坡度对三峡库区紫色土坡面径流侵蚀的影响分析

基于运动波理论,在紫色土坡面径流侵蚀力和径流侵蚀能力的影响因素分析基础上,对三峡库区紫色土坡面土壤侵蚀的临界坡度进行了分析,分析结果表明:(1)坡面径流流量、水深和流速均随降雨强度的增大而增大,坡面径流流量和坡面径流水深随坡度的增大而减小,而流速随坡度的增大先增大再减小,在坡度为33.21°时达到最大值;(2)坡面径流侵蚀力随着降雨强度的增大而增大,而坡度对它的影响较为复杂,这个特定坡度随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,对紫色土坡面而言,在37.14°～46.19°之间;(3)坡面径流侵蚀能力在临界坡度处达到最大值,临界坡度是一个变量,随降雨强度和坡长的增大而减小,随坡面土壤颗粒粒径的增大而增大,紫色土坡面径流侵蚀的临界坡度在35.93°～40.78°之间.     

黑土区降雨和坡度对坡地侵蚀径流和硝态氮流失影响研究

为研究黑土区坡地降雨径流和硝态氮流失情况,采用人工模拟降雨试验方法,探讨不同雨强和坡度对黑土区降雨径流和硝态氮运移过程的影响。结果表明坡面产流时间随雨强和坡度增大而提前。不同雨强和坡度条件下坡面径流中硝态氮浓度从开始迅速变小并逐渐稳定,同等条件下雨强较小时,径流中硝态氮浓度偏高,随着坡度和雨强增大,坡面径流总量和径流泥沙量也都呈增大趋势。     

城市雨水径流污染及LID控制效果模拟

采用SWMM(storm water management model)模型对城市雨水经流及水质进行模拟,分析不同降雨条件下,LID(low impact development)控制措施对城市雨水径流及污染物的削减效果。结果发现:LID控制措施对城市雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值均有明显削减作用,对径流峰现时间有延迟作用;雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值的削减率随雨峰系数的增大呈先增大、后较小的变化趋势,随重现期的增大而减小;峰现时间的延迟效果与雨峰系数和重现期均呈负相关;相对雨峰系数,重现期对雨水径流量、污染物负荷的削减率、径流峰值以及峰现时间的影响更显著。     

工程堆积体坡面细沟流水力学参数特性研究

为采用水力学参数特性揭示黄土高原沟壑区工程堆积体坡面土壤侵蚀过程,开展了野外放水冲刷试验。通过组合不同流量(35、45、55L/min)、不同坡度(24°、28°、32°)的试验,对坡面沟蚀发生发展过程中的水力学参数特性进行了研究。结果表明,坡面细沟水流的平均流速与水深主要受流量控制,二者均与单宽流量呈幂函数关系,且流速随冲刷时间的持续和冲刷形态的变化呈现上下起伏—瞬时增大—稳定的波动或减小—趋于稳定的变化历程。在所有坡度和流量范围内,雷诺数Re在42.9~1 082.8之间变化,雷诺数Re随坡度的增大呈先减小后增大的抛物线趋势。由坡面流弗劳德数Fr随冲刷历时变化情况表明,坡面径流形态是由急流向缓流发展。阻力系数f在0.019~0.94之间变化,f随坡度的增加先减小后增加,且随雷诺数Re的增大而增大,二者之间呈显著的指数函数关系。粗糙系数n随雷诺数增大而增大,且其与雷诺数存在显著性的指数函数关系。研究结果可为工程堆积体土壤侵蚀预报模型的建立提供一定的参数,对解决生产建设项目弃土弃渣场、取土场等水土流失问题具有重要的作用。     

矿山边坡坡度对降雨入渗与侵蚀过程影响试验

以河南省焦作市某矿山边坡为例,利用人工模拟降雨试验研究了矿山边坡坡度对降雨入渗及产流侵蚀过程的影响。试验结果表明:雨强对入渗过程有重要影响,雨强在120~180 mm/h变化时,平均入渗率随雨强增大而增大,并随时间逐渐减小;坡度为20°~45°范围内,随边坡坡度减小,平均入渗率呈增大趋势,压实度增大,土壤孔隙率减小,入渗能力减小;土壤侵蚀量与土壤侵蚀模数随降雨强度增大而增大,侵蚀模数在边坡35°处出现较大转折;随着边坡坡度增大,浸润锋入渗边坡的速率增大,坡度越大浸润锋向坡底发展的速率越大。     

萍乡市城市地表径流污染物浓度变化特征分析及数值模拟

以海绵城市建设试点城市萍乡市地表径流污染物（以SS和TP为代表）浓度变化特征与预测模型适应性为研究对象,根据两场次的降雨资料及实测径流污染物浓度数据,确定所建地表径流污染物浓度变化预测模型Sartor-Boyd和p/r模型的参数,并模拟和分析了地表径流污染物浓度变化过程。结果表明：萍乡市地表径流污染物（SS和TP）浓度受初始冲刷效应的影响,降雨过程前期随雨强的峰值而达到最大,降雨过程后期污染物浓度受雨强的峰值波动影响较小;受模型参数的影响,Sartor-Boyd模型模拟值的统计学指标RPD、R²、NSE均小于p/r模型的相应指标,p/r模型对萍乡市降雨地表径流污染物排放规律的预测精度较好,模型可信度较高。结合萍乡市地区降雨状况建立的p/r数学模型可为该区域海绵城市建设过程中地表径流污染物浓度的预测及管理提供参考。     

城市屋面降雨冲刷污染物变化模型模拟研究

城市屋面降雨径流污染是受纳水体质量恶化的主要影响因子。以典型屋面作为汇水单元,开展天然降雨情况下雨水径流水文水质过程监测试验,水质指标包括SS、COD、TN。利用雨水径流产流负荷替代降雨强度校正了传统冲刷模型,研究有效降雨深度与径流水质之间的相关函数关系,构建了雨水径流污染物浓度变化模型,对相关参数进行求解。模型模拟的SS、COD、TN的浓度变化过程精度较高,纳什效率系数均在0.87以上。表明模型的实用性较好,可为城市雨水资源高效利用、面源污染控制技术与措施制定、海绵城市建设等提供依据。     

草地过滤带对地表径流中不同吸附性农药的截留

构建模拟降雨产流小区,以裸露土壤径流区为对照系统,考察以百慕大、高羊茅、白三叶植被组成的草地过滤带对降雨水力侵蚀形成的地表径流中弱吸附性除草剂阿特拉津和强吸附性杀菌剂百菌清的截留效果,并对两种不同吸附性污染物的迁移特征进行探讨。结果表明：对照系统和草地过滤带出水中阿特拉津溶解态质量浓度和吸附态质量比均明显高于百菌清的;相比于对照系统,草地过滤带径流出水中溶解态阿特拉津质量浓度减小60%以上,溶解态百菌清质量浓度减小6%以上,悬浮固体减少94.70%以上,吸附态阿特拉津和百菌清污染负荷减小80%以上。研究证实,草地过滤带可有效拦截地表径流中的溶解态和吸附态有机农药污染物,相比于百菌清,植被的存在更有利于对阿特拉津的截留。     

黄土陡坡土壤侵蚀临界动力机制试验研究

通过室内土槽放水冲刷试验,研究了黄土陡坡径流侵蚀产沙特性.结果表明陡坡径流平均流速随径流量和坡度的增大呈波动趋势增加,而径流雷诺数Re和Darcy-Weisbach阻力系数f随着坡度的增加呈现出先增后减的变化趋势.坡面径流平均含沙率随流量的增加波动增加,随坡度的增加而呈抛物线形式变化,临界坡度值出现在21°和24°之间.进一步的分析结果表明侵蚀量随坡度的变化趋势与Re的变化是一致的,坡面径流侵蚀临界坡度的出现与雷诺数具有密切的相关关系,二者之问的关系式为:W=0.2676Re-55.44.     

小区域雨水径流污染物输送研究

以雨水径流污染物冲刷模型为基础,建立了汇流面污染物输送模型,进一步推导了雨水管道中污染物输送模型,并利用建立的模型对小区域雨水径流污染物输送进行了模拟。模型对CODCr、SS和TN均具有较高的模拟精度,随着降雨进行,污染物输送速度迅速增加,在全面汇流时达到最大值,然后逐渐降低。雨水径流污染物CODCr、SS和TN均表现了较强的初期冲刷效应,汇流面积的减小会导致污染物初期冲刷效应的增强。     

西江干流径流年际及年内变化趋势分析

为了分析西江干流径流年际变化趋势及年内分配规律,根据天峨、迁江、梧州三站60多年实测径流资料,采用Mann-Kendall趋势检验法、R/S法、有序聚类法、滑动T检验法等多方法分别对径流年际变化的趋势性和突变性进行分析;同时,对表征径流年内分配的各指标进行趋势性检验和未来变化趋势预测。结果表明:三站的M-K统计量Z值分别为-2.47、-2.38和-1.47,Hurst指数分别为0.72、0.83和0.80,均大于0.5;天峨站和迁江站的突变点均为2002年,梧州站的突变点为1954年和2002年;西江径流60多年来显著减少,且具较强的持续性;径流年内分配不均,多集中在4月-9月,占年径流的75%左右;2002年后径流年内分配显著性地趋于均匀,集中程度和变幅亦显著性地变小,集中期前移12日左右。     

天津市区雨水径流污染指标分类及污染源解析

在运用主成分分析方法的基础上,对天津市区降雨的屋面径流以及菜市场路面径流进行了采样分析。对样本的特征性指标SS、COD、氨氮、总氮和总磷进行分类分析,尝试分析出不同下垫面产生的雨水径流污染物的污染源,并分析各污染物初始冲刷效应。分析结果表明:屋面径流的特征性污染物中总氮、氨氮和COD组成为同一类指标,说明其潜在的第一类主要污染源为机动车尾气、大气干湿沉降以及屋面材料析出物。总磷和SS分别归为另两类指标,其潜在的第二类污染源为建筑工地污染以及机动车损耗。菜市场路面径流的特征性污染中SS、总磷和COD可组成同一类指标,说明其潜在主要污染源为机动车损耗以及生活垃圾污染。氨氮和总氮可归为另一类指标,说明大气干湿沉降和机动车尾气排放为第二类污染源。路面较屋面更易形成初始冲刷效应,并且氨氮的初始冲刷效应显著,存在污染源的持续输入。     

变化环境下清水河流域径流演变特征及驱动力

海河上游清水河流域地处我国北方半干旱半湿润过渡带,水资源短缺且生态环境极为脆弱,对气候变化和人类活动高度敏感。明晰变化环境下清水河流域的径流演变规律及气候变化和人类活动的贡献,对实现流域内水资源的可持续利用以及确保本流域作为首都地区生态屏障的功能定位具有重要的意义。根据清水河张家口水文站和啕来庙水文站近70年的实测径流资料,利用有序聚类分析、小波分析和双累积曲线等方法,系统分析了清水河流域径流演变特性及气候变化和人类活动的影响。结果表明:(1)近70年清水河流域径流呈显著减少趋势,径流深年均减少0.6mm;各月径流亦均呈显著减少趋势,其中以春夏两个汛期的减少最为显著;(2)径流在1979年前后发生突变,径流变化的第一、二主周期分别为27a、8a;(3)径流年内分布的不均匀程度明显增加,春汛(3月-4月)占全年径流总量的比例增加,而夏汛(7月-8月)占全年径流总量的比例则呈现减少态势;(4)双累积曲线分析结果表明径流演变的主要驱动因素为人类活动(89%)。     

塔里木河源流区径流量年内变化特征

基于塔里木河源流区6个水文站1957年-2008年的实测径流资料,运用非参数检验、小波分析等方法探讨了径流量年内变化特征。结果表明:塔里木河源流区月径流量以及丰水期、枯水期径流量以显著增加趋势为主;源流山区径流量集中度指数在协合拉水文站有轻微增加,而在其他5个水文站皆表现减少趋势;径流量集中度指数的显著周期集中在3⁸a。以上研究结果可为实现该流域水资源的合理配置提供理论依据。     

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。     

梯形输水明渠溢油运移特性数值模拟与试验研究

面向长距离输水工程快速应对油类突发水污染事件的需求,以梯形输水明渠为例,采取二维水动力和溢油数值模拟以及物理模型试验相结合的手段,开展溢油运移特性数值模拟与试验研究。研究成果表明:由于梯形输水明渠过流宽度上的流速分布变化较大,油污染发生后,油膜纵向长度取决于渠道中间流速,其变化率可表达为渠道中间流速的0.5倍;溢油位置、风场及渠道边坡系数对油膜纵向长度影响很小。研究结果可快速预测明渠溢油污染范围,为污染物的应急处置与调控提供技术支持。     

洪水事件对碧流河水库水质影响

受全球气候变化的影响,暴雨洪水事件发生频率呈增加趋势,水库作为流域内重要的控制性水利工程,洪水过程中水质安全面临严重威胁。以碧流河水库为例,对建库以来7场典型洪水前后水质状况进行分析,结果表明,洪水过程能够减弱碧流河水库水体的热分层结构,影响溶解氧垂向分布;洪水过程影响较大的水质指标为六价铬、大肠菌群、高锰酸盐指数、氨氮和总磷,洪水过后上升趋势较为明显;空间上来说,洪水对入库口断面的影响大于对坝前断面的影响,碧流河水库地形特征能够减弱洪水异重流对坝前水质的影响;评价结果显示洪水过后碧流河水库水质变差,但整体上能够满足地表水环境质量标准中水源地要求;洪水期间入库污染物主要来自流域非点源污染。分析认为,通过源头治理、入库口拦截、合理调度等措施可以减轻洪水事件对水库水质的影响。     

洣水流域无资料地区降雨径流模拟应用研究

应用区域化流量历时曲线模拟无资料地区径流过程时,模拟精度常受到有资料地区径流资料长短、回归因素及推求的流量历时曲线片段长短等因素的影响。采用中周期连续时段径流资料,通过流量历时分位数回归法推求无资料地区流量历时曲线,并以此率定水文模型参数,进而实现洣水流域无资料地区降雨径流过程模拟。模拟结果表明:综合考虑多种回归因素有利于提高流量历时曲线精度;采用流量历时曲线片段也可实现模型参数率定,且随着片段延长,率定精度也相应增加;在流量历时曲线高、中、低水三类片段中,采用中水片段率定的精度相对高于仅用高水或低水片段,因此率定过程中应尽可能保留流量历时曲线中水部分片段。     

西南地区典型岩溶地下水系统污染模式

岩溶地下水资源是西南地区社会和经济发展的重要保障,随着城市化进程的不断加快,西南地区岩溶地下水污染问题也日益凸显,直接威胁当地群众的健康安全,已成为社会热点。以西南地区典型岩溶地下水系统污染实例为研究对象,通过分析每个岩溶地下水系统污染实例的水文地质条件、污染源特征、污染物迁移规律及污染危害等方面,归纳总结西南地区典型岩溶地下水系统污染模式,分为四种:间歇型入渗污染、持续型入渗污染、灌入型污染和越流型入渗污染。该项研究便于识别污染物的运移特征及规律、掌握污染范围和污染程度,为西南岩溶地区地下水污染物的防治工作提供重要的借鉴意义。     

柳河流域特征污染物负荷模拟及污染源解析

基于通用流域负荷模型(GWLF模型),选取柳河流域为研究对象,利用2006-2014年的水文水质数据进行水文化学过程的模拟,评估流域节点断面的月径流量及特征污染物负荷通量,根据模型结果分析了特征污染物的污染来源及贡献率。结果表明,从年际变化上看,COD、氨氮和总氮的总负荷通量近年来有所下降,总磷的总负荷通量呈逐年上升趋势。从年均水平上看,COD、氨氮的点源污染与非点源污染贡献率相差不大,均接近50%;总氮的非点源污染贡献率远远高于点源污染,贡献率高达79.6%;总磷的污染来源主要为点源污染,贡献率高达74.9%。根据特征污染物的污染源解析结果,提出有针对性的削减和控制污染的措施,为流域水污染管控提供依据。