红枫湖流域非点源污染时空分布及管理措施

为分析红枫湖流域非点源污染状况及非点源污染防控措施效果,利用该流域典型子流域的水量和水质数据对SWAT模型的径流和水质参数进行率定和验证,采用验证后的模型模拟了2001—2015年流域氨氮、总氮和总磷的时空分布特征,并分析了不同管理措施对非点源污染的削减效果。结果表明:SWAT模型在红枫湖流域具有良好的适用性;氨氮、总氮、总磷负荷主要集中在4—9月,分别占全年负荷的88.49%、83.74%和97.36%,西南部和东北部的子流域氮磷流失较大,是非点源污染的关键源区;化肥削减、退耕还林还草措施能有效削减非点源污染,尤其是总磷污染,实施综合管理措施对氮磷污染削减的效果更佳。     

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。     

社会经济发展对三峡澎溪河流域氮磷负荷的影响

为了研究社会经济发展对三峡库区澎溪河流域氮和磷负荷过程的影响,基于GIS技术和分布式非点源模型-SWAT,依据2004,2008年和2013年《重庆市统计年鉴》中农村人口数、GDP及城镇化率等社会经济数据,结合流域土地利用演变情况,通过改进SWAT模型管理措施功能,模拟分析了该流域氮和磷负荷过程变化规律。结果表明:径流量、总氮和总磷误差决定系数均在0.6以上,模拟结果可靠;农村地区总氮、总磷年际浓度平均降低了60.6%和50.2%,负荷呈减少趋势;城镇地区总氮、总磷年际浓度平均增加了34.3%和4.4%,负荷呈增加趋势。总氮和总磷负荷变化的原因是大量农村人口进入城市,耕地面积减少;工业发展和城镇化建设加快,城区人口密度增加,城市垃圾增多等。研究成果可以为三峡库区水环境保护和管理提供科学依据。     

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。     

三峡库区典型农业小流域氮磷排放负荷研究

为了研究三峡库区面源污染情况,选取嘉陵江北碚镇的澄江水文站附近一个典型农业小流域为研究对象,对流域径流量及水质进行同步监测,探求氮磷径流排放负荷流失规律。结果表明:流域内水体总氮有22%超过Ⅴ类水质标准,总磷都在Ⅲ类水质标准内,流域内氮污染比较严重,特别是颗粒及溶解性有机氮,其质量浓度和排放负荷分别占总氮的43%和59%;流域氮、磷日均单位排放负荷分别为3.71,0.11kg.(km2.d)-1;总氮、总磷径流排放负荷与径流量的相关性分别为0.901 1,0.735 4。     

农业小流域土地利用格局变化对氮素输出的影响——以丹江口库区胡家山小流域为例

流域土地利用格局对农业非点源污染氮素输出具有重要的影响。以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,分析2008～2016年土地利用类型变化对流域总氮输出的影响,以期为丹江口库区生态清洁小流域建设提供参考。结果表明:2008～2016年,流域出口处总氮年平均浓度从5. 13±4. 2 mg/L降低为2. 06±0. 62mg/L;总氮输出负荷由49 025 kg/a降低至21 578 kg/a,总氮输出负荷减少56. 0%。对比分析流域生态治理工程实施情况,发现坡改梯、退耕还林等水土保持治理与植被恢复措施在有效控制水土流失的同时,还在减少流域氮素输出中发挥了重要作用。经相关分析,流域内林地、耕地、居民地的空间分布格局对流域氮素输出均有影响,其中100 m河岸带范围为流域总氮负荷输出的主要区域。有效控制胡家山小流域100 m河岸带尺度的氮素流失,可显著降低流域总氮输出负荷。     

三河口水库消落带植物水解氮磷释放特征研究

以三河口水库5种消落带优势植物青蒿、艾、醴肠、菵草、酸模叶蓼的地上茎叶部分为样本,库水为实验原水,进行室内水解模拟实验。通过测定上覆水的基本水质指标及氮磷养分浓度,探明消落带植物经过水解后,对水体水环境的影响及不同形态氮磷养分的释放特征和负荷。结果表明：5种植物水淹后均引起上覆水颜色加深且产生异味,pH值下降,浊度增大,电解率增大,溶解氧降低;氮、磷养分得到释放,总氮和总磷的平均释放量分别为4.06和0.78 mg/g,其中颗粒态氮、磷相应占总氮和总磷的43.2%和36.2%;在水库的蓄水初期(30 d),消落带植被向水体释放的氮、磷负荷可达40.4和7.6 kg/hm²,这些将对三河口水库的水环境安全造成影响。     

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。     

外源污染对山美水库总氮和总磷的影响分析

基于有限体积法建立了山美水库二维水量-水质耦合模型,就2010年8-10月份流域外源污染负荷对山美水库总氮与总磷的影响机理进行分析。结果表明:外源污染负荷总氮和总磷进入水库后不断迁移扩散至整个水库约经历20 d,水质整体上从Ⅲ类水降为Ⅳ~劣Ⅴ类;水库Ⅰ区总氮与总磷浓度分别增加0.16~1.32和0.12~0.34 mg/L,Ⅱ区受外源影响较小,总氮与总磷浓度增加0.05和0.075 mg/L;自入库区至出库区不同区域总氮与总磷浓度变幅较大且依次递减,并在时间上呈现一定的滞后性。研究表明:在较短时间内山美水库水质恶化主要由外源污染所致。最后结合流域内水环境现状,提出改善山美水库水环境质量的工程措施。     

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。     

BMPs在苏州城市非点源污染控制中的应用

综述最佳管理措施(BMPs)对苏州城市非点源污染的控制,介绍生态集雨沟、植被护坡、草沟和植生过滤带的应用,建议多种BMPs配合使用,充分发挥其在城市非点源污染控制中的优势。     

Simulation of Agricultural Management Alternatives for Watershed Protection

The Bosque River Watershed in Texas is facing a suite of water quality issues including excess sediment, nutrient, and bacteria. The sources of the pollutants are improperly managed cropland and grazing land, dairy manure application, and effluent discharge from wastewater treatment facilities. Several best management practices (BMPs) have been proposed for pollution reduction and watershed protection. The overall objectives of this study were to demonstrate a modeling approach using Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model to simulate various BMPs and assess their long-term impacts on sediment and nutrient loads at different spatial levels. The SWAT model was calibrated and validated for long-term annual and monthly flows at Valley Mills and for monthly sediment, total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) at Hico and Valley Mills monitoring locations. The BMPs including streambank stabilization, gully plugs, recharge structures, conservation tillage, terraces, contour farming, manure incorporation, filter strips, and PL-566 reservoirs were simulated in the watershed areas that met the respective practice’s specific criteria for implementation. These BMPs were represented in the pre- and post-conditions by modifying one or more channel parameters (channel cover, erodibility, Manning’s n), curve number (CN), support practice factor (P-factor), filter strip width, and tillage parameters (mixing efficiency, mixing depth). The BMPs were simulated individually and the resulting Hydrologic Response Units (HRUs), subwatershed, and watershed level impacts were quantified for each BMP. Sensitivity of model output values to input parameters used to represent the BMPs was also evaluated. Implementing individual BMPs reduced sediment loads from 3% to 37% and TN loads from 1% to 24% at the watershed outlet; however, the changes in TP loads ranged from 3% increase to 30% decrease. Higher reductions were simulated at the subwatershed and HRU levels. Among the parameters analyzed for sensitivity, P-factor and CN were most sensitive followed by Manning’s n. The TN and TP outputs were not sensitive to channel cover. This study showed that the SWAT modeling approach could be used to simulate and assess the effectiveness of agricultural best management practices.     

淮北平原区沟渠控制排水与不同植被覆盖条件下农田氮磷流失特征分析

为综合分析沟渠控制排水与植被覆盖对淮北平原典型农田氮磷流失变化的影响,充分发挥农田沟渠生态服务功能和环境效益。本文以利辛试验区不同沟渠断面的氮磷观测点数据为依据,分析沟渠氮磷养分流失特征规律。研究表明：控制排水期间车辙大沟春店闸下游断面 TN、NO3--N 浓度分别较闸上游减少 24.3%、19.7%,闸上 TP 浓度较闸下虽未显著降低,但随时间变化动态波动表现放缓。控制排水条件下的排水沟渠中 TN 和 NO3--N 浓度变化对植被盖度高低有更显著的响应关系,植被生长状态较植被覆盖度对 TP 流失有更好的吸收拦蓄作用。因此,通过在淮北平原大沟采取控制排水措施能够有效减少农田氮素向下游流失,并能促进植物对氮、磷的吸收拦蓄作用。     

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。     

基于GIS技术的方便水库面源污染控制方案研究

以南京市溧水区方便水库为研究对象,运用GIS技术并结合RS技术对整个汇水区域进行污染源的解析,确定污染关键因素以及重点污染区域,在此基础上,提出符合该水源地现状的最优保护方案。结果表明:在整个汇水区域中,耕地面积所占比例最大,且主要集中在青龙桥河、谢家棚河和西南村河3个水库主要来水河流流域内。青龙桥河和谢家棚河流域是污染负荷排放量最大的区域,其次是西村河和西南村河流域。在兼顾污染物去除率和成本的前提下,生态沟渠-生态塘技术是最优农田径流污染控制技术,其次为生态拦截缓冲带技术;生物接触氧化-人工湿地处理技术是农村生活污水最优控制技术。     

生态塘对稻田降雨径流中氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,生态塘兼具排水和生态湿地双重功效,研究其对稻田排水氮磷的拦截效应对于防治农业非点源污染具有重要意义。针对降雨径流条件下生态塘对降雨径流中氮磷的动态拦截效应以及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应有待明了的需求,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,并将该区域的塘堰改造为生态塘,研究了生态塘对水稻生长期内的三场降雨径流氮磷的拦截去除效果及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应。研究结果表明:(1)在三场降雨过程中,生态塘对总氮(TN)的平均去除率为34.7%,总磷(TP)的平均去除率为34.8%;(2)生态塘对降雨径流中不同形态氮磷的去除率大小排序为氨氮(NH_4~+-N)颗粒态氮(PN)硝态氮(NO_3~--N),颗粒态磷(PP)溶解态磷(DP),且径流状态下水体垂向分层氮磷浓度分布随降雨进行而变化,总体分布规律为底层氮磷浓度大于表层氮磷浓度;(3)降雨径流结束后,TN在生态塘中的去除率为50.4%,TP在生态塘中的去除率为52.3%,塘2对TN、TP的去除率大于塘1与塘3,生态塘表现了较强的抗冲击自修复性。     

浅谈生态型农田排水沟的设计与试验研究

农田面源污染治理属于综合性治理,生态排水沟是其中一项重要的工程措施。本文介绍了一种新型的农田生态排水沟型式,并详细阐述了设计思路和设计方案。研究人员在上海青浦某基地建造了长度110m的新型生态排水沟进行现场试验。本文根据试验成果,分析了该新型生态排水沟对氨氮、总磷的削减效果,并同时考察了排水沟的生态效果。本次研究成果可为农田面源污染防控研究提供一定参考。     

生态沟渠对水稻不同生长期降雨径流氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,研究生态沟渠对稻田降雨径流氮磷拦截效应具有重要意义。针对水稻不同生长期内的降雨以及降雨的不同时段下生态沟渠对稻田径流氮磷的动态拦截效应研究缺乏的现状,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,将该流域的自然排水沟渠改造为生态沟渠。研究了生态沟渠对水稻不同生长期内的3场降雨径流的氮磷去除效果。研究结果表明:(1)在3场不同强度的降雨过程中,生态沟渠对TN(总氮)的平均去除率为31.4%,TP(总磷)的平均去除率为40.8%;(2)生态沟渠对降雨径流不同形态氮磷的去除率大小为NH4+-N(氨氮)PN(颗粒态氮)NO3--N(硝态氮),PP(颗粒态磷)DP(溶解态磷),且PN和PP的去除率随沟渠径流量的增大而呈现下降趋势;(3)生态沟渠底泥总氮、总磷浓度在水稻的生长周期内呈现先增加后降低的趋势,说明生态沟渠具有一定的自净能力,对氮磷的拦截去除具有可持续性。