毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表水分特征曲线测定与分析

为探明不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮)的持水性能,采用砂性漏斗法对毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表表层[(0~5)cm]土壤水分特征曲线进行了测定;并用v-G模型进行拟合。结果表明:1不同类型地表持水性能有差异,持水性能由弱到强依次是裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,不同类型生物结皮样地持水性能分别是裸沙的1.3、1.7和2倍,不同类型生物结皮的持水性随结皮的发育呈增加的趋势;2不同类型地表土壤水分特征曲线呈"S"型分布,不同类型地表吸湿过程较脱湿过程具有显著的滞后性;3用v-G模型对测定结果进行拟合,拟合系数均小于0.009,拟合度高,表明该模型适用于此地区土壤,可用于模拟水分特征曲线;研究结果有助于全面了解生物结皮的水文效应,为受损系统的生态修复过程具有现实意义。     

不同降雨条件对江苏高沙土地区水土流失的影响

采用人工模拟降雨法,针对江苏省局部高沙土地区,研究了在不同坡度、雨强及不同植被覆盖条件下扰动高沙土的侵蚀强度和侵蚀特点。结果表明:(1)径流量随坡度的增加而增加;土壤流失量与坡度存在一个临界值;雨强低于80 mm/h时的临界坡度为20°～26.5°;(2)降雨量相等时,径流量随着雨强的增加而增加,入渗量随着雨强的增加而减少;(3)植被覆盖能很大程度地减少径流量和土壤侵蚀量。     

海绵城市雨洪控制中雨水径流水质变化规律分析

在充分利用水资源的理念下,对海绵城市某公司不同取样点的雨水水质进行检测。介绍了研究区域的详细情况,给出雨水采集方法、实验方法和水质指标检测方法。选择研究区域4个不同下垫面的屋面和路面作为雨水取样点,分析了雨水径流水质随降水时间的变化规律、雨水径流水质随降水强度的变化规律和不同下垫面影响下雨水径流水质变化规律。结果表明,降雨初期雨水污染程度较高,雨洪控制中衡量雨水径流水质指标含量相对较高;随着降雨时间的增加,水质逐渐好转并最终趋于稳定;短时暴雨和强度消耗时长降雨相比,径流污染负荷明显更高;舍弃前10 min的初期径流雨水后,水质明显更好,说明海绵城市雨水利用潜力很高,可作为第二水源。     

三峡山地不同林型冠层截留特征及再分配过程研究

森林冠层对降雨的截留和再分配是生态水文学的重要研究内容.截留过程因降雨特征、森林类型及立地环境存在差异.以三峡库区山地的暖性针叶林、落叶阔叶林和针阔叶混交林三种林型为研究对象，对比了2018年植物生长季(4—11月)56场降雨的再分配特征及影响因素.结果表明：1) 降雨在三种林型的再分配特征具有明显差异.暖性针叶林的透流量、树干径流量、林冠截留量分别占同期林外降雨的62.0%、7.2%、30.8%；落叶阔叶林分别占77.9%、3.5%、18.6%；针阔混交林分别占73.3%、2.7%、24%. 2) 再分配参数与降雨量的相关分析显示，三种林型下树干茎流量、透流量均与降雨量呈线性正相关关系，冠层截留量与降雨量呈幂函数关系. 3) 场次降雨特征也会影响再分配，大雨和暴雨时三种林型内降水再分配的动态过程存在明显差异.三种林型的降雨再分配过程因受降雨量、降雨强度等降雨特征和林冠结构的影响而产生差异.针阔叶混交林在强降雨条件下能够更有效地减缓降雨对地表土壤的强烈冲击，减少水土流失.     

降雨作用下路堤边坡水毁机理及影响因素分析

为明确降雨对路堤边坡内部渗流场以及稳定性的影响,对路堤边坡水毁机理及其主要影响因素进行了研究。在特定土质、压实度以及冲刷入渗时间等控制条件下,通过边坡模型试验探究降雨对边坡坡面冲刷破坏过程的特征,运用GeoStudio程序进行数值模拟分析,找出降雨作用下路堤边坡内部渗流场和稳定性的变化规律。结果表明:降雨过程中雨水冲刷造成边坡坡面结构破坏,而边坡内部受到雨水渗流作用导致稳定性降低,降雨作用从外到内对边坡造成影响;随着2种土质边坡压实度从85%提升至95%,砂性土边坡的冲刷量减少了46.18%,边坡安全系数提升了13.74%,黏性土边坡冲刷量降低了33.70%,安全系数提升了10.21%;随着降雨时间的增加,黏性土边坡后期冲刷深度趋于稳定,但砂性土边坡冲刷深度有增大的趋势;相同控制条件下,降雨前后黏性土边坡安全系数变化量小于砂性土边坡。因此,同等控制条件下,黏性土边坡的抗水毁性能以及整体稳定性均强于砂性土边坡,研究结果有助于更全面地了解降雨过程中路堤边坡的水毁机理及主要因素的影响规律,提高道路支撑的稳定性。     

深圳河流域城市化对河流水文过程的影响

深圳河流域是典型的高速及高度城市化区域。基于1988?2006年长时间序列降雨资料, 借助RS和GIS技术, 通过SCS模型对该流域降雨径流关系进行模拟, 并结合流域内常住人口污水排放分析, 研究城市化对流域天然径流深、下垫面径流系数和年径流总量的影响。研究结果表明: 20年来深圳河流域土地利用结构由农业用地迅速向城市建设用地转化, 流域人口增加导致排河污水量增幅达到2.56倍; 天然径流深呈现逐年上升趋势, 并且与降雨量表现出较高的相关性, 依据M-K突变分析得到1993年为天然径流深突变年份; 土地利用导致径流系数向高值发展, 但强降雨弱化了径流系数对于径流量的影响; 年径流总量整体呈现增大趋势, 主成分分析表明降雨是影响径流总量的主要因素, 但流域土地利用和人口的城市化效应不可忽略。     

次生落叶阔叶林降雨过程中的4种金属元素特征

【目的】通过长期野外定点、定位法,监测次生落叶阔叶林森林生态系统降雨再分配过程,检测其中金属元素Ca、K、Fe、Cu含量,探索降雨驱动下的森林养分循环特征,为提升森林经营管理水平提供参考。【方法】在研究地1 340 m²径流场内的35 m气象观测塔上,安装4台翻斗式自记雨量计(HOBO),对降雨情况自动连续监测,共获得次生落叶阔叶林生长季的24场大气降雨量和降雨历时数据; 在距研究地约500 m的楼顶上,设置6个标准雨量筒,用于采集大气降雨样品; 以梅花布点法在径流场内,设置了5个受雨器,收集穿透雨样品; 利用聚乙烯管制作茎流环环绕标准木,连接盛水器采集树干茎流水样; 在径流场梯形围堰的出水口蓄水池中,采集土壤表层地表径流水样。水样的采集量约250 mL,利用水质悬浮物重量法、水质pH玻璃电极法分别测定悬浮物(SS)含量和pH,利用电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测定水样中金属元素Ca、K、Fe、Cu含量。【结果】①大气降雨中输入4种金属元素的质量浓度以6月最高,9月最低,呈先增后降的变化趋势。Fe质量浓度月变化最大,Ca最小。②森林对降雨再分配后,经穿透雨后除Cu外各金属元素质量浓度均有增幅; 除Fe外各金属元素质量浓度均为6月最高; 各元素质量浓度的月变化以Fe为最大,Ca最小。③经树干茎流后,4种金属元素质量浓度均有所增加,且明显高于穿透雨,以K淋溶系数最大,Cu最小。但各金属元素质量浓度的月动态不一,总体表现为夏季偏高、秋季偏低的特征,以Cu的月波动最大,Ca的最小。④降雨过程中4种金属元素的质量浓度变化,主要与SS、降雨pH、降雨量、降雨类型、降雨历时、降雨强度等因素有关,大多表现为随降雨量、降雨强度和降雨历时增加而减少的趋势,其中Ca受降雨量的影响显著,K与降雨pH显著正相关,Cu与Fe主要源于降雨淋洗的悬浮物。不同降雨类型对Fe迁移影响不显著,小雨对Ca、K迁移影响显著,暴雨对Cu迁移影响显著。⑤大气降雨净输入量Ca、K、Fe均为正值,Cu为负值,净迁移量中4种金属元素均为负值。【结论】受降雨特征等因素影响,次生落叶阔叶林生态系统对Ca、K、Fe、Cu元素的淋溶与吸存能力表现出不同的迁移特征,明确在降雨驱动下该森林生态系统金属元素的动态过程,可为次生林养分循环、植物生长发育、生态水文调节及森林经营等领域提供重要依据。     

川东丘陵区柏木林水土保持措施径流调控效果对比

川东地区是我国重要的生态功能区。针对该区域由于水土流失导致的柏木林生态服务功能日益下降的现状,通过天然降雨下坡面径流小区降雨径流原位观测试验,对比分析了3种坡面水土保持措施径流调控的效果。研究结果表明：当场降雨在一定阈值内：总雨量9.6-51.0mm,平均雨强3.4-31.9mm.h^-1,随着雨量增大、雨强增强,措施径流小区径流调控能力逐渐增强,对照径流小区的平均径流系数达到了措施径流小区的 1.8倍,措施径流小区平均入渗率达到了对照径流小区平均入渗率的3.6倍。水平阶、垒穴/培土和综合措施最大可消减径流峰值的54%、46%和55%,最大可减少坡面径流总量的59%、39%和38%。中雨时,垒穴/培土措施和综合措施消减径流峰值、减少坡面径流总量的效果优于水平阶;大雨、暴雨时,水平阶优于垒穴/培土措施和综合措施,尤其是短历时、强降雨。综合消减径流峰值、减少径流总量的作用来看,在川东雨季多短历时、暴雨的气候特点下,水平阶能够发挥最优的水土保持效果。     

雷达估测降水模拟史灌河流域径流

运用雷达联合少量雨量计方法估测流域面雨量,结合GAME/HUBEX国际合作项目1998年加强观测期在史灌河流域获取的水文观测资料和TOPMODEL进行降水径流模拟,并与稠密雨量计站网测量的面雨量进行流域出口流量模拟的对比试验.在1500小时时间序列的比较试验表明,雷达估测面雨量和雨量计测量的面雨量都能较好地模拟每小时流域出口蒋集的出流量,数值试验还表明,雷达估测面雨量在某一时段上的均值误差作为一个指标可以较好地反映其应用于降水径流模拟时的精度;总雨量和强降水的估测精度是雷达估测面雨量能否用于径流模拟的关键.     

不同介质组成的粗放型绿色屋面降雨出流水质

构建5个绿色屋面中试设施,考察不同介质组成的设施在实际降雨条件下出水水质状况并与降雨、沥青屋面径流、空白对照设施出水水质进行对比.结果表明,常用屋顶绿化复合介质设施的出流中,TP,NH4+-N和COD的平均质量浓度分别达到0.95,1.66,115mg·L-1,高于沥青屋面径流和空白对照设施的出水水质,使用无机复合介质和废弃物利用介质的设施出水水质优于对照屋面;从出水污染物质量负荷角度分析,使用上述3种类型介质的绿色屋面设施都不是TN,TP,TSS和COD的污染源,并能够减少雨水带来的NH4+-N负荷;绿色屋面设施植被层生长状况和出水中营养物质浓度呈现相关性,长势较好的设施出流中营养物质浓度较高;介质中添加给水厂污泥能够有效控制介质层P的淋失且不影响植物生长.     

Ecological and environmental explanation of microbiotic crusts on sand dune scales in the Gurbantonggut Desert, Xinjiang

Results obtained from the field investigation and the analysis in laboratory show that many species of microbiotic crusts of lichens, mosses and algae develop extensively in the Gurbantonggut Desert, Xinjiang. The formation, species and distribution are closely related to the environmental conditions at the different positions of sand dunes. The animalcule crusts develop mainly on the mobile or semi-mobile sand surface of dune tops, the alga crusts develop mainly at the upper to middle parts of dune slopes, the lichen crusts develop at middle and lower parts of dune slopes, and the moss crusts are mainly distributed at the lower part of dune slopes and the interdune lowlands. The species, thickness and developing degree of microbiotic crusts increase from the upper part to the middle and lower parts of dune slopes and the interdune lowlands, and an obvious contrast between the microbiotic crusts and the different species of plant communities forms. The development and differentiation of microbiotic crusts at the different positions of dunes are the ecological appearance and the natural selection of synthetic adaptability of the different microbiotic crust species to the local environmental conditions, and are closely related to the ecological conditions, such as the physiochemical properties of soils and stability of topsoil texture.     

不同坡度和前期土壤含水率下裸地和草地的降雨产流试验分析

坡度和前期土壤含水率是降雨产流过程的重要影响因素。为探讨其对降雨产流过程的影响,采用人工降雨模拟试验,对太行山前平原区不同坡度和前期土壤含水率下草地和裸地降雨产流过程进行了研究。结果表明:(1)草地和裸地的径流量均随坡度和前期土壤含水率的增加而增大,且裸地在稳定阶段的产流量以及累积产流量均高于草地;同时,前期土壤含水率较高时,累积产流量与降雨历时呈现出分段函数的关系;(2)径流系数、产流滞时以及入渗率随坡度和前期土壤含水率的增加分别呈现出增大、减小和减小的趋势,且两影响因素对草地径流系数、产流滞时及入渗率的影响程度均强于裸地;(3)裸地和草地的入渗率均随坡度和前期土壤含水率的增加,其变化速率逐渐增大,且较其他入渗模型,Horton入渗模型可以很好地估算土壤入渗率以及入渗量。通过试验研究,以期为进一步探索太行山前平原区降雨产流规律提供参考。     

面向复杂情景的SWMM水质参数敏感性分析

为了研究多种降雨情景下不同下垫面类型的水质参数敏感性,采用修正Morris筛选法解析了SWMM的水质参数敏感性总体特征,阐明了不同降雨强度和下垫面类型对水质参数敏感性的影响程度,揭示了各水质指标的高敏感参数分异特征。结果表明:高敏感及敏感参数数量及敏感性随降雨强度增大而增加,暴雨条件下道路和绿地水质参数敏感性水平显著升高,而降雨峰现时间滞后会导致部分高敏感水质参数的敏感性降低,敏感性从高到低依次为径流指数、最大积累量、冲刷系数、速率常数、半饱和常数；下垫面类型对高敏感及敏感水质参数数量的影响程度高于降雨条件；屋顶的敏感性参数数量及其敏感性总体较大,主要受下垫面面积占比和透水性影响,农田氨氮的径流指数敏感性显著高于化学需氧量、总磷、总氮,与肥料水解及氨氮流失过程有关。     

Changes in overland flow and sediment during simulated rainfall events on cropland in hilly areas of the Sichuan Basin, China

Water and soil loss are the major causes of the land degradation in the hilly area of the Sichuan Basin, China, where purple soil (FAO, Calcaric Regosols) is widely distributed. Little research has been conducted on changes in overland flow and sediment during rain events on sloping cropland in this area. In this study, 45 artificial rainfall events were applied to five runoff plots with slopes of 9%, 18%, 27%, 36%, and 47%, respectively. Results showed that erosion processes on purple soil of sloping cropland are complex, because the sediment concentration changes with time under different situations. According to correlations between runoff discharge and sediment concentration, all erosion events were classified into three types: (1) positive correlation; (2) negative correlation; and (3) no correlation. Positive correlations were dominant, accounting for 60% of all events. Rainfall intensity, slope gradient, and tillage treatment were the main factors that influenced erosion events.     

分布式格林-安普特降雨径流模型研究

构建了一种基于网格计算流域蒸散发及产汇流的分布式格林-安普特降雨径流模型,并选择陕北黄土高原地区两个半干旱流域为研究区域,研究该模型在半干旱地区的应用效果。结果表明：在两个半干旱流域,分布式格林-安普特降雨径流模型的应用效果好于GA-PIC模型和格林-安普特模型,尤其对于洪峰的模拟精度更高;分布式格林-安普特降雨径流模型中基于网格的坡面汇流与河道汇流模块能够更准确地计算出径流汇集到流域出口断面的时间;分布式格林-安普特降雨径流模型能更精确地计算出流域不同位置的产流过程,并准确地模拟流域产流面积分布情况;半干旱地区降雨时空分布不均,超渗产流主要受降雨强度的影响,降雨观测精度对径流预报精度影响较大。     

太湖流域平原水文试验区降雨产流过程特征研究

为研究太湖流域平原地区降雨产流特征,选取金坛水文试验区开展降雨产流过程观测,提取影响次降雨产流的特征要素,剖析典型蓄满、超渗产流案例中的产汇流过程。结果表明：试验区以蓄满产流机制为主,超渗产流现象较少。长历时小雨强条件下试验区产流过程可分为补给土壤水、填洼和排水沟出流、全面出流、雨止消退4个阶段。排水沟出流阶段径流系数小,以排水沟面积承接雨水出流为主;全面出流阶段为蓄满条件下的超渗产流,雨强阈值约0.1mm/min,径流系数大。前两个产流阶段在短历时强降雨中同时发生。若全面出流阶段土壤尚未蓄满,则仍有较大比例雨水入渗,属传统意义上的超渗产流;若土壤已蓄满,则为蓄满条件下的超渗产流。     

典型山地城市雨水径流污染负荷时空分布

为了了解山地城市雨水径流污染特征,选取坡度大、绿地比率高的典型山地区域,研究在各降雨等级条件下、不同下垫面的初期雨水污染物时空分布特性及不同污染物指标间相关性。结果显示：径流污染在降雨初期有最大值,其后各污染指标随时间变化迅速下降,且雨强越大趋势越明显;不同下垫面初期雨水径流水质优劣顺序为砖石>硬化铺装>绿地,不同雨强初期雨水径流水质优劣顺序为中雨>大雨>暴雨;研究区域内地表径流中总氮(TN)主要以溶解态输出,总磷(TP)则以颗粒态输出;绿地的产流中颗粒态氮磷要显著高于其他下垫面,暴雨下雨水径流中颗粒态氮磷也显著高于其他雨强;在不同雨强及下垫面条件下,悬浮颗粒物(SS)与高锰酸盐指数(COD_Mn)、TP、TN、溶解性总磷(TDP)、溶解性总氮(TDN)均高度正相关。说明山地型绿地存在一定水土流失情况,污染负荷较集中于初期雨水中,而且随雨强增大更加明显,SS对各污染物浓度的变化具有显著影响。因此,控制初期雨水中SS含量是降低山地城市雨水径流污染物含量的有效途径。     

兴安落叶松林降雨再分配及其穿透雨的空间异质性

【目的】探究大兴安岭北部兴安落叶松林对降雨的截留再分配及树冠下穿透雨空间分布规律,了解兴安落叶松林生态水文过程。【方法】通过长期定位观测研究的方法,获取了2013年兴安落叶松林19场降雨事件的林外降雨、穿透雨和树干径流的观测数据,采用相关分析,总结了兴安落叶松林降雨再分配规律,比较了树冠下不同位置处穿透雨的变异性。【结果】观测期内兴安落叶松林的林冠截留量、穿透雨量和树干径流量依次为35.14、148.61和0.250 7 mm,分别占大气降雨量的19.10%、80.77%和0.14%; 不同降雨事件中,树冠不同位置处的穿透雨具有空间异质性; 当降雨量、温度等气象因子一致时,3/4树冠半径处的穿透雨变异最小,树冠外缘(4/4树冠半径处)变异最大; 当冠层结构稳定时,穿透雨的变异程度均随降雨量的增加而减小,二者呈一定的负相关性(P<0.01)。【结论】穿透雨是兴安落叶松林降雨再分配的主要水文分量(约占降雨量的81%),选择变异最小、最接近林分穿透雨率(误差约1%)的3/4树冠半径处布设穿透雨收集装置,能够适当减少野外工作量,提高科研观测效率,可为落叶松林区森林水文模型的参数化提供依据。     

Pollutants in stormwater runoff in Shanghai （China）： Implications for management of urban runoff pollution

Runoff samples were collected from four functional areas (traffic, residential, commercial and industrial) and four roof types (old concrete,new concrete, old clay and new clay) in central Shanghai, China, during rain events. The event mean concentrations (EMCs) of three forms of nitrogen (NH4+―N,NO3-―N,NO2-―N) and the temporal variations of total phosphorus (TP) were then measured to evaluate the effects of runoff from different areas on water quality management. The results revealed that the TP levels varied significantly in the samples collected from different functional areas and roof types during rain events. In addition, although the NO3-―N and NO2-―N concentrations in runoff remained well below the fifth class values of the national surface water quality standards, the NH4+―N levels were 1.36, 1.17, 1.10 and 0.85 times higher than the standard value in samples collected from commercial, traffic, industrial,and residential areas, respectively. Similarly, the concentrations of NH4+―N in samples collected from old concrete, new concrete,old clay and new clay roofs exceeded the fifth class standard by 6.66, 5.72, 4.32 and 3.32 times, respectively. And the NO3-―N levels were 1.86 and 1.53 times higher than the standard values in runoff samples collected from new and old concrete roofs, respectively.     

窟野河流域暴雨侵蚀产沙研究

利用窟野河流域的水沙资料，提出了降雨分布均匀性系数的概念。把降雨分布均匀性系数与前期影响雨量等定量指标一起引入暴雨侵蚀产沙过程的水沙传递关系中，建立了窟野河流域出口径流含沙量与流量、前期影响雨量和降雨空间分布均匀性系数的定量关系。止匕定量关系可用于多沙粗沙区流域次暴雨侵蚀产沙的预报和多沙粗沙区的治理。