新疆吉木乃诸河水体氢氧同位素和水化学特征

利用2018年6月和11月在新疆吉木乃诸河流域采集的河水、冰雪融水和降水样品,对流域水体的水化学成分和氢氧稳定同位素(D,~(18)O)组成的时间和空间特征进行了系统研究.结果表明,吉木乃诸河在丰水期和枯水期阳离子均以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO~-_3为主,其次分别为Na~+和SO_4~(2-).在空间上,Na~+、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-随着海拔的降低呈增加趋势.通过Piper图可以判断出,吉木乃诸河水化学类型为HCO_3-Ca型.利用Gibbs图可知流域内主要离子组成与各类岩石的风化作用有关,大气降水和蒸发作用的影响相对较小.结合当地的水文地质情况,运用离子含量比值法,可以发现离子主要来源于流域内碳酸盐风化和含硫矿物的氧化.丰水期吉木乃诸河地表水中δ~(18)O和δD较枯水期高,冰川融水的同位素值没有明显的季节变化,降水中的同位素值季节变化较大,其区域大气降水线方程为δD=7.5δ~(18)O+5.4 (R~2=0.99).吉木乃诸河河水中稳定同位素与海拔呈现正相关关系,主要原因是蒸发作用的增加,地表水同位素值偏负.该区域地表径流与冰川融水密切相关,冰川融水对该流域水资源的补给贡献较大.     

昆仑山玉珠峰冰川冰雪融水水化学特征分析

为了探讨玉珠峰冰川冰雪融水水化学的变化特征和环境意义,本文主要对2016年和2017年6—9月的冰川融水进行采集(共采集了42个样品),并对样品的pH、电导率及主要可溶离子进行了测定分析.结果表明,Na~+和Ca~(2+)是玉珠峰冰川冰雪融水中的主要阳离子,而SO■和Cl~-是主要的阴离子,同时玉珠峰冰川融水的主要离子类型为Na~+-Ca~(2+)-SO■-Cl~-;从时空变化来看,玉珠峰冰川融水的Cl~-、SO■、Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)离子月变化非常明显,并且除NH~+_4以外其余离子随着海拔的逐渐增加均呈降低的趋势;通过一系列的分析发现研究区融水中的阴离子和阳离子主要受硅酸盐和碳酸盐等地壳来源的控制.     

水体中悬浮颗粒物对酞酸酯的吸附和解吸特性

选择水体中的悬浮颗粒物(SPM)--沉积颗粒物和浮游植物颗粒(铜绿微囊藻和普通小球藻),研究它们对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)的吸附和解吸行为.结果表明,SPM对DBP 和DEHP的吸附在很短的时间内即可达到平衡,沉积颗粒物约为2h,浮游植物颗粒约为0.5h;SPM对DEHP的吸附能力明显大于DBP;不同SPM对同一种化合物的吸附能力差异较大,这与颗粒物中有机质的类型和结构有关;在实验浓度范围内,SPM对DBP和DEHP的吸附和解吸等温线具有较好的线性关系,解吸过程存在明显的迟滞现象,且沉积颗粒物比浮游植物颗粒物具有明显的迟滞效应,DBP比DEHP具有较大程度的迟滞效应.     

LUCC及气候变化对龙川江流域径流的影响

土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)及气候变化对流域的径流变化影响巨大。为揭示龙川江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示,(1)SWAT模型在龙川江流域径流模拟中具有较好的适用性,可用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R~2、Ens分别达到0.73、0.71,验证期的模型参数R~2、Ens分别达到0.75、0.74。(2)从土地利用方面考虑,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加的贡献大小顺序为农业用地?草地?林地。从气候变化方面考虑,流域径流量与降雨量呈正比,与蒸发量呈反比。(3)2006-2015年间龙川江流域LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,龙川江径流的变化由气候变化主导,月均径流量总体上减少1.59 m~3·s~(-1)。(4)预估结果显示,RCP4.5和RCP8.5气候情景下,2021-2050年间龙川江流域径流减少趋势明显,分别为1971-2015年减速的2.65倍、3.43倍。     

青藏高原五条冰川表雪中痕量元素的空间分布及污染评估

为了认识青藏高原雪冰中痕量元素的空间分布特征与污染程度,对2013年4-5月采自求勉雷克、煤矿、玉珠峰、小冬克玛底和古仁河口冰川的表面样和雪坑样进行消解处理,并利用高分辨扇形磁场等离子体质谱仪(ICP-SFMS)测试了样品中19种痕量元素(Al、As、Ba、Co、Cr、Cs、Cu、Fe、Li、Mn、Mo、Pb、Rb、Sb、Sr、Ti、Tl、U、V)的总浓度.通过对5条冰川表面样进行空间对比,发现痕量元素在唐古拉山以北的求勉雷克、煤矿和玉珠峰冰川中浓度较高,在3条冰川中元素浓度的平均值在0.05 ng·g~(-1)(Tl)—6579.62 ng·g~(-1)(Al)之间,痕量元素在唐古拉山小冬克玛底冰川及唐古拉山以南的古仁河口冰川中浓度较低,在小冬克玛底冰川中元素的浓度介于0.004 ng·g~(-1)(Tl)—103.44 ng·g~(-1)(Al)之间,在古仁河口冰川中元素的浓度介于0.006 ng·g~(-1)(Tl)—361.83 ng·g~(-1)(Al)之间.计算痕量元素总浓度的富集系数(EF)表明,在5条冰川雪冰中的V、Mn、U、Ba、Rb主要来自于地壳粉尘,Sb、Mo、Pb、Cu、As在一些冰川雪冰中具有明显或较为严重的污染(EF≥5),这5种元素可能来自于有色金属冶炼、交通排放、化石燃料燃烧等人类活动.利用后向轨迹的聚类分析表明,5条冰川在非季风时期主要受到盛行西风的影响,其中求勉雷克、煤矿和玉珠峰冰川中的痕量元素主要来自中亚及新疆等地,小冬克玛底和古仁河口冰川中的痕量元素则主要来自于南亚及青藏高原西部地区.     

基于多元线性模型、支持向量机(SVM)模型和地统计方法的地表水溶解性总固体(TDS)估算及其精度对比——以艾比湖流域为例

地表水溶解性总固体(TDS)是地表水各组分浓度的总指标,是地表水水化学特性长期演变的最终结果,也是表征水文地球化学作用过程的重要参数,TDS的高低直接影响地表水的含盐量.本研究以艾比湖流域为研究对象,结合实测地表水TDS数据;选用准同步的Landsat OLI数据,首先,利用光谱诊断指数选取与地表水TDS相关性较高的波段,其次,利用地统计方法、多元线性回归模型和支持向量机(SVM)模型对TDS进行预测,并对其结果进行精度比较.结果表明,SVM模型为最优估测模型,拟合决定系数R2为0.97,均方误差(RMSE)为50.59;多元线性回归模型的精度与SVM模型精度较为接近,拟合决定系数R2为0.9,RMSE为66.55;地统计克里格插值法预测精度最低,拟合决定系数R2为0.87,RMSE为95.73.遥感估测SVM模型预测值在大区域能较好地反映出艾比湖流域TDS的总体特征.该模型在水质遥感领域的应用中具有良好的可行性和有效性,其预测结果也与艾比湖流域水体TDS的实际分布相吻合,因此遥感估测SVM模型在水质估测中具有一定的应用潜力.     

水体中悬浮颗粒物对十溴二苯醚的吸附/解吸特性研究

采用室内试验法,以沉积颗粒物和浮游植物颗粒(铜绿微囊藻和普通小球藻)作为水体中悬浮颗粒物(SPM),研究了SPM对十溴二苯醚(BDE-209)的吸附/解吸特性.结果表明,沉积颗粒物和浮游植物颗粒对BDE-209的吸附分别在1.5h和0.5h内达到最大,在3h内可以充分达到平衡;沉积颗粒物和浮游植物颗粒对BDE-209的吸附能力存在差异,这与颗粒物中有机质的浓度和类型有关;在实验浓度范围内,BDE-209在SPM上的吸附可用Freundlich等温吸附方程较好地拟合;解吸过程表现出一定的迟滞性,且沉积颗粒物比浮游植物颗粒物具有更明显的迟滞性;pH中性、温度20～30℃的水体有利于SPM对BDE-209的吸附.     

泾河流域的降水径流影响及其空间尺度效应

研究降水的径流影响对干旱半干旱地区水资源管理具有重要指导意义,但目前对其空间尺度效应定量研究还不深入,限制了研究结果的跨尺度应用。以黄土高原泾河流域为例,利用13个子流域的多年降水和径流数据,定量评价了降水的径流影响随流域面积增大的尺度效应。研究表明:泾河流域降水和径流空间差异很大,13个子流域年降水量变化在311~563mm,年径流深变化在14.17~128.05 mm。在各子流域内,年径流深随年降水量呈显著线性增加(P0.05);在子流域间,年径流深随年降水量呈显著的指数型增加(P0.05)。降水能解释45%左右的径流变化。各子流域降水-径流线性关系参数(回归系数、截距)和径流系数的变异系数随流域面积增大呈非线性减少,证实了降水-径流影响存在空间尺度效应。其中,回归系数、截距常数项绝对值的变化符合对数函数,径流系数变异系数的变化符合幂函数,说明随空间尺度增大,流域降水形成径流的能力在减弱,但维持较稳定的降水-径流关系的能力在增强。基于降水径流关系及尺度效应量化分析,提出了考虑年降水量和流域面积的跨尺度年径流深计算关系:y=a·x_1·lgx_2+b·x_1+c·lgx_2+d,其中y为年径流深(mm),x_1为年降水量(mm),x_2为流域控制面积(km~2),a、b、c、d为拟合参数。利用13个子流域年均降水、径流数据和历年的降水、径流数据及流域面积分别对上式进行拟合,检验均达极显著水平(P0.01),决定系数r~2(0.788,0.510)均大于仅考虑降水影响的降水-径流指数关系(0.469,0.443),证明考虑尺度效应的降水-径流关系优于单纯的降水-径流关系。未来还需考虑土地利用方式、流域地形等因素的影响,以更深入地认识和应用降水-径流影响的空间尺度效应,指导干旱半干旱地区的水土资源管理。     

1961─2010年降水和土地利用变化对淮河干流上中游径流的影响

为了研究近50a来降水和土地利用变化对淮河干流上中游径流变化的影响程度,利用逐日径流和降水资料,采用线性趋势、累积距平、Mann-Kendall非参数检验法和t检验等统计方法,探讨了淮河干流上中游径流的变化趋势、突变等,并基于双累积曲线,构建了降水-径流关系模型,定量估算了降水和土地利用变化对径流的贡献程度。结果表明,(1)淮河干流上游径流量呈增加趋势,其线性倾向率为0.08×10~8 m~3·a~(-1),而中游呈减少趋势,其线性倾向率为-0.38×10~8 m~3·a~(-1),且中游径流量C_v大于上游;上游和中游降水量均呈增加趋势,其线性倾向率分别为0.34和1.72 mm·a~(-1);径流量的年际波动均大于降水量。(2)上游径流量突变年份为1972年,降水对径流量影响的基准时段为1961-1972年;中游径流量突变年份为1985年,降水对径流量影响的基准时段为1961-1985年。(3)相对于基准时段,降水有利于径流增加,而土地利用变化导致径流减少。(4)土地利用变化是引起径流变化的主导因素,对上游和中游径流量变化的贡献率分别为76%和74%;降水对径流量变化起着次要作用,但其影响也不容忽视。     

贡嘎山海螺沟冰川退缩迹地土壤微生物生物量碳氮

在全球气候持续变暖的影响下,贡嘎山海螺沟冰川加快退缩形成裸露独特的土壤环境,这些裸露地随着时间演替发育形成不同的生态系统.为了解海螺沟冰川土壤发育及土壤质量情况,采用熏蒸浸提法测定冰川演替迹地土壤微生物生物量碳氮含量,并研究其与土壤氮素各指标之间的关系.结果表明:(1)土壤铵态氮(P=0.000)、硝态氮(P=0.006)、全氮(P=0.000)和微生物生物量碳氮(P=0.000,P=0.000)含量随海螺沟冰川演替年限有显著变化,这种显著变化可能是由于冰川演替不同年限土壤枯枝凋落物养分返还、有机物质分解率及温度和水分等因子的差异造成的;(2)贡嘎山海螺沟冰川演替迹地中土壤铵态氮的含量为4.78-145.53 mg kg-1,硝态氮为1.23-46.08 mg kg-1,全氮含量为284.38-1 980.56 mg kg-1,土壤微生物生物量碳的含量为2.76-1 230.57 mg kg-1,土壤微生物生物量氮的含量为0.16-245.30 mg kg-1;(3)土壤微生物生物量碳氮比的变化范围是0.36-22.99,且大多数值都小于6,说明在贡嘎山海螺沟冰川演替迹地土壤微生物群落结构中细菌占优势;(4)土壤氮素(除全氮外)各指标均与微生物生物量碳氮显著正相关(P<0.01).综上,贡嘎山海螺沟冰川不同演替迹地土壤质量较好,本研究可为海螺沟冰川不同演替年限冰川退缩迹地土壤质量评价提供基础数据支持.     

土壤水库和森林植被对水资源的调节作用

以湖南省土地、森林利用状况等有关资料为基础，从土壤和森林对降水形成径流的影响，调节水资源的数量和方式，防洪抗旱减灾方面的作用3个层次，详细地剖析了土壤水库和森林植被对水资源的调节作用。结果指出，土壤水库和森林植被能够调节水资源，其潜力非常大。合理利用土壤水库和森林植被可以蓄水保土减蚀，削减洪峰，减少自然灾害。     

乌江流域水沙特性变化分析

对乌江流域水沙特性变化进行分析,是解决长江上游泥沙问题、提高水资源利用率和防灾减灾的根本出发点,同时可为喀斯特地区水土流失治理和生态恢复提供理论依据.文章通过对乌江流域主要水文站鸭池河站、乌江渡站和思南站的降雨-径流-泥沙随时间的变化、降雨-径流和径流-泥沙的相关性和双累积曲线进行分析,研究结果为:降雨量、径流模数和输沙模数随时间的变化无明显趋势,历年输沙模数是鸭池河>乌江渡>思南.1980年以后由于实施了大量水土保持工程使得输沙模数大量减少.在年均径流模数相同的情况下,1971-1979年这一时期的产沙量要高于1961-1970年.从1971年开始输沙模数相对于径流而言出现趋势性增多,这主要是由人类活动造成.三个站点的双累积曲线变化趋势相似,说明人类活动对河流泥沙的影响,既取决于人类活动的方式、程度,也受制于流域环境条件.     

城市屋面雨水绿地水平流渗透净化研究

把城区屋面汇集的雨水径流通过绿地或人工土层净化后收集利用或渗透地下，既可涵养地下水，又截留处置了部分雨水，减轻了雨洪负荷和雨水径流对受纳水体的污染，是一种经济有效的雨水利用方案。但为保证雨水渗入地下后不污染土层和地下水源，本文研究了屋面雨水在天然和人工配制的两种土壤中水平流动的净化作用及其规律。为屋面雨水绿地渗透方案的工程实施提供技术依据。     

Runoff water management technologies for dryland agriculture on the Loess

SUMMARY

Arid and semi-arid environments undergo periodic seasonal agricultural droughts of varying extents and duration, erratic and ineffective rainfall of high intensity and short duration, with high surface runoff. High efficiency water-harvesting agriculture has been routinely used in the Loess Plateau agricultural production of China over the past 10 years. Localized habitat effect and regional water resource enrichment are the theoretical basis of high efficient water-harvesting agriculture. Features of this agricultural system are described, including: water harvesting of surface runoff from roads and collection in concrete yards on plastic sheets; water storage cellar tanks for harvesting runoff to provide life-saving/critical irrigation, with devices for water lifting and conveying such as hand pumps and pipelines; feasible methods of water use for limited supplies such as drip, hole, subsoil, and super-sheet irrigation; agronomic measures of high water use efficiency; and field micro-catchment for water harvesting and conservation to increase fallow efficiency in rainy seasons. Using the stored runoff water to irrigate the mulched winter wheat and spring corn, as well as vegetables and fruit trees, significant yield increasing and water use efficiency improvements have been achieved. Plastic mulching for increasing fallow efficiency in rainy seasons and improving yield of the next winter wheat crop have been developed and demonstrated. These techniques have provided obvious benefits in terms of soil and water conservation on slope farmland in the hill regions and remarkable effects of storing water and reducing drought in the dryland farming regions have been obtained.     

运河(杭州段)沉积物中Cu和Zn的释放特征

采用模拟试验研究了运河（杭州段）沉积物中Cu和Zn的释放规律，以及投加石灰、曝气等地表水治理手段对其释放规律的影响，结果表明，沉积物中Cu的释放速率很快，在1-2d内沉积物-上覆水间Cu的分配即达到平衡，而Zn的释放速率较慢，在21d的模拟试验中上覆水Zn的浓度仍在增加，运河沉积物的释放尽管不会导致上覆水中Cu和Zn浓度超过地表水的二类标准，但显著超过了渔业水质标准，对运河的水生生态系统构成威胁，采用投加石灰和水体曝气可以有效降低上覆水中Cu和Zn的平衡浓度。     

黄河(内蒙古段)水体及悬浮物中砷的形态分布

以系统形态分析结合上浮水和悬浮物中砷的总量及形态分布特征,评价了黄河(内蒙古段)水体中砷的潜在危害程度.结果表明,水和悬浮物中砷的总含量出现了比较一致的沿河变化趋势,说明水中的砷主要是泥沙携带的砷,水中含砷量的高低取决于水中悬浮物即泥沙的含量.悬浮物中的砷以Ca-As为主,O-As次之,其它三种形态砷的含量均很低,与黄土中各形态砷的含量比较接近,进一步说明了黄河水体中的砷主要来源于自然界.     

淀山湖上覆水与沉积物孔隙水中重金属的分布特征

研究了淀山湖上覆水和沉积物孔隙水中Pb ,Cd,Cr,Cu ,Fe和Mn的浓度及Eh 分布 ,分析了孔隙水中重金属的扩散通量 .结果表明 ,淀山湖中重金属的浓度由高到低依次为 :Mn >Fe >Cr,Cu ,Pb >Cd ;Fe和Mn在孔隙水中的浓度远远大于它们在上覆水中的浓度 ,表层沉积物孔隙水中Pb ,Cd ,Cr,Cu的浓度稍大于它们在上覆水中的浓度 ;沉积物中的重金属可能按照浓度梯度经孔隙水从沉积物向上覆水中扩散而最终影响上覆水的水质     

江南丘陵红壤区的农业水资源特征与调控利用——以江西省余江县为例

农业水资源按分布空间分为大气降水、地表水、土壤水和地下水。江南丘陵红壤区的各类水资源特征是:大气降水丰沛而时空分配不均;地表水多而径流、蒸发量大;红壤贮水库容小、深层水多而有效性差;地下潜水较多而承压水少。针对上述特征,应因地制宜通过工程、生物、农艺措施进行水资源调控,针对“四水”进行人工降雨,地表水集蓄,增加土壤深层水、有效水利用和潜水开发等,以蓄丰补欠、趋利避害,提高水资源的利用率。     

古廖涌黑臭水体生物修复及维护试验

利用生物氧化塘、底泥生物氧化、水体生物修复和河道生态恢复等技术，对广州市古廖涌黑臭水体进行治理．结果表明，在进水流量5000～8000m^3／d的高负荷工业废水和生活污水冲量下，通过生物治理，消除了水体黑臭现象，从上游到下游，水色由暗黄逐步转为黄、黄绿；在上游不断流入污水情况下，CODcr除去率达50％以上，NH3-N除去率为70％，H2S除去率达80％以上．从2003年8月到2004年3月，河道生物多样性逐步增加，先后出现枝角类、桡足类动物和鱼类．表明对于暂时无法截污的城郊河道，可以利用废弃的鱼塘、空地等对污水进行预处理，再通过上述措施和技术进行生物治理，可取得良好治理效果．本研究为城市黑臭河道，特别是暂时无法截污的城郊河道的治理和养护提供了一套切实可行的方法．图3参18     

城市降雨径流长期污染负荷模型的探讨

本文以成都市为例,使用修正的STORM模型计算一次标准降雨的径流污染负荷;使用“降雨负荷法”进行城市径流污染年负荷量的估算.文章指出年负荷中非标准降雨冲刷将起着主导作用,仅用标准降雨来估算一个城市的长期污染负荷是不可行的.