无锡市城区降雨特征对径流污染的影响分析

选择无锡市沈巷小区、广丰三村、槐古豪庭三个经过雨污分流改造的排水区(以下简称"排水达标区")作为研究区域,对2014年7月1日至9月23日13次降雨事件中研究区域的降雨径流排水过程进行水质水量同步监测,分析了无锡城区主要地表径流污染物类型,比较了降雨特征(降雨历时、降雨量、降雨强度和前期累计晴天)与污染物次径流平均浓度EMC的相关性大小,选取典型降雨事件,研究了降雨径流初期冲刷效应。结果分析表明:虽然排水达标区已经完成雨污分流改造工程,但降雨径流污染仍然很严重,主要污染物为COD、NH3-N、TP;降雨强度与EMC有显著的正相关关系,其余降雨特征与EMC的相关性不明显;降雨初期的降雨强度对初期冲刷效应的影响较大,降雨初期雨强大,则初期冲刷效应明显。     

汶川震区暴雨泥石流激发雨型特征

汶川地震后暴雨诱发的泥石流不断增加,通过收集整理降雨资料,分析汶川震区不同地域泥石流暴发的激发雨强及前期有效累计降雨量变化过程,揭示震区暴雨泥石流的激发雨型特征,为暴雨泥石流的预报提供科学依据。研究结果表明,汶川震区的暴雨泥石流激发雨型可分为短期突然降雨型、中期持续降雨型和长期间断降雨型3种类型,主要表现为引发泥石流的激发雨强及前期有效累计降雨量的不同。暴雨泥石流的形成机制体现为降雨导致流域内松散土体渗透、饱和及侵蚀移动的过程。激发雨型与激发雨强及前期有效累计降雨量存在相关关系,短期突然降雨型的激发雨强最大,前期有效累计降雨量最少;中期持续降雨型的激发雨强居中,前期有效累计降雨量最多;长期间断降雨型的激发雨强最小,前期有效累计降雨量居中。对四川茂县叠溪镇新磨村突发山体高位垮塌碎屑流进行验证,初步判定是由长期间断降雨型引发岩体抗剪强度降低而引起的。对不同激发雨型特征的研究能够为汶川震区泥石流监测预警提供科学依据。     

黄土边坡降雨侵蚀特征的物理模拟试验研究

黄土边坡的侵蚀破坏是引起黄土地区公路边坡自然灾害的主要诱因。通过建立室内边坡降雨冲刷物理模型, 进行黄土边坡侵蚀破坏的模拟试验, 再现边坡溅蚀、片蚀、沟蚀、坍塌的基本破坏过程, 并对坡面降雨冲刷的演变过程和侵蚀机理进行了细致的描述和分析。试验表明:在一定的降雨雨强下, 径流TSS(携砂能力)和单位面积侵蚀泥沙量随着试验坡度的增加逐渐增加, 而径流总量、侵蚀干泥沙量随着坡度的增加而相应变小。同时, 黄土边坡侵蚀冲刷过程中的主要侵蚀能力参数如坡面径流总量、汇流干泥沙量、侵蚀干泥沙量等与降雨雨强之间存在相应的关系。     

蒋家沟流域坡面侵蚀特征实验研究

受流域内物质成分、气候条件和复杂侵蚀营力的影响,蒋家沟流域坡面侵蚀现象甚为严重。根据流域内坡面物质成分、气候、降雨等方面分析了发生坡面严重侵蚀的原因;并进行了大量的人工降雨侵蚀实验,分析降雨坡面产流产沙过程和特征。实验结果表明径流随降雨时间和降雨量的增加呈跳跃和波动性增加,泥沙含量随降雨时间增加而逐渐减小。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明:①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R2>0.55,P < 0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R2>0.12,P < 0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R2>0.53,P < 0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R2>0.13,P < 0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R2>0.56,P < 0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

坡面松散砾石土侵蚀过程及其特征研究

砾石土因其含砾、粉细砂和粘性土,具有级配宽、不均匀系数大、透水性强等特点,在土石坝防渗体土料和工程防渗墙中得到广泛应用。目前的研究多针对砾石土在工程应用方面,对于坡面松散砾石土降雨淋滤作用导致土体细粒成分流失、土体组构改变以至影响土体力学性质变化以及坡面物质稳定性变化等系列研究并不多见。利用人工降雨装置,进行了人工降雨坡面松散砾石土降雨淋滤试验,开展了砾石土侵蚀过程及其特征初步试验研究。试验表明,降雨作用下砾石土斜坡表面土体形态变化具有明显的阶段性特征,随着坡长的增加,产流率和侵蚀模数成线性增加,径流量随降雨时间跳跃和波动性增加,径流泥沙含量随降雨时间的增加以近似幂函数曲线关系递减。     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明：①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R²>0.55,P<0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R²>0.12,P<0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R²>0.53,P<0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R²>0.13,P<0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R²>0.56,P<0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

植被措施与路面汇水对三峡库区土质道路边坡侵蚀影响

研究土质道路边坡在自然恢复、草本、草灌结合及植生带等4种不同植被恢复模式下的降雨侵蚀特征,同时将模拟降雨试验和冲刷试验相结合,研究路面汇水的介入对路堤边坡侵蚀的影响。研究结果表明,在模拟降雨试验下,草灌结合控制路堑边坡侵蚀效果最佳,产流量和产沙量显著低于其他植被模式;草本和草灌结合在路堤边坡降雨和冲刷下,都有显著的截流拦沙能力,且两种措施防护效果相当;路面来水的介入对路堤边坡侵蚀有显著促进作用,加速产流,增加产流量和产沙量。山区道路侵蚀的治理,不但要因地制宜地选择适宜的防护措施,更应该对路面产流和路面汇流进行科学合理的规划,减少其对路面及路堤的冲刷侵蚀。     

植被措施与路面汇水对三峡库区土质道路边坡侵蚀影响

研究土质道路边坡在自然恢复、草本、草灌结合及植生带等4种不同植被恢复模式下的降雨侵蚀特征,同时将模拟降雨试验和冲刷试验相结合,研究路面汇水的介入对路堤边坡侵蚀的影响。研究结果表明,在模拟降雨试验下,草灌结合控制路堑边坡侵蚀效果最佳,产流量和产沙量显著低于其他植被模式;草本和草灌结合在路堤边坡降雨和冲刷下,都有显著的截流拦沙能力,且两种措施防护效果相当;路面来水的介入对路堤边坡侵蚀有显著促进作用,加速产流,增加产流量和产沙量。山区道路侵蚀的治理,不但要因地制宜地选择适宜的防护措施,更应该对路面产流和路面汇流进行科学合理的规划,减少其对路面及路堤的冲刷侵蚀。     

高泉沟流域产流产沙的降水特征因子分析

高泉沟流域属于黄土丘陵沟壑区。运用灰色关联与相关系数分析法,分析影响该流域坡面产流产沙的降水特征因子。结果表明对黄土丘陵沟壑区产生径流贡献最大的因子是降雨量;对土壤侵蚀量贡献最大的因子是降雨量半小时雨强复合因子。因此,降雨量的多少是影响本区产流产沙最关键的因素。     

Runoff characteristics of non-point pollutants caused by different land uses and a spatial overlay analysis with spatial distribution of industrial cluster: a case study of the Lake Sihwa watershed

To characterize a runoff pattern of non-point pollutants in relation with different land uses in a watershed, a monitoring activity and field measurements were carried out and data points were recorded during the rainfall events for 2 years. The study area includes industrial, urban, and rural sectors, which can represent a model case for the runoff study. Each sector was monitored with methodology and parameters including partial event mean concentration, first flush effect, mass first flush ratios, and correlation analysis. The Banwol Industrial Outfall No. 4 (4TG), an industrial area, showed a strong first flush effect, indicating that pollutants such as suspended solids, chemical oxygen demand, total nitrogen, and total phosphorus, were discharged at the early stage of a storm. An MFF₃₀ analysis of the runoff revealed a mean pollutant load was over 50 %. In the Ansan Stream, an urban area, a strong first flush effect did not appear; however, the concentrations of pollutants reached a peak some time later during a storm event. Then, the concentrations of pollutants quickly reduced. On the other hand, Jangjunbo and Munsan Stream, rural areas, did not exhibit the first flush effects, and when considering the value of MFF₃₀, 30 % or fewer pollutants on average were discharged at the initial stage of a storm. This means most of pollutants were streamed out at the later time of a storm event. The monitoring results found that the runoff characteristics of non-point pollutants in industrial, urban, and rural areas were distinctly different and site-specific. Therefore, each watershed management plan should be prepared to meet its own characteristics. Also, this kind of data can be an important base in designing and sizing a regional wastewater treatment facility to treat pollutants from a contaminated watershed.     

城市降水径流的污染来源与排放特征研究进展

综述了城市地表径流污染的成因、来源和排放特征的研究.城市降水径流污染来自3个方面:降水、城市地表和排水系统.其中,城市地表和排水系统是城市降水径流污染的主要来源.在具合流制排水系统的城市,20%~60%的径流污染(SS、COD和BOD₅)来自排水系统.在一次降雨过程中,城市降雨径流污染的排放一般存在初期冲刷效应,径流中污染物浓度的峰值一般提前于径流的峰值.但是由于影响初期冲刷效应的因素多而随机,使得初期冲刷出现的频率和程度存在明显的差异,而且很难建立初期冲刷与降雨特征和流域特征的通用关系.     

Characteristics of Non—Point Source Pollution in the Watershed of Miyun Reservoir,Beijing,China

Nitrogen and phosphorus are the major nutrients to cause eutrophication to degrade water quality of the Miyun Reservoir,a very important drinking water source of Bijing,China,and they are mainly from non-point sources.The watershed in Miyun County was selected as the study region with a totoal area of 1400km^2.Four typical monitoring catchments and two experimental units were used to monitor the precipitation,runoff,sediment yield and pollutant loading related to various land uses in the meantime.The results show that the total nutrient loss amounts of TN and TP are 898.07t/a,and 40.70t/a,respectively,in which nutrients N and P carried by runoff are 91.3% and 77.3%,respectively.There is relatively heavier soil eroson in the northern mountain area whereas the main nutrient loss occurs near the northeast edge of the reservoir.Different land uses would influence the loss amounts of non-point source pollutants.The amount of nutrient loss from the agricultural land per unit is highest,that from forestry comes next that from grassland is lowest.However,due to the variability of land use areas,agricultural land contributes a lot to TP and forestry lands to TN.     

辽河大伙房水库汇水区农业非点源污染入库模拟

利用输出系数法和SWAT模型,对大伙房水库汇水区农业非点源污染(ANSP)进行了入库模拟研究,并用2006—2009年的水文和水质监测数据对模型进行了校准和验证。研究结果表明:汇水区年均输入到水库的泥沙量、总氮和总磷负荷分别为82.65×103 t、1 873.49t和81.97t;月入库泥沙量、总氮和总磷负荷与径流量有着较强的相关性,ANSP的产生和迁移受降水、径流过程影响很大,每年7、8月份的氮、磷和泥沙流失量达到年内最大值,分别占全年流失总量的42.64%、44.42%和67.91%。水库汇水区各流域对水库氮、磷污染的贡献率由大到小依次为:浑河流域(清原段)、苏子河流域、社河流域和水库周边小流域。     

黄河干流潼关断面非点源污染负荷估算

基于平均浓度法原理,根据黄河中游降雨径流特点,将年内过程分为汛期和非汛期两个阶段,同时将高含沙水流中的污染负荷分为水体中的溶解态污染负荷、泥沙吸附态负荷两部分,提出了多沙河流非点源污染负荷估算模型;根据黄河干流潼关断面1950-2006年实测水沙资料,结合水体、泥沙污染物浓度测定试验,分别计算了潼关断面2006年以及丰水年(P=25%)、平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)3种不同代表年型下的非点源污染负荷.结果表明:黄河干流潼关断面年污染负荷以汛期为主,汛期污染负荷以非点源为主;非点源污染负荷中,硝酸盐氮、氨氮以溶解态为主,总磷以吸附态为主;潼关断面非点源污染负荷占全年负荷比例:丰水年时,硝酸盐氮占63.09%,氨氮占61.32%,总氮占87.17%、总磷占89.83%;枯水年时,硝酸盐氮占26.92%,氨氮占24.62%,总氮占67.60%、总磷占71.73%.2006年,硝酸盐氮、氨氮、总氮和总磷非点源污染负荷占全年比例依次为:17%、14%、15%和41%.     

喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究

文章通过人工模拟降雨试验,研究不同地下孔（裂）隙度、基岩裸露率和雨强对地表、地下产流、产沙的影响,其结果表明:（1）土壤侵蚀与地下孔（裂）隙度具有较高相关性,地表产流、产沙随地下孔（裂）隙度的增大而减小,而地下则相反;（2）坡面径流刚产生时,雨滴击溅和薄层水流冲刷,土壤细小颗粒堵塞其毛管空隙,渗漏率减小,而地表径流量增大,土壤团聚体被破坏、分散和迁移,降水与土壤渗漏率增大,地表径流量减小,雨滴击溅增强,如此循环,降水与土壤渗漏率呈波动性变化;总体而言,地表、地下悬移质均随降雨历时呈下降趋势,而地表推移质则相反,地表、地下产流量变幅较小,趋于平行;（3）地表产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈下降趋势;而地下产流、产沙量随基岩裸露率增大呈波动性变化,总体呈增大趋势;（4）在较小雨强30 mm/h时,地表只产生悬移质流失,没有产生推移质流失;地表、地下产流、产沙都是随雨强增大而增大;雨强由30 mm/h增大到150 mm/h,地表累积产流量为538.5 L,累积产沙量为2 393.81 g,地下累积产流量为207.8 L,累积产沙量为687.73 g,累积产沙量的递增速率比累积产流量的递增速率要大,地表产流、产沙的递增速率大于地下产流、产沙的递增速率;（5）各因子与土壤侵蚀间相关程度为:降雨历时>雨强>地下孔（裂）隙度>基岩裸露率。该实验有助于为喀斯特地区的水土流失研究、评价及制订石漠化治理措施提供理论依据。      

Laboratory experiments of phosphorus loss with surface runoff during simulated rainfall

Surface runoff accounts for much of the phosphorus (P) input to and accelerated eutrophication of the fresh waters. The environmental fate of P receives increasing attention but the key mechanisms of P transport with surface runoff remain unclear. Through artificial rainfall experiments, characteristics of P loss with surface runoff during simulated rainfall are investigated under the conditions of various slope gradient and rainfall intensity and the factors of influencing are also discussed. Results show that the amount of runoff and sediment increased rapidly in a shorter time after runoff producing, then gradually turned to be stable. It shows significant correlation between the runoff volume and sediment. The amount of runoff and sediment increased with the increasing of slope gradient and rainfall intensity. P content in the runoff was higher in the early stage after runoff producing, and then stabilized gradually. Most of the P transformed through the sediment loss.     

泥沙输移与坡面降雨和径流能量的关系

从导致土壤侵蚀的降雨和径流能量出发,提出了基于物理学原理的降雨能和径流能的概念,并采用人工模拟降雨实验,分析了泥沙输移与降雨和径流能的关系,结果显示:坡面薄层径流泥沙剥蚀量随着地表坡度、降雨能和径流能的增加而增加,雨滴击溅作用下泥沙剥蚀量远远大于无雨滴击溅作用时泥沙剥蚀量;薄层水流泥沙浓度随着坡度和降雨能的增加而增加,当坡度和降雨能一定时,泥沙浓度随着径流能的增加而减小;降雨扰动系数与降雨和径流能的比值按照对数关系增长,在相同坡度下,当降雨能一定时,降雨扰动系数随着径流能的增加而减小,当径流能一定时,降雨扰动系数随着降雨能的增加而增加。降雨能是导致泥沙剥离的本质,径流能是泥沙搬运的动力。     

几种土壤的细沟侵蚀过程及其影响因素

通过间隔为11h的二次人工模拟降雨和冲蚀槽试验研究了10种土壤的侵蚀过程,发现在第2次降雨中大多数土壤出现了细沟侵蚀形式。采样微形态观察发现,在第1次降雨中形成结皮的土壤在第2次降雨中出现了细沟侵蚀;产流产沙观测发现所有出现细沟侵蚀的土壤在第1次降雨中径流含沙量逐渐减少,而第2次降雨中有一个先剧增后减少的过程。土壤理化分析及多元逐步回归分析结果表明,土壤颗粒组成、有机质含量、铁铝含量等因素对细沟侵蚀的影响表现不明显,而与土壤团聚体有关结构指标、细沟侵蚀、产流产沙速率及总量呈显著相关关系。分析表明,团聚体分散度、崩解速率与渗透系数之比两个指标能较好地预测细沟侵蚀发生的可能性,同时也能很好地预测侵蚀产沙量。