發(fā)布時間：2020-11-17 12:11

　　 城市頻發(fā)暴雨過程中,地表徑流攜帶大量有機污染物進(jìn)入水體,對水環(huán)境質(zhì)量影響極其顯著。本研究以廣東珠江三角洲森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站(簡稱珠三角生態(tài)站),在廣州市帽峰山的水文試驗場為基礎(chǔ):3種不同下墊面類型(草地、水泥、瀝青)的暴雨-地表徑流場、常綠闊葉林和杉闊混交林森林生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)測定系統(tǒng)(降雨、穿透水、地表徑流及集水區(qū)測流堰測定總徑流);采用森林集水區(qū)定位觀測及不同下墊面的對比試驗觀測方法,并借助鄰近的城市區(qū)域暴雨對照,開展了不同下墊面及森林生態(tài)系統(tǒng)暴雨徑流過程中有機污染物多環(huán)芳烴(PAHs)組分的含量特征,暴雨-產(chǎn)流PAHs通量特征的系統(tǒng)對比研究,分析研究了城郊暴雨差異,暴雨P(guān)AHs質(zhì)量濃度、不同下墊面及森林生態(tài)系統(tǒng)對暴雨產(chǎn)流過程中PAHs質(zhì)量濃度及通量的影響;為城市地表徑流面源有機污染防控、植被保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果如下:(1)2016、2017年,林區(qū)帽峰山降雨量分別為2089.3mm、1673.8mm,較鄰近的天河區(qū)五山街道相應(yīng)分別小15.4%、18.7%。連續(xù)2年間,帽峰山林區(qū)20次暴雨及大暴雨觀測值(雨量≥50mm),與鄰近的五山街的相對應(yīng)的雨量存在小尺度距離上的差異,即帽峰山林區(qū)的暴雨雨量小于相應(yīng)的五山街雨量;主要反映在兩站點20次暴雨的降雨歷時無顯著性差異,而暴雨及大暴雨的最大雨強的平均值間則存在顯著差異,即林區(qū)暴雨雨強小于相應(yīng)的對照區(qū)。(2)暴雨與不同地表墊面暴雨產(chǎn)流中的16種PAHs組分含量分布均有差異,ANT在暴雨及地表產(chǎn)流中均為含量較高的組分。瀝青地表徑流中有13種PAHs組分含量均高于暴雨、水泥及草地地表徑流中含量,常綠闊葉林與杉闊混交林總徑流中分別有14、13種PAHs組分小于暴雨徑流中組分。(3)監(jiān)測的帽峰山林區(qū)4種地表(水泥、瀝青、草地、森林)的14次暴雨地表徑流中∑16PAHs的平均質(zhì)量濃度的負(fù)荷大小為:瀝青地表(231.20 ng·L-1)闊葉林地表(130.87ng·L-1)水泥地表(100.42 ng·L-1)杉木林地表(88.50 ng·L-1)草地地表(85.28 ng·L-1),相對于暴雨質(zhì)量濃度,草地、杉闊混交林地表產(chǎn)流中∑16PAHs的質(zhì)量濃度的濾儲率分別為37.2%、34.8%,闊葉林地表產(chǎn)流的濾儲率則為3.6%;而瀝青地表產(chǎn)流中∑16PAHs的質(zhì)量濃度則增加了70.3%。瀝青地表顯著地增加了暴雨-地表徑流中PAHs質(zhì)量濃度,草地地表顯著降低了暴雨-地表徑流中PAHs質(zhì)量濃度。以森林集水區(qū)暴雨-總徑流統(tǒng)計顯示:森林的林冠層較暴雨中PAHs質(zhì)量濃度平均減小13.6%,闊葉林和杉闊混交林森林生態(tài)系統(tǒng)(總徑流)中PAHs的平均質(zhì)量濃度較相應(yīng)暴雨濃度分別減小50.0%、52.3%。(4)瀝青地表對6種PAH代表物均呈增加效應(yīng),對FLA、Ba P、Icd P、Bghi P的增加效應(yīng)達(dá)140%以上;水泥地表、草地地表對6種PAH代表物均呈濾儲效應(yīng),草地的濾儲效應(yīng)更好;闊葉林林冠層對5種PAH代表物有濾儲效應(yīng),其地表對3種PAH代表物有濾儲效應(yīng),總徑流對6種PAH均有較好的濾儲效應(yīng),對Bb F、Bk F、Icd P、Bghi P的濾儲率達(dá)50%以上;杉闊混交林的地表層對6種PAH的也有較好的濾儲效應(yīng),對Bb F、Bk F、Bghi P的濾儲效應(yīng)達(dá)50%以上,其總徑流對FLA、Bk F、Icd P、Bghi P的濾儲濾也達(dá)50%以上。(5)對2017年不同地表(水泥、草地、森林)的暴雨產(chǎn)流率,及2種類型森林生態(tài)系統(tǒng)暴雨水文要素的結(jié)果分析顯示,不同地表的暴雨產(chǎn)流率大小為,水泥地表(77.64%)草地地表(15.42%)森林地表(常綠闊葉林為8.73%,杉闊混交林為10.54%),水泥地表產(chǎn)流率極顯著大于草地與森林地表(P=0.000),草地地表產(chǎn)流率顯著大于杉木林地表產(chǎn)流率(P=0.011),2種類型森林的地表產(chǎn)流率間無顯著性差異(P=0.434),可以看出透水地表的暴雨產(chǎn)流率較不透水地表小很多。在森林生態(tài)系統(tǒng)暴雨水文過程中,闊葉林林冠層在9次暴雨的平均截留率為14.3%,闊葉林總徑流的暴雨產(chǎn)流率較杉闊混交林小(產(chǎn)流率分別為9.2%、20.9%)。(6)2017年,帽峰山林區(qū)與五山街道的對應(yīng)9次暴雨及大暴雨中∑16PAHs通量分別為0.98 kg·ha-1、1.17 kg·ha-1,城區(qū)的暴雨輸入地面環(huán)境的PAHs通量高出相應(yīng)林區(qū)19.4%。不同地表墊面的暴雨-地表產(chǎn)流中PAHs通量大小為水泥地表(0.56 kg·ha-1)草地地表(0.09 kg·ha-1)森林地表(常綠闊葉林為0.08kg·ha-1;杉闊混交林為0.07 kg·ha-1)。森林地表層及土壤層對暴雨中PAHs的通量的降低效果顯著高于林冠層,常綠闊葉林暴雨總徑流中PAHs通量較杉木林低。水泥地表、草地地表、森林的各界層(林冠層、地表層)皆能降低暴雨-產(chǎn)流中PAHs的通量。(7)受交通等多種污染影響,市區(qū)瀝青地表與水泥地表的交通道路的暴雨地表徑流中PAHs濃度皆大于相應(yīng)的林區(qū)瀝青地表與水泥地表。
【學(xué)位單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S715
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 3-1 2016 年和 2017 年帽峰山與五山街道月降雨量特征Fig.3-1 The characteristics of the monthly rainfall of Maofeng forest and wushan street in 2016 and 2017.3.1.1.2 林區(qū)與市區(qū)暴雨的差異特征區(qū)域間暴雨及大暴雨量存在水平尺度上差異，對比區(qū)間的暴雨及大暴雨量可反映其在小尺度的降雨量差異特征。取廣州市帽峰山林區(qū)、天河區(qū)五山街（水平距 30 km）2 個測點，圖 3-2 統(tǒng)計出 2 年觀測到的以林區(qū)雨量>50mm 為基礎(chǔ)（納入相應(yīng)時間市區(qū)未發(fā)生暴雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計），且對應(yīng)廣州市天河區(qū)五山街觀測值（資料來源：廣州市氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)）進(jìn)行對比分析，結(jié)果顯示：林區(qū)發(fā)生暴雨 20 場，帽峰山林區(qū) 2016、2017 年的暴雨以上雨量分別為 759.1mm、722.1mm，較對應(yīng)五山街年暴雨及大暴雨量分別小 50.8mm、142.2mm。對 2 年間暴雨以上雨量的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)帽峰山林區(qū)小于五山街的次數(shù)占 70.3%、雨量相差 350.8mm，而帽峰山林區(qū)大于五山街的暴雨次數(shù)僅占 30%、雨量相差 157.8mm，

圖 3-2 帽峰山林區(qū)的暴雨以上雨量與對應(yīng)五山街雨量的比較Fig.3-2 Comparison at rainfall greater than 50 mm between Maofeng mountain and Wushan street.3.1.1.3 林區(qū)與市區(qū)暴雨量間的規(guī)律特征依據(jù) 2 年來帽峰山林區(qū)暴雨以上雨量所對應(yīng)的五山街雨量觀測值，圖 3-3 給出兩者間的數(shù)量規(guī)律關(guān)系特征，結(jié)果表明，帽峰山林區(qū)暴雨及大暴雨隨相應(yīng)的五山街雨量呈顯著的指數(shù)遞增關(guān)系；其中：在雨量 50mm、五山街出現(xiàn) 3 次雨量<50mm 降雨，在雨量50~75mm 間、林區(qū)有 3 次雨量大于相應(yīng)五山街；而當(dāng)雨量>75mm、林區(qū)雨量均低于五山街對應(yīng)的雨量、且隨五山街逐次暴雨量呈顯著的遞增趨勢尤其是大暴雨雨量級的遞增更加顯著；從回歸模型參數(shù)的可見，在五山街雨量 100mm 時、帽峰山林區(qū)響應(yīng)雨量在71.0mm 起始而逐漸遞增，林區(qū)對市內(nèi)大暴雨的響應(yīng)呈顯著的雨量減小機制；反映出林區(qū)在市區(qū)的丘陵山體、森林邊界層小氣候影響，以及市內(nèi)發(fā)生大暴雨強度在對應(yīng)的林區(qū)被
【參考文獻(xiàn)】

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