降雨径流对农田面源污染物产出的影响

来源:用户上传      作者: 梁丽君

　　摘 要：试验通过模拟降雨的方法，探索降雨与农田土壤泥沙产出量的关系。试验表明，10%坡度条件下的泥沙累积量普遍高于相同降雨指数情况下5%的泥沙累积量，在坡度相同的条件下，泥沙累积量随着降雨量的增加而增加，在坡度为10%降雨量为150 mm・h-1条件下，泥沙累积量最大，30 min时，泥沙累积量可达到350 kg。试验还对数据进行了回归分析，得到了相关的拟合函数。
　　关键词： 模拟降雨；泥沙累积量；回归分析
　　中图分类号：TV121+1 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2011.06.041
　　
　　Effect of Rainfall-runoff on the Amount of Output of Agricultural Non-point Source Pollutants
　　LIANG Li-jun
　　（Jinzhong Bureau of Meteorology，Jinzhong，Shanxi 032700，China）
　　Ａｂｓｔｒａｃｔ: The method by simulated rainfall experiment, the relationship between rainfall and the amount of soil sediment output was explored. The results showed that，10% gradient conditions was significantly higher than 5% of soil sediment output.Under the same conditions in the slope, sediment accumulation increased with rainfall, gradient of 10% in annual rainfall was 150 mm・h-1，soil sediment output could reach 350 kg. Experiments also conducted a regression analysis of data, the fitting function has been associated.
　　Key words: simulated rainfall ;soil sediment output; regression analysis
　　
　　电子计算机和新技术如雷达、激光、遥感及人造卫星等的使用，大大促进了气象学与气候学的发展。早在第一个五年计划期间，中国共建立了各级气象台站1 378个，到1957年底各级气象台站已达1 635个，比解放初期增加近22倍。40余年来兴建的天气和气候站网已遍布全国，中国的气象学与气候学研究进入了高度发展的时期。在基础理论方面，如大气环流和动力气象的研究，在天气学方面如中国天气、高原气象等研究，在卫星气象方面，如甚高分辨云图接受器的研制、卫星气象学和探测原理等研究都取得了显著的进展。在人工影响天气方面已开展了云雾物理、人工降水和人工消雹等工作，并已取得较好的效果。
　　气象学研究的对象是大气层内各层大气运动的规律、对流层内发生的天气现象和地面上旱涝冷暖的分布等。研究气象的目的一方面是为了探索气象的自身变化规律，另一方面则是为了给与气象息息相关的产业提供一定的帮助。降雨作为我们最为熟悉的天气现象之一与农业生产之间有着十分重要的联系，由于农药化肥等的大面积使用，降雨时大量的农田面源污染物随降雨径流流出，对周围环境造成了一定程度的危害，笔者着重探讨降雨与面源污染物产出的关系及研究方法，以期为相关研究提供一定的借鉴。
　　1 材料和方法
　　1.1 试验地基本概况
　　试验地选择在山西晋中榆次周边的农田中。榆次区位于山西中部的晋中盆地，太行山西麓，东与寿阳县交界，西同清徐毗邻，南与太谷县接壤，西北与太原市相连。全区面积1 311 km2，人口63万（2010年第六次全国人口普查数据），民族以汉族为主，辖6镇4乡9个街道办事处，283个行政村、61个社区，是晋中市委、市政府所在地，是晋中市的政治、经济、文化中心。榆次的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促，年平均气温9.8 ℃，降雨量418～483 mm，年日照时数2 662 h，无霜期158 d。
　　1.2 试验地处理
　　在试验地选择坡度分别为5%和10%的两块玉米地，对玉米地进行轻微整改，在原有坡度基础上，营建两块宽度为2 m，长度为10 m的试验地，并对试验地边缘做隔水处理，以减少试验误差。
　　1.3 试验方法
　　试验采用模拟降雨径流的方法，分别模拟出降雨量50 ,100 ,150 mm・h-1条件下两块样地的泥沙累积量，并作出对应的拟合曲线及函数。
　　2 结果与分析
　　2.1 3种降雨条件下坡度为5%的玉米地泥沙累积量与时间的关系
　　由图1我们很容易发现，降雨强度对泥沙累积量的影响十分显著，从30 min时的泥沙最终累积量上看，150 mm・h-1降雨量条件下，泥沙最终累积量为216 kg, 而50 mm・h-1降雨量条件下的泥沙最终累积量为53 kg，两者相差4.075倍，可见在暴雨时，对于土壤较容易受到侵蚀的农田，水土流失十分严重。
　　
　　
　　2.2 3种降雨条件下坡度为10%的玉米地泥沙累积量与时间的关系
　　泥沙累积量均随着降雨历时的增加而增加，并且不难发现，模拟降雨量最大时，泥沙的累积速度与累积量均最为明显，远远超出了模拟降雨量为50 mm・h-1的情况。
　　
　　
　　
　　3 讨 论
　　将试验中的6种情况所得到的数据进行回归分析，得到6个拟合函数。
　　
　　
　　对6组数据进行拟合处理得出的拟合函数，其相关性R2的值均在0.9以上，这表明，拟合曲线与实际测量数据之间存在的误差极其不显著，通过表1最后一项的数据，我们不难发现，拟合曲线的斜率在两种坡度情况下均随着降雨量的增加而显著增加，10%坡度条件下的斜率均明显高于同类型的5%坡度条件下的情况，斜率体现了拟合曲线的陡峭程度，斜率的增加说明泥沙积速度的增加，因而可得出结论，随着坡度的陡峭程度的增加与降雨量的加大，泥沙随降雨径流流失的速度越来越快，越来越明显。
　　4 结 论
　　径流是大气降水形成的，并通过流域内不同路径进入河流、湖泊或海洋的水流。习惯上也表示一定时段内通过河流某一断面的水量，即径流量。按降水形态分为降雨径流和融雪径流。按形成及流经路径分为生成于地面、沿地面流动的地面径流；在土壤中形成并沿土壤表层相对不透水层界面流动的表层流，也称壤中流；形成地下水后从水头高处向水头低处流动的地下水流。
　　通过试验不难发现，气象研究中我们最为熟悉的降雨量与农田中水土流失之间有着十分密切的关联，只要掌握和控制好降雨与农田水土流失之间的关联，就能有效的分析和防治降雨尤其是暴雨对农田造成的伤害，减少不必要的损失。
　　
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