基于多断面水质达标的河网区点面源污染负荷优化分配模型

从污染物总量控制的核心——污染负荷分配的角度出发,对水系复杂的平原河网区点面源协同影响下污染负荷优化分配方案进行分析。通过引入水质达标保证率概念,将随机分析方法与确定性降雨产流、点面源产污及河网水动力、水质数学模型相结合,基于公平及可行性原则,以满足多控制断面水质达标保证率、点面源环境管控要求及污染治理水平为约束条件,构建了基于多控制断面水质达标保证率的点面源污染负荷优化分配模型。选取太湖某河网区域作为验证区域,区域点面源污染负荷优化分配后,各控制断面氨氮、总磷质量浓度均可达到全年90%水质达标保证率,表明所建模型是合理可行的,能够有效实现区域点面源污染负荷的优化分配,提高区域污染物全局管理效率。     

小流域面源污染负荷精细化估算与实证研究——以成都市阳化河流域为例

精准估算沱江支流阳化河小流域面源污染负荷是制定水质达标方案的基础。运用改进的输出系数法估算阳化河流域面源污染负荷总量,并基于当月降雨量占年降雨量的比例对面源污染负荷年输出总量进行月份分配,获得精细化估算数据。结果表明：2020年流域内COD污染最严重,污染负荷总量为6 042.61 t,污染负荷主要分布在转龙镇、竹篙镇、禾丰镇、云龙镇和施家镇;污染物COD、氨氮和总磷主要来源于农村分散生活面源和规模化畜禽养殖;估算得到的面源污染负荷年内月份的分配结果与实测数据比较吻合,平均误差都<10%。研究结果可为流域水环境精细化管理提供数据支持。     

三峡库区典型农业小流域氮磷排放负荷研究

为了研究三峡库区面源污染情况,选取嘉陵江北碚镇的澄江水文站附近一个典型农业小流域为研究对象,对流域径流量及水质进行同步监测,探求氮磷径流排放负荷流失规律。结果表明:流域内水体总氮有22%超过Ⅴ类水质标准,总磷都在Ⅲ类水质标准内,流域内氮污染比较严重,特别是颗粒及溶解性有机氮,其质量浓度和排放负荷分别占总氮的43%和59%;流域氮、磷日均单位排放负荷分别为3.71,0.11kg.(km2.d)-1;总氮、总磷径流排放负荷与径流量的相关性分别为0.901 1,0.735 4。     

外源污染对山美水库总氮和总磷的影响分析

基于有限体积法建立了山美水库二维水量-水质耦合模型,就2010年8-10月份流域外源污染负荷对山美水库总氮与总磷的影响机理进行分析。结果表明:外源污染负荷总氮和总磷进入水库后不断迁移扩散至整个水库约经历20 d,水质整体上从Ⅲ类水降为Ⅳ~劣Ⅴ类;水库Ⅰ区总氮与总磷浓度分别增加0.16~1.32和0.12~0.34 mg/L,Ⅱ区受外源影响较小,总氮与总磷浓度增加0.05和0.075 mg/L;自入库区至出库区不同区域总氮与总磷浓度变幅较大且依次递减,并在时间上呈现一定的滞后性。研究表明:在较短时间内山美水库水质恶化主要由外源污染所致。最后结合流域内水环境现状,提出改善山美水库水环境质量的工程措施。     

南水北调中线水源区氮磷面源污染负荷计算

近几十年来,南水北调中线水源区农业面源污染问题日益凸显。选取丹江口库区代表性监测断面进行水质和富营养化分析,并利用输出系数法计算分析水源区面源污染情况。分析结论为:丹江口库区水质基本良好,但总氮浓度超标,目前富营养化程度不高,尚处于中营养状态;2014年南水北调中线水源区总氮年输出量为13.53万t,总磷年输出量为0.63万t,其中畜禽养殖业对总氮年输出量的贡献率最高,农村生活对总磷年输出量的贡献率最高;按照行政区划分析,总氮年输出量最高的市为十堰市,总磷年输出量最高的市为汉中市;南阳市是水源区单位面积污染负荷强度最高的市;平原丘陵区单位面积面源污染负荷强度最高,面源污染负荷强度随着海拔的上升明显降低。通过计算水源区不同区域面源污染情况,可以摸清中线水源区面源污染总量及分布特征,为水源区的水质保护和管理提供支撑。     

沙颍河流域面源污染负荷空间分布特征研究

沙颍河是淮河流域污染较为严重的河流。为正确分析沙颍河流域的面源污染负荷空间分布情况,在已有研究的基础上,采用改进的输出系数模型中农村生活废水、农田化肥流失、畜禽养殖流失、水土流失污染负荷、城镇地表径流污染模型5个模块,对流域面源污染空间分布进行了模拟和负荷估算。研究结果表明,4类污染物(COD,TP,TN,NH3-N)负荷量最大的区域为上游,其次为中游;单位面积负荷量最大的区域为中游。根据分析结果,确定沙颍河中游为今后重点污染治理的对象。     

分布式水文模型对水质监测数据的补充及污染源分析

水质现状监测对水环境影响评价、水环境治理具有重要作用。目前,水质现状监测数据存在监测频率低、监测难度大、影响因素复杂及信息化程度低等问题。为此,采用了分布式水文模型对水质监测数据进行补足,并追根溯源分析污染物来源。以都匀市剑江河流域为例,基于水文气象、下垫面数据及仅有的2010-2014年的四个断面不同步的水质数据,建立SWAT分布式水文模型模拟总磷污染物。结果表明,使用分布式水文模型不仅可以补足剑江河流域四个监测断面同期的总磷数据,还可以追根溯源得出该流域总磷污染主要来源于面源污染,同时可以分析出面源污染的空间分布情况以及不同污染类别的占比,该流域中肥料流失为主要污染源,尤其是丰水年的污染占比高达近66%。     

昆明主城区水污染负荷源解析及其减排潜力估算

滇池主城区是滇池流域最重要的污染源,对其进行源解析工作,识别主要污染物在不同来源和不同时空上的排放特征,对于滇池水环境质量改善具有重要的意义和价值。本研究通过基于过程模拟的源解析方法,建立陆域污染负荷产生-汇集-排放模型,对昆明主城区开展了高时空精度的源解析工作,并在此基础上提出了相应的水污染控制措施并估算其减排潜力。结果表明,2014年全年昆明主城区入湖污染负荷为化学需氧量20 527t,总氮6 226t,总磷253t,氨氮1 199t。其中,面源污染是化学需氧量、总磷和氨氮负荷排放的主要来源。通过源解析工作,在子流域空间精度和日时间精度上,识别出了污染物负荷排放量及其来源的时空分布特征。减排潜力估算结果表明,昆明主城区仍有较大的减排潜力,化学需氧量、总氮、总磷和氨氮负荷最高能分别削减59%、59%、74%、69%,且减排工作应重点放在对城市面源污染和总氮负荷的控制上。通过流域陆源污染负荷源解析并针对性地开展相应的污染控制措施,能够促进流域实现精准治污,提高流域水环境治理的系统性、科学性和有效性。     

洱海大气氮磷湿沉降特征及入湖负荷估算

为了揭示洱海湖区大气氮磷湿沉降特征,于2019年6月至2020年5月期间,以总氮(TN)、总磷(TP)为主要水化学指标,对湖区布设的4个站点进行雨水监测;结合同期降水数据和湖区水质监测资料分析,阐释了洱海湿沉降污染物浓度和沉降通量的时空分布特征,估算了湿沉降直接入湖污染负荷量,并评估了其入湖负荷对湖区水环境的潜在影响。研究结果表明：(1)洱海流域年降水量由南向北、自西向东递减,降水主要集中在6～10月份,约占年降水量的79%～96%;(2)降水中总氮浓度均值为(1.180±0.682) mg/L,总磷浓度均值为(0.072±0.021) mg/L,降水总氮、总磷浓度呈现明显的季节性差异,浓度与降水量呈显著负相关;(3)总氮、总磷湿沉降通量7月份最大、5月份最小,沉降通量与降水量呈极显著正相关;(4)洱海湖面湿沉降总氮输入量约为183.32 t,总磷约为11.19 t,湖面湿沉降总氮直接入湖负荷占入湖河道年输入的20.01%,总磷占15.22%。     

引江济淮工程受水区(安徽淮河以北段)农田氮磷流失现状及输水后预测评估

对引江济淮工程受水区(安徽段)的种植结构、肥料类型和用量进行调查分析,估算受水区不同控制单元农田氮磷流失情况及入河系数,考察农田面源氮磷流失入河对流域水质的贡献,并预测工程输水后农田氮磷流失对流域水质影响的变化趋势。结果表明:研究区施氮、磷肥过多导致较高量的氮磷流失,对颍河、西淝河、茨淮新河和涡河的水质有较大影响;引江济淮工程实施调水后总氮、总磷入河浓度持续降低并趋于稳定,污染物浓度降低,水质将有所好转。     

辽河源头区流域农业非点源污染负荷估算

近年来,非点源污染已成为我国水体污染的主要来源,其中又以农业非点源贡献最大。为探究辽河源头区流域农业非点源污染程度,运用排污系数法估算1999-2009年流域非点源污染负荷进行估算,对COD、TN、TP和氨氮的污染负荷变化趋势进行分析,应用等标污染负荷法对流域农业非点源污染状态进行评价。结果表明:1999-2009年辽河源头区流域农业非点源污染COD,TN,TP,NH3-N平均入河总量分别为35 899.67,10 402.40,1 258.56,4 306.22t/a。从不同污染物看,TN是辽河源头区流域面源污染的主要污染物,占污染物比重的47.21%。从不同污染源分析,畜禽养殖的污染负荷比为70.56%,远远超过另外三种类型的非点源污染负荷的总和,畜禽养殖污染是辽河流域非点源污染的主要来源,农村生活源的污染负荷比为19.33%,高于种植业及水产养殖业。从流域不同地区看,梨树、公主岭、东辽、双辽4市县对流域污染贡献较大,是辽河源头区流域的主要污染区域。     

深圳湾水质时空分布特征及污染源解析

基于深圳湾、珠江口、水质净化厂尾水、面源与截排溢流水体等水质数据,系统分析深圳湾水质时空分布特征及其污染物来源。结果表明:深圳湾现状水质不达标,关键污染因子为无机氮(DIN)和活性磷酸盐(DIP);雨季水质普遍劣于旱季,内湾水质明显劣于外湾。污染物入湾途径包括:6个入湾河口(后海河、大沙河、小沙河、凤塘河、新洲河、深圳河)、1个污水排放口(福田水质净化厂尾水排放口)、34个雨水排放口和深圳湾湾口。经过旱季污水收集、尾水提标改造等水环境治理措施后,深圳湾主要污染源为面源与截排溢流污染,其入湾氮、磷营养盐浓度可达地表水V类标准,是深圳湾现状水质的5～15倍,雨季面源与截排溢流水体的氮、磷入湾总负荷达到76.2 t和283.8 t,将对已无氮磷营养盐剩余容量的深圳湾水质造成严重冲击。     

韩江流域无机氮污染特征分析和负荷估算方法

韩江流域是梅州及潮汕地区近千万人的主要水源地,虽然目前水质总体良好,但随着流域内人口、经济的快速发展,水体富营养化成为流域潜在风险之一。为分析流域氮营养盐特征和估算无机氮污染负荷,选取流域上、中、下游尖山、横山、潮安3个水文站及一级支流汀江溪口水文站,采用2004—2015年水质、流量监测数据,以无机氮为分析参数分别进行水质月季箱线图绘制、历史趋势分析、流量与浓度关系分析,认为:以非点源污染为基础加上点源污染,韩江流域无机氮浓度都呈高度显著上升趋势,城市下游河段已超允许污染负荷;建立的流量~污染负荷估算方程关系良好,据此可估算污染物负荷总量。     

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。     

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。     

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。     

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。     

南水北调中线水源区总氮污染系统治理对策研究

总氮污染易导致水体富营养化甚至诱发水华,为全面了解南水北调中线水源区总氮污染现状,有效掌握污染来源并制定系统治理对策,对水源区7个水库断面、16条入库支流和62个典型库湾进行了现场监测与资料收集工作。结果发现:丹江口水库历年总氮浓度在0.99~1.50 mg/L之间,均值为1.25 mg/L,并呈现逐年升高态势;硝态氮是水源区总氮的主要组成部分,平均占比70%左右;汉江及其支流总氮年入库负荷为2.706×104t,为水源区总氮负荷的主要来源;面源污染是水源区总氮升高的主要驱动力,对总氮输出负荷的贡献率在60%以上;耕地和居民地是面源污染总氮的关键源区。丹江口水源区总氮控制的关键是农业面源污染控制,应加强流域总氮浓度演变趋势及影响因素解析工作,建立源头-传输途径-汇水末端全链条控制对策体系。     

冬春交替期沱江流域水质评价及差异分析

为深入了解沱江经过综合治理取得的成效,选择沱江流域水质由好变差的冬春交替转折期,对沱江流域16个国考断面和1个背景断面(对照省控断面),基于全流域2016—2019年2月份监测结果,采用WQImin法,选择pH值、溶解氧、总磷、总氮、氨氮、高锰酸盐指数和电导率7个参数,对比分析了2016—2019年冬春交替期沱江流域水...