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。     

植被恢复对非点源污染影响的SWAT模拟

以我国南方典型的水土流失区晋江西溪流域为例,运用非点源污染模型(SWAT),模拟不同植被恢复情景下的产流、产沙、非点源污染响应。结果表明:SWAT模型能较好的模拟植被恢复后流域产流、产沙、非点源污染的变化。将坡度大于15°的耕地还林后,流域年均产流、产沙、非点源总氮、非点源总磷污染可分别降低约0.632%、38.7%、34.9%、44.2%;流域年均产流量、产沙量、非点源污染量均为林地﹤草地﹤耕地。     

河流控制断面非点源和点源污染输送量分割方法初探

根据非点源和点源污染的产生机理,提出了一套计算河流控制断面非点源和点源污染输送量的分割方法。这套方法将全年分成无雨期和雨洪期两种时段,并根据引起非点源污染的大小程度将降雨分成三类,在控制断面开展典型监测,根据监测数据来计算场次洪水的总产污量．再从中分割出非点源产污量。此套方法简便实用,已在广东省鉴江流域进行了试验。     

基于水库流域非点源防治的用地规划

水体富营养化的一个重要原因是非点源污染。相对于点源而言,非点源控制难度较大。试图从非点源防治的角度,采用线性规划模型进行流域用地规划。列举横岗水库流域的用地规划进行污源预测以及环境容量计量。具体思路如下:①预测流域污染物产生量;②计算流域内纳污水体环境容量,分配点源与非点源环境容量;③通过线性规划,确定各种土地利用类型的面积大小;④根据纳污水体位置以及用地现状,确定各种用地类型的相对位置。     

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。     

柴河水库流域主要种植类型非点源污染试验研究

为研究水稻田、玉米地和苗木地三种重要耕作类型的非点源污染产生规律,分别选取了柴河水库流域内地理位置相近、土壤特性相似的三块试验田进行了非点源污染类型源试验,分析了不同试验田的产污特征及其影响因素。结果表明,在相同降雨条件下三种耕作类型试验田的污染物输出特征各不相同;相同试验田在不同降雨条件下的产污规律也会发生相应变化;耕作类型、降雨特征和施肥状况都是影响农田非点源污染的重要因子。     

AGNNPS模型在小流域农业非点源污染中的应用

九龙江是龙岩、漳州和厦门3市的饮用水源,同时该流域又是近海流域.目前流域的农业非点源污染比较突出,因此,对九龙江流域农业非点源污染的研究,具有重要的现实意义和理论价值.AGNPS模型是美国研制的、专用于模拟小流域土壤侵蚀、养分流失和预测评价农业非点源污染状况的计算机模型.在九龙江上游遴选了一个典型农业流域--五川流域,将AGNPS模型全面、系统地引入到五川流域的农业非点源污染的模拟研究中.利用流域实测的数据,验证了AGNPS模型在该流域的适宜性.研究结果表明,模拟值与实测值基本相符,相关程度较高,该模型可以用于南方丘陵区小流域氮、磷流失的预测与评价.     

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。     

AGNPS模型在小流域农业非点源污染中的应用

 九龙江是龙岩、漳州和厦门3市的饮用水源，同时该流域又是近海流域。目前流域的农业非点源污染比较突出，因此，对九龙江流域农业非点源污染的研究，具有重要的现实意义和理论价值。AGNPS模型是美国研制的、专用于模拟小流域土壤侵蚀、养分流失和预测评价农业非点源污染状况的计算机模型。在九龙江上游遴选了一个典型农业流域——五川流域，将AGNPS模型全面、系统地引入到五川流域的农业非点源污染的模拟研究中。利用流域实测的数据，验证了AGNPS模型在该流域的适宜性。研究结果表明，模拟值与实测值基本相符，相关程度较高，该模型可以用于南方丘陵区小流域氮、磷流失的预测与评价。     

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。     

三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征试验研究

三峡库区暴雨集中,历时短,强度大,是造成土壤侵蚀的重要因素。为开展对三峡库区小流域降雨入渗和产流产沙特征研究,通过建立三峡库区小流域微缩模型,分别实施降雨强度为60,90,120 mm/h的3场人工模拟降雨,对小流域模型降雨入渗规律和径流侵蚀过程进行了分析。研究结果表明:径流量均随降雨强度的增加而增加,而降雨强度增加入渗的作用仅在一定范围内是有效的;随着降雨的进行,产流强度和入渗率都趋于稳定状态,入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;3场降雨中累计产沙量和累计径流量的关系均满足幂函数形式,含沙量和侵蚀量之间呈较好的线性关系。该研究成果可为这一区域的水土流失防治提供重要的科学依据。     

香溪河流域降雨产沙分形关系及前期有效降雨计算

为探讨流域前期有效降雨量计算的新方法,依托香溪河流域兴山水文站1974—1989年264场次降雨产流产沙资料,研究了流域次降雨产沙频度与降雨量的关系,采用分形理论与方法,并基于产沙累积频度-降雨量分形关系,推导出流域前期有效降雨量计算方法,且试算了流域前期有效降雨。结果表明:香溪河流域次降雨引起产沙累积频度与降雨量之间遵循分形的幂指数关系,在2个降雨量范围内具有不同的标度指数;按照幂指数关系拟合的产沙累积频度与降雨关系线交点处的降雨量,发现引发78%左右的产沙累积降雨阈值上边界;在香溪河流域,降雨发生前0,1,3,5,7 d的5个时间段累积降雨量阈值分别为26.6,29.2,35.3,43.2,47.8 mm;基于累积产沙频度-降雨量分形关系计算流域前期有效降雨的方法能更加反映真实情况。     

城市屋面降雨冲刷污染物变化模型模拟研究

城市屋面降雨径流污染是受纳水体质量恶化的主要影响因子。以典型屋面作为汇水单元,开展天然降雨情况下雨水径流水文水质过程监测试验,水质指标包括SS、COD、TN。利用雨水径流产流负荷替代降雨强度校正了传统冲刷模型,研究有效降雨深度与径流水质之间的相关函数关系,构建了雨水径流污染物浓度变化模型,对相关参数进行求解。模型模拟的SS、COD、TN的浓度变化过程精度较高,纳什效率系数均在0.87以上。表明模型的实用性较好,可为城市雨水资源高效利用、面源污染控制技术与措施制定、海绵城市建设等提供依据。     

黄土高原沟道坝系模型设计方法

在回顾前人研究成果及分析土壤侵蚀模型试验特点的基础上，提出了黄土高原小流域沟道坝系模型设计的方法。认为在水力侵蚀最活跃的黄土高原地区，降雨强度是影响产流产沙的关键因子，从而需要抓住降雨与侵蚀产沙这对主要矛盾，根据降雨侵蚀空间或时问的集积效果来实现模型流域与原型流域产沙特征的相似。为保证沟道坝系地貌演变相似，除降雨历时遵循重力相似条件外，模型降雨产沙关系还应通过借助天然资料率定产沙量比尺的途径与原型相对应。     

基于不同降雨特征的空闲坡耕地产流产沙特征解析

阐明空闲坡耕地产流产沙特征,可为坡耕地水土资源综合治理提供科学依据。以第四纪红黏土发育红壤为研究对象,采用野外径流小区长期定位试验的方法,分析天然降雨条件下的空闲坡耕地产流、产沙特征及其对降雨特征的响应机制。结果表明：空闲坡耕地的土壤侵蚀等级为强烈等级以上,产流、产沙存在逐年降低趋势,与年降雨历时存在一定的负相关,但不显著;产流、产沙主要集中在4-9月,可分别占到全年总量的96.73%和99.35%;小雨雨型几乎无产流、产沙,暴雨雨型以上降雨的产流、产沙贡献率大,其贡献率均在80%以上;降雨量、降雨历时、降雨动能以及降雨侵蚀力对产流的驱动模型呈二次曲线函数关系,最大30 min雨强的驱动模型则呈幂函数关系;降雨动能、降雨侵蚀力以及最大30 min雨强对产沙的驱动模型均呈现幂函数关系,而降雨量和降雨历时的驱动模型分别为一次线性函数和二次曲线函数关系,产流驱动模型的可决系数均大于产沙驱动模型,产流与产沙的关系表现为幂函数关系。     

Prioritizing Structural Management by Quantifying the Effect of Land Use and Land Cover on Watershed Runoff and Sediment Yield

Hydrological processes in a mixed land use watershed are significantly influenced by land use (LU) and land cover (LC). In order to quantify the effect of LU/LC, topography, and morphology, runoff and sediment yield of a small multivegetated watershed in a sub-humid subtropical region in India were simulated by the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model and were compared with measured values. The mixed land use watershed displayed a synchronized runoff response to monsoon rains. Measured runoff and sediment yield varied one sub-watershed to another and ranged, respectively, from 256.33 to 367.83 mm and from 0.27 to 11.65 t/ha for 734.90 mm of rainfall in 2000 and from 310.36 to 393.49 mm and from 0.84 to 10.71 t/ha for 765.50 mm of rainfall in 2001. The correlation coefficient between rainfall and runoff was 0.86, that between runoff and sediment yield was 0.56, and that between rainfall and sediment yield was 0.55. The sub-watersheds with relatively high forest cover (SWS1 and SWS2) showed significantly less runoff and sediment yield (310.36 mm and 0.84 t/ha), whereas a sub-watershed with more area under cultivation produced higher runoff (393.5 mm) and higher sediment yield (11.65 t/ha). Measured and model simulated estimates of runoff and sediment yield from different sub-watersheds were employed to prioritize control measures in the watershed comprising areas under cultivation, waste, fallow and eroded land, and forest and bushes. The average estimates of sediment yield from different sub-watersheds were used to prioritize the checkdam construction as an effective measure to control sediment transport to downstream water resources.     

淮河上游流域土地利用变化对次暴雨产沙影响研究

土地利用变化既改变水文循环过程也改变产沙过程。本文以淮河上游大坡岭以上流域为研究区,基于1990s和2000s的土地利用资料和两个年代各10场暴雨对应的水文与气象资料,以0.5 h为时间步长,应用改进的水沙模型模拟流域暴雨产沙,分析土地利用变化对次暴雨-泥沙负荷关系的影响;基于两个年代获得的模型参数,模拟1990s十场暴雨的产沙过程,分析相同暴雨条件下土地利用模式变化对产沙的影响。结果表明:模拟结果满足精度要求;土地利用变化改变了降雨-泥沙负荷关系,1990s到2000s的土地利用变化减轻了流域水土流失,导致次暴雨产沙量、沙峰及侵蚀模数均减少。研究成果可为淮河流域水土治理提供科学依据,丰富并创新湿润半湿润地区水土流失模拟理论与方法。     

改进的输出系数法在流域非点源污染负荷估算中的应用

在流域非点源污染负荷估算中，采用了考虑降雨因素影响和污染物在迁移过程中损失的改进的输出系数法模型，并给出了降雨影响系数和流域损失系数的确定方法。改进后的模型应用于渭河流域总氮负荷量的估算，结果表明，改进后的输出系数模型机理更明确，模拟更符合实际，结果更接近监测值。同时分析了3类模型的特点及各自的适用范围。     

Model analysis for nitrogen effluent from upland field constructed with under-drain.

A mathematical model to estimate nitrogen (N) effluent from an upland field cultivated with barley, where under-drain pipes were installed 60 cm below the field surface, was developed and N effluents for several rainfall patterns during the cultivation period were analysed. The model is composed of the water drainage model and N cycle model. The water drainage model is made up of Sugawara's tank model in which the field is divided into two soil types, permeable soil and impermeable soil, and macro pore. The N cycle model can calculate the N reactions including nitrification, denitrification, mineralization, immobilization, urea hydrolysis and N transportation in the field. By using this model, N effluents caused by rainfall were analysed and characteristics of N effluent were clarified. The under drainages caused by heavy rains which occur around 60 days after fertilization contribute greatly to the amount of N effluent load during a cultivation period. Also, split application of fertilizer is not effective for the reduction of N effluents under any cultivation conditions, especially in winter crops. A large quantity of N effuses out of the field because the major portion of rainfall in a cultivation period occurs in the latter half of the period.     

城市雨水径流污染及LID控制效果模拟

采用SWMM(storm water management model)模型对城市雨水经流及水质进行模拟,分析不同降雨条件下,LID(low impact development)控制措施对城市雨水径流及污染物的削减效果。结果发现:LID控制措施对城市雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值均有明显削减作用,对径流峰现时间有延迟作用;雨水径流量、污染物总负荷以及径流峰值的削减率随雨峰系数的增大呈先增大、后较小的变化趋势,随重现期的增大而减小;峰现时间的延迟效果与雨峰系数和重现期均呈负相关;相对雨峰系数,重现期对雨水径流量、污染物负荷的削减率、径流峰值以及峰现时间的影响更显著。