Drainage and nitrogen loss in dry soils with controlled drainage

为探讨不同暗管控制水位对旱地排水、氮素流失过程和流失总量流失的影响,选取控制水位为地下Ocm,30cm,50cm,80cm,1OOcm的5块暗管排水棉花地进行对照试验,测定2a棉花生育期内发生的4次较大规模排水过程的排水量、排水中氮素含量.结果表明,暗管排水条件下,暗管排水量高于地表径流排水量,且明显随控制水位的增加而降低,总排水量随暗管控制水位降低而有增加的趋势;各田块暗管排水中硝氮和全氮质量浓度变化规律明显,初始时较小,逐渐增大到峰值后又逐渐减少;暗管铵氮排放量与排水量明显呈线性相关;暗管径流氮素流失量总体上随暗管控制水位升高而减少.因此,适当提高暗管控制水位能减少旱地排水量和氮素流失量.     

减少面源污染的农田排水工程设计标准与管理措施

以控制排水量和减少污染物的流失量,并提高水、肥利用率为目标,探讨了具有环境和资源效应的排水工程设计标准和管理措施:采用灌溉与排水系统结合、减少暗管的埋深等新技术,可以有效防止过度排水,并降低排水中硝态氮和盐分的浓度;实施地下水位管理,不仅能够减少排水量,而且可以提高灌溉水的利用率,同时降低污染物的流失量.这些方法和措施...     

地表控制排水对氮质量浓度和排放量影响的试验研究

为减少农田排水对水环境的面源污染,探讨了不同时段暴雨产生的地表径流中氮质量浓度和排放量的变化规律,对比研究了南方丘陵地区农田地表控制和非控制排水对氮质量浓度和排放量的影响.试验结果表明,非控制排水各时段平均氮排放质量浓度高于控制排水平均氮排放质量浓度,控制排水量比非控制排水量有所减少,地表控制排水可显著减少农田氮排放量.     

洪泽湖地区麦稻两熟农田和杨树林地氮磷径流流失特征研究

【目的】氮、磷的流失已成为农业面源污染的最重要来源之一。探究和比较麦稻两熟农田以及杨树林地的降雨径流特征、径流水中氮磷流失情况,为预防地表水富营养化提供参考。【方法】在洪泽湖河湖交汇区典型农田和林地设置径流池,进行了为期1年的地表径流以及氮磷流失监测。【结果】麦田、稻田与杨树林地产生径流的最小降雨量分别为4.2、3.3、22.8 mm,随着降雨量增大,杨树林地径流量增幅远小于农田。除了麦田总氮、硝态氮、总磷和可溶性磷流失量与降雨量相关性不明显外,其余各形态氮磷元素流失量基本随降雨量的增加而增加。麦田和杨树林地处在旱地状态下,其氮素流失分别以硝态氮为主,磷素流失以颗粒态磷为主; 而稻田处在淹水条件下,氮、磷的流失分别以铵态氮和可溶性磷为主。杨树林地氮磷流失量都比农田小,全年总氮、可溶性氮、硝态氮和铵态氮总流失量分别只有农田总流失量的22.61%、23.79%、23.46%、24.59%,总磷、可溶性磷和正磷酸盐总流失量只有农田总流失量的0.81%、0.77%、0.67%。【结论】与农田相比,林地能够更好地控制径流养分流失,可以在面源污染控制中发挥重要作用。     

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.     

暴雨条件下不同灌排模式稻田排水中氮磷变化规律

为研究暴雨条件下不同灌排模式稻田排水中氮磷质量浓度变化规律,减少农田面源污染,提高氮肥的利用效率,在江苏省宿迁市宿城区运南灌区开展田间试验。试验结果表明：与常规灌排模式( CK)相比,控制灌排模式节水18.7%,排水总量减少50.6%,水稻产量减少3.6%;控制灌排模式由于增加了稻田蓄水深度,减少了雨后排水量,延迟了雨后排水时间,稻田排水中NH+4-N、NO3--N、TN和TP流失总量分别比CK减少48.15%、49.09%、45.54%和49.10%,节水减排效果显著。     

太阳能暗管排水对改良盐碱地及水分生产效率的影响

针对宁夏惠农区庙台乡太阳能暗管排水防治盐碱化过程中流量小,缺少适宜当地的节水灌溉条件下暗管排水制度问题,用对比试验方法,研究暗管排水区(处理区)和非暗管排水区(对照区)对玉米田的地下水位埋深、地下水的矿化度和土壤含盐量以及玉米的产量影响.结果表明,在畦灌条件下,灌溉3次,灌溉定额为480mm,太阳能暗管排水时间为432h,排水量为25.92mm,处理区地下水的水位埋深、地下水的矿化度和土壤含盐量分别降低13.57%,21.79%,11.11%,与对照区相比,玉米增产17.46%,叶片的水分利用效率提高12.11%,群体的水分生产效率增加1.97%,灌溉水的生产效率提高21.14%.太阳能暗管小流量连续排水脱盐效果显著,增产效果明显,是适合当地的防治盐碱化的有效措施.     

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...     

宁夏盐碱地改良暗管排水脱盐效果研究

为评价宁夏河套灌区暗管排水技术改良盐碱地效果,选取5个典型暗管排水区,连续2 a对该区土壤中的盐分、地下水位、地下水质、作物种植效果等进行观测,分析水盐动态变化规律,对暗管排水技术的实施效果进行研究,提出盐碱地治理中暗管排水技术标准.结果表明,暗管排水区在春灌前至停水后,0～20 cm土层的脱盐率为3.4%～83.1%,平均脱盐率为43.2%;20～80 cm土层的脱盐率为10.0%～71.2%,平均脱盐率为40.6%.春灌前、作物生育期间、初冻期的地下水位应分别控制在1.6～1.8,0.8～1.4,1.2～1.5 m.     

控制排水条件下冬小麦水位生产函数的试验研究

为了研究冬小麦地下水埋深与产量的关系,以地下水的降落速度与适宜埋深作为冬小麦排水的调控指标,在蒸渗测坑内进行冬小麦水位调控试验,通过理论分析和数值计算,建立了排水条件下冬小麦水位生产函数;考虑到根层土壤含水量与地下水位的耦合作用对冬小麦产量的影响,提出了用土壤含水量作为修正系数的控制排水条件下冬小麦的水位生产函数.函数...     

梁子湖区农田地表径流氮磷流失空间分布特征

为了解梁子湖区地表径流氮磷流失空间分布特征,识别高风险种植模式和高风险区,采用遥感数据分析和流失系数法相结合进行研究.结果表明:研究区内5个镇农田氮、磷流失量分别为525.07 t和25.35 t,在常规施肥情况下,农田本底氮、磷流失量占全部流失量的比例分别为76.17%和75.30%,远高于当季施肥造成的流失.5个镇中涂家垴镇氮、磷流失量和流失强度相对较高.主要种植模式中,平地-旱地-园地的氮、磷流失量最高,分别占全区的58.86%和63.87%.平地氮、磷流失量最大,占全区的93.02%和92.72%.研究表明,涂家垴镇是研究区内氮磷流失高风险区,而平地-旱地-园地是氮磷流失风险最高的种植模式.     

流域、区域和城镇防洪工程工况与调度变化的洪涝互馈效应研究

为系统探究流域、区域和城镇3个层面之间工况与调度变化的洪涝互馈效应,以太湖流域及其内部水利分区、城镇为例,基于控制变量的思路设计不同的模拟工况和调度情景,定量模拟了各层面在不同防洪工程工况与调度方案下的流域洪涝运动过程,从水位变化角度分析了各层面之间的洪涝互馈效应。结果表明:适当抬升城镇防洪排涝工程内部排水控制水位可在保证城镇内部洪涝安全的前提下降低外部区域和流域防洪压力,但效果有限;适当降低各区域沿长江和杭州湾外排工程排水控制水位可有效增加流域和区域洪涝外排水量,显著降低太湖水位以及区域水位,对城镇内部水位也有一定的降低效果;吴淞江等流域行洪工程可大幅提高流域外排能力,显著降低太湖以及区域水位,而区域层面的防洪排涝工程仅能增加本区域外排水量,降低本区域内水位,对流域和城镇几乎没有影响。     

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。     

皖西山区典型有机农林用地氮素流失特征

为了解皖西山区有机农林面源污染产出特征,考虑代表性地区岳西县特色农林产业及降雨特征,采用人工模拟降雨方法,设计0.6、0.9和1.5 mm/min 3种降雨强度(雨强),以有机旱地(韭菜地)和有机林地(茶园)为研究对象,探索不同雨强下皖西山区典型有机农林用地氮素流失规律。结果表明：不同雨强下,有机林地径流中总氮(TN)浓度在产流期间均呈先增大后减小的趋势,0.6、0.9和1.5 mm/min 3种雨强下TN流失质量浓度均值分别为5.11、6.94和8.35 mg/L,雨强越大,流失量越大;不同雨强下,旱地径流TN浓度均呈初期急速下降后平稳的规律,0.6、0.9和1.5 mm/min 3种雨强下TN流失质量浓度均值分别为10.63、15.04和17.73 mg/L,明显高于林地。有机林地和旱地氮素流失形态均以硝态氮(NN)为主,表层施肥与雨水冲刷是氮素流失的主要影响因素。建议通过强化生态拦截和优化施肥等途径,以实现对皖西山区有机农林用地氮素流失的有效削减。     

长江河口水位上升对流场和盐水入侵的影响

基于长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式ECOM-si,通过数值模拟分析长江河口水位上升对径流、潮流和风生流的影响,以及在多种动力因子综合作用下对流场和盐水入侵的影响.数值实验结果表明,在长江河口水位上升30 cm的情况下,各河道横截面面积增大,向海的径流流速减小;潮流随水深增深略微增大;枯季北风作用产生的北港进、南港出的水平风生环流加强,在北支向陆的风生流有所加强.水位上升后,北支盐水入侵增强;南支中段盐度变化不明显;北港、北槽盐水入侵随水位增加变化最为显著,小潮期间盐度增大值大于1,大潮期间增幅有所降低,北港北汊受水深增加盐水入侵变化最为强烈;南槽口门处滩地由于水位增加,非线性效应减弱,盐度不同程度的降低.水位上升后南支水源地三个水库取水口盐度均有所上升,减少了可取水时间,不利于供水安全.     

不同降雨强度下三种典型农田土壤非点源氮输出研究

以河南淮河流域典型土壤砂姜黑土、褐土、潮土为对象，人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm/min降雨强度下径流产出、泥沙流失、氮元素输出状况，研究降雨强度与土壤类型对非点源氮元素输出的影响，为量化淮河流域农田非点源输出负荷、建立本地化非点源污染模型、制定区域非点源污染防治策略等提供依据.结果表明：降雨强度越大，径流量、泥沙流失量、氮元素输出负荷及其平均产出速率均较大；土壤类型对径流产出影响较小，对泥沙流失量与氮元素输出负荷有一定影响；径流中氮元素平均浓度以2.0 mm/min降雨强度时最大；三种土壤的累积氮元素输出负荷均随降雨强度的增大而增大，增加幅度较明显的降雨强度，砂姜黑土为1.0、2.5 mm/min，潮土为1.0、3.0 mm/min，褐土为1.5、3.0 mm/min；氮元素通过泥沙输出的量占总输出量的81.57%以上.降雨强度、土壤类型均对径流产出、泥沙流失、氮元素输出等产生影响，氮元素输出负荷具初期冲刷效应.控制产流初期氮流失与泥沙流失是减少农田非点源氮输出负荷的重要途径.     

塑料盲沟用于边坡客土层底部排水的实验研究

针对边坡客土层底部滯水层导致边坡失稳的问题,提出了一种用塑料盲沟进行土层底部排水的新方法.并凭借人工模拟降雨装置,对不同类型和型号的塑料盲沟在不同条件下的排水效果进行了分析和评估.实验结果表明,随雨强增大,塑料盲沟的排水量也增多,但排水效率有所下降;在大于30°的较大坡度下,塑料盲沟有较好的排水效果;中空圆形塑料盲沟在降雨过程中具排水优势,而多孔矩形塑料盲沟在降雨结束后排水效果更好;塑料盲沟能有效降低客土层土壤含水量,防止滞水层和软弱滑动面的出现,从而增强客土层的稳定性.     

利用生物菌肥降低洱海流域农业面源污染的实验研究

通过微生物工程技术将分离获得的本土固氮菌和磷细菌进行扩大培养后制成生物菌肥,配合有机肥施用,以洱海流域常见农作物玉米和蚕豆作为研究对象,在一个生长季的周期中监测降雨径流的水量和水质(包括总氮、总磷和高锰酸钾指数),计算氮磷的流失量及流失率,结果发现：与传统的施肥方式相比,生物菌肥与有机肥配合使用可以显著减少氮、磷的流失,并减少径流中的高锰酸钾指数,在一个生长季中,可以使玉米和蚕豆田的氮的流失量分别减少11%和16%,流失率分别减少32%和38%;磷的流失量分别减少3%和9%,流失率分别减少10%和27%;高锰酸盐指数流失量分别减少9%和19%.而作物产量则分别增加5%和14%.结果表明,生物菌肥的使用可以在促进作物产量的基础上,减少因降雨径流导致的农田营养流失,从而减少农业面源污染.     

地铁建设对地下水环境的影响: 以济南市经十路为例

地铁等地下工程修建过程中的地下水环境保护问题,越来越受到广泛关注。能否准确评价地铁建设对济南地下水环境的影响程度,是实现地下水环境保护与地铁共融共生的关键。本文以济南某段地铁线路为例,在综合分析水文地质条件的基础上,采用解析法与数值法定量分析了地铁建设可能引起的环境地质问题,从地下水动态变化角度探讨地铁建设对于济南地下水环境的影响,为地铁建设优化设计、地下水环境保护等提供科学依据。结果表明：(1)地铁施工建设期间对地下水环境的影响表现为施工期基坑降排水导致地下水动态暂时性变化,基坑封顶后不再需要降排水,水位逐步恢复,对地下水动态产生的影响也会随之消失。施工中要尽量采取分批次施工的方式,减少工程降水时间与总排水量,同时在总排水量较大的站点基坑外侧下游设置回灌井,采用边降水边回灌的方式施工,可消除施工降水对地下水位的影响。(2)根据长期水位观测资料,研究区段浅层岩溶水水位与泉水水位动态相关性较差,说明浅层地下水与泉群的连通性一般,然而为尽可能减小地铁施工对地下水径流的影响,地铁底板尽可能的浅埋。(3)地铁线路走向与地下水径流方向之间存在夹角,因水流受阻产生的水位壅高可能会引发地下工程渗水、涌水等工程安全问题,经计算在不采取导流措施的情况下研究区段各车站地下水壅高值范围在0.51~1.10m之间,通过采取导流措施将上游受阻地下水沿导水通道疏导至基坑下游,可消除水位壅高,使车站附近地下水流场接近原始状态。     

Characteristics of N and P Loss in the Soil of Purple Sloping Farmland at Different Fertilization Levels

基于三峡库区自然降雨条件下3个连续雨季观测的径流试验数据,分析不同试验处理下坡耕地地表径流磷浓度及构成,探讨地表径流磷流失量的时间变化过程及分布差异。结果表明:颗粒态磷占磷流失总磷的70%以上,是地表径流磷流失的主要形式,5～6月磷流失量达到峰值;不施肥处理小区磷流失量最高,横坡垄作小区磷流失量最低;三峡库区增加地表植被覆盖程度能够有效减少坡耕地地表径流磷流失量,减缓种植业面源污染对地表水体产生的潜在富营养化威胁。