SWAT模型在大洋河流域非点源污染模拟中的运用研究

基于SWAT模型,以大洋河流域为研究流域,定量模拟了大洋河流域2000-2010年非点源污染,研究结果表明:SWAT模型适合于大洋河流域的非点源污染模拟,模型在参数率定期和验证模拟总氮和总磷相对误差均小于30%,模拟确定性系数达到0.5以上,满足流域非点源污染模拟精度要求;大洋河流域总氮和总磷峰值主要集中在7-9月份。研究成果对于大洋河流域水环境保护和治理提供参考价值。     

Glacier change and glacier runoff variation in the Tuotuo River basin,the source region of Yangtze River in western China

Glaciers in the Tuotuo River basin, western China, have been monitored in recent decades by applying topographical maps and high-resolution satellite images. Results indicate that most of glaciers in the Tuotuo River basin have retreated in the period from 1968/1971 to 2001/2002, and their shrinkage area is 3.2% of the total area in the late 1960s. To assess the influence of glacier runoff on river runoff, a modified degree–day model including potential clear-sky direct solar radiation has been applied to the glaciated regions of the river basin over the period 1961–2004. It was found that glacier runoff has increased in the last 44 years, especially in the 1990s when a two-thirds increase in river runoff was derived from the increase in glacier runoff caused by loss of ice mass in the entire Tuotuo River basin.     

流域面源集成管理系统的设计与应用

利用矢量数据结构的地理信息系统(GIS)软件和模拟模型集成开发流域面源污染管理系统.以上海市苏州河流域为例,通过土地利用类型、土壤类型、子流域等图层的叠加,将流域空间分割为一系列不规则的矢量多边形,并将这些矢量多边形作为非点源模拟的空间单元;利用组件式地理信息系统平台MapX、Surfer等,设计和开发了无缝集成的苏州河面源管理信息系统的结构、功能和数据库组成,并初步建立了可运行的苏州河流域面源管理信息系统.在系统的支持下,可有效地实现流域面源污染负荷估算、面源污染指数评价、单位面源负荷的等值线绘制以及面源污染的总量控制等功能.所开发的系统,既是面源污染专业软件开发的有益尝试,同时也是流域数字化环境管理的有益探索.     

Simulation of nitrogen and phosphorus loads in the Dongjiang River basin in South China using SWAT

Population growth, urbanization, and intensified agriculture have resulted in mobilization of nitrogen and phosphorus, which is the main cause of river water quality deterioration. Environmental regulation has expedited the necessity for agricultural producers to design and implement more environmentally suitable practices. Therefore, there is a need to identify critical nutrients and their loss/transport potential. Watershed model can be used to better understand the relationship between land use activities/management and hydrologic processes/water quality changes that occur within a watershed. The objective of the study is to test the performance of the SWAT model and the feasibility of using this model as a simulator of water flow and nitrogen and phosphorus yields over the Dongjiang River basin in South China. Spatial data layers of land slope, soil type, and land use were combined with geographic information system (GIS) to aid in creating model inputs. The observed streamflow and sediment at Boluo station in the Dongjiang River basin were used to calibrate and validate the model. Time series plots and statistical measures were used to verify model predictions. Predicted values generally matched well with the observed values during calibration and validation (R ²≥0.6 and Nash-Suttcliffe Efficiency ≥0.5) except for underestimation of sediment peaks and overestimation of sediment valleys at Boluo. This study shows that SWAT is able to predict streamflow, sediment generation, and nutrients transport with satisfactory results.     

长江流域降水极值的变化趋势

依据1960-2005年长江流域147个气象站逐日降水,ECHAM5/MPI-OM气候模式模拟的长江流域79个格点20世纪实验期(1941-2000年)以及未来3种排放情景(SRES-B1,A1B,A2)下21世纪前50年逐日降水数据,建立年最大强降水和汛期<1.27 mm/d的最长干旱持续天数序列。运用广义极值分布,广义帕雷托分布,广义逻辑分布与韦克比分布等4种分布函数定量拟合了长江流域降水极值的概率分布。研究表明:韦克比分布函数能够较好地拟合长江流域降水极值的概率分布。在3种排放情景下,未来降水极值的重现期呈现不同的空间分布特征。长江流域,尤其是中下游大部地区,1951-2000年间的50年一遇强降水和干旱事件,在2001-2050年间发展成为25年一遇降水极值事件。未来气候变暖条件下,降水极值重现期出现的这种变化趋势,将会对水资源趋势产生重大的影响。     

长江上游流域降水结构时空演变特性

为研究气候变化和人类活动背景下的长江上游流域降水结构时空分布特性,利用长江上游流域67个气象站点1961—2005年45年的日降水资料,分析了各种不同历时连续降水的时空演变特征。通过Trend Free Pre-Whitening方法消除降水时间序列中的自相关成分,利用非参数的Mann-Kendall法检验了降水结构的变化趋势。结果表明:① 长江上游流域及各分区各历时降水发生率随降水历时增加呈指数递减趋势,贡献率先增加后降低,以短历时降水为主;② 长江上游短历时（1 d和2 d）降水贡献率发生突变的时间在1976年,长历时（6 d和10 d）降水发生率发生突变的时间为1984年,贡献率发生突变的时间为1999年;③ 长江上游短历时降水集中出现的次数增加,降水强度增大,降水量占总降水量的比例较大,而长历时降水出现频次降低,降水量占总降水量比例下降,其中岷沱江流域、大渡河流域、长江干流区间通过了显著性检验。     

长江水质地球化学

文章在对1958—1990年期间长江水系191个站点水质监测资料进行统计分析的基础上,研究了长江主要离子的地球化学。结果表明,长江水系各地河水总溶解性固体(TDS)含量的差别达一个数量级(49·7~518·1mg/L),TDS的平均值为205·9mg/L,是全球河流均值的3倍。相比之下,河水TDS含量的季节性变化并不大,尽管河水流量的季节变化很大。长江的主要离子化学主要受岩石风化作用,尤其是碳酸盐矿物的溶解作用所控制。长江中上游的川贵地区酸雨严重。酸雨作用于当地广泛分布的石灰岩和富含碳酸盐的三叠纪砂页岩,导致近半个世纪来长江水质的酸化趋势,使大部分河段SO24-和Ca2+含量增高,总硬度与总碱度的比值增高。     

黄河干流潼关断面非点源污染负荷估算

基于平均浓度法原理,根据黄河中游降雨径流特点,将年内过程分为汛期和非汛期两个阶段,同时将高含沙水流中的污染负荷分为水体中的溶解态污染负荷、泥沙吸附态负荷两部分,提出了多沙河流非点源污染负荷估算模型;根据黄河干流潼关断面1950-2006年实测水沙资料,结合水体、泥沙污染物浓度测定试验,分别计算了潼关断面2006年以及丰水年(P=25%)、平水年(P=50%)、枯水年(P=75%)3种不同代表年型下的非点源污染负荷.结果表明:黄河干流潼关断面年污染负荷以汛期为主,汛期污染负荷以非点源为主;非点源污染负荷中,硝酸盐氮、氨氮以溶解态为主,总磷以吸附态为主;潼关断面非点源污染负荷占全年负荷比例:丰水年时,硝酸盐氮占63.09%,氨氮占61.32%,总氮占87.17%、总磷占89.83%;枯水年时,硝酸盐氮占26.92%,氨氮占24.62%,总氮占67.60%、总磷占71.73%.2006年,硝酸盐氮、氨氮、总氮和总磷非点源污染负荷占全年比例依次为:17%、14%、15%和41%.     

Arsenic distribution and source in groundwater of Yangtze River Delta economic region,China

This thesis focuses Arsenic(As) distribution and occurrence in groundwater of Yangtze River Delta economic region, East China. 2019 groundwater samples were collected to analyze 26 chemical compositions, including As. The Principal Component Analysis(PCA) was used to find out As source in groundwater. The results show that average As concentration in groundwater of this study is 9.33 μg/l, and maximum As concentration is up to 510 μg/l. The variation coefficient is 314.34%. High arsenic phreatic water(10 μg/l) distributes along the Yangtze River and its estuary. Weak hydrodynamic conditions, wide p H value variation range and deteriorating environment are dominating factors, especially in Yangtze River Delta. The PCA suggests that arsenic in phreatic water is mainly of natural origin. Part of arsenic may directly originate from sediment organics and be related to organics decomposition.     

黄河源区黄河袭夺长江水系之初探

对黄河源区的河流地貌研究表明,该区共发育三级阶地,其中第一、第二级阶地形成于晚更新世的末期至全新世,而第三级阶地形成于晚更新世晚期。在晚更新世晚期,多石峡被切开,黄河源区晚更新世湖泊消失,现今黄河形成。随着现今黄河的形成和晚更新世湖泊的消失,南岸支流之一的多曲向南溯源侵蚀加强,并穿越巴颜喀拉山,夺取了巴颜喀拉山南侧原属于长江流域的贝敏曲和洛曲,使分水岭向南推进了25km,袭夺的时间为晚更新世末期。     

Some rainfall-related thresholds for erosion and sediment yield in the upper Yangtze River basin

This study examines rainfall thresholds for erosion and sediment yield in the upper Yangtze River basin. Sediment reduction effects of soil conservation measures depend on the magnitudes of rainstorm. When the latter is less than a critical threshold, sediment reduction effects of soil conservation measures are positive; when this magnitude is exceeded, the effect is negative. An analysis based on data from the Jialingjiang River shows that the sediment reduction by soil conservation measures increased with annual precipitation to a peak, and then decreased to a negative value. The annual precipitation at the peak and zero values of sediment reduction are 970 and 1,180 mm, respectively, which can be regarded as two thresholds. Annual precipitation at the zero-value of sediment reduction has a return period of 25 years. In general, the design standard of soil conservation works in China is related with rainstorms with return periods of 10–20 years. When the magnitude of rainstorm exceeds this, the soil conservation works may be partly or totally destroyed by rainstorms, and the previously trapped sediment may be released, resulting in a sharp increase in sediment yield. It was also found in the lower Jinshajiang River that when annual precipitation exceeds 1,050 mm or high-flow season precipitation exceeds 850 mm, the annual sediment yield increased sharply. These can also be regarded as key rainfall thresholds for erosion and sediment yields. When precipitation is less than the two thresholds, dominant erosion types are sheet, rill and gully erosions. When precipitation crosses the two thresholds, debris flows may occur more frequently. As a result, the previously stored loose sediment is released and sediment yield increases sharply.     

长江上游沱沱河源区多年冻土发育特征

沱沱河流域是长江的发源地之一,其广泛分布的多年冻土对长江源区的产汇流过程、生态系统乃至于区域气候都有着重要影响,对该区域多年冻土分布和特征的调查和了解,可为研究江河源区多年冻土与气候、水文、生态的相互作用关系提供基础数据支撑。2020年10—11月,研究团队对沱沱河源区的多年冻土开展了为期50天的野外调查工作,并在不同下垫面类型、不同地貌部位和不同海拔高度共布设钻孔32个,总钻进深度1 200 m。该文是基于钻孔和探坑资料对沱沱河源区多年冻土特征和地下冰发育状况的初步总结。结果显示,沱沱河源区多年冻土在一定程度上受河流和地热影响形成了局部融区,其多年冻土下界大致在4 650~4 680 m之间;钻孔揭示的多年冻土上限平均埋藏深度为（2.47±0.98） m,部分地区存在融化夹层;受浅表层沉积物岩性和地热的影响,多年冻土下限埋藏深度相对较浅,平均为19.3 m,多年冻土相对较薄,平均厚度为15.0 m;多年冻土下限深度和多年冻土的厚度最大为75.0 m和72.7 m;地形地貌、沉积物特征和地热条件是影响多年冻土厚度存在较大空间差异的主要原因。研究区内地下冰主要分布于15.0 m深度以上范围内,同时也发现了处于萎缩状态的冰核丘与石质冻胀丘,这些现象也一定程度上与该研究区多年冻土退化过程有关。     

长江流域矿产资源特征及成矿规律

长江流域分布着我国很多重要的矿产资源基地。在长江流域不搞大开发的前提下，如何合理地开发利用矿产资源以保障国家的能源资源安全，同时又要保护生态环境，达到人类与环境和谐共赢的目的，是当前迫切需要研究的新课题。本文系统梳理了长江流域已发现的128种矿产、14683处矿产地信息，总结了长江流域矿产资源分布特征，系统分析了长江领域矿产资源的时空演化规律。长江流域矿产种类较齐全，能源矿产总体不发育但页岩气有潜力，金属矿产以铁、有色金属为主，矿物类和岩石类非金属矿产都比较发育，水气矿产潜力很大。时间上，成矿历史悠久，按构造演化时段，可分为太古宙、元古宙、晚古生代、早古生代、中生代、新生代6个时段，以中生代和晚古生代为主要成矿期；空间上，可划分八大资源集中区，上游矿产地数量较多，但下游成矿密度更大。只要合理布局，科学谋划，加强法制，严格管控，通过矿产资源的高端开发利用，不但可以为社会经济的高质量发展提供资源保障，也可以为环境保护作出新的贡献。     

渭河干流典型断面非点源污染监测与负荷估算

渭河水质在较大程度上受非点源污染的影响,因此,有必要对其负荷和比重进行研究。2009年至2010年,对渭河干流关中段咸阳和临潼断面进行了洪水期和非洪水期水质水量同步监测。根据监测结果及水文站实测流量资料,分别采用改进的水文分割法和平均浓度法对两断面的非点源污染负荷进行了计算,分析了非点源污染的特点。结果表明:渭河干流关中段主要污染物为COD、NH₃-N和TN,两断面洪水期间各指标的平均浓度基本都小于平时的平均浓度;各指标非洪水期浓度变化总体上小于洪水期浓度变化幅度,量级较大的洪水水质变化幅度相对较小;改进的水文分割法和已被检验并被广泛采用的平均浓度法计算结果符合良好。2009年(枯水年,P=68%)渭河咸阳和临潼站各指标非点源污染所占比例基本在20%～30%左右;2009年渭河干流咸阳-临潼河段污染以点源污染为主,构成比例在80%以上。对比2006年(枯水年,P=69%),2009年临潼站COD、NH₃-N和TN年点源负荷分别减少11937t、791t和29t,渭河点源治理取得一定成效;此外,临潼站这两年的污染构成比例基本相同。非点源污染在渭河水污染中占较大比重,其对渭河水质的影响不容忽视。     

东海盆地长江凹陷美人峰组的时代归属及其地质意义

东海盆地长江凹陷美人峰组是古近系重要的地层单元之一，但因其缺少精确的古生物化石记录，时代归属和区域地层对比关系长期悬而未决，尚无定论。本文应用LA- ICP- MS定年方法，对长江凹陷CJ- 2井所揭露的美人峰组顶部两套凝灰岩夹层进行了锆石U- Pb同位素测年。结果表明，来自美人峰组顶部两件凝灰岩样品分别形成于61. 0±0. 87 Ma和62. 25±0. 92 Ma，证明该组沉积时代归属于早古新世，区域上对应于丽水- 椒江凹陷下古新统月桂峰组。烃源岩评价结果显示，美人峰组发育较好的烃源岩，有机质丰度达到中等至好，有机质类型为Ⅲ型。基于地震剖面构造精细解析，长江凹陷的美人峰组可以连续追踪到浙东坳陷，该坳陷大规模发育古新统，残余厚度达800~2000 m，指示古新世，浙东坳陷发生大规模伸展裂陷，形成NNE向展布大型裂陷带，美人峰组将是一套潜在的烃源岩层系。首次在东海盆地长江凹陷美人峰组获得高精度年龄，不仅确定了美人峰组沉积时代归属，也为东海盆地古新世区域地层的划分与对比、盆地古地理重建、构造演化、油气勘探与资源评价等提供了新的地质依据。     

长江源区新生代地堑的构造特征与形成机制

长江源地区近南北走向的地堑构造是该区现今最为显著的构造现象,也是青藏高原迄今发现的同类构造发育的最北部地区。长江源地区地堑构造包括温泉、常错、当拉错纳玛和沱沱河4个规模较大的近南北向地堑。断层年代学和断陷盆地沉积作用研究结果表明,研究区伸展变形至少自中新世末一上新世初就已开始,对长江源地区现今的地貌格局、水系型式具有显著的制约作用。长江源区主要水系是沿南北走向的地堑构造和正断层侵蚀发育而成的。青藏高原新生代伸展地堑构造是高原经历早期地壳强烈缩短变形之后,在深部动力学机制作用下快速隆升的产物。     

中国非点源污染负荷计算研究现状与存在问题

非点源污染负荷计算对水污染总量控制具有重要意义,为分析中国非点源污染负荷计算研究的现状与问题,在系统调研相关文献的基础上,将中国常用的非点源污染负荷计算方法总结为三大类:输出系数模型、实证模型和机理模型,阐述了各种模型的特点及其在中国的研究和应用情况;从非点源污染的界定、产污量和排污量的区别、国内和国外非点源污染产生环境的差异以及平原河网地区非点源污染负荷的计算4个方面分析了中国非点源污染负荷计算研究存在的主要问题;认为模型和计算方法适应研究区的环境特征是研究工作取得成功的关键,今后要加强实证研究、理论研究与模型开发的结合,逐步建立适应中国环境特点的非点源污染负荷计算方法体系。     

长江流域水沙周期特征及可能影响原因

运用小波变换的方法研究了长江流域干流站(屏山站、宜昌站、大通站与汉口站)以及位于支流嘉陵江流域的北碚站近40年来月均流量与输沙率,研究认为:(1)水利工程(本文主要指水库)对下游河道输沙率的影响远远大于对流量的影响;(2)葛洲坝是低水头径流式发电站,对下游流量变化影响不大,虽然在建库初期对输沙率有一定影响,导致下游河床下切,但远未达到使输沙率固有的1年周期受到影响的程度;(3)三峡大坝的建设已经对下游输沙率产生严重影响,使其固有的1年周期消失,但三峡大坝下游河道输沙率对这种影响的响应与距三峡大坝的距离成反比,即愈往下游,输沙率受三峡大坝的影响愈小;(4)输沙率变化对水利工程影响的敏感程度受流域尺度的影响,流域尺度越大,其反应就愈迟钝,反之亦然。