社会经济发展对三峡澎溪河流域氮磷负荷的影响

为了研究社会经济发展对三峡库区澎溪河流域氮和磷负荷过程的影响,基于GIS技术和分布式非点源模型-SWAT,依据2004,2008年和2013年《重庆市统计年鉴》中农村人口数、GDP及城镇化率等社会经济数据,结合流域土地利用演变情况,通过改进SWAT模型管理措施功能,模拟分析了该流域氮和磷负荷过程变化规律。结果表明:径流量、总氮和总磷误差决定系数均在0.6以上,模拟结果可靠;农村地区总氮、总磷年际浓度平均降低了60.6%和50.2%,负荷呈减少趋势;城镇地区总氮、总磷年际浓度平均增加了34.3%和4.4%,负荷呈增加趋势。总氮和总磷负荷变化的原因是大量农村人口进入城市,耕地面积减少;工业发展和城镇化建设加快,城区人口密度增加,城市垃圾增多等。研究成果可以为三峡库区水环境保护和管理提供科学依据。     

澎溪河流域土地利用对非点源污染时空分布影响

基于流域DEM、土地利用和土壤数据构建澎溪河流域非点源污染SWAT模型,采用2009~2014年逐日实测资料进行模型的率定验证,模型率定期和验证期的决定系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数ENS均在0.7以上,模拟结果可靠。利用所建模型分析了澎溪河流域不同土地利用类型的非点源污染负荷的时空分布。结果表明,流域非点源污染负荷年际分布不均,2010~2014年中2011年TN和TP负荷最大,分别为2 655.17 t和167.14 t;不同土地利用类型的氮磷负荷均集中在流域南部及沿河地势低洼区;在流域坡度和土壤类型相同的情况下,耕地的负荷最大,TN和TP的年均负荷分别为1 631.47 t和146.34 t。     

小清河流域非点源污染负荷与降水关系研究

流域非点源污染造成了严重的水环境问题,为准确核算典型流域非点源污染负荷及为流域水环境治理提供支持和依据,以山东省小清河流域为研究区,采用SWAT模型及相关分析方法,研究了流域总氮(TN)、总磷(TP)营养物输出负荷时空变化规律以及营养物输出负荷与降水间的关系。结果表明:SWAT模型对小清河流域非点源污染模拟具有较好的适用性。汛期(7—9月)营养物输出负荷最高,占全年比重的50%以上,而TN是其中主要非点源污染物。TN、TP输出负荷空间分布相似,负荷较高的区域都主要集中在流域南部;该区域TN、TP输出负荷分别在69.72～235.30 kg/hm~2和0.93～4.73 kg/hm~2范围内。不同的土地利用氮输出负荷较高的依次为林地、耕地和草地,磷输出负荷较高的依次为林地、草地和耕地。流域氮输出强度与降水相关性强的区域主要集中在流域中上游,而磷输出强度与降水相关性强的区域则主要集中在流域中游。     

红枫湖流域非点源污染时空分布及管理措施

为分析红枫湖流域非点源污染状况及非点源污染防控措施效果,利用该流域典型子流域的水量和水质数据对SWAT模型的径流和水质参数进行率定和验证,采用验证后的模型模拟了2001—2015年流域氨氮、总氮和总磷的时空分布特征,并分析了不同管理措施对非点源污染的削减效果。结果表明:SWAT模型在红枫湖流域具有良好的适用性;氨氮、总氮、总磷负荷主要集中在4—9月,分别占全年负荷的88.49%、83.74%和97.36%,西南部和东北部的子流域氮磷流失较大,是非点源污染的关键源区;化肥削减、退耕还林还草措施能有效削减非点源污染,尤其是总磷污染,实施综合管理措施对氮磷污染削减的效果更佳。     

长江流域大尺度空间非点源污染负荷研究

在国内外相关研究的基础上,利用输出系数模型,结合RS和GIS技术,对长江流域的非点源污染负荷进行了空间模拟和负荷估算,得出了长江流域化学需氧量、总氮、总磷和氨氮非点源污染负荷及其空间分布图。2000年,长江流域非点源污染产生量为：化学需氧量约2 347.3万t、总氮1 001.0万t、总磷231.3万t、氨氮300.6万t。就分布空间而言,洞庭湖水系、湖口以下干流、鄱阳湖水系和太湖水系对长江中下游的非点源污染贡献较大。对长江流域这样超大尺度空间的非点源污染进行空间模拟,对非点源污染研究和控制具有重要的理论和实践意义。     

红壤茶园的输出系数模型的改进及其应用

使用模拟降雨实验的方法初步得出新安江上游流域的降雨量和坡度与总氮总磷输出系数的关系,然后通过自然降雨条件下的径流小区实验对输出系数进行校准和验证,从而得到改进的输出系数模型。借助ArcGIS软件获取模型应用所需要的红壤茶园面积、降雨量和坡度,基于改进的输出系数模型来估算新安江上游流域红壤茶园总氮总磷的输出负荷。结果表明：新安江上游流域红壤茶园中总氮总磷的输出负荷分别为3 618.72、521.17 kg/a。     

周公宅山区性水库流域污染物空间分析与治理

以周公宅水库流域污染源的调查数据为依据,运用排污系数法和GIS的空间分区统计法,引入负荷污染密度概念,研究了流域污染量及其构成、负荷空间分布和污染治理措施。结果表明,农业面源和生活污染源为流域主要污染源,主要沿周公宅水库环形分布。流域CODCr入河量为599.5 t/a,氨氮为18.6 t/a,总氮为91.9 t/a,总磷为3.2 t/a。水库流域内CODCr、氨氮、总氮、总磷污染负荷污染密度分布比较相似。CODCr污染密度主要集中在5.282～4.287 t/km2,氨氮在0.190～0.121 t/km2,总氮在0.830～0.380 t/km2,总磷在0.038～0.014 t/km2。     

岗南、黄壁庄水库上游流域非点源污染负荷估算

在岗南水库、黄壁庄水库上游流域,基于非点源污染现状调查评价,借鉴国内外研究中确定的不同土地利用类型非点源污染输出系数,采用输出系数法模型对流域非点源污染负荷进行了估算。结果表明,由于水土和化肥流失,自然土地和种植土地总氮和总磷的非点源污染负荷最大。估算结果为流域进行非点源污染综合治理规划提供了科学依据。     

基于替代模型的非点源污染模拟不确定性分析

为探究非点源污染机理模型参数的不确定性对模型精度和模拟结果的影响,以广利河流域为研究区,运用小波神经网络建立研究区非点源污染模拟SWAT模型的替代模型,解决使用蒙特卡罗方法进行不确定性分析时运算量大的问题,从而实现对非点源污染模拟模型参数的不确定性分析。研究结果表明:小波神经网络模型不仅能够很好地代替SWAT非点源污染模拟模型,而且能大幅度减少蒙特卡罗方法的计算时间;研究区氨氮和总磷输出结果在90%置信水平下的置信区间分别为4.02×10~4～25.85×10~4、9.01×10~3～28.38×10~3 kg/a,相比总磷,氨氮输出结果的离散程度更高,不确定性程度更大。     

基于SWAT模型的小清河流域总氮输出模拟研究

小清河流域工业和农业发达,点源和非点源污染均比较严重,致使河流总氮含量严重超标,对下游河口及莱州湾的水生态与环境产生了深刻影响。本文基于实测径流和总氮资料,对小清河流域SWAT模型进行了校准和验证,在此基础上,模拟和分析了流域2008-2013年总氮负荷的时空特征,并对其污染来源进行了甄别。研究结果表明:小清河流域总氮的年输出量与年径流量趋势总体一致,表现出明显的年际特征,总氮负荷多年均值为38.0×103t。空间上,各子流域的总氮输出量均较高,其中,位于农业发达的寿光市和章丘市、工企业较多的邹平县、人口密度大的济南市区等区域的子流域总氮输出量最高。流域总氮负荷主要来自非点源污染源,其中,农业施肥引起的氮素流失和畜禽养殖的污水排放对流域总氮输出的贡献分别为32.5%和29.5%,另外,工业和城镇污水的氮排放量也较高,分别占流域总氮输出量的19.4%和16.5%。为此,须结合点源和非点源污染源对小清河流域氮污染物进行总量控制和削减。     

黄河流域非点源污染估算研究

介绍了黄河流农村生活、农田径流、分散式畜禽养殖、水土流失、城市地表径流这5类非点源污染的估算方法,并给出了根据此方法和有关参数所估算的黄河流域非点源污染负荷。结果表明:黄河水体中非点源污染主要为农田径流和水土流失;TN、TP对黄河水体的污染物总量贡献率较大;污染物在龙门—三门峡河段入河量较大。     

深圳坪山河流域土地利用变化对流域非点源污染负荷的影响

采用GIS空间分析技术,对坪山河流域1990和2000年的土地利用结构变化进行分析,并结合土壤普查资料和降雨数据,利用长周期水文影响评价模型(L THIA),以TP、TN为评价指标,对非点源污染负荷进行分析。结果表明:由1990年到2000年,耕地、园地有向建设用地转化的趋势,其中耕地和园地所占比例分别由原来的7.8%和12.4%减少到3.2%和8.7%,建设用地和水域所占比例分别由原来的1.8%和1.9%增加到7.5%和2.4%。同时,非点源污染敏感区不断扩大,平均径流量增加了9.6%;TN污染负荷由1990年的483.2t增加到2000年的498.4t,TP污染负荷从29.2t增加到36.3t。     

北江飞来峡库区典型流域非点源污染特征分析及模拟

为分析飞来峡库区典型流域非点源污染状况,开展社岗流域场次降雨径流水量水质监测试验,采用平均浓度法估算非点源污染负荷量,分析各场次降雨径流污染物特征并计算非点源污染贡献率,应用SWAT模型进行径流及非点源污染模拟。结果表明,径流量对SS、BOD_5等浓度和负荷量均有较强的主导作用,TN、NH_3-N等初期冲刷效应较为明显,污染物负荷量与径流量的相关性好于污染物浓度与径流量的相关性,各污染物的非点源污染贡献率均达到80%以上。SWAT模型径流模拟的率定期和验证期效率系数分别为0.85和0.73,表明所构建的SWAT模型精度良好。在污染物率定期,雨强较大的典型日污染物模拟效果最佳,污染物相对误差基本在10%以内,而在雨强较小时,TN、TP等均出现较大程度的低估现象;在污染物验证期,由于该时期正处于春耕施肥期,TN、TP模拟结果相对误差较大,且均为低估。总体而言,SWAT模型模拟精度良好,基本能反映该流域非点源污染状况,可为飞来峡库区流域的非点源污染模拟与控制提供参考。     

妫水河流域农业非点源污染负荷估算与分析

本文利用改进的输出系数模型对妫水河流域农业非点源污染负荷进行了估算,并且分别通过三分法,即分区、分类、分期的方法对结果进行了分析。结果表明:(1)2017年妫水河流域农业非点源污染物TN和TP的负荷量分别为1 402 214.9 kg/a,279 629.1 kg/a;(2)流域内各乡镇TN和TP的负荷量差异较大,旧县镇、永宁镇所贡献的TN、TP负荷量最多且单位负荷强度最大,属于重点治理区域;(3)流域内对TN的贡献最大的污染源为农业种植,对TP的贡献最大的污染源为农村生活污染,这两个污染源属于优先控制的污染源;(4)TN、TP负荷与降雨量呈现正相关关系,降雨冲刷是导致的污染物负荷增加的一个主要因素。农业非点源污染的三分研究结果为妫水河流域非点源污染治理与农业结构调整提供了科学依据。     

基于输出系数模型的洞庭湖流域面源污染分析

为分析洞庭湖流域面源污染情况,在分析统计洞庭湖流域土地分类利用情况的基础上,借助GIS平台和遥感技术,采用输出系数模型,计算了洞庭湖流域2008年面源污染负荷量,并将流域内农药、化肥的使用折算成面源污染负荷与模型结果进行对比验证。计算结果表明,模型模拟结果与折算分析成果较一致,湘江流域和环湖区对洞庭湖面源污染负荷的贡献最大,污染负荷强度最高。     

未来气候变化影响下的流域面源污染负荷特征响应评估

针对流域面源污染负荷在未来气候变化影响下的变化特征,以我国新安江上游率水流域为例,使用通用流域污染负荷模型(GWLF),对其2000-2013年的水量及总氮、总磷面源污染负荷通量进行了模拟,并解析了其负荷来源分配。在此基础上,基于政府间气候变化专业委员会(IPCC)的气候变化评估报告结果,利用GWLF模型分析了到21世纪20年代、50年代、80年代在A1FI(最高排放)和B1(最低排放)情景下,率水流域的水文及总氮、总磷面源污染负荷特征变化。结果表明:未来气候变化对流域水文及面源污染负荷特征均有一定影响。年水资源量先减少后增加,地表径流量和蒸发量逐渐上升而地下水量逐渐下降。到2080s,A1FI情景比B1情景有更多的水资源量。年总氮通量先增加后减少,在2050s最高,而年总磷通量则逐渐增加,且两种污染物均在A1FI排放情景下有更高的污染负荷量,表明人类温室气体的排放会潜在地增加流域水体面源污染负荷。     

张家口冬奥会核心区非点源污染负荷估算

确定非点源污染负荷量对于张家口冬奥会核心区水环境安全具有重要意义。利用输出系数法,结合数字高程模型,根据2015年土地利用遥感数据及2007—2016年统计年鉴数据,计算了非点源污染输出负荷量和空间分布,分析了不同类型污染负荷的贡献。结果表明:(1)2007—2016年非土地利用因素污染源年输出的TN污染负荷量为1 154.25~17 540.39 kg;年输出COD污染负荷量为2 114.76~34 552.41 kg;年输出TP污染负荷量为51.29~842.54 kg;年输出NH₄+-N污染负荷量为34.40~514.88 kg。(2)土地不同利用类型输出的TN污染负荷量为33 372.94 kg;COD污染负荷量为21 453.45 kg;TP的污染负荷量为512.82 kg;NH₄+-N的污染负荷量为1 129.78 kg。(3)农业人口生活和耕地为输出非点源污染负荷量的主要污染源。(4)污染物输出负荷量的空间分布不均匀,东沟上游子流域和下游出口子流域的输出量比较高,太子城河中下游子流域输出负荷量相对较高。     

沙颍河(河南段)水污染的时空分布规律

对沙颍河流域(河南段)的沙河、颍河、贾鲁河水质进行监测,分析沙颍河水污染的时空分布规律特征。结果显示:①流域内主要支流沙河、颍河、贾鲁河水体TN浓度均超过Ⅴ类地表水质量标准要求,为劣Ⅴ类。②流域水体CODMn、TP浓度从上游的Ⅳ类到下游的Ⅴ类逐步恶化,部分河段超过Ⅴ类水质要求。周口段贾鲁河和沙颍河NH3-N、TN、TP、CODMn浓度超过Ⅴ类水质标准;沙河、颍河TN、CODMn浓度为Ⅴ类或超Ⅴ类水质标准,NH3-N符合Ⅲ类水质标准,TP符合Ⅳ类水质标准。③沙颍河流域水体TN、TP、CODMn浓度随季节而变,枯水季节的TN、TP浓度明显高于丰水季节,CODMn浓度明显低于丰水期。④沙颍河流域主要污染因子为TN,其次为CODMn和TP。认为流域水污染最严重的河流为贾鲁河,其次为颍河和沙河,该流域水体不仅点源污染严重,还存在明显的面源污染。