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黄河万家寨水库流域降雨径流的分布式模拟及率定

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干旱区地理 2012年第5期35卷 717-723页

作者：石岚徐丽娜冯震李琦内蒙古气象科技服务中心内蒙古呼和浩特010051 南京信息工程大学江苏南京210044

应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,研制了黄河万家寨水库流域分布式降雨径流模拟系统,并对万家寨水库流域进行了10年(2000-2009年)径流模拟。其中,以2000-2006年为系统参数的敏感性分析期和模型率定期,以2007-2009年为模... 详细信息

应用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型,研制了黄河万家寨水库流域分布式降雨径流模拟系统,并对万家寨水库流域进行了10年(2000-2009年)径流模拟。其中,以2000-2006年为系统参数的敏感性分析期和模型率定期,以2007-2009年为模型的验证期,模拟结果显示,万家寨站点上模拟径流与实测径流过程线的相关系数达到0.97以上。在此基础上还将数值预报模式与模拟系统相耦合,对万家寨水库入库径流进行了预报和检验分析,结果较好。因此,该模拟系统能够较好地反映万家寨水库入库径流量的变化过程,具有一定的适用性,为进一步进行降雨径流预测提供了技术支撑。

关键词：降雨径流敏感性分析率定数值预报模式气象因子

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降雨径流对金盆水库分层及水质的影响

降雨径流对金盆水库分层及水质的影响

作者：华逢耀西安建筑科技大学

学位级别：硕士

为探究降雨径流对金盆水库分层和水质的影响,于2019～2020年进行原位科学研究,并结合2012～2020年多场径流原位监测数据,分析不同季节、不同雨强条件下入库径流对水体分层及水质的作用影响,以此为金盆水库汛期调度优化提供可靠依据。重... 详细信息

为探究降雨径流对金盆水库分层和水质的影响,于2019～2020年进行原位科学研究,并结合2012～2020年多场径流原位监测数据,分析不同季节、不同雨强条件下入库径流对水体分层及水质的作用影响,以此为金盆水库汛期调度优化提供可靠依据。重点研究了:(1)黑河金盆水库分层和水质变化规律;(2)不同强度降雨径流潜入特征;(3)不同季节降雨径流对主库区水质和分层影响。主要结论和成果有:(1)1～2月份为自然混合期,垂向水温分布均匀,溶解氧浓度升高,氮磷处于较低水平。3～5月份热分层开始逐步形成,随着上部水温持续上升,库区水体表底垂向温差不断增大,热分层结构的形成降低了上下水体溶解氧传递效率,导致氧分层结构的出现。6～9月份水库出现稳定的热分层结构,导致底部水体处于厌氧状态,氮磷营养盐还原释放而浓度升高,而径流污染物的输入则导致库区潜流层污染物浓度增大;10月份水库热分层结构开始削弱,至12月底再次进入自然混合期。(2)不同强度降雨潜入库区位置不同,径流量较小时,径流为等温度层潜流,从温跃层上部进入库区;径流量增大时,受温度和含沙量共同作用,潜入点下移,以中部层间流方式进入库区,当上游入流水体含沙量极大时,潜流层厚度变大,径流以底部潜流方式进入库区。不同强度降雨径流对库区热分层影响也不同,小径流影响较小;中径流会破坏水体上部的温跃层,并在底部形成温度梯度较小的温跃层;大径流则会使中底部水体完全更新混合,导致中底部水体水温均匀一致,由温跃层直接过渡到恒温层。(3)以2019年9月15日特大入库径流(Q=1170 m/s)为例,输入营养盐中,总磷主要由颗粒态组成,占比达90.10%,而总氮以溶解态为主要赋存形态,占比超85%,通过泄洪污染物去除率可达95%。对沿程颗粒粒径分析可知,沿程粒径不断细化,颗粒污染物以黏粒、粉砂为主要载体,与粒径较大的砂砾则显著负相关,需重视小粒径颗粒吸附污染物的潜力。将现场原位数据进行线性拟合,得出磷素与浊度定量关系,结果很好的验证了降雨模型对异重流潜入位置及对应水体磷素营养盐的浓度的预测准确性,对水库汛期保障供水安全具有重要意义。(4)桃花汛上游来水主要以低温低浊水为主,受上游初始冲刷作用影响,来水水质很差,氮磷浓度较高。径流主要受水温控制,以等密度层潜流方式从库区温跃层上部潜入,导致温跃层下移,氧跃层被破坏,同时表层水体氮磷营养盐浓度升高。夏汛期间受短时强降雨影响,径流流速大、含沙量高、持续时间短,水体扰动作用增强,加速水体的垂向混合,温跃层遭到破坏,潜流层水温混合。秋汛时期多为多日连续强降雨,径流流量最大,多为中底部潜流,来水浊度高,含沙量强,潜流层超过40m,中下部水体完全混合,水温、溶解氧保持一致,由温跃层直接过渡至恒温层。受来水水质影响,夏秋季节径流中总氮由溶解态污染物组成,而总磷对泥沙吸附作用较强,以颗粒态为主,随含沙量升高而升高,随着热分层被破坏,营养盐进行垂向扩散,整个断面均处于较高水平。

关键词：金盆水库降雨径流分层水质潜流过程

自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷污染的主要作用机制

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环境科学学报 2009年第3期29卷 561-568页

作者：罗专溪朱波唐家良汪涛张剑王振华中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院城市环境研究所厦门361021

以四川盆地紫色丘陵区林山村镇为例,分析降雨径流过程中氮磷在自然沟渠内的空间变化特征和不同控制机制的净化能力,研究了自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷的主要作用机制.研究结果表明,除NO3--N浓度在沿程上呈先减后增而后再减的趋势外... 详细信息

以四川盆地紫色丘陵区林山村镇为例,分析降雨径流过程中氮磷在自然沟渠内的空间变化特征和不同控制机制的净化能力,研究了自然沟渠控制村镇降雨径流中氮磷的主要作用机制.研究结果表明,除NO3--N浓度在沿程上呈先减后增而后再减的趋势外,其它氮磷污染物(TN、PN、NH4+-N、TP、PP和PO34--P)均为沿程递减趋势.溶解态氮是降雨径流氮素在空间沿程上的主要迁移形态,溶解态磷是流量限制型事件降雨径流磷素空间沿程的主要迁移形态,而颗粒态磷是物质限制型事件降雨径流磷素空间沿程的主要迁移形态.泥沙截控固持是自然沟渠控制降雨径流氮磷污染的主要作用机制,有效降低径流中颗粒物浓度和拦截泥沙是控制降雨径流氮磷污染的关键.沉降段和沉沙凼具有明显的泥沙及颗粒态氮磷截控固持作用,可较好地去除村镇降雨径流中的氮磷颗粒态污染物,平均氮磷去除量分别为144·51、65.20g·m-2(平均雨量37·85mm).植物吸收是植被段氮磷去除的重要途径,在雨季共吸收氮磷分别可达82.69、12.52g·m-2.跌落曝氧也是降雨径流氮磷污染控制的重要作用机制,跌落段对NH4+-N的平均去除负荷为15.05g·m-2.

关键词：迁移降雨径流面源污染村镇

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北京城区不同下垫面降雨径流产污特征分析

中国环境科学 2010年第9期30卷 1249-1256页

作者：欧阳威王玮郝芳华宋凯宇王云慧北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室北京100875

通过对北京城区3类不同下垫面的降雨径流水质进行监测以及对实验数据进行皮尔森(Pearson)统计分析,探讨了沥青路面、硬质屋顶及草地屋顶的雨水径流污染物历时变化规律,计算了各场次降雨径流污染物的事件平均浓度(EMCs),分析了径流水质... 详细信息

通过对北京城区3类不同下垫面的降雨径流水质进行监测以及对实验数据进行皮尔森(Pearson)统计分析,探讨了沥青路面、硬质屋顶及草地屋顶的雨水径流污染物历时变化规律,计算了各场次降雨径流污染物的事件平均浓度(EMCs),分析了径流水质的主要影响因素.结果表明,相对于沥青路面与硬质屋顶,草地屋顶对除磷外的其他径流污染物浓度有明显削减作用;初期降雨径流中CODcr、NH3-N、NO3-N、TP、Pb、Cu、Zn的EMC值大多超出V类国家地表水标准,3类重金属污染物监测结果也表明城区暴雨径流污染明显;统计分析结果表明污染物质与前期晴天数、降雨历时呈现正相关关系,与降雨量、降雨强度呈现负相关关系,通过控制初期径流污染、加强清扫及屋顶绿化可以从源头减少城市降雨径流污染.

关键词：北京城区不同下垫面降雨径流事件平均浓度(EMC) 影响因素

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淮河上游地区降雨径流分析及模拟

河海大学学报（自然科学版） 2014年第5期42卷 377-381页

作者：邓鹏李致家郭元孙善磊南京信息工程大学水文气象学院江苏南京210044 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

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... 详细信息

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。

关键词：淮河上游地区降雨径流水文模拟分布式水文模型

城市地表污染物累积和降雨径流冲刷过程研究进展

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长江流域资源与环境 2009年第10期18卷 992-996页

作者：陈桥胡维平章建宁中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室江苏南京210008 中国科学院研究生院北京100049 常州市环境监测中心站江苏常州213014

城市地表污染物是城市降雨径流污染的主要来源,其累积和降雨冲刷过程分别是沉降—悬浮—再沉降以及悬浮—沉淀—再悬浮的动态过程。描述累积过程的模型主要有线性、指数、对数等形式,其中以指数及一些变形形式发展相对成熟并得到了广泛... 详细信息

城市地表污染物是城市降雨径流污染的主要来源,其累积和降雨冲刷过程分别是沉降—悬浮—再沉降以及悬浮—沉淀—再悬浮的动态过程。描述累积过程的模型主要有线性、指数、对数等形式,其中以指数及一些变形形式发展相对成熟并得到了广泛的应用。这些模型都将雨前干期天数(ADWP)作为主要的影响因子。而描述冲刷过程的模型主要基于一级反应动力学假设,这类模型已被人们广泛接受。为使冲刷模型更接近实际,人们进一步在其中引入了雨天排污因素,并取得较好的成效。虽然城市地表径流的研究取得了较大的进步,但是目前的模型基本属于经验型或基于大量监测数据的统计学模型,尚缺对污染物输移过程的机理性描述。因此,从城市地表污染物输移过程的机理出发,建立城市地表污染物累积和降雨冲刷过程的物理模型是今后城市降雨径流污染研究工作中一个亟待解决的问题。

关键词：城市地表污染物累积降雨径流冲刷

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上海城市河岸带对降雨径流氮垂直去除研究

长江流域资源与环境 2013年第8期22卷 1064-1071页

作者：邓焕广王东启陈振楼周栋张菊华东师范大学资源与环境科学学院上海200062 聊城大学环境与规划学院山东聊城252000

在上海市城市河岸带人工绿地建设了微区径流场,进行了5次模拟降雨径流实验,研究了人工绿地岸带下渗流中氮浓度和去除率的时空变化。结果表明:人工绿地岸带对垂直下渗流中氮有显著的净化作用,且主要集中于土壤的0～30cm以内,TN和NH4+去... 详细信息

在上海市城市河岸带人工绿地建设了微区径流场,进行了5次模拟降雨径流实验,研究了人工绿地岸带下渗流中氮浓度和去除率的时空变化。结果表明:人工绿地岸带对垂直下渗流中氮有显著的净化作用,且主要集中于土壤的0～30cm以内,TN和NH4+去除率在39.9%和39.8%以上,NO3-+NO2-去除率除11月为负值外,其余月份均在10.0%以上;在30～60cm深度,由于土壤氮的析出导致径流中氮浓度增加,去除率降低;而60～90cm深度的去除率增加。径流场内下渗流中氮浓度具有明显的水平空间变化,随距入水端距离的增加,30cm深度下渗流中氮浓度先上升后下降;人工绿地岸带对下渗流中氮的净化作用均随淹水时间的延长呈降低趋势,且季节变化明显,在10月和4月具有较高的去除率,0～30cm内TN、NH4+和NO3-+NO2-的去除率可分别达63.5%、89.1%和41.6%以上。

关键词：人工绿地氮垂直下渗降雨径流城市岸带

降雨径流时农田沟渠水体中氮、磷迁移转化规律研究

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环境污染与防治 2007年第1期29卷 18-21页

作者：徐红灯王京刚席北斗翟丽华北京化工大学环境工程系中国环境科学研究院北京100012 中国环境科学研究院清华大学环境科学与工程系

为有效阻控降雨条件下农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过对降雨时农田排水沟渠系统中总氮、总磷的测定和分析,研究降雨径流下沟渠系统水体中氮、磷的迁移转化规律和时空分布。结果表明,农田排水沟渠系统本身不太稳定,在外界条件... 详细信息

为有效阻控降雨条件下农田土壤流失氮、磷通过沟渠进入水体,通过对降雨时农田排水沟渠系统中总氮、总磷的测定和分析,研究降雨径流下沟渠系统水体中氮、磷的迁移转化规律和时空分布。结果表明,农田排水沟渠系统本身不太稳定,在外界条件(降雨)的作用下可以引起一系列的变化,同时农田排水沟渠系统又具有抗冲击可修复能力,可以使氮、磷的各项转化作用恢复。该特征使得总氮、总磷在沿程迁移过程中表现出一定的变化规律总氮浓度沿程呈3次多项式曲线变化,总磷浓度整体呈指数递减变化;同时各断面的总氮、总磷自身转化也有其降解规律,总氮和总磷浓度随时间均呈3次多项式曲线变化。

关键词：氮磷农田排水沟渠迁移转化降雨径流

模拟条件下生态草帘净化硬质驳岸降雨径流的研究

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生态与农村环境学报 2020年第8期36卷 1064-1071页

作者：邵凯迪段婧婧薛利红徐德福南京信息工程大学环境科学与工程学院江苏南京210044 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部长江下游平原农业环境重点实验室江苏南京210014

采用混凝土和浆砌石块将河岸带硬化易导致河岸带生态系统遭到严重破坏,河岸带对径流中污染物的拦截净化能力基本丧失,加剧了河道水体的富营养化。针对城镇驳岸硬质化这一普遍存在的现象,采用生态草帘技术对硬质驳岸进行修复,提高其对径... 详细信息

采用混凝土和浆砌石块将河岸带硬化易导致河岸带生态系统遭到严重破坏,河岸带对径流中污染物的拦截净化能力基本丧失,加剧了河道水体的富营养化。针对城镇驳岸硬质化这一普遍存在的现象,采用生态草帘技术对硬质驳岸进行修复,提高其对径流拦截的污染控制效果。经过基质筛选实验,选出植株长势较好的火山石-黑麦草和椰丝-黑麦草2个组合进行后续试验。2种生态草帘对总固体悬浮物(TSS)始终具有良好的拦截效果,拦截率在86%以上,且不受雨强和坡度的影响。对模拟径流试验中TN和NH 4+-N的去除效果均随坡度和降雨强度的增加而减弱,随降雨时间的增加而减低。椰丝草帘在坡度45°和小雨强下对TN和NH 4+-N的去除率最高可达51%和73%,优于火山石草帘(33%和47%)。随着雨强和坡度的增加,椰丝草帘对氮去除的优势不再明显。生态草帘对模拟径流中TP的去除效果较差且波动较大。生态草帘技术具有成本低、易于培育、铺设和收取快捷等优点,故可以作为一种可行的修复技术以提高硬质驳岸对污染物的拦截效果。

关键词：生态草帘硬质驳岸降雨径流黑麦草污染拦截