不同雨强下土壤大孔隙对坡面流水动力学参数的影响

以室内试验槽为平台,利用人工模拟降雨试验,定量分析了坡度为5°时,在30mm/h,60mm/h和120mm/h降雨强度下,有大孔隙试验槽和无大孔隙试验槽坡面流的水动力学参数的异同点.结果表明,各场次降雨的两坡面流的流态均为层流,除降雨强度为30mm/h时,无大孔隙坡面的坡面流为急流外,其他场次的水流均为缓流;在同一降雨强度下,相对于无大孔隙坡面,有大孔隙坡面的坡面流流速、单宽流量、弗劳德数和雷诺数较小,径流深、径流切应力、水流运动阻力以及坡面糙率较大;随着降雨强度的增大,两坡面的径流深和单宽流量增加,坡面流流速、径流切应力和雷诺数均增大,阻力系数和曼宁糙率均呈现先增大后减小的趋势,弗劳德数则呈现先减小后增大的趋势.     

包膜肥料对水稻土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N的影响

通过有机玻璃土柱盆栽试验,研究了包膜肥料在水稻不同生育期对不同深度土层的土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N含量的影响。结果表明,土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N质量浓度随着水稻的生长逐渐降低;在水稻分蘖期和拔节期,随着土壤深度的增加NO2--N、NO3--N含量呈现先减小后增大的趋势,NH4+-N含量呈现先增大再减小再增大的趋势;在水稻抽穗期和成熟期,NO2--N、NO3--N含量呈现逐渐减小的趋势,NH4+-N含量呈现增大的趋势。在水稻生育期内与施用普通尿素UR相比,包膜肥料LP40、LPSS、SC60氮素渗滤损失总量分别降低了58.27%,46.38%,33.30%。     

常州市不同下垫面污染物冲刷特征

为研究城市硬化下垫面降雨径流对污染物的冲刷特征, 选取常州市5类典型硬化下垫面, 采样监测2015年3-8月期间6场降雨径流及污染物浓度变化过程, 得到以下结果。1) 地面径流污染物EMC均值高于屋面径流; 地面径流SS和COD浓度超过水质标准Ⅴ类1.34倍和2.59倍; 屋面径流COD和TN浓度超过水质标准Ⅴ类1.8倍和 2.6倍。屋面径流中溶解态COD和TN分别占全量的72.78%和57.99%; 地面径流溶解态TN占全量的61.59%。2) 径流初期污染严重, 随着降雨过程逐渐降低, 最终趋于稳定。各下垫面污染物初期浓度从大到小依次为水泥地面、沥青地面、铺装地面、平屋面、斜屋面。冲刷过程中, 随雨强增大, 各下垫面污染物浓度升高, 呈波动式变化。各下垫面污染物均有冲刷初期效应, 下垫面初期冲刷强度从强到弱依次为平屋面、斜屋面、水泥地面和沥青地面。前期降雨强度越大, 污染物初期浓度越大, 初期效应越显著。降雨强度为大雨时, SS 浓度呈指数型衰减。降雨强度为小雨时, SS浓度先稳定, 随着降雨变密集开始逐渐减小。降雨强度为暴雨, 但降雨过程集中在中后期时, SS浓度呈先增大随后减小的趋势变化。3) 指数冲刷模型对屋面和水泥地面污染物径流冲刷模拟效果较好, 斜屋面、平屋面、水泥地面全量污染物冲刷系数分别为0.871, 0.765和0.025 mm⁻¹, 屋面冲刷强度远大于地面。斜屋面溶解态COD与颗粒态COD冲刷系数相近, 冲刷强度大。平屋面、水泥地面的颗粒态COD冲刷系数均大于溶解态COD, 颗粒态COD冲刷强度更大。     

模拟降雨条件下坡面径流、泥沙与磷素质量浓度变化特征

利用室内人工模拟降雨试验,研究不同坡度、不同降雨强度下径流小区的径流、泥沙与磷肥输出特征间的关系.研究结果表明:在不同的降雨强度下,径流中磷素质量浓度随时间递减,而泥沙中磷素质量浓度随时间递增,且雨强越大,磷素质量浓度越大;在不同的坡度下,径流中磷素质量浓度随着坡度增大而增大,在20°与25°之间存在转折点,泥沙中磷素质量浓度随坡度增大而增加的规律十分明显,这与径流中磷素随时间变化情况恰好相反.     

降雨和坡度对坡面流水动力学参数的影响

坡面流是土壤侵蚀和泥沙输移的动力,其水力学参数是构建侵蚀物理模型的基础.本文通过上方来水和模拟降雨试验,探讨了降雨和坡度（2.6%—25.9%）对坡面流水力学特性的影响.结果表明,坡面流速随坡度的增大而增大,而水深与坡度呈反势.总体上坡面水流呈条带状或斑点状分布,降雨具有增大陡坡表层流速效应,且平均流速与表层流速之比主要在0.4—0.7之间.一般地,坡面流有滚波产生,滚波数随坡度的增大而增加,而波高和波长在坡度为5.2%时达峰值,尔后呈减小趋势.降雨可触发更多滚波产生,但对波形影响不显著.随着坡度的增大,水流弗劳德数和阻力系数分别呈增大和减小趋势,且降雨对它们均无显著影响.在试验条件下,弗劳德数与水流阻力关系较雷诺数更为密切,这可能说明弗劳德数对坡面流阻力具有重要意义.     

粉砂壤土中大孔隙对坡地产汇流的影响

以室内试验槽为平台,采用人工模拟降雨实验,研究粉砂壤土大孔隙对坡面出流、坡面流流速、坡面流阻力系数、曼宁糙率、雷诺数、弗劳德数和坡面累积产沙量的影响.结果表明,在粉砂壤土中,相对于无大孔隙试验槽,含有大孔隙的试验槽的坡面阻力系数和曼宁糙率较大,而坡面出流量、坡面初始出流时间、雷诺数、弗劳德数坡面流流速,以及坡面累积产沙量则较小.两坡面流的流态均为层流和缓流,累积产沙量随时间的变化过程可用幂函数描述.     

不同植被配置对坡面土壤侵蚀的影响

根据人工模拟降雨试验,在不同植被配置的坡面上,研究了黄土丘陵区坡面不同植被配置对入渗、产流产沙的影响。结果表明,在小雨强下,不同植被配置的稳渗率大小差别较大;随着雨强的增大,不同植被配置的稳渗率大小差别变小。不同雨强下,5种不同植被配置的坡面基本上都在5min内达到稳渗。不同植被配置坡面流含沙量均呈缓慢下降趋势。并且在小雨强下,不同植被配置坡面径流含沙量的下降趋势较为平缓;在大雨强下,累积产沙量曲线的斜率也越大。     

模拟暴雨条件下杨麦复合系统氮、磷随地表径流流失特征分析

通过模拟降雨径流实验,在1.43 mm/min暴雨条件下,研究杨麦复合系统对氮、磷流失量、径流量和泥沙侵蚀量的影响及杨麦复合系统氮、磷随地表径流的流失特征。结果表明:杨麦复合系统与普通农田相比总氮流失量减少54.9%～89.1%、总磷流失量减少68.6%～88.9%、径流量减少56.7%～70.6%、泥沙侵蚀量减少52.1%～61.5%。杨麦复合系统地表径流中TN、DN的流失浓度先迅速下降然后上升;NO3--N在产流初期浓度变化不大,产流后期浓度增大;NH4+-N、TP和PP有相同的浓度变化趋势,即在产流初期浓度达到最大值,随产流时间的延长呈下降趋势。氮主要以溶解态流失,磷主要以颗粒态流失。     

草被覆盖对坡面流流态影响的人工模拟试验研究

草被覆盖是影响坡面流流态变化的重要因素之一.本研究旨在通过室内放水冲刷试验,揭示黄土丘陵区坡沟系统坡面不同草被覆盖对坡面流流态的影响.试验共涉及坡面5种草被覆盖面积比、3种空间配置和2种放水冲刷流量.结果表明,坡面流流态与放水流量和草被覆盖关系密切,随流量的增大草被覆盖断面坡面流流态由层流-缓流转变为过渡流-缓流,而无草覆盖断面的流态几乎都处于过渡流-缓流或急流状态;沟坡径流大都属于过渡流-急流状态.试验过程中,草被覆盖断面的径流雷诺数和弗汝德数变化很小,无草被覆盖断面径流的雷诺数呈逐渐增加趋势,而弗汝德数呈逐渐减小的变化趋势.     

北方严寒地区路面径流污染特征分析

目的研究北方严寒地区路面径流污染的影响因素以及变化特征,为治理径流污染及雨水资源化利用提供基础性资料.方法以沈阳建筑大学校园内的沥青路面为研究对象,进行了实地采样监测,分析沥青路面径流污染物降雨历时的变化规律及污染的影响因素.结果校园区沥青路面的初期径流雨水污染严重,COD_(cr)和NH_3-N质量浓度的最高值分别达到了407.23 mg/L、3.25 mg/L,TSS质量浓度达到886 mg/L.超出地表V类水标准,不宜直接收集利用.结论干沉降期越长,污染物质量浓度也越高;降雨强度小,降雨量少,会导致径流缓慢,污染物质量浓度呈现小幅度上升趋势;持续性降雨冲刷效果较好,污染物质量浓度呈明显下降趋势.南北方径流污染特征的差异主要源于气候,南方气候湿润干沉降小,年降雨量大,冲刷频繁,径流水质较好.