不同类型河岸缓冲带水质净化效果研究

以广东省杨溪河灌草、竹林植被岸坡两种类型河岸带为研究对象,对河岸带2 m、4 m和6 m宽度情况下的TP、TN和COD等面源污染物质去除效果进行研究。研究结果表明,不同类型河岸缓冲带及宽度对污染物的截污能力有所不同,总体来看灌草缓冲带对污染物的去除率最高,为55%~87%,其次为竹林缓冲带为56%~80%。从缓冲带去除TN、TP和COD的角度出发,同时考虑土地占用问题,宽度为6 m的两种类型缓冲带是较佳的河岸缓冲带设置宽度。研究结果可为缓冲带的构建提供有益的参考。     

河岸带植被对非点源氮、磷以及悬浮颗粒物的截留效应

选取草地河岸带和人工林地河岸带,开展了人工模拟农田施肥和径流污染物截留效果的现场试验。分别采集地表径流和渗透水水样,测定分析了总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH4—N)以及固体颗粒物的浓度。结果表明,草地河岸带对地表径流TP的截留效果显著优于林地河岸带,草地和林地河岸带对氮元素的截留效果趋于一致;河岸带对地表径流和渗透水中TN,TP和NH4—N的截留率是相似的;草地河岸带对固体颗粒物的截留效果优于林地河岸带;河岸带越宽,其截污功能越强;人为干扰造成了人工林地河岸带截污能力的减弱。并提出了河岸带管理的相关建议。     

河岸带不同植被下土壤酶特征及其去污效果

通过测定河岸带常见植被类型下的土壤酶活性,比较其去污效果,分析土壤酶活性与TN、TP、NH4＋-N、COD等农业面源污染物去除率的相关性。结果表明,不同植被类型表层土壤酶活性存在显著差异（P〈0.05）,灌草、草本酶活性较大,乔灌草次之,乔草最小,而不同植被河岸带对农业面源污染物的去除率也表现出基本相同的规律,因此对农业面源污染去除效果最好的河岸带植被类型配置应为灌草或草本（芦苇）;不同植被深层土壤酶活性基本不存在显著差异。由相关性分析可知,TN、NH4＋-N去除率与表层土壤脲酶活性呈显著相关关系,而COD去除率与土壤脲酶的相关性不显著;TP、COD去除率与土壤磷酸酶活性的相关性显著。研究结果为利用土壤酶活性强度作为评价河岸带净化效果的指标提供了理论依据。     

牡蛎壳作生物滞留填料对城市地表径流污染物去除效果研究

选择磷吸附性能最强的牡蛎壳作为填料,在实验室构建3个生物滞留模拟装置(A柱:养殖牡蛎壳;B柱:海滩牡蛎壳;C柱:养殖牡蛎壳存在淹没区),采用道路径流模拟配水作为进水,研究牡蛎壳作为填料对青岛市城市径流常见污染物氮磷及COD的处理效果,并对各污染物去除机理进行探讨。结果表明:3种牡蛎壳填料的生物滞留设施对总磷的去除效果最好,在进水磷浓度为0.57～1.83 mg/L条件下,无淹没区装置平均去除率为96.12%,存在淹没区的装置平均去除率为91.02%。养殖牡蛎壳与海滩牡蛎壳对磷的去除效果并无明显差异,淹没区不利于磷的去除。在前期进水过程中(前5次进水)3个模拟装置氨氮(NH_4~+)的出水浓度高于进水浓度,延长落干期后,装置的NH_4~+去除率均上升,B柱NH_4~+平均去除率(58.83%)相对于A柱(48.77%)及C柱(53.06%)更高,有无淹没区对NH_4~+去除并无明显影响。由于填料中有机物的渗沥,首次进水出现严重COD淋出,在随后的进水过程中,COD去除效果迅速上升并稳定,3个模拟柱去除率分别为50.34%,23.47%和47.75%。由于反硝化作用受阻,对硝氮(NO_3~-)的去除效果不佳。整体看来,养殖牡蛎壳可以应用于青岛市生物滞留设施的填料,为加强滞留设施NO_3~-的去除效果,还需要采用强化脱氮措施。     

不同入流条件下草本缓冲带对污染物削减作用

草本缓冲带能够有效拦截坡面径流中泥沙、总氮、总磷等污染物,是农业面源污染防控的主要措施之一。通过人工配水模拟地表径流,研究不同径流量对草本缓冲带截污能力的影响。结果表明:草本缓冲带对污染物都有一定的削减作用,草本缓冲带对泥沙削减效果最好,对总磷削减效果最差,白三叶对污染物的削减能力总体较黑麦草强。径流量对草本缓冲带总氮、总磷削减率影响较大,对泥沙削减率影响较小;当流量从0.08 L/s增加至0.24 L/s时,草本缓冲带对总氮、总磷削减率减少至9%和6%,而泥沙削减率为34%。随着放水冲刷时间增加,出流总氮、总磷、泥沙浓度不断降低并逐渐达到稳定,流量增大至0.24 L/s时,总氮、总磷浓度范围为11.5~24.7,1.6~2.3 mg/L,泥沙浓度在不同流量下无明显差异。草本缓冲带对总氮、总磷去除作用受流量影响较大,在大流量时缓冲带对总氮、总磷基本无去除作用,但缓冲带对泥沙去除作用受流量影响较小。     

人工湿地的基质及其深度对生活污水中氮磷去除效果的影响

目前人工湿地常用的基质一般为土壤、河砂和砾石,这类基质净化效率低,容易吸附饱和,且除磷脱氮的能力不高,致使出水中氮、磷浓度较高。针对于此,本试验研究选择了沸石、草炭、蛭石、页岩、砂子5种基质,利用两组模拟土柱系统模拟人工湿地对生活污水的处理,主要研究基质种类及其深度对生活污水处理效果的影响,并根据各基质对生活污水中总氮（TN）、总磷（TP）的去除率进行方差分析及基质对污水处理能力的显著差异性分析。实验结果表明：（1）各基质去除TN的能力差别不明显,沸石、蛭石、页岩的处理效果稍好,对TP的去除能力依次为草炭〉页岩〉砂子〉沸石〉蛭石。（2）基质深度的增加对2个指标处理效果的影响不同。对TN来说,深度对各基质的处理效果无明显影响。对TP来说,当深度在100cm以内时,5种基质对TP的去除率均随深度的增加而明显增大,当深度超过100cm后,各基质的这种增大趋势都不太明显。因此,对这2个指标而言,基质的填充深度应为100cm。     

不同草本植被过滤带对径流中氮磷的生态阻控效果

为明确在不同条件下植被过滤带对地表径流氮、磷的阻控规律,分别构建百慕大、马尼拉、高羊茅、玉龙草等4种植被过滤带和裸地对照组过滤带,通过模拟3种污染物浓度和3种水力负荷强度的径流,探讨不同草本植被过滤带对表流和渗流中的氮、磷的阻控效果。结果表明,与对照组相比,植被过滤带显著提高土壤系统对径流以及来水中的氮、磷等污染物的拦截能力,在3种水力负荷强度下,百慕大、马尼拉、高羊茅、玉龙草和裸地对照组的平均径流拦截率分别为56.10%,54.28%,63.16%,60.53%和39.10%,4种植被的径流拦截率均显著高于对照组(p＜0.05);4种植被覆盖均显著降低表渗流量比,提高土壤的入渗能力;水力负荷强度的提高降低植被过滤带对NH₄⁺—N和TP的去除效率,但植被过滤带去除率降低的幅度小于对照组;在一定范围内,渗流中TN、NO₃^-—N和TP的去除率随着来水中氮、磷浓度增加而提高;在一定的水力负荷下,根冠比越低的植被削减径流的能力越强。     

农地生态草沟调控氮磷及削减径流污染物效应

为研究生态草沟对径流污染物的削减效益,探究在西南地区农地内运用生态草沟来辅助地块排水和控制面源污染的可行性。试验着眼于地块单元,与农地地块内传统的土质沟道(CK)相对照,借助对模拟生态草沟的冲刷试验,根据不同试验要求调整模拟污水的成分,通过与清水冲刷对比,以研究生态草沟对污染物的削减效果。结果表明:(1)5°农地生态草沟对污水径流中COD负荷具有一定的削减作用,其削减COD污染负荷比例在8.86%~14.00%,但当生态草沟坡度比降为10°时反而增加了径流中的COD污染负荷,增加比例达到了20.38%~33.02%。(2)分析不同坡度和不同设计冲刷流量下农地生态草沟对污水径流中总氮的去除效率,发现大部分试验组农地生态草沟相比传统的土质沟道能部分去除径流中的总氮负荷,去除比例为2.46%~33.39%。(3)分析不同坡度和不同设计冲刷流量下农地生态草沟对污水径流中总磷的去除效率,设计冲刷流量为4.5L/min时农地生态草沟中磷素流失量大于设计径流(3L/min)时,二者磷素流失量相差0.005 9~0.037 7g/m~2,相差比例为4.71%~25.02%。沟道坡度比降为5°时,沟道流失的磷素随径流流失的比例更大,平均达到63.32%;当沟道坡度比降上升为10°时,沟道流失的磷素随泥沙流失的比例更大,平均为70.95%,达到较高水平。     

基质级配方式对生态介质箱修复黑臭水体的效果比较

利用人工静态模拟试验,研究基质级配方式对自主设计的生态介质箱对黑臭水体的净化效果及其对水生植物的N、P积累能力和生长的影响。结果表明,随着处理时间的延长,各组对污染物的去除率逐渐升高,其中正级配组和反级配组对TP、TN和NH_4~+—N的去除效果均优于单一的植物组和基质组;正级配组对水体中TP的去除效果优于反级配组,其去除率达到66.9%,且正级配组中的植物对TP的积累量大于反级配组与植物组;而反级配组更有益于对TN和NH_4~+—N的去除,其去除率分别达到69.1%与87.4%,且反级配组中的植物对TN的积累量大于正级配组与植物组;生态介质箱中的植物因素对脱氮除磷的贡献率较低,N、P的去除主要通过非植物因素(基质和微生物);除空白组外,各组对COD_(Mn)的去除无显著差异,说明基质与植物对COD_(Mn)的直接去除作用不明显,更多地依靠于基质与植物载体上附着的微生物的作用;含有环境吸附材料基质的试验组(正级配组、反级配组和基质组)能使水体pH上升,可有效调节酸性水体;水生植物苦草(Vallisneria natans(Lour.)Hara)直接植入底泥(植物组)的方式更适于植物生长。因此,可通过替换级配方式来满足不同N、P污染程度水体的修复效果。     

负荷对渗滤系统控制农业径流污染物的影响

为了考察负荷变化对渗滤系统拦截削减农业径流污染物性能的影响,在重庆市万州高峰镇鹿山河旁建立多级渗滤系统,开展了农业径流污染物净化效果的试验研究。结果显示,系统对污染物具有较好的去除效果,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为35%、73%、37%和54%。污染物出水浓度随进水负荷的升高而升高,具有明显的线性关系。单位面积污染物去除负荷与进水负荷近似服从对数关系,低进水负荷时系统运行稳定,高进水负荷时系统污染物去除负荷波动较大。随着渗滤系统级数的增加,污染物出水负荷和去除负荷沿程上均体现出逐渐降低的趋势。渗滤系统沿程污染物负荷的变化兼具滨岸缓冲带、植被过滤带和生物接触氧化池的特点。     

太湖地区稻田田面水氮磷动态特征及径流流失研究

为探讨稻田氮磷养分地表径流流失特征,以太湖地区典型稻田为研究对象,通过在溧阳、宜兴两地实施田间试验,对稻田施肥后田面水氮磷动态变化特征及径流流失进行了研究。结果表明：两试验点田面水总氮浓度均在施肥当日达到最高,然后迅速下降,基肥在施肥7 d后逐渐趋于稳定,而追肥则在施肥5 d后逐渐趋于稳定;田面水总磷浓度也是在施肥后的当日达到最高,而后迅速下降,8 d后基本趋于稳定;施肥后田面水总氮及总磷浓度与施肥天数均可用指数方程进行拟合,且均达极显著水平;溧阳和宜兴两试验点稻季总氮径流量分别为8.21,10.73 kg/hm^2,分别占稻季氮肥总投入量的2.49%和3.25%,总磷径流量分别为0.58,0.75 kg/hm^2,分别占稻季磷肥总投入量的0.97%和1.25%。     

不同放牧制度对呼伦贝尔草原径流中磷流失模拟研究

为了探究不同放牧制度对干旱半干旱地区草原土壤磷元素流失的影响,以呼伦贝尔砂质草原为研究对象,通过设置不同降雨强度,选择自由放牧、轮牧、休牧草场进行人工模拟降雨试验,利用混合深度模型模拟磷流失过程。结果表明:在4种雨强下,自由放牧草场总磷流失量最大,是休牧草场的1.31~1.50倍,是轮牧草场的1.59~1.74倍。颗粒态磷为草场土壤磷素的主要流失形式,其含量为溶解态磷的2.2~3.7倍。混合深度模型模拟结果显示,不完全混合模型的优于完全混合模型,并且在雨强较高情况下的模拟效果较好。在雨强小于1.5mm/min降雨事件中,放牧制度对磷元素流失影响显著(p0.05),轮牧草场磷流失最少。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草场向休牧和轮牧草场转变,将有利于减少草场磷元素流失及草原生态可持续发展。     

岔巴沟流域汛期径流模拟及地表产流特征分析

气候变化是影响流域水文循环过程的重要驱动因素,近年来,气候变化导致极端降雨—径流事件的频繁发生对人类社会经济发展构成了严重的威胁。因此,迫切需要开展流域水文模拟和产流特征分析。土壤和水评估工具(SWAT)是一种具有物理机制的分布式水文模型,已被广泛用于评价变化环境下的水文过程。以黄土高原岔巴沟流域为研究区,通过利用与黄土高原地区产流模式更为接近的Green-Ampt下渗法驱动SWAT模型模拟了岔巴沟流域日尺度的水文过程,并以水文响应单元为分析对象,结合4个降雨—径流事件的地表产流量和地表径流系数分析了降雨强度和前期土壤含水量对不同土地覆被产流特征的影响。结果表明：(1)基于Green-Ampt下渗法驱动的SWAT模型率定期和验证期E_NS为0.76,0.74,R²为0.78,0.75,模型能够较好地模拟日尺度流域水文过程;(2)流域不同土地覆被下地表径流系数随最大雨强的增加呈显著上升趋势,且最大降雨强度大于16 mm/h后地表径流系数显著增加,当土地覆被为耕地时降雨转化为地表径流的比例最大,其次为草地和林地;(3)前期土壤含水量的大小可以揭示大...     

吕梁地区地表径流资源及其利用

吕梁地区位于黄河中游山西省西部华北隆起台地，山多川少，十年九旱，水资源十分匮乏，在 地下水位日趋下降的情况下，地表径流资源的开发利用显得尤为重要，该区地表径流资源受自然及人为因素的影响时空分布不均,年际变差大，年内分配高度集中，。污染，浪费严重，含沙量高，使本来有限的地表径流资源得不到充分利用，鉴于该区地表径流资源的特征及开发利用状况，提出的开发利用策略是：挖潜配套水利设施，控制污染，加强生态建设和提倡节约用水等。     

地表径流与土壤侵蚀研究进展

由地表径流引起的土壤侵蚀是水土保持学科中重要的研究内容之一,其两者之间有着密切的联系。对地表径流和土壤侵蚀的研究方法及内容进行了综合论述,以期为今后的研究提供一些新的思路与借鉴。目前的研究方法主要有标准径流小区和人工模拟降雨两种,研究内容主要有植被层、凋落物层、植物根系层、不同经营方式、土壤特性与产流产沙的关系、产流产沙条件、产流产沙与其影响因子的关系以及产流产沙过程等。今后研究的趋势为研究技术和方法、产流产沙过程及动力学机制、土壤侵蚀过程对环境的影响和土壤侵蚀预报模型的建立。     

灞河流域产流产污的时空特征模拟研究

[目的]探究灞河流域非点源污染物总氮(TN)和总磷(TP)时空演变特征及其与年径流量的负荷关系,提出污染负荷的空间分布规律,为流域规划治理提供思路.[方法]以1996年和2017年两期土地利用数据和2001-2017年灞河流域降雨数据为基准,基于GIS技术和AnnAGNPS模型开展现状模拟与情景设计.[结果]①相比19...     

Mobilisation and Transport of Sediment-Associated Phosphorus by Surface Runoff

Water, Air, & Soil Pollution - The debate on sludge recycling and disposal has been recently a target of growing interest due to the expressed concern about the potential risks of its...     

土壤溶质迁移过程的试验研究

设计了自由排水、土壤水分饱和和壤中流3种水文条件,采用人工模拟5组不同地表径流流速,分别对土壤溶质迁移到地表径流过程中土壤侵蚀、伯努利效应、扩散和对流4种途径的作用机理进行了分析.结果表明,在土壤水分饱和条件下,伯努利效应引起的土壤溶质流失量占总流失量的比例很大.结合混合层理论和试验得到了3种水文条件下混合层的深度,其中自由排水(-10 cm)时混合层深度小于1.5 mm;在土壤水分饱和条件下,混合层深度介于0.9～4.5 mm;但是在壤中流条件下,混合层表现为整个土层都为混合层深度.     

用数字高程模型进行地表径流模拟中的几个问题

用数字高程模型进行地表径流模拟时,由于网络精度和高程精度的限制,使得在某些局部的模拟结果不理想。针对其中几个关键的技术问题,提出了相应的解决办法。伪负地形填充法可以区别真正的负地形和由于ＤＥＭ误差造成的假象,并对伪负地形行填充。水系图与ＤＥＭ结合的方法可消除径流模拟结果与现有水系不吻合的现象,有效提高径流模拟精度。在地势平坦地区,采取在原ＤＥＭ上加微小修正值的办法,可以得到理想的模拟结果。     

紫色土坡地径流退水过程与地表糙率试验研究

径流退水过程是降雨产流过程的重要组成部分.通过人工模拟降雨试验,分析了紫色土坡地的退水过程.(1)坡度和雨强对退水流量有显著影响,退水流量随雨强的增加而增加,随坡度的增大而减小.坡度和雨强对退水历时无明显影响.(2)不同地表处理下,退水流量和历时差异显著.顺坡垄作退水过程最短,退水流量最小;裸地退水历时较长,退水流量较大;平作退水历时最长,但是退水流量小于裸地.(3)利用退水曲线法计算了紫色土坡耕地曼宁系数.不同地表处理下曼宁系数的大小为:裸地(0.028)<顺坡垄作(0.065)<平作(0.071).