【摘 要】
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雨水花园是海绵城市绿色基础设施之一,在削减雨水径流峰值、去除径流污染物和补给地下水方面起着至关重要的作用。但集中入渗的水量负荷与污染负荷强度大,增大了对土壤与地下水的污染风险。因此,有必要开展雨水径流集中入渗对雨水花园土壤与地下水的影响研究,其对于海绵城市设施的运行和维护具有重要意义。本文通过现场监测2019～2021年不同地表措施（雨水花园、普通降雨入渗、草地）处地下水埋深和地下水中氮磷浓度,以
【基金项目】
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国家自然科学基金“黄土地区海绵城市雨水径流集中入渗的影响过程与污染风险研究”（编号:51879215）；
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雨水花园是海绵城市绿色基础设施之一,在削减雨水径流峰值、去除径流污染物和补给地下水方面起着至关重要的作用。但集中入渗的水量负荷与污染负荷强度大,增大了对土壤与地下水的污染风险。因此,有必要开展雨水径流集中入渗对雨水花园土壤与地下水的影响研究,其对于海绵城市设施的运行和维护具有重要意义。本文通过现场监测2019～2021年不同地表措施（雨水花园、普通降雨入渗、草地）处地下水埋深和地下水中氮磷浓度,以及2017～2021年雨水花园和普通降雨入渗处土壤氮磷含量等,结合Hydrus-1D模型,对比分析集中入渗对雨水花园土壤与地下水中氮磷浓度的影响及对地下水的补给作用。研究所得主要结论如下:（1）雨水径流集中入渗对雨水花园土壤氮磷含量有影响,但在监测期内未造成土壤氮磷含量的明显累积。集中入渗使雨水花园土壤0～10cm深度处氮磷含量高于普通降雨入渗条件下的对照组,使土壤20～30cm处氮磷在壤中流和土壤内淋溶作用下向深层迁移,导致20～30cm处氮磷含量比对照组略小,40～50cm处氮磷含量比对照组略大,对土壤70～80cm处氮磷含量影响微小。雨水花园与对照组土壤表层0～10cm处总氮（TN）含量普遍高于其余土壤深度处,土壤总磷（TP）含量随取土间隔期内累计降雨量的增大或减小而增大或减小。（2）降雨对不同地表措施处地下水中氮磷浓度均有影响,且年降雨量越大,地下水中氮磷浓度越高,2021年研究区域地下水中氮磷浓度显著高于2019年和2020年。相比普通降雨入渗,雨水径流集中入渗在2021年显著增大了雨水花园区域地下水中氮磷浓度,而对2019年和2020年雨水花园区域地下水中氮磷浓度影响微小。2021年雨水花园J3处TN和NH4+-N浓度范围分别为5～10mg/L和4～9.8mg/L,普通降雨入渗处TN和NH4+-N浓度范围分别为1～5mg/L和0.1～1.5mg/L;2021年雨水花园区域地下水中NO3--N浓度略高于普通降雨入渗处,TP浓度最高为普通降雨入渗处的5倍。（3）现场监测试验表明降雨对不同地表措施处地下水均有补给作用,但对雨水花园区域地下水的补给效果最显著,对草地处的补给效果优于普通降雨入渗处,2019～2021年雨水花园区域、普通降雨入渗处和草地处地下水水位分别最大抬升了 87cm、61cm和69cm。利用Hydrus-1D模拟得出降雨通过雨水花园对地下水的补给量是草地的19倍,补给率是草地的2.3倍;随着初始地下水埋深的减小,降雨入渗补给率逐渐增大,当初始地下水埋深从4m减小到2m时,草地处降雨入渗补给率增大了 1倍,而雨水花园处增大幅度很小。（4）通过Hydrus-1D模拟得出氮素在小雨、中雨和大雨条件下在雨水花园土壤剖面的最大运移深度分别为50cm、100cm和300cm,此处浓度均为0.1mg/L左右。单场次降雨条件下仅土壤表层50cm内的氮素在雨后产生累积,而长历时降雨条件下深层土壤的氮素也会发生累积,且氮素在土壤剖面的运移深度更大。雨水径流集中入渗在雨季对雨水花园区域地下水中氮素的影响远远大于非雨季;雨水花园区域地下水中NO3--N受污染风险极低,而地下水中NH4+-N受污染风险较大。
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