趋势,而人工降雨试验则恰恰相反,径流流速从坡上到坡脚表现出逐渐增大的趋势;15 min是2种试验方法产流过程稳定的临界时间;人工降雨试验径流含沙量稳定的时间介于5~50 min之间,放水冲刷试验含沙量稳定的临界时间为20 min。试验成果可为后续紫色土侵蚀相关研究提供数据支持。     

新型水溶性聚氨酯对紫色土坡面产流产沙的影响

为探索新型水溶性聚氨酯防治紫色土坡面水土流失的效果,采用室内人工模拟降雨试验,分析了不同雨强条件下5%浓度的新型水溶性聚氨酯(W-OH)对紫色土坡面入渗、产流和侵蚀过程的影响。结果表明:紫色土坡面施加W-OH能显著提高土壤抗蚀性,从而减小坡面侵蚀产沙量;在42,72,112 mm/h 3种雨强试验条件下,施加W-OH组的坡面与对照组坡面相比,尽管坡面径流增大了12.40%~203.41%,但产沙量减小了89.40%~97.43%,沙输移率降低了86.67%~97.45%,且当雨强较大时(72,112 mm/h),施加W-OH组的土壤可蚀性降低率为96.80%~97.41%。研究结果为紫色土坡面防蚀提供了一定的理论依据及应用指导。     

洞庭湖区水土流失特征及综合防治研究

洞庭湖是重要的水源涵养区,具有丰富的生物资源和土地资源。根据湖南、湖北2省统计资料,结合现场调查,分析了洞庭湖区水土流失面积、水土流失强度、水土流失可能产生的影响,总结了湖南、湖北2省近年来所采取的水土流失综合治理措施,提出了洞庭湖区水土流失防治目标。根据区域特点和地貌特征划分了丘岗区和平原区2个防治分区,针对每个分区提出了相应的治理模式,进一步按照工程措施和植物措施计算了相应工程量。分区规划和分区治理对防治洞庭湖区水土流失非常重要,对促进洞庭湖区生态恢复和可持续发展具有重要意义,同时也强调应做好洞庭湖流域中上游的水土保持工作。     

亚热带农业小流域暴雨过程硝态氮迁移特征及水文示踪研究

为揭示亚热带丘陵区农业小流域暴雨过程中硝态氮迁移规律及其主要水文输送途径,本研究通过对紫色土丘陵区典型农业小流域典型暴雨过程跨尺度(从3~1 236 hm2)连续监测,分析径流硝态氮迁移动态特征及其尺度效应,并对比δ18O和硝态氮作为示踪剂的端元混合分析(EMMA)解析结果,探讨硝态氮作为暴雨过程水文示踪剂的可行性。结果表明:(1)两场暴雨事件中源头小流域苏荣小流域(含集镇污水)径流中硝态氮浓度最高,而到达梯级小流域出口处(万安小流域)硝态氮浓度最低,林地来水的贡献是较大尺度小流域径流硝态氮浓度降低的主要原因,坡耕地壤中流补给可能是径流消退过程中硝态氮出现浓度峰值的主要原因。(2)EMMA模型解析结果显示:δ18O与硝态氮均能示踪农业小流域径流消退期间壤中流补给过程;但硝态氮在受人居活动强烈影响子流域的示踪应用需谨慎。以农业为主的亚热带丘陵区小流域中,硝态氮具有同时作为环境效应指示剂和水文示踪剂的潜力,但其应用效果仍有待于进一步验证。     

紫色土区土地利用类型与降水变化对水土流失的影响

以川中丘陵区鹤鸣观小流域及其3个试验小区2个试验阶段（1983-1986年,1989-2000年）为研究对象,分析了不同土地利用类型水土流失特征、径流侵蚀对降水变化的响应及小流域综合治理后的效益。结果表明:对于第一阶段,不同雨强下的径流深变化依次是荒地＞草地＞坡耕地;侵蚀模数的变化依次为坡耕地＞荒地＞草地。对于第二阶段,其径流深变化依次是梯地＞草地＞林地;侵蚀模数的变化依次为梯地＞草地＞林地。荒地、低覆盖草地、坡耕地径流量、侵蚀量与降水变量相关系数较高,土壤侵蚀主要受降水变化影响。林地、高覆盖草地、梯地径流量、侵蚀与降水变量的相关系数较小且没有显著性,可能是植被覆盖、土壤特性对减缓径流和侵蚀过程具有重要作用,说明土地利用/覆被变化具有明显分异的水土流失效应。由于水土保持综合治理的作用,1990-2004年小流域多年平均径流量比1985-1989年多年平均径流量减少30.67%,多年平均输沙量减少91.29%,多年平均含沙量减少76.05%。     

红砂岩侵蚀区典型水土流失治理模式减流减沙效应

阐明小区尺度下不同水土流失治理模式的减流减沙效应,可为大尺度上的水土流失治理提供科学依据。以红砂岩侵蚀劣地为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析自然降雨下典型水土流失治理模式的减流减沙效应及其对降雨要素、降雨雨型的响应规律。结果表明:试验观测期间,裸露地表径流系数为0. 66,土壤侵蚀量为0. 07 t/hm2,生态或经济开发治理后减流减沙效应均能达90%以上。地表裸露坡面产流产沙受降雨量、雨强影响显著,生态恢复模式降低了降雨要素对坡面产流产沙过程的影响,经济开发模式受降雨量影响显著。大雨强、短历时的降雨雨型是坡面产流产沙的主要雨型,对裸露坡面产流产沙的贡献将近50%,生态或经济开发治理后该雨型对产流产沙的贡献明显提高,增幅以经济开发模式大于生态恢复模式。因此,生态恢复和经济开发均是治理红砂岩水土流失的有效途径,应将生态恢复和经济开发治理相结合,使水土流失治理模式不仅具有水土保持功能,同时提升生态服务价值,促进当地的经济发展。     

拦沟型弃碴场的水土流失危害及水土保持措施设计

以陕西镇安抽水蓄能电站西磨沟弃碴场为例,分析了拦沟堆渣可能产生的水土流失危害,详细阐述了一套适用于具有较大设计洪水流量、地形地质条件复杂的拦沟型弃渣场的水土保持措施体系。该体系在保证弃碴场安全运行的同时,也有利于区域生态景观修复。