设施农业生产区降雨径流和氮磷输出特征及模拟——以滇池东岸花卉大棚种植区为例

为掌握滇池流域花卉大棚种植区的非点源污染特征,提高和改善滇池水环境质量,本研究选取呈贡县斗南村花卉大棚种植区作为研究对象,在实测降雨径流数据的基础上,通过建立Storm Water Management Model模型分别对全年连续降雨条件下和典型设计降雨条件下的降雨径流水质、水量进行了模拟.研究结果表明:1)模型的流量、化学需氧量(COD_(Cr))、悬浮物(SS)、总氮(TN)和总磷(TP)的Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.858、0.835、0.803、0.712和0.752,能够较好地模拟研究区域的水质、水量变化.2)研究区域的平均径流系数为0.59,CODCr、SS、TN和TP的单位面积负荷率分别为118.34、82.90、54.64和5.46 kg/(hm~2·a),TN和TP是主要控制的污染物.3)各污染物浓度峰值的出现时间均早于流量峰值出现的时间,因此对滇池东岸花卉大棚种植区应进行污染物尤其是TP、TN浓度与流量错峰控制.     

巢湖流域塘西河上游分流制系统降雨径流污染特征及初期冲刷效应

研究城市径流水质变化及初期冲刷效应对控制与治理城市径流污染具有重要指导意义.对塘西河上游6次降雨径流水质水量进行监测分析,计算次降雨径流平均浓度(EMC)和单位面积次降雨径流污染负荷(EPL),作M(V)曲线图研究初期冲刷现象.结果表明:降雨径流中悬浮物(SS)、化学需氧量(CODCr)和总磷(TP)的EMC值相对较大;SS的EMC值波动最为显著;总氮(TN)、TP、COD_(Cr)、SS间的EMC值均呈正相关;TN的EMC值与降雨量呈负相关性.各污染物EPL值与各降雨特征间均呈正相关性,经估算2015年研究区在6-8月共有10.38 tTN、2.29 tTP、1022.43 t SS、161.70 t CODCr和5.18 t NH_3-N随降雨径流排入巢湖;降雨量和雨前干期是城市径流污染的主要影响因素;以FF5050为初期冲刷效应判别依据,5种污染物均有初期冲刷效应出现,冲刷程度表现为SSCODCrTPTNNH_3-N;各水质指标的初期冲刷强度与降雨特征之间无相关性;雨型对初期冲刷现象影响较大;当降雨强度达1.36 mm/h即有径流汇集流出时开始截流,截流时间取440 min,截取的最大径流量取224319.14 m~3.     

城市场次降雨径流污染负荷快速估算方法

城市降雨径流污染是城市水质恶化的重要原因之一,定量计算城市降雨径流污染负荷,是实施城市水环境污染总量控制管理的基础和关键,可为城市水环境治理和污染控制提供科学依据.本文以污染物累积冲刷理论为基础,提出了“特征面积”的概念和计算公式,建立了场次降雨径流污染负荷数学模型,并结合案例,对数学模型在有效性、预测精度、适用性和局限性等方面进行评价.结果表明,特征面积较好地反映了污染物在各类土地上的污染负荷特性,场次降雨径流污染负荷与特征面积和降雨量的乘积呈正比.利用3场及以上降雨径流污染负荷结果,可较好地率定模型,从而可快速且较准确地估算单场次降雨径流污染负荷.该方法简单实用,获取数据工作量小,适用地区广.对于小降雨事件,建议采用降雨量相近的观测结果对模型进行率定,以提高模型的预测精度.     

北京官厅水库流域农田地表径流生物可利用磷流失规律

在模拟降雨条件下(30-69mm/39min),对官厅水库流域玉米地和休闲地地表径流泥沙和生物可利用磷(BAP)流失进行了初步研究. 累积泥沙产量受雨强、坡度和作物覆盖影响,变幅为305.1-24933.4g/10m2;径流平均颗粒态生物可利用磷(BPP)、溶解态磷(SP)浓度都超出水体允许临界值0.02mg/L,表明流域农田地表径流对库区水体存在潜在污染危害;径流累积BAP流失达0.08-4.804g/10m2,估算的农田径流BAP流失达0.49kg/(hm2.a)以上. 79.7%以上的BAP是颗粒态的. 研究结果有助于采取措施减少农田径流向库区输入生物可利用磷、准确地评估流域农业管理实践对水库水质的影响.     

气候变化对沅江流域径流影响研究

温室气体排放量增加造成气候变化,对全球资源环境产生重要影响.本文在水量平衡基础上,建立考虑气象要素和地形变化的月水文模型,利用实测径流资料对模型在时空尺度上进行验证.利用全球气候模型(GCMs)预测的未来气候变化情形,对处于湿润区的沅江流域径流过程进行预测.分析结果表明,该区域径流过程对降雨和气温变化十分敏感.根据英国Hadcm2模型对本世纪中叶气候变化预测结果,沅江流域未来年降雨量减少0.43%气温升高1.55℃,丰水期降雨增加,而枯水期将有较大幅度减少.年径流量相应减少6.8%,丰水期径流量增大11%,枯水期径流减少47%,不利于防洪和水资源开发利用.     

内蒙古呼伦湖水量平衡计算与分析

根据呼伦湖的实际水文过程,计算1963-1980年月水量平衡,在此基础上,分析库容与径流、径流+降雨、径流+降雨-蒸发的相关性.利用累积和分析水位、径流、降雨、蒸发年均值的突变情况,进而重点论述了2000年后水位持续降低的原因.同时,探讨各水平衡项的年内分布规律及相互关系.结果表明,2000年后水位的急剧降低是气候变化(暖干化)造成的.河川径流对水位的影响程度最大,其次为湖面降雨.每年4、5月,冰封期积累的降雪融化渗入地下补给湖泊,其他时间则由湖泊补给地下水.     

天目湖流域丘陵山区典型土地利用类型氮流失特征

天目湖丘陵山区农业综合开发持续推进,大量林地转变为茶园,迫切需要认识茶园扩张对流域氮流失的影响.本研究选取茶园、次生马尾松林和毛竹林开展自然降雨条件下的径流小区实验,分析天目湖丘陵山区典型用地类型径流氮流失规律,为评估丘陵山区综合开发的水环境影响提供实测参数.研究表明:茶园、次生马尾松林和毛竹林地表径流TN浓度分别为11.25、2.83和3.60 mg/L,均以溶解态为主;壤中流TN浓度分别为27.16、3.59和1.06 mg/L,茶园和次生马尾松林均以溶解性无机氮(尤其是硝态氮)为主,毛竹林以溶解性有机氮为主;茶园、次生马尾松林和毛竹林的小区尺度地表径流系数均不到0.03,壤中流是丘陵山区径流的主要来源;茶园开发加剧了丘陵山区的氮素流失,茶园径流TN流失强度高达103.08 kg/(hm²·a),分别是次生马尾松林和毛竹林的7.6和23.2倍,壤中流贡献了流失总量的86.7%~99.7%.防治茶园径流氮流失需重点关注壤中流输出,在减量施肥的基础上,采取坡脚构建毛竹林生态缓冲带/在小流域出口布设塘坝等原位拦截措施,实现流域氮流失综合防控.     

洱海流域低污染水类型、污染负荷及分布

为科学、合理地评估湖泊流域低污染水的类型及其污染负荷,以洱海流域为例,系统研究低污染水的概念及类型,确定了低污染水调查方法,并分析了洱海流域低污染水的来源、类型、产生量、污染物量和分布特征.结果表明,洱海流域低污染水主要包括污水处理厂处理尾水、城镇地表径流、农田排水(含村落地表径流)3种主要类型,产生量为20069×104m3/a.由低污染水带来的总氮(TN)负荷为1393 t/a,总磷(TP)负荷为77 t/a.从空间分布上看,洱海流域西部和北部片区低污染水TN、TP负荷比例最大,分别达到88%和87%,因此应主要针对西部和北部片区特点制定洱海流域低污染水控制措施.     

太湖地区西苕溪流域营养盐污染负荷结构分析

污染负荷研究是实施污染物总量控制、保护水质的基础,由于非点源污染一直是水环境研究的一个难题,致使河流污染负荷估算缺乏合理的估算方法.本项研究针对太湖的富营养化问题,选取太湖上游西苕溪流域,采用GIS的流域分析方法,选取单一土地利用类型的小流域,分析流域土地类型与径流量及流域出口浓度的统计关系,获取不同土地利用类型营养盐污染的产出率,合理估算了西苕溪流域的非点源营养盐污染负荷,并根据西苕溪流域社会经济统计数据及已有的污染产出率研究成果,估算了西苕溪的点源营养盐污染负荷,在此基础上估算了西苕溪流域的营养盐污染总负荷量,分析了不同污染源在总负荷量的比例.最后通过比较估算的总负荷量与实测负荷量,计算了西苕溪流域河网体系对营养盐的降解能力.研究得出, 林地产出径流浓度总氮0.715mg/L、总磷0.039mg/L,耕地产出径流浓度总氮为2.092mg/L, 总磷0.166mg/L,西苕溪流域总氮负荷量为3143.43t/a,非点源污染负荷量为1589.52t/a;总磷负荷量为226.32t/a,非点源为108.36t/a,西苕溪流域河网体系对总氮、总磷的年降解率分别为 35.39%、21.48%.     

新疆阿克苏河流域径流预报方法研究

阿克苏河(中吉国际河流)现已成为塔里木河的主河源,它对塔里木河干流的形成、发展和演变过程起着决定性作用.随着国家西部开发战略--塔里木河流域综合治理的深入开展和实施,阿克苏河流域的水文特征、水文预报等研究成为热点.特别是在干旱区中纬度高海拔流域的河流中,阿克苏河是以冰雪融水补充为主河流的典型代表,对阿克苏河流域径流进行预报研究具有理论和现实意义.鉴于此:(i)结合干旱区无资料或少资料的现状,利用现有的水文气象资料,尝试并构建日尺度水文预报方法;(ii)采用高空气温代替地面实测气温与日径流相关关系法、AR(p)预报模型、气温降雨修正的AR(p)预报模型和NAM降雨径流模型,对阿克苏流域的两大支流进行日径流模拟和预报;(iii)对4种方法模拟结果进行对比分析,表明利用气温和降雨修正后的AR(p)模型所用水文气象资料少、应用简便、预报精度较高、比较适用于资料较缺乏的阿克苏流域的短期径流预报.该研究以日尺度进行水文预报,在该流域尚属首次,不仅为阿克苏河、塔里木河的水文预报、洪水防治和全流域的水量调度等提供基础,也为干旱区其他流域的水文预报提供了参考方法.     

太湖流域望虞河西岸地区氮磷污染来源解析及控制对策

本文比较全面地调查了太湖流域望虞河西岸地区氮磷污染来源,结果表明:太湖流域望虞河西岸水体氮磷污染严重,氮磷污染物主要来源于生活污染,其氨氮、总氮、总磷排放量分别占总负荷量的60.2%、52.5%和52.9%.工业污染问题突出,纺织印染是污染物排放最大的工业行业.张家港市和江阴市为氮磷污染的主要贡献地.对区域环境容量进行了预测,并提出了氮磷污染削减目标,氨氮、总氮和总磷污染削减率分别达32.4%,51.8%和51.1%.最后,从加大污染综合治理力度、落实河道及生态修复工程、加强环境管理和监控等方面提出了望虞河西岸地区的氮磷污染控制对策.     

Improved water quality in response to pollution control measures at Masan Bay, Korea

The total pollution load management system (TPLMS) was first applied in 2007 to the highly developed Masan Bay watershed, Korea. To evaluate the effect of TPLMS on water quality improvement, we analyzed the water qualities in rivers and bay during 2005-2010, targeting chemical oxygen demand (COD), suspended sediment (SS), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) loads. Land-based pollutant loading all decreased during this period, with a significant reduction in COD and SS loads (p<0.01). The COD reduction in seawater, following the TPLMS implementation, was also significant (p<0.01). Time-lagged responses in COD and Chl-a supported an estimated seawater residence time of ~1 month. Land-based nutrient loads were also significantly reduced for TN (p<0.01) and TP (p<0.05), however, significant reductions were not observed in the bay, indicating potential alternative nutrient inputs from non-point sources into the bay system.     

基于洱海水生态特征的流域最大日负荷总量控制

基于洱海水生态历史数据及现状资料,采用概率密度分布曲线法及水生生物基准相结合的方式计算洱海总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))和氨氮(NH_3-N)的控制目标,目标值分别为0.36、0.026、4和0.28 mg/L.再根据该水质目标,得到洱海的最大日负荷(TMDL)总量.TMDL总量采用线性规划法计算,其中污染物响应系数矩阵通过MIKE 21二维水质模型计算所得.安全容余(MOS)则通过一阶误差分析法确定.经过一系列的计算,最终确定洱海的TMDL总量控制计划.计算结果表明,洱海TN、TP、COD_(Mn)和NH_3-N的TMDL总量分别为2005.989、149.671、19258.844和1348.119 kg/d,其MOS所占比例分别为6.152%、5.570%、4.380%和5.021%,表明洱海农业面源污染为该流域主要的污染形式,其允许最大排放量约占全部允许排放量的90%左右.     

环太湖江苏段入湖河道污染物通量与湖区水质的响应关系

基于2008-2018年环太湖江苏段入湖河道污染物通量及湖区水质数据,从时空变化及相关关系两个方面探讨了入湖污染物通量与湖区水质的响应关系,并分析了污染物进入湖体影响水质的主要因子.结果表明:太湖污染减排已见成效,氨氮、总氮、高锰酸盐指数和化学需氧量入湖污染物通量整体呈下降趋势,年均下降率分别为8.0%、2.0%、1.6%和2.2%,湖体氨氮和总氮时间格局响应较好,年均下降率分别为2.1%和2.3%.湖体氨氮、总氮、总磷、高锰酸盐指数和化学需氧量与入湖污染物通量整体由西北部、西部湖区向东南部、东部湖区递减,空间格局上响应基本一致.全湖区年尺度总氮、氨氮浓度与入湖河道污染物通量分别呈显著正相关、极显著正相关关系;影响湖区总氮、氨氮的主要因子为入湖河道的总氮、氨氮浓度,其次为入湖河道浓度与原湖区水质差值,因此亟需加强入湖河道水质浓度的控制.     

太湖流域上游西苕溪支流的营养状态特征及成因分析

为了解太湖流域上游支流水体的营养状态特征及流域附近土地利用对水质的影响,选取了入湖水系西苕溪的10条主要支流进行了野外采样和实验室研究.研究结果表明,支流总磷(TP)、颗粒磷(PP)、总溶解性磷(TDP)、总氮(TN)、铵态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)含量季节间差异较大,TP含量范围为0.033~0.205 mg/L,PP含量范围为0.007~0.104 mg/L,TN含量范围为2.014~5.921 mg/L,NH+4-N含量范围0.021~1.659 mg/L,NO-3-N含量范围1.082~3.415mg/L,COD范围为6.5~15.5 mg/L.总体上呈现为枯水期平水期丰水期.部分支流受到不同程度的氮污染.利用水质参数进行聚类分析,可以将10条支流分成4类,其水体营养特征与周围环境相联系.支流营养盐、COD的通量明显受流量控制,表现为丰水期平水期枯水期.土地利用类型的差异是导致其水质变化的主要原因,耕地和居民地主要起源的作用,林地和草地主要起汇的作用.在丰水期和枯水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地和林地;在平水期,对TP影响最大的是居民地,而对TN影响最大的是林地.     

鄱阳湖入湖、出湖污染物通量时空变化及影响因素(2008-2012年)

研究鄱阳湖入、出湖污染物通量是加强鄱阳湖及长江水功能区限制纳污红线管理的前提,是建立鄱阳湖水质预测模型的基础.基于2008-2012年鄱阳湖8条主要入湖河流、出湖口的逐月水量、水质同步监测资料,根据污染源特征优选算法,计算总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、高锰酸盐指数(CODMn)的入、出湖污染物通量,并分析时空变化特征及影响因素.结果表明:(1)出湖口和乐安河入湖口断面的NH3-N、TP及昌江入湖口断面的TP,以点源污染为主,采用每月瞬时通量作为月平均通量的算法更准确;其余以非点源污染为主,采用瞬时污染物浓度与月平均流量之积来计算月平均通量更准确.(2)2008-2012年CODMn、NH3-N和TP年平均人湖通量分别为304398、53063和9175 t,年平均出湖通量分别为367436、45814和8452t.8条入湖河流每年的入湖水量、CODMn通量和个别年份的NH3-N、TP通量小于出湖,这主要是因为未计算区间产流及相应排污和采砂引起的内源污染.(3)入、出湖污染物通量在年际间主要受水量影响而呈现W型波动变化趋势,CODMn、NH3-N、TP入湖通量及CODMn出湖通量均集中在汛期,NH3-N、TP出湖通量则是冬季较多(低水位下湿地植被净化作用受限).入湖TP、NH3-N、CODMn通量主要来自赣江、信江、乐安河,而NH3-N、TP浓度最高的是乐安河、信江.     

水产养殖清塘过程污染排放特征及对周边水体影响：以太湖下游典型鱼类集约化养殖区为例

水产养殖清塘过程中的排水是造成周边水环境污染的重要环节，但对此环节中污染物排放特征和影响程度的研究仍相对不足。为有效减少清塘过程的排水对环境的污染，推进水产养殖业绿色发展，本研究选取典型鱼类集约化养殖区，通过高频采样和监测，分析了阶段式排水时混养鱼塘尾水中的悬浮物、有机物和营养盐等指标的浓度变化，明确污染物的排放特征，同时分析受纳水体不同断面的水质变化情况。研究结果表明：总悬浮物浓度(TSS)、高锰酸盐指数(COD_Mn)、总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH₃-N)浓度随着持续排水呈上升趋势，在排水末期污染物浓度均快速上升，磷酸盐磷(PO₄^3--P)浓度仅在排水末期骤升，硝态氮(NO₃^--N)浓度随排水持续下降，亚硝态氮(NO₂^--N)浓度随排水先上升后下降；根据《淡水池塘养殖水排放要求》二级标准，排水末期TN、TP、TSS浓度超标倍数分别达4.70、6.66、206.90；尾水流量与河流量约以1/200的比例...     

阳澄湖入湖河道分类、污染特征分析及治理策略

为进一步揭示阳澄湖入湖河道的污染物来源,提出相应的治理对策,以2017—2021年阳澄湖入湖河道水质监测数据为基础进行分析讨论。依据入湖水量选取10条主要入湖河道进行分析,其中位于阳澄湖东岸的白曲港在七浦塘拓浚工程建成之前主导流向为出湖,工程建成后,通过Pearson相关分析证实了其流向与七浦塘引水时的水力关系,因此白曲港被选为主要入湖河道。采用距平系数法、系统聚类法和物元分析法将阳澄湖主要入湖河道分为3个类别:第1类别包括白荡、蠡塘河、北河泾、永昌泾4条河道,第2类别包括渭泾塘、界泾和施家斗港3条河道,第3类别包括南消泾、七浦塘和白曲港3条河道。使用因子分析法进行因子分析,第1类别河道的因子为高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)和总磷(TP),第2类别河道的污染因子为NH3-N、总氮(TN)、pH、TP和DO,第3类别河道的污染因子为pH、TP、TN和DO。通过对上游河道水质情况分析、文件研究以及实地调查等方式得出第1类别河道区域的污染源主要为工业污染源和生活污染源,第2类别河道区域污染源主要为工业污染源与种植业污染源,第3类别河道污染源主要为陆地水产养殖污...