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%.     

太湖西苕溪流域径流过程的模拟

西苕溪是太湖集水域的一个主要流域,研究西苕溪流域径流过程及污染物产出对了解太湖水文水质变化以及开展周围其它流域研究工作具有重要意义．作为研究的第一步,采用集总式模型LASCAM建立了西苕溪流域径流模型．以流域内2个水文观测站1968-1988年日径流观测数据对模型作了率定．率定效果满意,模拟日、年径流量与观测值吻合良好．在流域资料不够充分的情况下,模型能获得较为理想的模拟效果,说明所采用的模型适用于数据不足区域．模拟还揭示,西苕溪流域径流产生可能以饱和地面径流机制为主．近河道浅层饱和土体的水位与降雨量相关性好,呈现出明显的日波动周期;而深层地下水位呈年波动周期,在旱季和雨季,水位呈明显的降落和上升趋势．这些发现为进一步细化径流模型以及建立污染物输移模型奠定了基础．     

基于地图计算的流域水文过程模拟--以太湖流域上游西苕溪流域为例

利用 PcRaster 的环境动态模拟语言，基于地图运算和网格之间水流运动的模拟，开发了水文过程模拟模型，选择 太湖流域上游的西苕溪流域进行试验，用实测资料对模拟结果进行了验证，结果表明模型模拟结果与实际是符合的．本 模型可以用于流域的物质迁移、污染物迁移、人类活动的环境影响变化等的模拟．在此水文过程模拟的基础上，只要叠加 网格上的物质产出率，就可以很容易得到子流域出口的物质通量的变化和其在流域上的空间分布，集成各个子流域过程， 就可以得到流域出口断面的物质通量的变化．     

太湖上游水源区河流水质对景观格局变化的响应关系——以东苕溪上游为例

景观格局演变作为人类活动的综合表征,通过改变水文过程和径流路径,从而影响非点源污染物的发生位置、迁移路径和转化过程,进而对流域水环境产生深刻影响.苕溪作为太湖的主要入湖河流之一,对太湖水环境有着关键的影响作用.本文以发源于杭州市临安区太湖源镇的东苕溪上游区域作为研究对象,在对河流水质进行两个时期监测的基础上,运用相关性分析、冗余分析和逐步回归分析等方法,综合景观组分指数和景观空间配置指数,在子流域尺度上量化景观指数对河流不同水质指标的解释能力,探讨河流水质对流域景观格局的响应规律.结果表明:1)东苕溪上游大部分监测点总氮浓度远超地表水V类水质标准限值,但氨氮和总磷浓度整体较低,部分监测点可达Ⅰ类水质标准.2)在汛期,景观组成中流域的"源"景观比例是影响水质的重要因素,农业用地占比与硝态氮、总氮浓度呈显著正相关,建设用地占比对氨氮、总磷浓度影响显著;而在非汛期,景观配置因子,特别是表征斑块形状的周长—面积分形维数(PAFRAC)对河流水质的影响极显著.3)无论是汛期还是非汛期,林地和草地对河流中污染物均具有显著的削减作用,是流域河流污染防治的关键"汇"景观.4)从整体上来看,河流氮、磷污染与人类活动强度密切相关,增加景观连通性、降低自然景观的破碎化程度可有效改善河流水环境.     

太湖流域上游西苕溪源头溪流中毛竹、石栎和山胡椒落叶分解比较

比较了毛竹、石栎和山胡椒叶片的理化属性,采用粗网叶袋法研究了三种落叶在太湖流域上游西苕溪中的分解过程,探讨了毛竹叶成为溪流优势外来能源后对溪流生态过程和底栖动物群落结构的影响.三种落叶的氮、磷含量及叶片厚度都存在显著差异,毛竹叶的氮含量(30.23 g/kg)远高于石栎(20.98 g/kg)和山胡椒(9.69 g/kg),其中毛竹叶的分解速率最快(k=0.00592 d-1),山胡椒(0.00297 d-1)和石栎叶(0.00212 d-1)较慢.三种落叶叶袋间的大型底栖无脊椎动物包括各取食功能团的多度和生物量无显著差异,而4次采样间的差异很显著.大型底栖动物的取食功能团中,撕食者的数量比例最高(40.3%),生物量比例为41.6%,是落叶分解的重要功能类群.撕食者中,利用阔叶筑巢的鳞石蛾Lepi-dostoma数量最多,占全部底栖动物的14%,是该溪流中主要的撕食者类群.因此,由于毛竹叶具有氮、磷含量较高、叶形较窄,以及两年进行一次换叶的特点,当毛竹叶替代其他阔叶秋季落叶的树种成为源头溪流优势外来能源后,可能会改变源头溪流中的氮磷含量、溪流外来能源的量和滞留时间以及底栖动物群落结构.     

基于SWAT模型的南四湖流域非点源氮磷污染模拟

本文利用SWAT模型结合实测数据,对南四湖流域2001-2010年年均非点源氮磷污染进行模拟,分析了南四湖流域非点源氮磷负荷空间分布特征,计算各河流流域对南四湖湖区污染的贡献率,并对非点源氮磷污染严重的关键区进行识别.研究表明:(1)先模拟湖东和湖西的两个典型小流域的非点源氮磷污染,并将模型推及整个南四湖流域,该方法不仅提高了计算效率,且得到了较好的模拟结果.通过对比发现,湖东的模拟效果要好于湖西,一定程度上说明SWAT模型在起伏较大的地区能取得更高的精度.(2)南四湖流域非点源氮磷污染严重,几乎所有区域的氮负荷超标,40%以上的区域磷负荷超标严重.湖东非点源氮磷污染较湖西严重,其中洸府河流域是南四湖湖区非点源氮磷污染的主要贡献者.(3)通过对径流量、泥沙负荷、氮负荷、磷负荷的相关分析可以得出,南四湖流域非点源氮负荷以溶解态为主,随径流进入水体;非点源磷负荷以吸附态为主,随泥沙进入水体.     

影响浙江西苕溪底栖动物分布的关键环境变量指示种的筛选

利用2003年西苕溪TM数据和DEM模型计算了55个样点上游3种空间尺度下(亚流域、河岸带和局部)的土地利用类型,通过冗余分析筛选出能够在显著水平上最大程度解释西苕溪流域底栖动物分布的最小变量组合——氨氮、荫蔽度、电导率、亚流域农田百分比以及栖境复杂度.方差分解结果表明氨氮是研究区域影响底栖动物分布的最重要环境变量,亚流域尺度农田百分比也是一个重要影响变量.在50%-100%适合度范围内最终筛选得到短脉纹石蛾Cheumato-psyche sp.1和Cheumatopsyche sp.2作为关键环境变量指示种.在一定范围内短脉纹石蛾的数量随着水体氨氮浓度和亚流域尺度农田百分比的上升而增加.短脉纹石蛾分布广泛、采集容易、具备一定的耐污能力和主动漂流能力、幼虫个体较大且在水中的生活史较长以及具有一定的生态可塑性等优点决定了短脉纹石蛾可以作为西苕溪流域的受干扰水体氨氮和亚流域尺度农田百分比的指示种.     

太湖上游流域经济发展对废水排放及入湖总磷的影响

为探索太湖流域水环境质量随经济发展的变化趋势,利用环境库兹涅茨曲线模型模拟1978-2012年太湖上游流域人均GDP与废水排放量、入湖总磷负荷的关系.结果表明:以1978年为计算基期,太湖上游流域人均GDP年均增速为10.3%~11.8%;1990-2012年,太湖上游流域年均工业废水排放量和废水排放总量分别为64799×104、93707×104t,与人均GDP均呈倒U型关系,从2006-2007年、2008-2009年呈下降趋势;入湖总磷负荷与太湖上游流域废水排放总量呈显著正相关,且与人均GDP呈倒U型关系,从2007-2008年呈下降趋势,在1990s以前为850~1200 t/a,1990s以后为1300~2000 t/a.该研究为从经济学角度评估太湖上游流域废水排放、入湖总磷负荷及其变化趋势提供科学依据.     

酸雨对太湖水环境潜在影响的初步研究

测定了1998－2000年冬、春季太源梅梁湾口雨水、地表径流水的PH值和N、P等营养元素化合物离子浓度。因降雨带进太湖的TIN、PO^3-4和COD分别占同期入湖TN、TP和COD总量的9．8％－15．5％、1．9％－2．2％和3．5％－6．0％;依据1999年冬、春季太湖梅梁湾口湖水总硬度和总碱度测定值,结合历史资料分析,指出湖水总硬度对总碱度比值的升高是太湖水体生态系统受持续性酸性降水长期影响的一种反馈形式。     

滇池流域近20年社会经济发展对水环境的影响

滇池是我国著名的高原淡水湖泊,滇池流域是云南省社会经济发展最为活跃的区域.通过对1988-2009年流域社会经济发展和水环境变化情况进行系统调查,分析流域水环境问题的主要影响因素,并在此基础上进行趋势分析.结果表明,近20年来滇池流域人口数量年均增长3.3%,GDP年均增长18%,城市化率提高了17%;伴随着社会经济的快速发展,流域用水总量及污染物排放总量持续增加,由此导致流域主要河流水体水质恶化趋势明显,Ⅴ类水质河流占比增长了近4倍,滇池草海、外海水体水质恶化为劣Ⅴ类,水体水质恶化及湖泊富营养化已成为滇池面临的重要水环境问题,且短期内难以有大的改变.最后从产业结构优化、污水处理系统建设、污水再生利用、农村环境保护、生态补偿机制等方面探讨了解决目前滇池流域水环境问题的主要措施及建议.     

太湖流域非点源污染特征与控制

太湖流域非点源污染已经相当严重,直接威胁太湖流域的水环境安全.本文综述了太湖流域非点源污染来源于:农业生产的化肥、农药污染;畜禽水产养殖污染;城市地表径流面源和道路线源污染;城镇、农村生活污水的非达标排放;大气的干湿沉降等.并分析了太湖流域非点源污染的影响因素以及时空分布特点,最后从控制非点源污染源和污染物输移过程提出控制和治理非点源污染的措施.     

利用GIS定量评价太湖流域的非点源污染

利用流域地图和地理信息系统(Arcview)软件评估的不同土地利用状况下的基本污染负荷,以太湖流域的子流域——锡山流域为例定量评价了流域的非点源污染. 本文包括根据流域面积和污染物平均浓度模拟流域污染负荷,进而在设施流域最优管理措施的情况下评价非点源污染. 最优管理措施提供最有效的、最实用、最大成本效益的步骤减少流域的非点源污染. 结合流域边界和土地利用资料、营养物的平均浓度、及点源负荷资料,利用WATERSHEDS 3.0 软件的扩展的PLOAD GIS模型评价了非点源污染,并利用表格和图形对模型的模拟结果进行了评估.     

流域生态学与太湖流域防洪、治污及可持续发展

在评述流域生态学中的水文、湖沼、生态系统、景观、生态经济和生态管理等主要研究内容和复合生态系统、河流连续统、生态交错带、等级系统、格局－尺度－过程、信息系统等概念理论以及流域自然过程、生物功能、系统结构、生态环境、流域生态管理等流域生态学热点问题的基础上,总结分析了太湖流域防洪、治污及可持续发展与流域生态学的关系,指出流域生态学在太湖流域的流域开发、环境治理、区域可持续发展等实践方面起着越来越重要的指导作用,有必要开发深入研究。     

太湖流域水质型缺水问题和对策

在对太湖流域水质状况进行分析的基础上,指出因水污染造成的水质型缺水问题在太湖流域十分严重,正常年份流域优质水资源缺水量在(20-35)×108m3之间. 如今后水质型缺水问题长期得不到解决,有可能影响流域经济社会可持续发展. 针对流域水质型缺水的特点,提出在加强流域水污染治理同时,太湖流域宜选择以长江、太湖和山区水库为主要水源地的长期供水格局,当前要抓紧建设“引江清水通道”,调引长江优质水资源入太湖. 同时鉴于太湖流域水环境承载能力有限的情况,建议流域沿江、沿海、沿杭州湾城镇的生活污水在二级处理的前提下,应实施流域尾水截流外排管道工程.     

采用Geodatabase技术构建流域水文系统地理数据库——以太湖地区西苕溪流域为例

如何表达流域复杂的系统结构是实现流域信息与模型集成,构建流域决策支持系统需要研究的首要问题.在分析现有流域数据库存在问题的基础上,以太湖流域西南部的西苕溪流域为研究区,采用面向对象的Geodatabase地理数据技术,通过分析流域系统的组成要素及过程,提出面向流域水文、水质应用需求的数据库信息组织体系;应用Arcgis的Archydro水文分析模块,基于国家基础地理数据库中的数字地形提取流域要素信息,构建了包括河流流线、集水区出水口、监测台站位置、湖库出口等要素的完整水文网络,并分析水文网络要素上下游关系,对流域集水区与河流的水力联系进行表达;通过分析流域监测台站空间信息、监测项目、时间序列的信息特征,设计Geodatabase的表结构和连接类,实现流域空间特征与状态序列的一体化表达,研究可以为流域数据库建设及流域决策支持系统信息平台构建提供一些技术参考.     

太湖流域宜溧河地区水体水质状况及营养状态评价

宜溧河流域是太湖的主要集水流域,流域水体的水质状况及营养状态与太湖的水质状况与营养状态密切相关,本研究根据2000年12月14-15日以及2001年4月18-19日两次大规模的水质同步监测结果,对流域平原河网地区水体的水质状况及营养状态进行了系统综合的评价,评价结果表明：不管是平水期还是枯水期,河网水体的水质状况都较差,营养水平较高;在枯水期间,受多种因素的综合影响,水体的水质状况呈现恶化趋势,营养盐含量也有所升高。     

平原河网区降雨径流污染负荷测算——以太湖流域望虞河西岸为例

如何精细量化降雨径流污染负荷是流域尺度实现面源精准治污全过程控制的重要前提.本研究以水污染较为严重的望虞河西岸综合示范区为例,通过开展不同土地利用类型的降雨观测实验,修正SCS-CN模型中的初损率,并基于土地利用类型遥感解译和降雨径流污染物浓度测定,精细刻画降雨径流中总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、化学...     

Non-point source pollution estimation in the Pingqiao River Basin,China, using a spatial hydrograph-separation approach

For efficient and targeted management, this study demonstrates a recently developed non-point source (NPS) pollution model for a year-long estimation in the Pingqiao River Basin (22.3 km²) in China. This simple but physically reasonable model estimates NPS export in terms of land use by reflecting spatial hydrological features and source runoff measurements under different land-use types. The NPS export was separately analysed by a distributed hydrological model, a spatial hydrograph-separation technique, and an empirical water quality sub-model. Simulation results suggest that 57 890 kg of total nitrogen (TN) and 1148 kg of total phosphorus (TP) were delivered. The results, validated with observed stream concentrations, show relative errors of 23.3% for TN and 47.4% for TP. Countermeasures for urban areas (5.3% of total area) were prioritized because of the high contribution rate to TN (14.1%) and TP (26.2%) which is caused by the high degree of runoff (8.5%) and pollution source.     

太湖流域上游土地利用变化机制的实证分析--以浙江省安吉县为例

近10年来,太湖流域上游地区经济发展逐步趋于活跃,受此影响,区域人口-资源、环境-发展(PRED)出现了新的特点与趋势。基于上游地区土地利用/覆被变化对流域整体水环境与生态安全格局所具有的重要意义,本文选择安吉县作为典型案例,分析其区域土地利用的基本特征,土地利用变化与景观格局动态的过程,以及驱动因素与机制,由此揭示山区土地利用/覆被变化的一般性规律,为太湖流域上游地区经济发展与土地利用、环境保护相互协调,提供决策借鉴与依据。