洱海流域用地变化的智能体建模与非点源污染响应模拟

洱海流域水环境污染具有显著的人类活动-土地利用/覆被变化-非点源污染链式驱动效应,有必要分析其驱动机制,模拟和预测流域的用地变化及其非点源污染响应过程。本文利用智能体模型模拟人地交互作用过程,预测洱海流域未来土地利用/覆被动态变化的结果,进而利用SWAT模型计算不同用地情景下流域主要非点源污染指标(氮和磷)的产出量和时空分布,最后,利用统计学分析方法与GIS技术,对综合模拟结果进行了精度验证、敏感性检验以及空间分析与可视化表达。结果表明:(1)流域过去和未来10年的土地利用/覆被变化表现为耕地的持续性减少(-19.28%)与建设用地的不断增长(35.27%);(2)氮和磷在时间与空间上具有相对一致性,说明流域土地利用/覆被变化对氮、磷具有相似的水环境效应;(3)未来10年流域非点源污染主要来自于农耕区,建议在保护耕地的同时,优化农耕区的种植结构和生产模式,以减少农业生产的非点源污染贡献率;(4)未来10年流域耕地面积持续性缩减,农业非点源污染呈现逐年降低趋势;同时随着建设用地不断增加,不透水表面的快速增长可能导致的城市非点源污染风险需要引起足够的重视。     

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。     

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。     

河流上下游控制断面非点源污染特征的分析

为了深入研究河流上下游断面非点源污染的特征及其变化,以及同一断面不同年份的非点源污染特征,以渭河的支流沣河上游大峪口断面和中游秦渡镇断面为研究对象,根据两控制断面2009-2011三年的非点源污染水质水量同步实测资料,运用平均浓度法估算非点源污染负荷,并结合河流断面控制流域的土地情况、人类活动等情况,分析了河流上下游控制断面的非点源污染特征。结果表明:非点源污染是沣河的主要污染源,河流上游区域非点源污染负荷所占比重大于下游区域;河流上下游断面非点源浓度基本相当,下游点源浓度大于上游;下游COD、TP和NO2—N的非点源负荷量是上游的10~20倍;人类活动所产生的点源排放对中下游河流水质影响更大。     

抚河流域降雨、地形变化特征及其对非点源污染影响的初步分析

基于江西省抚河流域内25个雨量站20年(1986～2005年)的雨量观测资料,采用SWAT模型划分子流域,结合标准差分级法,对抚河流域降雨进行时空变化分析,利用ArcGIS对子流域平均坡度和降雨进行栅格加权计算非点源污染风险值,并据此将流域划分非点源污染风险等级,为流域降雨与地形变化特征分析,以及流域非点源污染的影响作出了有益的探索,可供同行借鉴.     

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。     

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。     

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SWAT模型的清江流域宜都段不同土地利用模式下非点源污染分析

在GIS的基础上运用SWAT模型,研究清江流域宜都段土地利用模式与非点源污染负荷产生量两者的响应关系。以2种土地利用模式作为比较:2009年和2020年规划土地利用模式,定量分析在土地利用类型变化的情况下非点源污染负荷量的改变。结果表明:2020年土地利用模式下,耕地减少、林地增加、城镇扩张,总体上来说研究区域林地面积明显增加,年均径流量减少了5.35%,污染负荷中,硝态氮、铵态氮、有机氮、有机磷、总氮、总磷分别减少了20.16%、34.49%、21.83%、28.05%、23.77%、29.53%。在宜都市土地规划过程中,同样的气候、水文等条件下,经济发展、城镇扩张的同时,退耕还林政策的实施能极大地消减清江流域宜都段非点源污染负荷。     

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GIS技术的农村非点源污染分析——以渠县境内巴河州河汇流断面上游区域为例

为了有效地分析巴河州河汇合口(渠县境内)以上流域非点源污染问题,应用GIS技术进行水文分析(水系提取、流域划分)以及污染源的空间分异分析。基于评估区的水环境污染现状,选取城镇居民生活污水、农村居民生活污水、城镇地表径流、集中式畜禽养殖、化肥污染五大污染源,采用源强系数法和输出系数法进行COD、TN、TP 3种污染物的流失量计算,并分析其污染负荷,。结果表明:(1)评估区的91.93%的负荷来源于为农村居民生活污水、化肥污染、和城镇居民生活污水,最主要的污染源为农村居民生活污水。(2)评估区重点治理乡镇为三汇镇。研究成果较为清晰地分析出研究区非点源污染的分布情况,指出了需要重点治理的地域和污染源。     

黄河流域非点源污染负荷定量化与控制研究进展

通过文献分析,总结了黄河流域非点源污染负荷定量化与污染控制两方面的研究进展,分析了黄河流域非点源污染研究现阶段存在的问题,即农业、城市非点源污染研究总体不多,自主研发模型少见、控制管理措施单一、新型污染物研究不足等.未来黄河流域地区需加大基础数据的监测,加强部门之间数据共享,建立非点源污染数据库;进一步对非点源污染机理...     

基于输出系数模型的洞庭湖流域面源污染分析

为分析洞庭湖流域面源污染情况,在分析统计洞庭湖流域土地分类利用情况的基础上,借助GIS平台和遥感技术,采用输出系数模型,计算了洞庭湖流域2008年面源污染负荷量,并将流域内农药、化肥的使用折算成面源污染负荷与模型结果进行对比验证。计算结果表明,模型模拟结果与折算分析成果较一致,湘江流域和环湖区对洞庭湖面源污染负荷的贡献最大,污染负荷强度最高。     

Method for calculating non-point source pollution distribution in plain rivers

The land area in a river network is divided into certain-scale square cells for the sake of precision, and, based on the physical mechanisms of rainfall-runoff processes and runoff pollution,the non-point source pollution from cells is estimated using the export coefficients of different land use types. The non-point source pollution from a land cell should all go into the closest river reach,so it is distributed according to the terrain of the plain fiver network area and the positions of land cells and river network reaches. A relationship between a single land cell and its pollution-receiving reach can be determined using this system. In view of the above, a spatial distribution model of the rainfall runoff and non-point source pollution in reaches of a plain river network area was established. This model can provide technological support for further research on the dynamic effects of non-point source pollution on water quality.     

北江飞来峡库区流域非点源污染现状评价

为深入了解北江飞来峡库区流域非点源污染现状,采用等标污染负荷法和聚类分析法对库区流域非点源污染进行了分析。结果表明:飞来峡库区流域57.79%的污染来源于生活污水,38.13%来源于畜禽养殖,应针对这两类污染源中的COD、TN、TP等污染物进行重点防治;库区10个镇区中,位于流域中上游的石灰铺镇和大站镇污染负荷占比分别为19.24%和18.80%,应着重关注这两个镇区的非点源污染情况;10个镇区可聚类为4类,位于流域中上游的石灰铺镇和大站镇属特重污染区,区域单位面积等标污染负荷平均值为218.21 mm/a;位于流域上游的望埠镇和英红区属较重度污染区,单位面积等标污染负荷平均值为163.80 mm/a;另两类区域污染程度则相对较低;需对两类位于流域中上游的高污染镇区的生活污水及畜禽养殖污染进行重点防控。     

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。     

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。     

黄河流域污染源调查分析

为全面了解黄河流域污染源状况,结合全国水资源综合规划,对黄河流域点污染源和面污染源进行了调查.结果表明:流域污染以点源为主,点源中以工业污染为主,流域工业废水达标率及生活污水处理率较低;流域污染物主要来源于沿河重点城市,主要汇入湟水、渭河、汾河等重点支流和黄河干流兰州、宁蒙等重点河段.