灞河流域非点源污染最佳管理措施模拟研究

运用SWAT模型对水土保持、减少化肥农药施用量、减少表层土壤施肥量比例、退耕还林及综合措施对于不同非点源污染在灞河流域的消减效果进行了模拟。结果表明:(1)水保措施对N、P、DDT的削减效果最高可达44.4%,相对而言对于溶解磷的削减效果不是很明显。(2)减少施肥量措施对溶解P、总P、NO3-N的削减率相对较高,而对于其它指标的削减效果不是很明显;减少农药施用量措施对DDT的削减效果较好,削减率可达50.92%。(3)减少表层土壤施肥量占总施肥量的比例措施对溶解P、总P的削减效果较为明显,而对于其它指标的削减效果不是很明显。(4)退耕还林措施对于各项指标都有着明显的削减作用。(5)综合措施对于各项指标均有着很好的削减作用,总体看来综合措施可大大减少流域内的非点源污染负荷,对于改善流域水环境质量可起到巨大的作用。研究为灞河流域非点源污染最佳管理措施的实施提供了明确实际的决策支持。     

农业最佳管理措施在全分布式水文模型中的表达——以罗玉沟流域为例(英文)

农业最佳管理措施(BMPs)是为了减少由农业活动引起的非点源污染,防止污染物进入受纳水体的一系列措施。分布式水文模型是流域非点源污染模拟和BMPs评估的重要工具。利用分布式水文模型评估BMPs在水土保持、拦沙减污的有效性,首先要在模型中对BMPs进行刻画和表达。但是,在全分布式水文模型中,如何进行BMPs表达的研究比较缺乏。本文以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域罗玉沟流域为例,基于一个全分布式模型,SEIM(Spatially Explicit Integrated Modeling)模型,逐步介绍如何在该模型中进行BMPs的表达,以及评估它们的水文响应。罗玉沟流域面积约为73 km2,流域内侵蚀严重,其中暴雨侵蚀占年平均输沙量的60%以上。本研究选择了3种BMPs,分别是退耕还林、梯田和免耕耕作,并在模型中对这些管理措施进行表达。措施表达的方法是通过修改该措施所在地块的主要物理参数,以此来描述其对流域水文过程的影响。通过在一个暴雨事件的情景模拟,结果表明梯田的减沙效益较高,最大到达97.3%,免耕措施的平均减沙率最小,约为9.5%,退耕还林的平均减沙率介于这两者之间,为75.6%。     

利用河岸缓冲带去除径流水中氮的研究

2015年5月7日、7月13日和9月10日,以太湖流域构建的平缓坡度人工林河岸缓冲带为研究对象,比较了不同宽度(5 m、15 m、30 m和40 m)、不同植物类型(杨树林、中山杉林和杨树中山杉混交林)、不同植物密度(400株/hm2、1 000株/hm2和1 600株/hm2)的河岸缓冲带对不同深度径流水中总氮(TN)、铵态氮(NH4+—N)和硝态氮(NO3-—N)的去除率。研究结果表明,随着缓冲带宽度的增加,对径流水中各形态氮的去除率增大。15 m宽的河岸缓冲带已经能很好地去除各种形态的氮。在同一宽度和植物类型条件下,缓冲带对40 cm深度的径流水中的铵态氮和硝态氮的去除率较大,对20 cm深度的径流水中的总氮的去除率较大。种植混交林的缓冲带对总氮的去除率较高,种植杨树林的缓冲带对铵态氮的去除率较高。不同植物密度的缓冲带对各形态氮的去除率差异不显著。     

河流氮输出对人类活动净氮输入的响应

由人类活动产生的氮排放是影响河流氮通量输出的关键,本研究基于人类活动净氮输入模型和流域分布式水文模型(SWAT),计算了山美水库流域2001—2010年人为氮排放强度,模拟估算了同期的河流氮通量,对山美水库河流氮输出与人类活动净氮输入(NANI)之间的响应特征进行研究。结果表明,2001—2010年间,山美水库流域年均人类活动净氮输入强度为11 023 kg N·km~(-2),其中氮肥施用量占NANI总量的60%,是NANI的主要来源;河流氮通量的年际变化特征深受河流年径流变化影响,与NANI并无显著相关;NANI、滞留氮库以及自然背景源对流域河流氮输出总量的贡献率分别达到52%、44%和4%,包括NANI和滞留氮库在内的人为氮输入是影响山美水库流域河流氮通量输出的关键因素。     

滹沱河流域本底状态地表水氮、磷非点源污染评价

通过对滹沱河流域各支流源头区地表水中氮、磷浓度监测分析,得出本底状态下总氮浓度为0.223～5.631 mg/L,氨氮浓度范围为未检出～0.634 mg/L,可溶态氮浓度为0.190～5.532 mg/L,总磷浓度为0.024～0.683 mg/L,可溶态磷浓度为0.026～0.220 mg/L.本底状态下各水文期氮的非点源污染形态都以可溶态氮为主;磷的非点源污染形态枯水期以可溶态磷居多,丰水期以颗粒态磷为主.滹沱河流域本底状态下氮、磷非点源污染水平较高.     

基于SWAT模型的大伙房水库汇水区农业非点源污染空间特性研究

应用SWAT模型对辽宁省大伙房水库汇水区农业非点源污染进行了模拟,利用2006~2009年的水文和水质监测数据对模型进行率定与验证。研究结果表明:研究区泥沙坡面产量为15.40×104t,属于微度侵蚀,其中耕地的土壤侵蚀模数最高,为475.84 t/(km2.a),疏林地次之,灌林地、有林地的土壤侵蚀模数较小;汇水区农业非点源氮、磷产生量分别为1 248.83 t和102.88 t;不同土地利用类型氮、磷的产生量差异较大,耕地远远高于林地等其他类型。总体上,流域农业非点源污染的产生量浑河流域高于苏子河流域,社河流域最小,且河流上游地区高于下游。研究结果揭示了研究区农业非点源污染空间分布特性,可以为水土保持和非点源污染防治提供基础支持。     

长湖流域非点源污染现状分析

以全国水资源综合规划为契机,对长湖流域非点源污染展开研究.利用GIS技术,对长湖流域非点源污染负荷进行估算与分析.计算结果表明： （1）水田是长湖流域重要的化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）非点源污染来源,分别占88.6%、94.6%和82.5%; （2）长湖流域COD、TN、TP的非点源污染负荷均已超过点源污染负荷;（3）长湖流域非点源污染的形成因素包括人口因素、农事活动、畜禽养殖、水产养殖等诸多因素,但农业生产活动是最主要的因素.     

基于SWAT模型的梅江流域非点源污染时空分布特征

利用SWAT模型对亚热带季风湿润区红壤背景下江西省梅江流域非点源污染进行了模拟,并根据实测数据对模型的参数进行了率定和验证。在确定模型适用性的基础上,进行氮、磷营养盐负荷计算,分析了流域非点源污染负荷时空分布特征。结果表明：研究区非点源污染负荷具有显著的时空分布特征,在时间变化上,氮、磷污染负荷与降雨有明显相关性,R2分别是0.909和0.921;硝态氮年平均污染物负荷排放方式主要以下渗为主,下渗硝态氮排放量占总量的63%,与流域内高植被覆盖率有关;在空间分布上,有机氮与有机磷空间分布基本一致,流域内污染物主要分布在梅江中下游的黄陂河与会同河流域,不同土地利用下非点源污染负荷以耕地排放量为主。     

流域陆地生态系统水体净化服务表征及驱动力分析

陆地生态系统的水体净化服务能过滤地表径流中的污染物,有助于防控流域非点源污染。准确表征该服务的时空变化特征,定量探索其驱动机制则是生态系统服务应用的前提。论文以太湖流域典型地区为例,利用空间分布式的生物物理模型,研究流域陆地水体净化服务的空间格局与时间演变特征,并借助GIS空间统计方法及面板数据模型分析其主导驱动力。结果显示：2000—2010年间研究区59.19%、58.27%的面积分别为氮、磷净化服务的弱降低区。2000—2005年与2005—2010年两个时间段内研究区氮净化服务先下降后略有上升,其中苏州市区增幅最大;磷净化服务为下降趋势,以无锡和苏州市区降幅最大。气候因素和水网密度对水体净化服务具有显著正影响,而负向驱动力则存在差异。为此应采取适当的措施调整主导因素,提高陆地生态系统的水体净化服务,减少氮、磷排放,为流域非点源污染治理及水环境管理提供支撑。     

五华河流域非点源污染风险区和风险路径识别

非点源污染是亟待解决的水环境问题之一,确定非点源污染过程中的潜在风险区和风险路径是解决非点源污染问题的关键。引入景观生态学中的最小累积阻力模型,以高污染负荷的耕地、建设用地为“源”,运用表示下垫面产流性质的地形湿度指数和CN值构建阻力面,对五华河流域的非点源污染高风险区和风险路径进行可视化识别和分析。结果显示：① 在下垫面产流作用下,五华河流域低产流区主要分布在流域西南部,高产流区呈“人”形贯穿全流域。② 最小累积阻力模型能够有效识别流域内非点源污染风险区和风险路径,五华河流域非点源污染高风险区分布于迥龙、田心、龙母、铁场、登云、通衢、鹤市、紫市、岐岭、华城、转水、潭下、水寨等地的河道两岸,以耕地为“源”的非点源污染风险路径与建设用地为“源”的非点源污染风险路径在空间分布上差异较大。③ 耕地对五华河水质的影响大于建设用地对五华河水质的影响,耕地中的富营养物质和沉积物更容易随地表径流进入受纳水体。④ 流域尺度上治理以耕地为“源”的非点源污染应在邻近耕地的河流两岸建立一定宽度的植被缓冲区,治理以建设用地为“源”的非点源污染宜围绕关键源区进行治理。本研究为非点源污染风险区和风险路径的识别提供一种新的思路,为进一步开展非点源污染治理提供理论依据。     

流域非点源污染的量化识别方法及其在于桥水库流域的应用

本文介绍了量化识别非点源污染发生的时空规律的方法及其应用。通过对该方法最终所获取的各因子图和污染物发生模数图进行分析,可以识别出各因子的空间分布规律及其贡献、非点源污染物发生的时间特征和空间差异以及严重发生区等等。本文还尝试将此方法运用于于桥水库流域,研究结果表明:该流域非点源污染的发生时间几乎拿部在七、八两个月;流域地貌和植被是制约非点源污染空间差异的两个关键因素,调控植被覆盖的空间分布是非点源污染管理的重要途径;流域内长城沿线的狭长地带是总固体(泥沙)发生的严重区域,流域西部中央区是氮发生的重点区。     

林草和梯田措施对小流域降雨—径流—输沙过程的影响分析

定量评估林草、梯田的减水减沙作用对黄河流域水土流失防治和生态保护具有重要意义.该文以偏关河偏关水文站以上流域和清涧河子长水文站以上流域为研究区,分别应用改进的分布式LCM-M USLE坡面水沙联动模型和原模型进行天然时期(1980s)和现状年(2010s)的"降雨—径流—输沙"过程模拟,计算坡面汇流过程中林草、梯田及其耦合措施的减水减沙作用并分析主要影响因素.结果表明:1)改进后模型适用于现状年的径流(输沙)量模拟,可反映下垫面显著变化(坡改梯和植被恢复)对径流、泥沙坡面汇流的影响;2)梯田措施的单位面积径流(输沙)削减量大于林草措施,径流(输沙)削减率显著小于林草措施,且林草和梯田措施的径流(输沙)削减率之和略大于二者耦合的径流(输沙)削减率;3)流域尺度梯田措施下径流(输沙)削减率的影响因素排序为梯田比>梯田集水区与流域面积比>田埂完整度,林草措施下影响因素排序为林草面积比>植被覆盖度>林草减水面积比.     

福建省典型饮用水源地水库富营养化状况调查与分析

对山仔水库、东张水库、东圳水库、山美水库4个典型的大型饮用水源地水库富营养状况和污染成因进行综合分析与评价.结果表明,4个典型的大型饮用水源地水库均已出现不同程度的富营养化.农田径流和畜禽养殖等面源污染是各水库流域的主要污染源,富营养化已经造成明显的经济损失.在此基础上提出了控制水库富营养化的对策与措施,以期为福建省饮用水源地水库可持续利用提供参考.     

基于Dyna-CLUE模型的滇池流域土地利用情景设计与模拟

以滇池流域为研究对象,基于1999年、2002年两期TM遥感解译数据和区域自然与社会经济数据,应用Dyna-CLUE模型模拟2008年滇池土地利用空间分布。结合滇池流域土地利用变化趋势与退耕还林政策,设定了三种土地需求情景,模拟2022年区域土地利用空间分布情况。研究结果表明：① 两期模拟结果Kappa系数分别为0.6814与0.7124,具有高度的一致性,表明Dyna-CLUE模型在滇池流域有较强的适用性。② 三种情景的模拟结果显示,至2022年流域内未利用地、耕地显著减少,建设用地、林地显著增加,水域与草地相对变化较小,因加大退耕还林政策实施力度,三种情景中,位于官渡区、呈贡区、嵩明县及晋宁县的耕地与林地呈现不同的变化情况。③ 滇池流域建设用地扩张,增加了滇池非点源污染负荷。不合理的土地利用布局,将会恶化滇池水质,加剧水环境压力。研究结果可为未来滇池流域土地利用合理规划与非点源污染控制提供参考依据和决策支持。     

福建省典型饮用水源地水库富营养化状况调查与分析

对山仔水库、东张水库、东圳水库、山美水库4个典型的大型饮用水源地水库富营养状况和污染成因进行综合分析与评价．结果表明,4个典型的大型饮用水源地水库均已出现不同程度的富营养化．农田径流和畜禽养殖等面源污染是各水库流域的主要污染源,富营养化已经造成明显的经济损失．在此基础上提出了控制水库富营养化的对策与措施,以期为福建省饮用水源地水库可持续利用提供参考．     

淮河流域河南段水环境空间异质性分析

2013年8月4~15日,在淮河流域河南段布设144个采样点,对其水环境进行调查。采用主成分分析和系统聚类分析方法,从水体和底泥环境两方面,对研究区水环境的空间异质性进行了研究。研究结果表明,淮河流域河南段水体的氨氮含量、总磷含量、总氮含量和可溶性磷酸盐含量以及底泥的氨氮含量和全氮含量是影响该河流水环境质量的主要污染因子;水体污染和底泥污染都有明显的空间异质性,污染较严重的河流多位于淮河干流以北,而位于淮河干流以南的河流受到的污染相对较少;该流域河流水体受无机盐氮和磷的污染比较严重;层次聚类分析结果同样表明,淮河流域河南段水环境空间异质性明显,淮河干流以南的水环境质量优于淮河以北。     

河岸缓冲带宽度确定方法研究综述

河岸缓冲带的滞缓径流、沉降泥沙和控制面源污染等功能存在着明显的宽度效应。在简述国外河岸缓冲带政策和管理的基础上,重点综述了基于复杂数学模型、简单数学模型的河岸缓冲带宽度确定方法和其他确定方法,介绍了这些方法的原理和参数,评述了它们的优缺点;对中国河岸缓冲带的研究方向进行了展望,以期为中国河流滨岸带生态系统管理、缓冲带规划和建设提供参考和借鉴。     

东江流域非点源污染模拟及时空分布研究

应用国外较成熟的半分布式水文模型HSPF,建立了东江流域径流与非点源污染模拟模型,在此基础上定量计算与分析了东江流域非点源污染的时空分布特征。结果表明:径流模拟的相对误差在10%以内,纳什效率系数大于0.8,泥沙以及非点源污染氨氮、总磷模拟的相对误差在15%以内,纳什效率系数大于0.6,所建立的基于HSPF的模型可以满足研究东江流域径流与非点源污染长期变化过程与时空分布特征的需要;丰水年是东江流域非点源污染物流失的关键年份,降雨对东江流域非点源污染过程影响很大,汛期是东江流域非点源污染防治的关键时期;东江流域氨氮、总磷非点源污染月负荷与月降雨量存在非线性相关,复合回归曲线可较好地拟合两者的时间变化;东江流域非点源污染的关键区域主要位于流域中下游源城区、博罗县、惠城区中耕地与建设用地集中的地块;各子流域非点源污染产生的氨氮、总磷浓度指标与耕地、园地、林地、建设用地面积比例存在显著的线性相关关系。     

晋江西溪流域非点源污染的SWAT模型模拟

运用SWAT模型对晋江西溪流域的非点源污染进行了研究．在产流、产沙模拟的基础上,利用1973—1979年晋江西溪安溪站的氨氮、矿物磷实测值对模型进行校准,氨氮、矿物磷模拟的效率系数分别为0．69和0．79．模拟结果表明,1973-1979年西溪流域年均坡面非点源总氮流失量约为1530t或6．3kg／hm^2;总磷流失量约为270t或1．1kg／hm^2;耕作农田是非点源污染的重要来源;非点源污染在西溪各子流域中的空间分布不平衡,蓝溪子流域部分污染较严重．     

新丰江水库上游氮磷污染的时空变化

新丰江水库流域是广东省最大的饮用水源保护区,对东江下游和香港地区的用水安全有十分重要的作用,水质长期保持在国家地表水I类标准。但随着经济的发展,水库上游地区人类活动加剧,对水质和水量造成潜在威胁。通过2007、2008年对新丰江水库上游流域采样分析氮磷质量分数,发现总氮和总磷超过地表水Ⅱ类标准的采样点比例分别为48%和12%。与总磷相比,新丰江水库上游总氮的污染要更加严重,丰水期超标点明显少于枯水期,而枯水期氮-磷正相关关系较好（P＜0.000 1,R²＝0.868 3）,污染物可能为同一污染源或同期释放。空间上超标点多位于新丰、连平县城和大型城镇居民点如马头、忠信、灯塔镇附近,河流污染主要来自生活污水和养殖废水等人为点源污染。尽管目前新丰江水库库区的水质情况总体较好,但上游水质也存在恶化风险,可能导致水库自净能力降低,水体富营养化加剧,因此需要对新丰江水库上游的水质进行定期监测,通过控制内、外源性氮磷措施,以减少饮用水源安全风险和保证新丰江水库水质长期稳定。