桃林口水库流域氮磷污染负荷对土地利用的响应分析

非点源污染是目前水体污染防治的主要对象,土地利用方式与污染物流失量密切相关。以桃林口水库流域为研究对象,通过构建SWAT非点源污染模型对流域非点源污染负荷进行模拟,研究不同土地利用结构对子流域TN、TP流失率的影响,并定量分析了研究区在2014和2019年土地利用类型下TN、TP流失量的变化。结果表明：构建的SWAT非点源污染负荷模型适用于该流域的非点源污染模拟,在单一的土地利用类型中,污染物流失率排序为耕地>草地>住宅用地>林地,与相对应的单一土地利用类型相比,林地的组合能有效降低子流域的污染物流失率;不同土地利用类型的产污能力差异较大,林地的单位面积产污量最低,耕地最高,与2014年相比,2019年流域林地面积增加而耕地和草地面积减少,TN、TP负荷分别减少了34.43%、23.75%。研究结果可为桃林口水库流域的水环境管理提供科学依据。     

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。     

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。     

岳城水库流域污染源模拟

基于SWAT模型对岳城水库流域污染源进行模拟研究。利用流域出口的观台水文站2006—2009年的水量、水质等实测数据对经过校准的SWAT模型进行验证。结果表明:岳城水库流域年均入库非点源污染负荷TN为3 025 t,TP为234 t,年均非点源污染贡献率不足50%;点源污染中,TN以工业点源污染为主,其贡献率达31.9%,TP则以城镇生活点源为主,其贡献率为36%;非点源污染中,农业非点源污染源占主要比重,化肥贡献率最大为16.9%,禽畜养殖污染次之,贡献率为10.5%,农村生活污染最小;非点源污染的主要来源是耕地,TN和TP年均负荷分别达到2.77 kg/hm2和0.397 kg/hm2,模拟成果可为岳城水库水源地保护和流域综合管理提供新的技术方法及科学依据。     

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。     

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。     

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.     

基于土地利用变化的烟台市非点源污染差异性分析

海岸带陆源非点源污染是导致入海河流污染和近海富营养化的重要因素之一。本研究应用长期水文影响评价模型(L-THIA),结合GIS空间分析技术,定量化模拟和分析了20年来烟台市区土地利用变化导致的年均地表年径流量和非点源污染物(TN、TP)负荷变化的时空差异性。结果表明:耕地的流失使得研究区非点源污染总负荷下降,耕地向建设用地的转换带来的不透水面扩大是引起近岸带产流增加以及非点源污染负荷高于远岸带的重要原因;研究区水文效应明显区和非点源负荷变化区与城镇扩展格局具有较好的一致性。     

泾河流域农业非点源污染解析

为研究泾河流域农业非点源污染状况及空间分布特点,采用输出系数模型估算泾河流域2017年农业非点源污染TN、TP、NH_3-N和COD产生量,再利用等标污染负荷法和聚类分析进行评价,结合ArcGIS软件得到污染物年产生量空间分布图,最后利用径流分割法进行验证。结果表明:2017年泾河流域TN、TP、NH_3-N、COD输出负荷分别为124 857.49、5 023.19、26 655.73、258 961.52 t,各污染物空间分布较一致;从污染物角度分析,首要污染物是TN,从污染源角度分析,TN、TP、NH_3-N等标污染负荷中土地利用贡献率最大,COD等标污染负荷中最大的污染源是畜禽养殖,等标污染负荷从西北至东南呈递减趋势,最大值均出现在环县;采用聚类分析法将泾河流域32个县(区)划分为6个污染等级,流域中上游区域污染水平最高,同时提出3种污染防治对策;运用径流分割法对模拟结果进行合理性分析,COD和NH_3-N的相对误差为3.07%、26.87%,具有一定合理性。     

基于SWAT 模型的汾河灌区非点源污染负荷评估

近年来,由于集约化种植、畜禽养殖及农村生活污水排放等,大部分灌区出现严重的农业非点源污染,了解灌区内非点源污染程度及其产输出特征,对于保证灌区的可持续发展显得越加重要。以山西汾河灌区为研究区域,利用灌区出口义棠水文站1997—2006年水量、2004—2006年总氮TN和总磷TP实测数据,基于SWAT模型构建了汾河灌区非点源污染分布式模型。探讨了灌区农业非点源污染负荷（主要是TN 和TP）的时间分布规律,识别了非点源污染关键区,并分析了各类污染源的贡献率。结果表明：灌区TN、TP 流失大多发生在汛期（7—9月）,二者在汛期的流失量分别占全年负荷量的58.5%和76.0%;灌区自上而下,氮、磷污染有逐渐加重的趋势,灌区硝态氮浓度均小于10mg/L,可溶性磷关键区（可溶性磷浓度大于50μg/L）主要分布在汾河太原段、汾西和三坝灌区; 土壤固有养分流失、种植施肥、农村生活和畜禽养殖污水排放产生的TN 负荷分别占灌区总量的47.1%、24.3%、13.0%和15.6%,产生的TP负荷分别占58.7%,12.1%、7.6%和21.6%。     

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。     

洪泽湖流域污染负荷削减对生境质量的影响

运用InVEST生境质量模型分析了1980—2020年洪泽湖流域生境质量时空变化特征,通过Johnes输出系数模型计算不同情景下污染负荷输出量,利用回归模型建立污染负荷与生境质量关系,预测流域污染负荷削减措施对生境质量的改善效果。结果表明：洪泽湖流域生境质量逐年恶化,空间上呈“南优北差、东优西差”分布格局;流域污染负荷输出呈逐年上升趋势,且污染负荷在差生境质量区域有明显集聚效应,污染负荷与生境质量呈显著负相关;在自然发展(污染负荷无削减)情景下,2030年流域生境质量平均值与2020年相比较将降低1.0%～2.4%;根据流域污染负荷削减目标,在污染负荷削减率为8%情景下,流域生境质量平均值较自然发展情景提升0.9%～2.2%,在污染负荷削减率为18%情景下,流域生境质量平均值较自然发展情景提升1.3%～2.7%,流域污染负荷削减对于提高生境质量具有显著效果。     

海岸带陆源水污染负荷模型研究

综合采用GM(1,1)模型和曲线拟合法,建立了适合海岸带的陆源水污染负荷预测模型,并将其应用于烟台市,对2009—2013年的主要污染负荷量进行了预测。结果表明:在点源污染负荷中,生活废水所占比例最大,政府应当加强生活用水管理;工业废水污染负荷总体呈增大趋势,但万元产值工业废水排放量逐年下降;旅游废水污染负荷所占比例最小,但近年来增长迅速;生活废水排放的氮磷占点源氮磷污染总负荷的66%,是氮磷的主要来源之一,而农业非点源中的畜禽养殖废水排放氮磷占总氮磷污染负荷的一半以上,具有最大的氮磷污染潜在隐患。     

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。     

农业面源污染与不同环境因子的耦合机理研究

面源污染受到不同土地利用方式的下垫面类型、降水、气温的共同影响,研究农业面源污染与不同环境因子的耦合机理可以提高面源污染分析的精度,为面源污染治理提供科学依据。以长阳县东流溪小流域为例,通过采样监测径流的pH值、总磷（TP）、总氮（TN）、固体悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）5种典型的面源污染物,揭示了典型的面源污染物与不同环境因子的耦合机理。结果表明：8种典型下垫面类型中农田、菜地、果园、草地、林地、生活区产生的径流面源污染相对较为严重;降水量和降水强度对于面源污染物的浓度影响显著,降雨强度越大,雨水对下垫面的冲刷就越强,在相同的污染物累积量条件下,降雨量越大,径流中污染物浓度越低;农田、菜地、林地、果园、生活区产生的径流中TP含量与气温呈现明显的正相关关系,TN和气温的相关关系表现不明显,而主要受农户耕作制度的影响。     

基于水文分割法的鄱阳湖入湖非点源污染研究

为研究鄱阳湖流域非点源污染情况,选取鄱阳湖入湖主要河流为研究对象,利用各河流入湖控制站对流域径流量及水质进行同步监测,借鉴水文分割法的原理,应用非点源污染负荷估算公式,探求径流氮、磷负荷入湖规律。结果表明：2008年赣江、抚河、信江、饶河、修水等五河及博阳河、西河入湖氨氮和总磷的污染负荷(溶解态)为入湖非点源污染物的主要来源,占总入湖负荷的68%～76％;在空间分布上,入湖五河中赣江对入湖非点源污染负荷的贡献占绝对优势。根据分析结果,鄱阳湖的水污染治理应主要针对非点源污染,且重点在赣江流域。     

基于SWAT模型的白洋淀流域总氮负荷模拟研究

在白洋淀水质现状评价的基础上,以营养元素总氮为指示因子,用SWAT模型分析白洋淀流域污染负荷影响因素,模拟各类污染源的贡献值及分布。结果表明,相对于环境背景值,添加面源或点源排放后,总氮负荷分别增加了64%和116%。白洋淀流域总氮多年平均面源负荷贡献率为33.8%,点源负荷贡献率为66.2%,且汛期总氮负荷量远高于非汛期。     

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。     

Phosphorus release from agriculture to surface waters: past, present and future in China.

So far, there is no clear picture at national level regarding the severity, spatial distribution, trend and driving forces of phosphorus (P) release from agriculture to surface waters in China, which presents a major obstacle for surface water quality management and relevant policy-making. By applying a proposed Activity-Unit-Balance (AUB) methodology, this paper retrospects and prospects phosphorus release from agricultural activities to surface waters from 1978 to 2050 in China. Modelling results reveal that P load from agriculture has increased 3.4 times during 1978-2005 and will increase by 1.8 times during 2005-2050. Although major contribution factors are mineral fertiliser application (MFA) and livestock feeding activities (LFAs), LFAs will be the single largest source of increased total P load in the next decades. Most importantly, agricultural pollution in China is spatially overlapped with industrial and domestic pollution, and regions in the southeast to "Heihe-Tengchong" line have to be confronted with an austere challenge to control and manage industrial and domestic pollution as well as pollution from agriculture at present and in future.     

三峡库区农业面源污染现状及控制对策研究

农业面源已成为引起库区生态环境问题、暴发水环境污染事件的主要贡献源。就农业面源的产生、分布、特征、形成进行了分析。三峡库区农业面源污染的现状及对库区水质的影响进行了分析。三峡水库蓄水后，许多库湾、库汉处已出现富营养化现象。论证了农业面源对河流水质影响的形成机理，指出面源污染是未来水体污染发展趋势，潜在的污染问题。针对三峡库区农业面源污染现状提出了治理控制对策与建议。