基于地理信息的渭河流域陕西片降雨径流模拟

径流模拟通常基于流域地形、土地利用、土壤类型等信息数据,以及水文气象资料。以渭河流域陕西片为计算实例,分析了流域地形、土壤类型、土地利用、前期土壤湿润程度等地理信息参数,按照地理信息层叠加方法划分径流模拟计算单元,应用SCS模型模拟径流过程。同时,结合降雨特性及主要降雨形式分析,给出降雨量与径流量的相关关系。结果表明:径流模拟值与实测径流趋势具有较好的一致性,说明模型确定的地理参数较为合理,可以应用于关中平原典型流域的径流模拟。     

深圳河湾流域溢流污染规律及其对海湾水质的影响

以深圳河湾流域为研究对象,基于流域降雨径流污染-沿河截排系统溢流-海湾水动力水质联合模型,分析研究区溢流污染输出的时空变化规律及其对海湾水质的影响.结果表明,全年流域主要污染源为污水处理厂尾水污染和溢流污染;溢流污染占入河湾总污染负荷的30％左右,雨季升至50％左右,成为深圳河湾流域雨季最主要的污染源;溢流污染负荷季节...     

太滆运河流域水稻田径流污染试验研究

选择太滆运河流域水稻田开展非点源类型源试验,监测水稻生长期田间水深和水质,以及降雨-径流-产污过程,并调查水田灌溉及施肥等农田管理措施.基于观测的降雨量、水田出流流量及水质数据,计算次降雨平均质量浓度(EMCs),并结合田间水深和水质变化规律及农田管理措施,分析水稻田径流污染特征及其影响因素.结果表明,降雨量、降雨强度与EMCs之间没有明显的相关关系,EMCs与稻田中污染物质的质量存在正相关关系.在水稻生长期,水稻田水质变化较大的时间点主要发生在施肥后.水稻田田埂最低出口高度在水稻生长期存在变化,增加了水稻田非点源污染流失的复杂性,模拟水稻田的产流和非点源流出过程不能忽略这一重要因素.     

基于数值试验的山坡尺度降雨产流关系

山坡是流域水文响应的基本单元,对山坡降雨产流关系特别是山坡降雨产流的阈值现象的研究,有助于增进山坡水文过程的了解,进而改进流域的降雨径流模拟。本研究利用经过野外实验详细验证的二维山坡水动力学数值模型THRM,借鉴统计物理的思路,将土壤水分运动由微观网格升尺度到宏观山坡。通过数值试验分析山坡尺度降雨径流关系的特征,结果显示:山坡尺度降雨径流响应普遍存在阈值-线性的两阶段规律,即降雨低于某阈值时不产流,大于该阈值后降雨量与产流量呈现线性关系。数值试验还揭示了降雨阈值出现的过程机理,即降水入渗至土壤-基岩界面,填满基岩地形的凹陷后,交界面土壤水分达到近似饱和状态,山坡达到蓄满状态,土壤基岩交界面成为水流的优先通道而开始产流。山坡产流的降雨阈值可以认为是使山坡蓄量空间充满的降雨量。定义山坡蓄满后降雨量与产流量的相关系数为山坡产流系数,研究表明降雨阈值随着坡度的增加而减少,而山坡产流系数随着坡度的增加而增大。     

东江流域土地利用变化对径流的影响分析

将流域水文模型HSPF与元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)土地利用预测模型结合,定量评价了东江流域未来土地利用变化的径流响应;并且模拟分析了不同降雨情景下土地利用变化的水文响应。结果表明:HSPF模型可以较好的模拟东江流域的月径流过程,可用于东江流域长期水文变化的评价与研究;未来土地利用变化引起的总径流的改变较小但是地表径流的变化较显著;未来土地利用变化情景下高、低流量值都有所增长,随着城镇建设用地面积比例的进一步增加高流量值随之增长而低流量减少;随着降雨量的增加,径流对于未来土地利用变化的响应程度减弱,降雨量减少,未来土地利用变化的水文效应增强;总的来说,4种降雨情景下未来土地利用变化对总径流的影响都不大,但是对地表径流有较显著的影响。研究过程和结果可为东江流域水资源规划及相关管理决策提供参考。     

三峡库区小江流域溶解态氮素污染模拟

小江是三峡库区中部北岸流域面积最大的一级支流,农田以紫色土坡地为主,随降雨形成的地表径流和壤中流流失的非点源溶解态氮是水体中氮素污染的主要来源.根据小江流域地形、土壤等特性,构建流域溶解态氮素污染模型,并将具有物理机制的SLURP分布式水文模型引入污染模型中地表径流和壤中流的模拟,借助GIS技术,对小江流域2000～2007年溶解态氮的输出量与负荷的时空分布进行了模拟与定量计算.结果表明:土地产生的负荷占总负荷的68.3%～76.8%,农村居民点产生的负荷占23.2%～31.7%;土地产生的负荷中85%以上来源于农田.     

城市饮用水源地周边城区不同类型地表径流污染特征

城市饮用水源地水质保障是影响城市供水安全和供水系统处理效能的重要因素,其周边城区的径流污染是威胁饮用水源安全的因素之一。为研究城市饮用水源地周边城区不同类型地表径流污染特征及对饮用水源地的潜在影响,以常州应急备用水源地德胜河周边城区的城市主路、快速路和建筑小区三处不同类型地表径流进行了现场监测,分析了不同地表径流的典型常规污染物、重金属和有机物污染特征。研究结果表明：城市主路、快速路、建筑小区的地表径流中COD（chemical oxygen demand）、TP（total phosphorus）、Pb、Cr、Zn的事件平均浓度超过《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）中Ⅴ类水标准,地表径流直接排放将严重威胁饮用水源地安全;典型有机污染物石油类、苯酚、苯污染水平总体相对较低,对饮用水源地可能造成的潜在威胁相对有限。降雨量和降雨强度等降雨特征,地表类型、坡度等下垫面特征都会影响径流污染物初期冲刷的程度,且重金属与SS（suspended solids）呈现较为一致的初期冲刷规律。城市主路、快速路和建筑小区径流中常规污染物SS、COD、TN（total nitrogen）、TP的年污染负荷与其他城市同类型下垫面的年污染负荷基本一致,但Pb、Cu、Cr、Zn、Mn的污染负荷较高,将对应急备用饮用水源地德胜河的水环境质量造成严重威胁,迫切需要采取径流污染控制工程与管理措施,以保障饮用水源地水环境质量和城市供水系统安全。     

上海市屋面雨水水质监测与处理利用方法研究

通过对上海市屋面雨水水质监测,及对其污染主要影响因素与污染程度的分析表明,屋面材料、降雨历时、降雨强度及降雨量等是屋面径流雨水水质的重要影响因素.根据雨水水质特性,提出了适宜屋面受污雨水的物化与生态化处理利用方法与工艺.为城市雨水资源的利用提供了依据.     

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。     

截流式合流制降雨径流污染模拟研究

截流式合流制溢流(CSOs)污水及污染负荷往往发生在较大降雨和暴雨过程中,基本无监测数据积累,CSOs负荷量的核定十分困难.本文选择辽宁省营口市西部污水处理厂服务范围内的截流式合流制排水体制区域为研究区域,在收集整理排水管网数据、气象数据、土地利用数据等资料的基础上,应用基于污染物堆积和冲刷过程的机理模型——SWMM模型模拟和分析了研究区域降雨径流污染过程.模型使用西部污水处理厂进水水量、水质实测数据进行参数率定和模型验证,模拟了降雨径流污染负荷产生过程和溢流过程.研究表明,降雨量是城市降雨径流污染负荷的重要影响因素,但不是唯一的决定因素.降雨历时、降雨强度、干期天数等都会影响城市降雨径流污染负荷量.溢流口CSOs污水量和负荷与降雨量之间有较好的线性关系,同时降雨强度对溢流口CSOs的污染物负荷也有较大影响.     

淮河上游地区降雨径流分析及模拟

为了掌握淮河流域的水情信息,对淮河干流王家坝以上流域的降雨径流进行分析和模拟。采用流域内1985-2007年的站点历史资料对降雨径流进行分析,并且应用分布式SWAT模型,采用SCE-UA算法进行参数自动校准并进行检验,建立降雨径流月尺度模拟模型。分析发现流域年降水量50%集中在6-8月,并且淮南山区息县及潢川子流域的月平均径流和径流系数都大于属于淮北平原区的班台子流域。息县、潢川、班台及王家坝月径流的模拟结果确定性系数分别达到0.77、0.81、0.69和0.80。淮河上游地区的降雨存在明显的季节集中性,并且淮南山区和淮北平原区因地势不同使产流特征不同。流域中水利工程设施的应用对天然降雨径流过程的改变产生很大影响,使班台子流域的模拟结果差于其他子流域。研究区属于径流资料短缺地区,分布式水文模型的建立充分反映了下垫面的已知信息,弥补了径流资料短缺的不足之处。     

基于LMBP算法的崇阳溪流域降雨径流预报模型研究

采用泰森多边形法对流域进行划分,分别确定崇阳溪上游流域6个雨量站控制子流域的面积权重.选择1997至2014年的14场流域降雨径流过程为训练样本,以上游6个雨量站的时段雨量和武夷山水文站前期流量为输入,武夷山水文站相应流量为输出,采用3层网络,其中隐含层节点数采用试算法确定,建立崇阳溪上游流域LMBP神经网络降雨径流预报模型.利用余下的7场降雨径流过程对模型进行检验,结果表明,模型运算速度快、时效性好,预报精度符合要求,可以用于流域的降雨径流预报.     

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。     

华北平原区典型下垫面退水过程研究

以位于邯郸永年区的河北工程大学降雨-径流-灌排试验场为依托,进行数场人工模拟降雨试验,分别探讨了华北平原区典型下垫面河道径流、地表径流和各层壤中流出流的退水特征。对各种出流方式对比结果表明, 河道径流和地表径流在降雨停止后迅速消退,且很快退水完毕;壤中流退水往往在地表径流退水的后半程开始,其退水历时最长, 流量最小。影响因子分析表明, 降雨强度对退水流量的影响比较明显地表现在河道径流方面,即随降雨强度的加大,河道径流的退水流量呈幂函数上升趋势;降雨量对各层壤中流总退水流量的影响显著,即随着降雨量的增大,壤中流退水流量呈幂函数增大趋势;降雨历时对各种方式的退水流量影响均不明显。雨强还影响退水流量在总径流量中的分配比例,河道径流、地表径流、壤中流1和和壤中流2出流的退水流量分别占总流量的0.72%、8.6%、1.71%和0.19%,退水流量占总流量的12.31%。当雨强小于2mm/min时,随着雨强的增大地表径流退水流量所占比例呈直线增加趋势,但当雨强增加到2mm/min以上之后,地表径流退水流量所占比例反而下降了;随着雨强的增加,壤中流总退水流量所占比例呈对数函数逐渐下降的趋势。计算结果表明, 该区退水常数可以分河道径流、地表径流退水和壤中流退水2类, 其数次降雨平均值分别为 0.85 和 0.95。这一结果为进一步研究水文过程乃至流域尺度的退水过程提供了借鉴。     

广西茅岭江入海典型污染物通量估算方法

茅岭江是入注茅尾海的重要河流,其携带的污染物是茅尾海污染物的主要来源之一。由于各种因素,流域的总径流量和污染通量估算存在一定困难。为掌握茅岭江污染物入海情况,本研究结合茅岭江入海口附近的两条污染物浓度监测断面的监测数据,针对观测时间相对较长的CODCr浓度开展年入海通量估算方法研究。研究利用修正的流域径流数据结合断面监测浓度,提出缺乏流量观测资料子流域的径流估算方法,并比较分析3种不同概化方法估算年污染物通量。结果表明,采用年平均修正流量与年平均河口断面监测浓度可以简单估算茅岭江的污染物入海年通量。该方法也可以直接应用于其他污染指标的年通量计算。     

抚仙湖集水域径流过程的观测与模拟

抚仙湖集水域的径流过程包括河道径流、坡面散流和地下径流,各径流间发生水量交换,且同时向湖泊输送污染物。针对这一特点,提出以整体水文过程思路建立径流及物质输移模型,以完整统一的模型模拟整个集水域的径流过程及污染物入湖路径。模拟方法考虑各径流之间的水量交换,能定量区分各径流量及各径流分别向湖泊输送的物质数量,可望深层次地揭示湖泊集水域的径流系统及物质输移路径。设计了相应的野外观测方案,对各径流及降雨量作同步连续观测。观测数据显示,该集水域降雨强度分布不均匀;河道径流量与降雨相关性强,表现出暴涨暴落的特点,反映了山区河道径流特征;北岸农田区地下水埋深较浅,表层土体松散,接受良好的降雨补给。这些成果为观测方案的进一步细化和模型建设提供了可靠的依据。     

Characteristics of surface runoff in a sandy area in southern Mu Us sandy land

To better understand the key role of biological soil crusts (BSCs) in redistribution processes of limited water resources in semi-arid sandy ecosystems, surface runoff over BSCs in a sandy area in the southern Mu Us sandy area was observed in this study. The results indicated that runoff occurred twice among six rainfall events during the experimental period. Runoff yields varied among types of BSCs, and that they increased in the following order: light algae crusts, dark algae crusts and moss crusts. These findings showed that runoff yields were increasing with the development of BSCs. The percentage of runoff in individual rainfall events increased from light algae crusts to moss crusts, which indicated that the redistribution ratios of different types of BSCs differed. Surface runoff of BSCs may be influenced by rainfall, rain intensity, degree of water saturation of the BSCs before the rain and degree of development of BSCs. Formation of BSCs on the surface of sand dunes changed the spatial distribution pattern of water in this semi-arid sandy ecosystem, which increased the heterogeneity of resources such as water and nutrients. Therefore, making appropriate disturbances of BSCs during storm season is beneficial to maintaining the balance of natural resources in the semi-arid sandy ecosystem.     

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。     

松花江吉林市江段江水中多环芳烃来源的研究

为研究松花江吉林市江段中多环芳烃来源,采集了松花江吉林市江段2013年5月(平水期)、2013年8月(丰水期)和2014年1月(枯水期)的江水、沉积物、废水、降尘、降水及地表径流样品,测定了其中16种多环芳烃的含量,利用主成分分析法对降水中多环芳烃的来源进行分析,同时计算松花江吉林市江段中多环芳烃的输入通量。结果表明:江水中多环芳烃来源较为广泛,不同水期江水中多环芳烃来源有一定的差别,但所有水期石油源和交通源均是江水中多环芳烃的主要来源,平水期和丰水期沉积物中PAHs的主要来源是燃烧源,其次是石油源。松花江吉林市江段的多环芳烃最主要是通过上游来水的方式进入到江水中,其它输入方式按输入通量由多到少依次为废水排放、降尘、降水、地表径流。