水田氮素径流-侧渗-下渗流失特征模拟

基于水氮耦合平衡理论和田间实际观测,开发了一套既简单又综合的水田氮素流失特征模拟模型.模型模拟结果表明：氮转化速率常数经率定后能够准确表征水田尿素氮施入后在径流、侧渗和下渗等途径上的流失速率变化特征;同时由于氮素径流流失受自然环境干扰较大,其模拟准确度较低于下渗和侧渗.对黄斑土水田,在各个途径上单季累积模拟流失通量与田间观测结果较为吻合,误差均在20%以下,其中侧渗和下渗的误差小于10%.因此,可认为模型能对水田氮素多个途径的流失速率及通量进行有效模拟.     

不同农地利用方式下地表径流中氮的输出特征

选取太湖流域典型小流域,通过长期观测,研究了自然降雨过程引起不同农地利用方式下的地表径流氮流失特征.坡地上玉米—油菜轮作和蔬菜种植条件下氮的流失途径主要为土壤侵蚀,两种利用方式下的土壤侵蚀和径流氮流失都大大高于竹园和板栗园.土壤侵蚀和氮流失主要发生在6~9月降雨集中分布的梅雨和台风季节.稻田水旱轮作条件下,氮主要随农田排水流失,降雨时间和施肥等农事活动的间隔长短在很大程度上决定了氮的年流失量,3次最大的流失事件中氮的流失量可达到全年氮流失的70%以上,总体上稻田水旱轮作方式下氮的径流输出低于坡地旱地.     

格林-安普特降雨径流模型改进及初步应用

将基于土壤及降雨资料计算得出的具有物理基础的下渗能力分布曲线引入格林-安普特降雨径流模型,选择中国和美国2个半干旱流域作为研究区域,将改进后的格林-安普特模型与原模型及新安江模型进行模拟对比,研究改进后模型的应用效果及其在半干旱地区的适用性。结果表明:在2个半干旱流域,改进格林-安普特模型模拟结果均好于原始格林-安普特模型及新安江模型;增加的具有物理基础的下渗能力分布曲线能够更好地反映流域内各位置下渗能力随降雨和时间变化的特点,更加精确地计算出流域内下渗量及产流量;半干旱地区洪水多由短时强降雨引起,产流主要以超渗地面径流为主,降雨观测精度和降雨强度对模型模拟精度影响较大;改进格林-安普特降雨径流模型能够在半干旱地区洪水预报中发挥作用。     

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.     

香根草植物篱地上-地下部分对三峡库区紫色土坡耕地氮素流失的影响

植物篱能影响坡面产流产沙过程，进而影响其携带的氮素流失，但植物篱地上及地下部分对氮素流失的影响尚不明确.通过设置1个降雨强度(60mm/h)、2个坡度(15°和25°)和3个坡面条件(裸坡对照、植物篱和仅有植物篱根系),开展人工降雨试验，分析坡面侵蚀量和径流量及其携带的硝态氮(NO^-₃-N)、氨态氮(NH⁺₄-N)和全氮(TN)含量与流失量的变化特征.结果表明：植物篱可以减少坡面侵蚀量和径流量的产生，坡面土壤氮素主要以泥沙为载体而流失；植物篱可以降低坡面径流携带的氮素含量却增加了侵蚀泥沙中氮素含量，并能够有效地减少坡面径流和泥沙所携带氮素流失量；植物篱通过地上部分和地下部分共同发挥作用减少坡面氮素流失量，其中地上部分和地下部分对减少坡面NO^-₃-N、NH⁺₄-N、TN流失量的平均贡献率分别为43.97%和56.03%、44.12%和55.88%、46.91%和53.09%.以上结果加深了香根草植物篱对坡耕地氮素流...     

基于大孔隙下渗理论的产流模型及其应用

闸述了大孔隙下渗机理和大孔隙流产生的条件,并结合土壤基质下渗以及大孔隙和土壤基质水分交换过程,建立了超渗产流模型．将该模型应用于滦河水系的柳河流域,估算了流域的产流量,推求了流域的径流过程．在模型的率定期和检验期,径流总量相对误差大部分在20％以内,Nash效率系数大部分超过70％,说明该模型可以用于以超渗产流模式为主要产流方式的流域径流模拟．     

农田氮素非点源污染模型及年负荷估算研究

研究了农田中氮素随径流动力输出的过程，并依据径流特征和农田氮肥施用情况，将全年区分为水田施肥期、水田生长期和非水田期.按试验时的天气条件，分别采用人工模拟降雨或农田实测降雨的资料，分析农田非点源污染回归模型.水田施肥期采用人工模拟集中降雨情形，降雨强度为2 mm&;#8226;min^-1，模型氮素浓度范围为28~45 mg&;#8226;L^-1；水田生长期和非水田期采用天然降雨，降雨强度为0.037 6~0.075 1 mm&;#8226;min^-1，模型氮素浓度为0.2~4.0 mg&;#8226;L^-1.在分析长系列降雨资料的基础上，综合运用修正SCS（Soil Conservation Service）法、单位线法和相关分析法，估算得到农田径流过程排放的氮素量，再加上地下水渗漏流失的氮素量，取得上海地区一般降水年份农田的氮素非点源污染年负荷量为26.5 kg&;#8226;ha^-1.     

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.     

野外模拟降雨条件下水土流失与养分流失耦合研究

降水是土壤侵蚀和养分流失的主要驱动力.本文利用野外模拟人工降雨试验,研究不同土地利用类型下水土流失和养分流失.结果表明:林地蓄水保土效果显著,初始产流时间在25m in左右,土壤侵蚀速率仅为裸地的8%.累积径流量和产沙量均与时间呈线性增加,关系为Y=aX-b,径流系数a表现为:裸地>撂荒地>草地>林地.径流和泥沙的迁移导致土壤肥力下降;泥沙结合态是养分流失的主要途径,其养分含量显著高于径流中养分浓度.与裸地的碳、氮和磷养分流失总量相比,撂荒地分别占47.9%、60.8%和46.1%,草地占22.5%、14.4%和17.4%,林地占1.4%、2.8%和2.6%.林地和草地水土保持效果显著,能有效减少养分流失,控制面源污染.     

九龙江典型流域氮磷流失的模拟研究

农业非点源污染是水质下降与环境恶化的主要原因,对地表径流营养盐输出的定量研究有助于掌握流域内非点源污染的来源与贡献,迁移与转化规律.选择福建省九龙江上游两个典型农业流域,在GIS技术支持下,综合采用实地观测、经验参数等方法来确定模型参数,利用2002年5月至8月所有降雨事件全过程实测的水文参数、营养盐氮、磷负荷,对AGNPS(AgriculturalNon PointSourceModel)模型进行调试,使得氮、磷的模拟Nash Sutcliffe效率系数E值都在0.8以上;再利用2002年9月两场降雨全过程数据验证了模型的适用性,验证结果是氮、磷的模拟值相对误差均在7%以下,表明该模型可以较好地估算流域氮、磷输出负荷.应用验证后的模型估算了流域2002年的氮、磷流失,年负荷为总氮27.51kg·hm-2,总磷0.75kg·hm-2;同时发现氮、磷流失主要集中于7～9月暴雨和特大暴雨集中时期,该期间从流域输出的总氮、总磷分别占全年总量的95%、87%.利用AGNPS模型可以有效地估算或预测降雨过程通过径流输送到河流的营养盐,为流域水环境规划管理提供科学依据.