太湖流域旱地农业区氮素流失特征研究

了解水文过程对研究径流污染物的输出规律及控制农业非点源污染有重要意义。以张家港海芸枇杷林试验区为依托,监测自然降雨条件下研究区出口径流和地下水中的氮素浓度,研究了太湖流域典型旱地总氮(TN)、硝态氮(NO-3-N)、铵态氮(NH+4-N)流失的特征。结果表明,硝态氮是氮素流失的主要形式,占氮流失总量的90.1%;径流初期氮素浓度迅速升高,之后随径流增大逐渐降低,径流退水阶段壤中流携带土壤中硝态氮补给地表流,氮素浓度回升;氮素输出浓度随降雨强度的增强而升高。     

模拟降雨条件下岩溶地区马尾松林下地表径流特征

以贵州省贵阳市岩溶地区为例,通过野外人工模拟降雨试验,研究了不同坡度(15°、20°、25°)的径流小区在不同雨强(60、90、120mm/h)下马尾松林地表径流的变化特征。结果表明,岩溶地区马尾松林下,雨强对地表径流有明显影响;随着降雨持续进行,陡坡时的径流量增幅显著大于缓坡;随着雨强增加,坡度对累积径流量的影响变得显著;坡度对累积径流量的影响并非线性关系,而是坡度较陡时影响程度更大,但不同雨强条件下径流总量的增幅不一致;岩溶地区马尾松林地在中等雨强时地表径流大,大雨强时地表径流反而较小。     

和睦桥流域同位素示踪剂划分事件水的试验研究

流量过程线的划分结果对流域滞时分析、降雨径流关系确定和坡地汇流计算影响很大。以和睦桥小流域为例,基于该区域2015~2016年4场降雨资料,运用同位素方法对流域的流量过程线进行划分,探究降水总量和平均雨强对事件水贡献比例的影响。结果表明,事件前水占总流量的百分比例很大(67.9%~98.3%),肯定了事件前水的重要性;总降水量和降雨强度与事件前水占总流量的百分比例均呈负相关,这主要与流域所处地理位置的气候条件和下垫面前期土壤含水量有关;不同雨型主要通过降雨事件过程中的蒸发作用来影响事件前水的贡献比例,而相同雨型的降雨事件可能与前期土壤含水量有关。     

基于LID的海绵校园设计模拟研究

以湖北交通职业技术学院新建园区为例建立SWMM模型,利用层次分析法对单项LID设施进行评价和判断,提供一套科学合理的雨水径流控制方案,并评估LID设施在不同重现期的降雨条件下控制水量和水质的效果。结果表明,透水铺装、下凹式绿地、植草沟为径流控制效果好、景观性好的LID措施;LID设施对小径流降雨作用较显著,1、2、5、10、20年重现期2h降雨情形下,径流峰值削减率分别为78.68%、71.73%、63.35%、32.69%、25.35%;2年重现期2h降雨情形下,COD、TN、TP、SS的削减率均可达50%以上。     

土壤大孔隙对坡地产汇流和溶质运移影响研究

以室内土槽为平台,采用人工模拟降雨实验探讨了有无大孔隙土槽中土壤含水量、地面径流、壤中流、地下径流及溶质运移的变化.结果表明,相对于无大孔隙土槽,含有大孔隙的土槽中各层土壤含水量增加较快、增幅较大、峰现时刻较早、地面径流量较小、壤中流和地下径流量较大、地面径流中溴离子浓度较低、铵根离子浓度较高、硝酸根离子浓度对比变化较复杂、地下径流中三种离子浓度较高,且变幅较大.     

降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响

为分析降雨移动方向对山区小流域洪水过程的影响，结合流域地表径流汇流路径特点，基于物理概念的流域分布式水文模型，通过设计不同雨强下多种降雨移动方向工况，对比研究了各种工况对山区小流域洪水过程的影响。结果表明，降雨移动方向对流域洪水过程的影响主要表现在洪水峰值的差异上。在相同雨强和降雨量下，降雨沿着流域汇流路径减少的方向移动会比沿其相反路径移动产生更高的洪水峰值。在相同雨强和降雨移动速度下，流域内降雨移动的路径越长，形成的洪水峰值越高。随着降雨移动方向的改变，较低雨强(120 mm/h)模拟得到的洪峰也可能高于较高雨强(180 mm/h)模拟得到的洪峰。结合降雨的移动特征，流域的地形形状和汇流特点共同控制了降雨移动方向对径流过程的影响。     

基于地貌类型的岩溶小流域产流模型

针对广西横县镇龙乡小流域岩溶结构发育、地下暗河分布广泛、汛期多强降雨及产流过程中地下径流丰富、出流过程非线性、流域不闭合等特点,研究了岩溶小流域不同地貌类型的产流规律,将岩溶地区下垫面分为土壤覆盖区与岩溶裸露区,分别运用蓄满产流模型模拟土壤覆盖区产流,水箱模型模拟岩溶裸露区产流,进而模拟流域总产流,建立了基于地貌类型的岩溶小流域产流概念性水文模型,利用岩溶小流域2010~2011年9场洪水资料进行模型参数率定,2012年4场洪水进行产流量验证。结果表明,模型在岩溶区的模拟效果较好,其预报相对误差范围为4.15%~18.49%,均值为13.82%,但对于前期影响雨量较大、降雨历时长的洪水,水箱模型产流模块产流量更大,受到降雨影响更为敏感,模拟精度相对更高。     

某大学校园及周边不同下垫面降雨径流污染过程研究

以大学校园及其周边区域降雨、径流和径流水质3年观测试验数据为依据,分析不同下垫面降雨过程、径流过程及污染物运移过程的规律及特征,计算出不同下垫面污染物输出系数。结果表明,雨水中氨氮浓度高于Ⅳ类水质标准,悬浮物、硝酸盐氮和COD浓度均低于最高水质标准;产流时间与产流前平均降雨强度呈幂函数关系,不同下垫面径流过程与降雨过程呈正相关关系;径流强度是径流携带污染物运移的重要影响因素,径流强度增加,径流携带污染物质量随之上升。污染物输出系数计算结果表明,屋面主要污染物为含氮污染物,餐饮街道主要为有机污染,不同下垫面悬浮物、硝酸盐氮、氨氮和COD输出系数均值分别为2294.91、7.21、14.86、430.34kg/hm2/a。     

不同地下水位埋深下五道沟地区地表径流变化规律分析

基于五道沟实验站1991~1999年实测降水、地表径流及地下水位埋深资料,运用水文学原理及数理统计方法,选取不同降雨量和降雨类型,分析了不同量级降雨量、前期土壤干湿状态、次降雨过程砂姜黑土地表径流量及径流系数随地下水位埋深的变化规律。结果表明,对于砂姜黑土,在50mm以上日降雨过程中,存在土壤表层蓄满、深部超渗的分层产流机制;地表径流量及径流系数随地下水位埋深增加呈指数递减趋势,且随降雨量的增加地表径流系数呈上升趋势;而前期土壤干旱时间长、土壤含水率较低、地表径流系数随地下水位埋深增加而减少,且降雨集中分布比降雨分散分布的地表径流系数高。     

不同土地利用格局下地表径流对降水特征的响应

基于设定的试验区和南京市一年的真实降水数据,在SWMM模型中设置传统土地利用开发建设格局S1和最优土地利用格局S2两种土地利用情景,采用SPSS软件定量分析了降水特征对地表径流的响应。结果表明,S2能有效降低地表径流量,但在降雨量、降雨强度较大时,其地表径流的消减作用会显著降低,甚至会出现增加径流量的情况,表明仅通过土地利用格局的优化尚无法应对由强降雨造成的城市内涝问题;径流特征受多个降水特征的综合影响,其中总径流差值与降雨历时、降雨量及降雨重现期三者所构成的回归方程拟合优度最高。     

基于i-Tree模型的LID技术在降雨径流控制效果评价中的应用

为评价LID技术对开发后区域降雨径流的控制效果,以浙江省嘉兴市南湖区世合小镇为例,应用i-Tree软件,根据模拟区域的土壤类型、地形、降雨量、蒸发量及土壤覆盖等基础数据和径流污染物浓度监测数据,针对历史（2006年）、开发后未实施LID和规划实施LID三种情景,通过模拟分析研究区域内雨水径流总量和污染物负荷的变化来评估LID技术的应用效果。结果表明,规划实施LID情景与开发后未实施LID情景相比,可削减31.52%的径流总量;与开发前相比,仅增加9.96%的径流总量;径流量与土地覆盖类型有关,不透水表面径流量、年径流总量与树木植被呈负相关,而基流流量和透水表面径流量与树木植被呈正相关。规划实施LID情景相比开发未实施LID情景,3种污染物年负荷总量减少了513.66 kg,其中分别削减了4985%的TSS负荷、50.30%的COD负荷和36.36%的TP负荷,削减效果明显。     

不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

人工降雨条件下坡面流试验分析

采用5个固定坡度的试验水槽和人工降雨系统模拟了不同坡度和雨强下的坡面薄层水流,分析其水动力学特性随坡度和雨强的变化规律,为坡面侵蚀理论提供了试验依据.研究结果表明,人工降雨条件下坡面薄层水流各水力学特性与坡度和雨强呈较好的函数关系.     

干旱半干旱地区降雨下渗过程的若干问题探讨

通过对Horton、Philip下渗能力曲线的讨论以及王家沟流域不同地类下渗试验的应用比较分析,表明Horton下渗能力曲线比Philip下渗能力曲线具有更明确的物理意义。但由于它们都是把下渗的出现作为地表饱和的结果以及由于流域上下渗分布的不均匀性．因此不能把它们直接应用于流域的产流计算。总结分析了目前对降雨下渗过程的研究,认为加强对降雨下渗规律的认识,将降雨下渗与土壤水分运动的动态变化过程结合起来研究,可以为流域径流形成机理的认识和流域水文模型的建立奠定基础。     

基于物联网大数据的城市降雨径流控制率分析

针对海绵城市降雨径流控制率监测的两大技术难点——监测设备布置难题和数据统计难题,采用基于物联网和大数据的监测技术及自动分析算法,以我国某海绵城市试点区为例,对全区域81个雨水排口进行子汇水区域划分,制定了监测方案,并获得了降雨场次下的全过程降雨的监测数据,基于超过40万条监测数据,计算了不同降雨量下研究区域的径流控制率,并提出了基于污水管网监测的降雨径流控制率修正方法。结果表明,在降雨日中,确实存在雨水进入污水管网的情况,因此在监测方案中应同时考虑对污水管网进行有效监测;在34.4、13.2、9.4、19.4 mm降雨条件下,研究区域径流总径流率依次为65.14%、81.48%、87.39%、78.81%,与研究区域设计降雨量27.4mm及75%的径流控制目标相比,海绵城市的建设可满足年径流总量控制的目的。     

基于RUSLE的未来降雨条件下江苏省沿江地区土壤侵蚀预估

近年来极端气候事件频发,多地区强降雨的增多加重了土壤侵蚀程度。采用世界气候研究计划组织的耦合模式比较计划第五阶段实验计划(CMIP5)中BCC_CSM1.1模式在RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5三种气候变化情景下的未来降雨降尺度输出结果,结合GIS和修正的通用土壤流失方程(RUSLE)预估江苏省沿江地区未来土壤侵蚀程度,并分析未来不同气候变化情景下土壤侵蚀与降雨的相关性及空间分布特征。结果表明,不同气候变化情景下,江苏省沿江地区的平均土壤侵蚀模数为1.58~1.65t/(hm^2·a),土壤侵蚀总量为764.70×10^4~794.65×10^4t/a,土壤侵蚀占总土地面积的32.503%~32.504%,土壤侵蚀烈度与降雨量大小呈正相关。     

考虑降雨强度的汇流速度计算方法

以沿渡河流域为例,提出了同时考虑地形和降雨特性的汇流速度计算方法,引入半经验公式确定TOPMODEL模型中的地表径流演进速度,基于曼宁公式和连续性方程构建了降雨强度、地表坡度和汇流面积与地表径流演进速度的多元相关关系,并与采用单一平均汇流速度的TOPMODEL模型计算结果做了对比.结果表明,该方法模拟效果更好.     

基于InfoWorks ICM模型的内涝预警降雨量阈值研究

针对池州市当前缺乏精细化内涝预警降雨量阈值的问题,利用城市综合流域排水模型InfoWorks ICM构建了池州市主城区暴雨内涝模型,并选用4场实测排口流量数据和历史内涝积水点对城市内涝模型进行率定和验证,发现该模型具有较高的准确度和可靠性。在此基础上,以内涝积水深度为预警指标,对不同降雨历时,不同雨型的设计降雨情景下研究区域的积水深度进行模拟。结果表明,降雨历时对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响显著,而降雨雨型对暴雨内涝预警的降雨量阈值影响不明显。研究得出的降雨量阈值可为池州市主城区暴雨内涝预警和内涝应急管理提供参考依据。     

降雨类型对浅层深层滑坡渗流及稳定性的影响

为研究不同降雨类型对浅层及深层滑动面渗流特性及边坡稳定性的影响,采用有限元分析软件Geo-slope中的Seep/w和Slope/w模块,分析了相同降雨量不同降雨模式(平均型、前锋型、中锋型、后锋型)下浅层及深层体积含水率、孔压变化规律,得出了其安全系数随时间的变化曲线。结果表明,降雨期间边坡表面体积含水率增大至饱和,孔压趋向于0,停雨后边坡上部体积含水率及孔压逐渐减小,而坡脚处几乎不变,不同降雨模式影响了土体含水率及孔压的分布;下部浅层滑动面安全系数变幅大于上部浅层滑动面,深层滑动面安全系数变化滞后于降雨;平均型降雨对于深层滑动面安全系数影响最大,而后锋型降雨对于浅层滑动面安全系数影响最大。研究结果为边坡滑坡机理的认识及滑坡治理提供了参考。