丹汉江流域非点源污染定量化与控制研究进展

丹汉江流域位于汉江中上游,是丹江口水库的主要水源区,其水质的优劣直接关系着国家南水北调中线工程的成败,因此对该流域的非点源污染研究显的尤为重要。通过查阅文献,总结了该流域泥沙和养分在不同空间尺度下的输移特征,归纳了多种负荷估算方法和模型应用进展,从源头、过程和末端3个方面阐述了水土以及养分流失的控制措施和生态补偿研究进展。并指出当前非点源污染源及污染过程和输移特征尚不清晰、应用模型较少且自主建立模型鲜见、污染控制与管理措施零散等问题。未来需要不断加强资料的系统监测,探明该流域非点源污染种类、来源及负荷,提高应用模型种类和精度,建立流域土地、水域最优开发和管理模式,逐步完善定量化研究与控制体系。     

基于SWAT模型的陕西沣河流域非点源污染模拟

随着工业点源的大幅治理和农业的快速发展,陕西沣河流域非点源污染负荷在总负荷中所占比重日益加大。本文应用SWAT模型,对沣河流域的径流、泥沙及营养盐污染负荷的产输出过程进行模拟计算。利用沣河干流秦渡镇水文站2001-2006年的实测月径流、泥沙和污染物数据进行了模型的率定和验证。验证结果表明:模型在沣河流域具有较好的适应性,可用于流域非点源污染的模拟计算。流域非点源污染产出时空分布结果表明:非点源负荷产出集中在汛期;流域中部长安区的五星、滦镇、子午地区,以及流域西部户县的草堂镇和秦渡镇,是非点源污染产出的关键区域。流域非点源污染控制措施效果模拟表明:采取水土保持措施、改进化肥施用方式、合理减少施肥量可以有效减少流域非点源污染负荷。     

基于空间信息平台的流域非点源污染模拟研究

以淮河上游息县水文站集水区域为研究对象,基于空间分辨率为1 km×1 km的DEM资料构建了研究区域数字水系,并根据土地利用方式和土壤类别将流域离散成不同的水文响应单元,选用分布式水文模型SWAT计算每个水文响应单元上的非点源污染负荷,实现流域非点源污染时空全过程模拟。模拟结果表明,在参数率定期和验证期,模型模拟的确定性系数较大,相对误差较小,可较好地模拟流域内的非点源污染。研究成果可为流域生态保护和环境评价提供参考。     

降雨和土地利用对流域非点源污染的影响——以滇池流域为例

基于污染排放负荷计算的非点源污染特征识别是开展滇池流域非点源污染控制的重要基础,并在当前流域气候变化和城镇化用地扩张的背景下显得尤为重要。基于流域分布式非点源模型IMPULSE,选择2008年和2014年开展滇池流域入湖非点源污染排放负荷模拟,从负荷量和负荷组成2个方面对比分析降雨和土地利用变化对流域非点源污染负荷排放特征的影响,并比较了4种水土流失控制措施的污染负荷削减效果。结果表明:(1)2014年流域TN、TP和COD入湖排放量比2008年分别增加23.87%,29.19%和1.65%。(2)各因子对入湖非点源污染负荷的影响排序为降雨土地利用农业结构及农村人口。降雨和农业结构及农村人口的变化均使入湖非点源污染负荷增加,而以城镇用地扩张为主要特征的土地利用变化减少了入湖非点源污染负荷。(3)水土流失是流域入湖非点源污染负荷贡献率最高的污染源,2014年TN和TP入湖负荷中城市面源比重略有提升,COD入湖负荷中城市面源的比重由16.44%提高至38.63%。(4)退耕还林在3种单项措施中的负荷削减效果最好,而退耕还林和坡地改梯田组合措施的TN,TP和COD负荷削减率分别为37.20%,37.73%和11.91%。研究结果对于科学制定流域非点源污染控制策略具有重要的支撑意义。     

SWAT模型在香溪河流域非点源污染研究中的应用现状及进展

香溪河流域作为三峡库区上游汇水面积最大的支流流域,其夹带的大量地表面源氮、磷等无机污染物是造成库区富营养化现象的重要原因。为解决三峡库区香溪河流域非点源污染问题,应用SWAT模型对其进行数模分析可以提供科学的判断和决策方法。本文简述了SWAT模型概况以及非点源污染研究进展,详细分析了SWAT模型在香溪河流域的应用,并结合实际分析该模型应用过程中存在的问题,为继续完善、改进SWAT模型,科学管理香溪河流域的生态环境问题提供借鉴。     

浑河流域非点源污染负荷估算与分析

利用输出系数法和SWAT模型两种方法对浑河流域2007年的非点源污染TN、TP负荷进行估算和模拟,并分析了浑河流域内各行政区及不同土地利用方式对浑河流域非点源污染负荷总量的影响及非点源污染负荷的年内排放特点.经计算,输出系数法估算的TN、TP负荷分别为17 468 t和996 t,SWAT模型模拟的TN、TP负荷量分别为15 355 t和1 112 t.由输出系数法估算结果可知浑河流域各行政分区中,沈阳市和抚顺市是浑河流域TN、TP的主要污染来源;在不同土地利用方式中,旱田对TN、TP的污染负荷贡献率最大.由SWAT模型模拟结果可知,TN、TP污染物排放年内有两个集中期,分别出现在7月、8月份和3月份.分析的结果及污染特性可为浑河流域非点源污染治理提供科学依据.     

基于WRF模型的澎溪河流域非点源污染预测EI北大核心CSCD

为精准揭示三峡库区澎溪河流域非点源污染的空间异质性特征,基于WRF模型,构建了反映流域3 km×3 km精细格点降水的流域非点源污染模拟预测模型,对澎溪河流域非点源负荷进行模拟预测。结果表明:与由澎溪河流域6个气象站点2009—2012年观测降水资料得到的径流模拟结果相比,基于WRF模型输出降水的径流模拟精度提高了27%,总磷质量浓度模拟精度提高了31%,总氮质量浓度模拟精度提高了36%;采用WRF模型输出降水模拟的年径流量范围为35.28亿~54.04亿m^(3),总磷负荷均值为1 151.35 t/a,总氮负荷均值为11 759.72 t/a;澎溪河流域总磷、总氮非点源负荷较高的子流域单元多呈集聚状分布在河流水系附近,空间异质性明显。     

中小河流非点源污染治理负荷估算及分区分类研究

针对中小河流非点源污染治理过程中存在的河流数量众多、基础资料缺乏、重点难以把握等状况,提出一套基于遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的污染负荷估算方法,识别主要污染物和污染源,确定重点防治地区和流域。以哈尔滨地区为例,在分析非点源污染来源基础上,使用输出系数模型（ECM）估算2010年非点源TN、TP污染负荷及空间分布特征,计算TN、TP等标负荷,确定主要污染物。根据等标污染负荷空间分布差异,将哈尔滨地区划分为5个污染负荷区,以流域为单元用聚类分析法将中小河流归为5类,确定了区域中小河流非点源污染防治重点。     

太湖典型小流域非点源污染物流失规律研究

由农业产生的非点源污染是湖泊的主要污染源.为了研究太湖流域非点源污染负荷流失规律,选择了宜兴梅林小流域为研究对象,对降雨过程中径流流量及其污染物浓度随降雨-径流变化过程进行了监测研究.采用统计和系统分析方法,建立径流量和非点源污染负荷输出量之间的数学统计模型,得出该流域非点源污染物流失规律,以期将此方法推广到与该流域相似的其它地区的非点源污染研究中去,对太湖流域水污染综合治理也具有重要意义.     

应用输出系数模型估算赣江下游非点源污染负荷

为了对赣江流域非点源污染排放负荷进行宏观评估,在已有研究的基础上,建立了改进的输出系数模型。通过分析赣江下游地区土地利用、农业人口和畜禽养殖等基础资料,确定了赣江下游各污染源产生的污染负荷量,并通过峡江和外洲两个水文控制站的实测数据,确定了赣江下游流域污染物迁移过程中的降雨影响系数和流域损失系数。用建立的模型计算了赣江下游非点源N、P污染负荷模拟值,并与实测污染负荷量进行了比较。结果表明,模型模拟精度较好,适合用于区域非点源污染负荷估算。     

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。     

深圳石岩水库流域降雨径流污染冲刷规律

以深圳市宝安区石岩水库流域为例,对流域内6条主要入库支流在不同雨强条件下的降雨径流和水质变化过程进行了连续同步监测,以COD和NH3-N为例,建立并验证了6个子流域非点源污染负荷累积模型和降雨径流污染物冲刷过程模型,分析和比较了各子流域非点源污染强度和污染物冲刷过程特征。监测与模型研究结果表明,7~8 d的干旱时间能累积起流域内最大可能非点源污染负荷累积量的80%;由于各子流域城市化程度、垃圾管理与水土保持水平不同,流域内非点源污染程度、产生原因与冲刷过程在空间上差别很大。     

渭河流域大尺度非点源COD污染负荷估算

大尺度非点源污染空间模拟对于渭河流域水环境污染治理具有重要意义。基于原大尺度非点源污染模型,耦合MUSLE方程和遥感驱动的时变增益模型(RS-DTVGM)计算土壤侵蚀量,充分耦合和应用遥感公共平台数据获取模型参数,构建了遥感驱动的大尺度非点源污染模型,基于观测数据对模型参数进行了率定,并模拟了2005年-2010年渭河流域非点源化学需氧量(COD)污染负荷。结果表明,非点源污染防治对于渭河流域水环境治理不可忽视,6年间渭河流域非点源COD污染负荷呈总体下降趋势,从7.9万t(2005)下降到5.9万t(2010),主要因为水土保持生态建设工作对土壤侵蚀的控制,使得吸附态非点源COD污染负荷明显下降,而溶解态非点源COD污染负荷呈增长趋势,农村居民点成为主要污染源。     

漓江流域上游非点源污染负荷估算

采用径流分割法(丰枯径流差值法)、降雨量差值法和径流量差值法,基于2005—2014年各月水文和水质数据,进行漓江流域上游非点源污染负荷量的估算。结果表明,径流分割法的非点源污染负荷计算精度最高,丰枯水期污染物负荷差值和流量差值的拟合方程决定系数在0.88以上;基于径流分割法的污染物总负荷计算值和实测值的决定系数在0.91以上,计算值与实测值的结果接近。与氨氮和高锰酸盐指数相比,不同方法计算的总磷非点源污染比例呈现较强的稳定性。径流分割法的计算结果显示,2005—2014年高锰酸盐指数的非点源比例平均值为0.70,氨氮的非点源比例平均值为0.73,总磷的非点源比例平均值为0.74,说明非点源污染对漓江流域上游水质的贡献率较高。     

基于ReNuMa模型的长春石头口门水库流域非点源污染负荷模拟

应用区域营养盐管理模型ReNuMa,以长春市饮马河石头口门水库流域为研究对象开展研究,通过对流域总氮非点源污染的调查和模拟,定量计算和分析了总氮非点源污染时空分布规律.结果表明:该模型在研究区域适用性较好(月径流校准期R2=0.7884,Ens=0.7816;验证期R2=0.7602,Ens=0.7092;月负荷校准期R2=0.7429,Ens=0.7008;验证期R2=0.7066,Ens=0.6618).时间尺度上,雨季期总氮非点源污染负荷占总量的69％.空间尺度上,饮马河上游流域对非点源污染负荷比例最大,不同土地利用类型的总氮非点源污染负荷不同,耕地贡献比例最大,其次是农村居民点.     

基于水资源价值流的跨多区域横向生态补偿标准研究

流域生态补偿对弥补区域间水资源保护外部效应,协调各区域可持续发展具有重要意义。我国正在加快推进跨区域横向补偿机制,如何合理测算各区域间生态补偿标准是主要难点和关键问题。本文建立基于水资源价值流的跨多区域横向生态补偿标准测算模型,建立水资源保护产生价值的运移传递关系矩阵,计算多区域间的补偿标准,并应用于东江流域,对东江流域各区域逐级进行生态补偿标准测算。利用2017年统计数据进行计算,得到作为补偿对象的赣州和河源应获得的生态补偿量分别为6.67亿元、15.61亿元,下游惠州、东莞、深圳、广州和香港应承担的生态补偿量分别为4.89亿元、6.87亿元、4.18亿元、3.03亿元和3.30亿元,可为确定流域内跨多区域的生态补偿标准提供支撑。     

饮用水源保护区生态补偿标准修正核算方法

研究从"谁保护,谁受益"、"谁使用,谁付费"、"谁污染,谁负责"的角度出发,综合考虑生态保护总成本法、水资源价值法和水质补偿赔偿法的优点,确立了基于水量、水质修正系数的饮用水源保护区生态补偿标准核算方法,并以杨木水库为例估算了用水地区对杨木水库生活饮用水源保护区所在地的生态补偿额度:16 746.06万元/年,即用水地区每年向水源保护区所在地支付16 746.06万元作为生态补偿资金。所建核算方法避免了传统方法仅考虑单一因素的计算,较为全面的反映生活饮用水源保护区生态补偿的实际情况,对生态补偿机制的建立具有一定参考作用。     

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SWAT模型的枣阳市滚河流域非点源污染模拟与控制研究

枣阳市滚河流域畜禽养殖污粪和生活污水散乱排放,非点源污染严重,琚湾控制断面水质严重超标。基于实测水文水质数据,通过污染源计算和水质现状评价确定了流域水环境问题,以SWAT模型为基础,构建了枣阳滚河流域非点源污染模型,并对其进行参数率定与模型验证,模拟了2013-2015年流域COD和NH3—N负荷以及琚湾断面的水质变化情况。结果表明:2015年枣阳市COD和NH3—N负荷分别为49842. 92和6681. 08 t,研究区以非点源污染负荷为主,其中,畜禽养殖污染所占比例最大,COD和NH3—N对流域总负荷的贡献率为45. 62%和35. 68%,城镇和农村生活污水其次,种植业污染负荷较低。为此,提出了以非点源污染控制为主的流域水体污染物排放总量控制措施和负荷削减方案,并对各削减方案实施效果进行了模拟。