江淮丘陵区典型农业小流域磷素输出时程变化特征

以安徽省滁州市花山流域为例,开展水量与地表径流磷素浓度同步监测,研究了江淮丘陵区典型农业小流域总磷浓度和输出负荷的时程变化特征和不同连续天数最大输出负荷占全年负荷的比例特征。研究结果表明:花山流域总磷浓度年内变化对于降雨径流过程存在响应关系,年内总磷浓度汛期普遍高于非汛期;流域总磷输出负荷在年中呈现脉冲式输出特点,且输出主要集中在夏季汛期的雨洪时段,在不到全年10%的时段内,花山流域的总磷输出负荷占到全年输出负荷的50%以上。     

一维水质模型结合改进的输出系数法在流域非点源污染负荷估算中的应用

非点源污染是导致流域水体水质恶化的关键污染来源之一,为了估算流域非点源污染负荷,本文提出将一维水质模型应用于分离监测断面点源污染负荷和非点源污染负荷的方法,并结合了改进的输出系数法,以COD_Mn和NH₃-N为代表性指标,将该模型应用于潮河下游流域,并与传统的水文分割法结合改进的输出系数法估算非点源污染负荷的结果进行对比。结果表明,一维水质模型结合改进的输出系数法估算流域非点源COD_Mn和NH₃-N污染负荷模拟值的纳什系数均在0.800以上,具有良好的模拟精度,同时避免了水文分割法无法较好地模拟枯水期非点源污染负荷的弊端。该方法在运用SWAT（soil and water assessment tool）模型预测得到水文数据的情况下,能够预测流域非点源污染负荷,作为SWAT模型对COD模拟的补充。     

基于地形指数的流域非点源磷素输出关键源区识别

以非点源污染形式输出的磷素是导致水体富营养化的主要原因,识别流域磷素输出的关键源区并进行重点整治是控制流域非点源磷素污染的重要手段。以修正的磷指数法为基础,引入地形指数因子,建立了流域非点源磷素输出风险评价方法,并以位于江淮丘陵区的西源流域为例开展了磷素输出风险评价,识别了该流域磷素输出的关键源区。结果表明,西源流域磷素输出关键源区主要集中在下游河道、沟渠两侧农田区域,占流域总面积的8%。     

我国农村水环境非点源污染研究进展

农业非点源污染是导致水质污染最主要原因之一。我国农村非点源污染研究之初采用的研究方法主要有两种，一种是应用与水文模型紧密相关的模型来模拟和估算非点源污染负荷；另一种是通用土壤流失法。最近又提出了一种简便易用的流域非点源污染负荷估算方法－平均浓度法。将农业非点源污染负荷与3S技术结合、与水质模型对接用于流域水质管理成为农业非点源污染研究的新生长点。近年来，农村非点源污染研究也开始探索非点源污染负荷与河流水质模型接口问题。     

丹江鹦鹉沟小流域氮素随径流的迁移及对水质的影响

计算小流域非点源氮素流失负荷,并以此开展丹江水源区水体污染源解析和控制研究。基于流域断面及小区监测试验,利用平均浓度法对鹦鹉沟流域氮素年均流失模数和不同土地利用类型的非点源污染负荷进行计算分析。结果表明:径流水质中主要是总氮质量浓度超标,且硝氮质量浓度均大于氨氮质量浓度;当坡耕地坡度大于25°时,氮素流失严重,水质极差;农村生产生活污染物排放对水质有很大影响,从断面1到把口站,硝氮质量浓度和总氮质量浓度增加较大;农地、草地和林地的总氮年均径流流失模数分别为0.36、0.22和0.09t/(a·km2);流域出口非点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.17,4.71和7.55mg/L,点源污染物氨氮、硝氮和总氮的平均质量浓度分别为0.20、2.12和4.08mg/L。总体来说,鹦鹉沟流域径流中总氮的流失模数为0.89t/(a·km2),总氮是影响水质的主要污染物,需加强对坡耕地氮素流失和农村生活垃圾的治理。     

城市次降雨径流污染负荷计算方法

城镇地表径流污染是地表水体污染的主要原因,也是城镇河流的主要污染源之一,其识别和控制是目前城市水环境治理的重要内容。沙河是长江的二级支流,流经宜昌市某区,水体水质较差。以该区为研究对象,将其分为不同下垫面,通过监测次降雨不同时段各种下垫面地表径流中污染物浓度,建立地表径流污染物负荷估算方法,估算地表径流中污染物负荷量,为城市非点源污染削减和城市河流污染治理提供依据。     

AGNPS系列模型研究与应用综述

农业非点源污染具有广泛性、随机性和难监测性、难治理性等特点,应用模型描述农业非点源污染物输移过程、进行污染负荷计算、评价防控与治理效果成为水环境保护与治理领域的难点与热点。着重讨论农业非点源污染模型(AGNPS)系列模型的结构、机理以及国内外的研究与应用进展。国内外该模型研究结果表明,模拟结果可以接受,年模拟效果要好于次降雨模拟效果,径流量、泥沙侵蚀量、氮磷营养盐负荷模拟精度根据研究区域的不同有所差异,模型的管理措施效果评价、关键污染源区的判断与实际相符。AGNPS系列模型单元网格的划分、敏感性分析及参数的调整对模型的精度有重要影响,针对该模型的特点与研究现状,提出改进意见及研究展望。     

基于PCRaster的流域非点源氮磷负荷估算

以太湖流域上游的西笤溪流域为研究区,应用动态环境模拟语言PCRaster构建月水文和氮磷营养物质输出模型,分析流域内氮磷输出的时空分布特征。以输出系数法为基础,将分布式水文模型与非点源负荷模型相结合,应用地理信息技术构建基于栅格的非点源污染模拟模型,根据1988~2007年的水文、水质实测数据对模型进行率定和验证,定量分析西笤溪流域非点源污染负荷量与氮磷输出的空间分布。研究结果显示:基于单元网格的月水文模型在该流域具有较好的应用效果,率定和验证期的Nash系数和线性相关系数R2均超过了0.80。应用模型估算西笤溪流域非点源污染2002~2005年总氮年输出量为1 670~2 035t/a,2002~2007年总磷输出量为102~164t/a。氮磷负荷的空间分布表明以稻麦或水稻/油菜轮作的农田是非点源污染的最主要来源。     

非点源污染的流域分配方法研究

农业非点源污染的流域分配研究对于提高环境质量具有重要的现实意义。根据遥感技术得到的土地利用类型、河网、道路、圩区等信息,结合地理信息系统（GIS）的空间分析功能,对非点源污染负荷进行了定量计算及可视化分析,在此基础上,得到各主要河段的污染分配量,这可为寻求流域内合理的土地利用模式和农业非点源污染排放总量的控制方法提供决策依据。     

滦河潘家口水库控制流域水量与污染物负荷模型构建及率定

由于水质时空监测资料缺乏,采用水文水质模型模拟的方式揭示污染物负荷的主要贡献是流域管理的重要手段。本文以滦河潘家口水库控制流域为研究背景,根据水文气象、下垫面及水质监测等数据,构建了流域SWAT水文水质模拟模型,采用实测径流和水质监测资料对模型进行参数率定和验证,结果表明：径流模拟的R²和NSE均大于0.50,尤其是潘家口水库入库径流模拟的精度在0.79以上。各水质监测断面TP模拟的R²在0.57以上,TN模拟的R²在0.61以上,说明构建的SWAT水文水质模型能够反映流域水文过程及污染物迁移转化过程,研究结果可为潘家口水库污染物来源分析及水资源管理提供科学依据。     

辽河大伙房水库汇水区农业非点源污染入库模拟

利用输出系数法和SWAT模型,对大伙房水库汇水区农业非点源污染(ANSP)进行了入库模拟研究,并用2006—2009年的水文和水质监测数据对模型进行了校准和验证。研究结果表明:汇水区年均输入到水库的泥沙量、总氮和总磷负荷分别为82.65×103 t、1 873.49t和81.97t;月入库泥沙量、总氮和总磷负荷与径流量有着较强的相关性,ANSP的产生和迁移受降水、径流过程影响很大,每年7、8月份的氮、磷和泥沙流失量达到年内最大值,分别占全年流失总量的42.64%、44.42%和67.91%。水库汇水区各流域对水库氮、磷污染的贡献率由大到小依次为:浑河流域(清原段)、苏子河流域、社河流域和水库周边小流域。     

三峡库区低等级土质道路侵蚀研究

以三峡库区界垭小流域内不同交通荷载土质道路为研究对象,通过自然降雨观测研究其侵蚀规律和污染物流失特征。研究结果表明,交通荷载大的干道产流率和侵蚀率均高于交通荷载低的支道,对产流率影响显著的因子主要为降雨量,对产沙率影响显著的因子为降雨量、雨强。雨型对污染物的流失特征影响显著,前期集中型降雨下,污染物流失过程线与降雨过程线同步性较好,泥沙、总氮、铵态氮、泥沙结合态磷和溶解态磷均发生了较强的初始冲刷效应;中期集中型降雨下,污染物流失浓度峰值优先于雨强峰值,且氮和磷等初始冲刷强度低于前期集中型降雨,泥沙无初始冲刷效应。     

东江源地表水污染优先控制治理分析

将东江源沿线18个水环境功能区划分成寻乌控制单元、安远控制单元和定南控制单元,2011~2012年间进行东江源地表水水质监测和污染负荷核算,结果表明,影响最广的主要污染源包括农业面源污染、城镇化加剧的区域生活污染和矿产企业工业点源污染,东江源地表水水质污染趋重,污染物以COD、氨氮和总氮为主,这些污染物指标均值分别为21.86mg·L-1、0.90mg·L-1、0.96mg·L-1,污染负荷分别达1 235.9t·a-1、622.8t·a-1和3 361.8t·a-1;筛选确定了寻乌、定南控制单元2个优先治理单元,以及寻乌县石排下游、定南下历河砂头下游2个重点监控点。其中寻乌控制单元主要污染物的年污染输出最大,分别占东江源流域的56.5%、51.5%、44.9%;安远控制单元的水质监测和年污染负荷量相对较低;定南控制单元主要污染物指标分别为26.4mg·L-1、1.41mg·L-1和1.13mg·L-1,劣Ⅴ类水质的功能区2个,数量最多。     

牛栏江流域水污染特征与水资源保护对策研究

牛栏江—滇池补水工程是滇池流域及周边地区的水资源综合利用工程,是增加滇池生态环境水量,改善滇池水资源质量的重要工程,对于保障现代新昆明建设和云南省经济社会可持续发展具有重大战略意义。然而近年的监测结果表明,牛栏江流域水资源质量有下降趋势。在以往的研究中曾提出面源污染是主要污染源。通过研究,发现牛栏江水污染物以总磷(TP)为主,且主要集中在七星桥断面以上;总磷(TP)污染主要来自于工业排放。并据此提出水污染治理的水资源保护对策。水环境治理措施和水质监测结果验证了结果的可靠性。     

桂林市乌金河流域污染分析

通过对乌金河流域点污染源的实测与面污染源的估算,初步确定点面污染源排污总量,并用单项超标法、等标污染负荷法对乌金河流域的水质进行评价,分析了流域的污染特征,同时对如何防治水污染提出了一些看法。     

The influences of land-use changes on the absorbed nitrogen and phosphorus loadings in the drainage basin of Lake Chaohu,China

The influences of land-use changes on the absorbed nitrogen and phosphorus loadings in the drainage basin of Lake Chaohu were investigated in this study. Based on the principle of universal soil loss equation, a model was developed for estimating the annual mean soil erosion amount from 1989 to 2008 in Chaohu basin. Applying the GIS and soil data, the absorbed nitrogen and phosphorus loadings were stimulated and quantified for three-time stage (1989–1995, 1996–2000, 2001–2008). Furthermore, the influences of historical land-use changes on the absorbed nitrogen and phosphorus loadings were assessed. The results indicated that the absorbed nitrogen and phosphorus loadings of drainage basin have an obvious spatial difference in the three-time stage because of the different characteristics of climate and geology. Temporally, the absorbed nitrogen and phosphorus loadings in the second stage (1996–2000) are less than the one in the first (1989–1995) and third stage (2001–2008), and the load of third stage is the largest, which was mainly impacted by rainfall and land-use change. Forest and grass can act as a source for the load of absorbed nitrogen or absorbed phosphorus. The paddy land and residential land in these areas act as sinks or transformation zones as expected. Other factors such as slope and geology also play important roles in the transport of nutrients and sediments to streams.     

长江上游沱江流域地表水环境质量时空变化特征

沱江是长江流域上游最重要的支流之一,为了明晰沱江流域水质时空变化特征和防治重点,根据2010—2017年沱江流域36个监测断面水质监测数据,采用单因子评价法和秩相关系数法,从年份、月份、季度和水期4个时间段进行了分析.结果表明:沱江流域水质状况总体上污染较重,但有向好趋势,总磷(TP)为首要污染物,流域断面达标率呈先上升后下降复上升的趋势;水质指标浓度年内变化显著,水质指标浓度丰水期达到最小值,枯水期达到最大值;沱江干流监测断面水质类别好于支流;TP和氨氮(NH₃-N)浓度空间变异性较弱,化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD₅)浓度则存在较强空间变异性.虽然沱江流域水质有变好趋势,但沱江流域面临的污染问题依然严峻,今后要高度重视污染源治理,尤其是TP的防治工作.      

1990-2016年湘江干流水质变化特征及影响因素分析

基于1990-2016年湘江干流主要断面的水质监测数据,采用综合污染指数法、Spearman秩相关检验和主成分分析法对流域水环境质量演变特征进行综合评价,并结合社会经济指标识别流域主要污染源。综合污染指数结果表明湘江水环境变化趋势明显分为两个阶段,1990-1996年间为水质变好阶段,除个别值外污染指数均小于0.2,1997-2016年间水质呈恶化趋势,水质维持在Ⅲ~IV类之间;Spearman秩相关检验结果表明污染物浓度总体呈增加趋势,其中TP、COD_Mn、Cd、Pb和石油类显著上升;主成分分析结果表明流域污染物主要为NH₄⁺-N、TP和Cd,污染源为生活点源和农业面源,从上游到下游污染程度明显增大,其中湘潭断面水质污染最严重,综合得分为0.9006,道县断面相对较轻,综合得分为-0.7014,城镇化因素是影响流域水环境的主要驱动因素。研究结果可为流域水环境保护和水生态修复提供科学依据。     

Development of regional pollution export coefficients based on artificial rainfall experiments and its application in North China

The Export Coefficient Model (ECM) has been widely used to estimate nonpoint source (NPS) pollution loads due to its ease of application. Accurate pollution export coefficients are crucial for reducing uncertainties in load estimation. By integrating artificial simulated rainfall experiments with field survey data, we have developed a new method that estimates regional pollution export coefficients. Results showed that the export coefficients calculated using this new method accurately express the regional rainfall–runoff characteristics, as the simulation precision of this method had grown by 30% than the results with traditional ECM and export coefficients which surveyed from the literature. Based on the calculated regional pollutant export coefficient, the annual loads of TN and TP in the plains area of the Baiyangdian basin in 2010 were 25,967.13 t and 4349.29 t, respectively. Among different types of sources, rural livestock had the greatest contribution (over 60%), whereas rural domestic waste represented the smallest contribution (approximately 10%). Of the different sources, pigs contributed almost half of all NPS pollution from livestock, rural residential areas were the main land use pollution source, and rural living garbage was the main source of rural domestic waste. Spatially, NPS was mainly distributed in the Zhulong and Juma watersheds. Other watersheds only contributed approximately 5% NPS per watershed. However, the per-area loads of these lower load watersheds were larger or nearly equal to that of the Zhulong watershed. Therefore, the lower load watersheds should be addressed for the control of NPS pollution.