率水流域非点源污染分析及施肥措施模拟

率水流域周边农业用地施用的大量化肥为流域内非点源负荷主要来源之一,研究该流域内不同施肥措施对其下游千岛湖水体中氮磷污染控制具有重要意义。通过搭建率水流域SWAT模型,设置化肥减量,粪肥替代和深层施肥3种施肥情景,探究其对流域非点源污染输出的响应特征。结果表明:化肥减量50%可减少约9. 77%的总氮负荷和4. 42%的总磷负荷,粪肥替代化肥对于氮磷负荷的削减率较低,深层施肥的总氮负荷削减率远低于总磷,化肥减量和深层施肥联合措施可分别降低10. 11%和3. 38%的总氮、总磷负荷,即为流域内施肥措施的最佳方案,同时基于SWAT模型的施肥情景模拟对削减流域非点源污染具有参考意义。     

基于SWAT模型的绍兴市非点源氮关键源区识别

为解决大尺度城市非点源污染的定量难题,引入SWAT分布式水文模型,借助流域边界确定法,将绍兴市的非点源污染问题转化为流域非点源污染问题,并利用2011年月水质监测数据,对模型的参数进行了率定,氨氮和总氮在校准期与验证期的相对误差均低于30%,说明建立的SWAT模型满足研究区非点源污染的定量精度。以1992年~2011年降水为驱动,对流域尺度的非点源进行了分布式模拟,利用地统计学分析方法(Geography Statistic Method,GSM)分析了绍兴市非点源氮的时空分布特征,识别出了非点源氮污染关键源区,为绍兴市非点源污染的削减与控制提供依据。     

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。     

柳河流域特征污染物负荷模拟及污染源解析

基于通用流域负荷模型(GWLF模型),选取柳河流域为研究对象,利用2006-2014年的水文水质数据进行水文化学过程的模拟,评估流域节点断面的月径流量及特征污染物负荷通量,根据模型结果分析了特征污染物的污染来源及贡献率。结果表明,从年际变化上看,COD、氨氮和总氮的总负荷通量近年来有所下降,总磷的总负荷通量呈逐年上升趋势。从年均水平上看,COD、氨氮的点源污染与非点源污染贡献率相差不大,均接近50%;总氮的非点源污染贡献率远远高于点源污染,贡献率高达79.6%;总磷的污染来源主要为点源污染,贡献率高达74.9%。根据特征污染物的污染源解析结果,提出有针对性的削减和控制污染的措施,为流域水污染管控提供依据。     

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。     

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。     

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。     

不同管理措施对密云水库流域水量水质变化的影响

在密云水库上游控制流域建立SWAT(Soil and Water Assessment Tool)水文模型,根据实测水量-水质数据对模型的参数进行优化。识别流域土壤侵蚀和污染物关键区域,并对不同管理措施对流域水量-水质的影响进行定量研究。研究结果表明:密云水库流域土壤侵蚀强度较大的集中在流域中下游临近河道的区域;潮河流域非点源污染状况较为严重,潮河和白河总氮流失超高风险区分别占总面积的62.62%和43.09%,白河流域总磷均为低流失风险区,潮河流域总磷高流失风险区占17.81%;等高耕作和梯田种植对于产沙量和污染物都有较好的去除效果,其中等高耕作对于产沙量和总氮、总磷负荷的削减率,潮河分别为25.16%、10.79%和32.89%,白河为47.60%、34.92%和53.49%;通过对比退耕还林和退耕还草措施得知,退耕还林的效果更优。研究结果可为密云水库流域水土保持和水环境治理提供决策依据。     

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。     

妫水河入官厅水库水污染成因及减排措施评估

为保障妫水河入官厅水库入流水质达标,分析水质成因,分步制订水质改善措施。采用MIKE21耦合植物作用的Ecolab生态水质模型,对妫水河下游入官厅水库断面至东大桥断面、支流三里河水域进行模拟。通过对丰水期和枯水期监测数据及模拟结果进行分析,流域上游来流水量及水质、区间污染源及河流湿地等自净作用是影响官厅水库入流水质的主要原因,其中:妫水河入流污染负荷对水库入流水质贡献率最大,丰枯水期氨氮、总磷和总氮的贡献率分别为18.32%～45.76%、9.31%～31.17%和29.34%～67.56%;区间入河污染源氨氮、总磷和总氮削减率分别为19.41%、31.31%和24.94%;丰枯水期河道自净对氨氮、总磷和总氮削减率分别为44.85%～61.29%、51.40%～77.92%和8.40%～23.06%。为改善官厅水库入流水质,在流经城市区的妫水河下游及三里河修建了河流湿地公园,对区域污染源进行截污,使得入库水质可达到Ⅲ类水。为长远确保官厅水库的水质,控制来流水质和加强流域治理是关键,同时营造岸带湿地,对水质改善有积极的作用。研究结果及方法可为水库污染防治及负荷量削减提供理论依据。     

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。     

基于改进的SWAT模型农业面源污染变化规律数值模拟——以赣抚平原灌区芳溪湖小流域为例

以赣抚平原灌区内的芳溪湖典型小流域为研究区域,基于改进的SWAT模型,针对典型水文年年内不同降雨条件,模拟灌区氮磷面源负荷的迁移规律,同时对灌区农业面源污染负荷流失量的空间分布规律进行了模拟分析。结果表明,降雨是氮磷负荷流失的主要驱动因子,氮磷流失量随降雨的波动而变化,并与降雨同步达到峰值。因此,在灌区需加强汛期田间水肥管理,以减少氮磷的流失,提高肥料的利用率;在相同降雨条件下,研究区氮、磷负荷流失量空间分布差异较大,呈现出水系上游流失量多下游流失量少的趋势;在防控和治理灌区面源污染时,可适当考虑面源污染的空间分布规律,采用沿途生态沟渠和湿地对灌区内的面源污染负荷进行稀释和净化,以达到减轻和治理面源污染的效果。     

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。     

太湖流域上游降水量对入湖总氮和总磷的影响EI北大核心CSCD

为探究环太湖河道入湖总氮和总磷通量的变化原因,分析了其与太湖流域上游降水量的相关性,并阐明了环太湖河道入湖氮磷的主要来源。结果表明:2010—2019年,太湖流域年平均降水量为1322 mm,较1986—2009年平均降水量增加15%,湖西区和浙西区年平均降水量分别为1263 mm和1552 mm;环太湖河道入湖总氮和总磷平均年通量分别为3.24万t和0.18万t,主要来源于湖西区和浙西区;太湖流域、湖西区、浙西区河道入湖总氮和总磷通量与相应区域年降水量之间均呈显著正相关关系,土地利用类型的差异使得湖西区河道入湖总氮和总磷通量随降水量增加的响应程度要强于浙西区;面广量大的城镇和农业面源污染是入湖氮磷的主要来源之一,降雨导致的部分雨污合流污水入河也是氮磷污染负荷增加的原因之一;湖西区和浙西区的降水量增加,尤其是强降水量增加,不仅会导致面源污染负荷增大,而且会导致太湖上游河网水系水力停留时间减少,降低水体自净能力,增大入湖总氮和总磷通量。     

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。     

韩江流域面源污染及与景观格局的关系

为了定量研究韩江流域的面源污染情况以及景观格局对污染的影响,建立了流域水文水质模型,并采用多元线性回归、冗余分析方法,探索景观指标与污染物质量浓度变化量的关系。结果表明:西部宁江流域地区的总氮质量浓度较高,最大值为3.91 mg/L;东部汀江流域地区总磷质量浓度较高,最大值为2.15 mg/L;流域总体水质呈恶化趋势;景观指标能解释81.7%的面源污染变化,且景观的面积越大,其组成格局可能比空间格局对水质的影响更大;林地的面积百分比与面源污染负相关,农田、城镇、草地景观则相反;城镇或农田等人类景观的斑块密度、形状指数等空间格局指标与污染物质量浓度负相关;旱地相比水田对面源污染的贡献更大;在研究区采用退草还林、农业结构调整等管理措施分别能够削减1.82%和4.63%的总氮负荷以及1.16%和7.31%的总磷负荷。     

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...     

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。