基于GIS的尼洋河流域农业面源污染负荷分布特征

【目的】揭示尼洋河流域农业面源污染的现状特征,探明其首要污染源和关键污染区。【方法】采用输出系数模型中农村生活污水、农田化肥流失、畜禽养殖流失污染模型3个模块,基于林芝市2014年的农业统计资料,从水文、地形和行政区划3个角度,对尼洋河流域农业面源污染强度进行了估算和空间分析,并分析了COD、总磷、总氮、氨氮的污染负荷空间分布特征。【结果】4类污染物输出负荷量最大的区域为中游左控制单元;4类污染物负荷强度最大为下游左、右控制单元;畜禽养殖流失污染源是尼洋河流域首要污染源。【结论】尼洋河流域中游左岸是今后流域防治的主要对象,畜禽养殖流失污染源是主要的控制对象。     

改进的输出系数模型在缺资料地区面源综合评价

【目的】解决缺资料地区面源污染精确定量评估问题,以期为缺资料地区水环境治理提供理论依据。【方法】提出了一个综合考虑降雨和地形影响的改进的输出系数模型,并通过借助ArcGIS和等标污染负荷法,选取农村生活污水、农田地表径流、畜禽养殖、城镇地表径流、城镇生活污水和工业污染6大污染源和TN、TP 2大污染物对渠县境内流域农业面源污染进行了估算。【结果】研究区主要污染为面源污染;其TN、TP输出负荷分别为503.84、53.85 t/a,且空间分布基本一致;居民生活污水为主要污染来源占总污染的49.39%;涌兴镇、三汇镇为研究区重点治理乡镇。改进后的输出系数模型验证结果显示TN、TP的相对误差分别为10.87%和13.86%,模型结果验证良好。【结论】改进后的模型适用于缺资料地区面源综合评价。     

基于输出系数模型的西充河流域（西充县境内）面源污染综合评价

在国内外研究成果基础上,总结了长江流域等重点区域的污染物输出系数,修正估算出西充河流域西充县境内的TN、TP的污染负荷。【方法】运用输出系数区域非点源污染TN负荷为926.87 t?a-1 ,TP为89.15 t?a-1 ,其中农业人口污染、畜禽养殖污染和农田土地径流污染对非点源TN、TP贡献率较大,其中农业人口污染是TN和TP的主要污染源,且TN负荷量远大于TP负荷量。【结论】西充河流域西充县境内非点源污染要得到相应的重视,并加以治理。     

哈尔滨市主城区河流污染物入河量初步估算与来源分析

【目的】了解哈尔滨市主城区河流污染物来源结构组成及污染特征。【方法】以典型河流马家沟、何家沟、运粮河及发生渠为研究对象,根据地理位置、水文特征和经济发展状况将其划分为控制单元;利用源强系数法估算目标污染物化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)的年排放量;在考虑空间结构特征对污染物入河过程影响的基础上,利用入河系数初步估算污染物的入河量;并应用Monte Carlo模拟方法,分析了入河量估算的不确定性以及各环境主控因子的敏感性。【结果】研究区域COD、TN和TP的年排放总量分别为5 857.96、2 479.62和340.96 t,其年入河总量分别为2 331.97、624.00和64.50 t;COD、TN和TP年入河量与监测数据均显著相关(p<0.01);污染物的空间分布呈现城郊地区>农村地区>城市地区的特征(p<0.05);农村生活源和农田面源是研究区域河流污染物的主要来源,其贡献率分别为49%和31%。【结论】哈尔滨市主城区河流污染主要集中在城郊地区,污染物主要来自农村生活源和农田面源,该区域河流污染治理的工作重点应主要集中于农村生活及生产的控源减排。     

基于输出系数模型的赤峰农业非点源污染分析

为了给赤峰市农业结构调整和流域面源污染生态工程防治提供科学的决策依据,并填补当地非点源污染研究空白,采用输出系数模型(ECM),研究了赤峰市农业非点源污染负荷量。结果表明:赤峰市2011年农业非点源污染物TN和TP负荷量分别为21 176.9 t/a和3 024.0 t/a;不同类型的污染源对研究区TN污染负荷贡献率的高低顺序为:大牲口养殖牧草地耕地羊养殖猪养殖农村生活或林地园地,而对TP污染负荷贡献率的高低顺序为:大牲口养殖牧草地或羊养殖猪养殖耕地农村生活林地园地。元宝山区农业非点源污染物TN和TP的负荷强度最高,且TN负荷强度比TP负荷强度高很多,前者是后者的7倍左右;红山区、宁城县、松山区、敖汉旗和林西县的农业非点源污染物的TN和TP负荷强度较小;其次是喀喇沁旗,巴林左旗、翁牛特旗、阿鲁科尔沁旗、巴林右旗和克什克腾旗。牲畜养殖业是农业非点源污染物TN和TP负荷的显著影响因素;各区县的农业非点源污染物TN与TP的负荷量和负荷强度空间分布不均匀。     

河南省农业非点源污染负荷估算及空间分布研究

为揭示河南省农业非点源污染负荷及其空间分布特征,采用Johns输出系数模型,对河南省18个地级市的总氮(TN)、总磷(TP)污染负荷进行估算,运用等标污染负荷法计算各地市污染物的等标污染负荷、污染源的等标负荷比,确定主要污染源,再运用Arc GIS分析其空间分布特征及成因。结果表明,河南省农业非点源TN、TP等标污染负荷最多的是南阳市、周口市、驻马店市、商丘市及信阳市,最少的是济源市、鹤壁市和漯河市;河南省农业非点源TN、TP污染主要来源是耕地、畜禽养殖和农村人口;TN、TP的空间分布有很强的一致性,且同一污染物不同区域的空间分布差异性也较小。     

城市尺度农业面源排放特征及污染风险分析——以天津市为例

应用排污系数法,结合ArcGIS软件及等标污染负荷法,对北方大型城市-天津的农业面源排放特征进行分析,并采用离差标准化法和聚类划分法分析潜在环境污染风险。结果表明:2017年天津市农业面源的COD、TN和TP污染排放量分别为91 072.15 t、11 760.70 t和871.86 t,各污染物的排放量和贡献强度在空间上具有较强的一致性,呈现中部低、南北部高的分布特征。宝坻区、武清区和静海区污染贡献量较大,等标污染负荷量分别为3 035.74 m~3、11 760.70 m~3和8 718.68 m~3。根据污染风险指数,重点控制区确定为武清区、宁河区和静海区等种植业源主导区,中度、低度污染风险区分别为畜禽养殖-种植业源复合主导区域和水产养殖-种植业源复合主导区域。需控制化肥施用,改进粗放养殖方式,合理处理养殖废水以降低农业面源污染风险。     

基于分布式模型的濑溪河流域(泸县境内)农村面源污染模拟

随着点源污染的有效管理和控制,面源污染已成为水环境污染的主要因素。在GIS平台的支持下,将分布式模型SWAT模型应用于濑溪河流域(泸县境内)农村面源污染模拟研究,进行适用性评价及模拟应用分析。径流和氨氮负荷月模拟结果良好,评价指标R2、Ens(Nash-Sutcliffe Efficiency)均在0.8以上,表明SWAT模型应用于研究区农村面源污染模拟的可适用性。结果分析表明氮磷流失受土地利用方式影响显著,营养物流失关键区分布在耕地比重高的地区;农村面源污染是导致水体富营养化的绝对因素,其贡献率高达90%;由人类生产和生活所产生的TN和TP污染负荷,以农业化肥所占比重最大,约为1/2,其次为畜禽养殖,约为1/3,因此农业化肥和畜禽养殖是农村面源污染控制的重点。     

农业面源污染指标与地表水质量的相关性研究

【目的】揭示我国农业面源污染物排放对地表水质量的影响,为改善地表水质量提供理论依据。【方法】总结了1999—2018年我国主要面源污染指标排放量变化趋势,并采用水质指数(WQI)量化分析了同期地表水质量,最后对农业主要面源污染指标排放量及其未利用量与地表水WQI之间做了相关分析。【结果】4种主要农业面源污染指标——化肥施用量和畜禽养殖业产生的化学需氧量(COD)、总磷(TP)和铵态氮(NH_4~+-N)在1999—2018年均呈先上升后趋于平稳或有下降的趋势。与1999年相比,2018年时4种主要污染物依次增长37.1%、21.1%、28.4%和15.6%。河流水质在1999—2006年呈下降趋势,之后明显改善,2018年WQI较1999年增加了13.8%。湖泊和水库的水质年际波动较大,2018年WQI较1999年分别增加6.5%和2.4%。畜禽养殖业产生的COD、TP和NH_4~+-N未利用量与河流WQI呈显著的负相关关系,TP对河流WQI的影响最大,其次是NH_4~+-N,COD影响最小。【结论】近年来我国河流水质有所改善,但水库和湖泊水质仍不容乐观,降低化肥施用量以及畜禽养殖业污染物未利用量是改善地表水质量的关键途径。     

基于SWAT模型的古蔺河流域面源污染模拟研究

近年来古蔺河水质日益变差,为了解古蔺河流域面源污染的时空分布特征与关键污染源区(CSAs),首先运用分形理论确定流域最佳集水面积阈值,然后基于SWAT模型进行子流域划分,在此基础上研究古蔺河流域农村面源污染的迁移转化及污染负荷,结果表明:流域最佳集水面积阈值为1 500 hm~2,此时子流域划分为37个;模型月平均径流与氮、磷负荷模拟评价指标Nash系数大于0.5,决定系数R2大于0.6,SWAT模型在研究区有较好的可适用性;古蔺河流域2013年TN输出量为2 761.72 t,TP输出量为338.27 t,古蔺镇、德跃镇、石屏乡污染负荷占比较大,各子流域污染源贡献率排序均为化肥畜禽养殖居民生活,因此农业化肥和古蔺镇、德跃镇、石屏乡是流域面源污染防治的重点。     

宁夏引黄灌区农田退水污染现状分析

通过对宁夏引黄灌区农田退水污染、农业生产污染源头和污染负荷结构的现状分析,结果表明,化肥与规模养殖是灌区水体TN和TP的主要污染源,工业废水和城市生活污水对水体质量仍然具有重要影响,农村生活废弃物对灌区水质的目前影响不明显。     

黑龙江省地表水灌溉水质评价分析

【目的】合理制定管理策略改善灌溉水质。【方法】以黑龙江省2017年5—8月295个测点的16项水质监测指标为基础,以《地表水水质评价标准》(GB 3838—2002)和《农田灌溉水质标准》(GB5084—2005)为依据进行等级分类,采用Office以及ArcGIS软件分析了黑龙江省灌溉水质(主要指地表水)指标时空变化特征。【结果】①黑龙江省灌溉用水的主要污染物为有机污染物类(BOD5、COD和高锰酸盐指数)和面源污染类(氨氮、TN和TP)指标,其中仅有60.9%～76.7%和68.6%～78.3%测点的灌溉水质中COD和高锰酸盐指数能够达到III类标准以上;而面源污染类指标的表现较差,且TN和TP指标的超标问题较为严重;②时间变化方面,随着生育季的进行,有机物和面源污染类指标的劣类水测点均呈现逐渐增多趋势,且这一现象在TN和TP指标上表现更为明显;③空间变化方面,农业面源污染类指标的高风险区主要集中在佳木斯和七台河市,涉及的灌区主要包括鹤立河灌区、金沙灌区、三合灌区、孟家岗灌区和万家灌区。【结论】黑龙江省灌溉水质主要受农业面源污染类指标影响,且以TN、TP为主。制定合理的水肥管理策略是改善黑龙江省灌溉水质的重要手段。     

基于SWAT模型的龙溪河泸县境内面源污染特征分析

应用分布式水文模型SWAT,首次以龙溪河泸县境内的面源污染为研究对象,通过对该流域的面源污染进行调查、监测和模拟,定量计算和分析该流域面源污染的时空分布规律以及识别关键污染源和污染关键区。结果表明:①SWAT模型在该研究区具有较好适用性,径流、氮磷负荷的纳什效率系数Ens在0.6~0.75,决定系数R^2在0.75~0.85,相对误差Re在10%~30%;②年产水量、TN产量、TP产量丰水期显著多于平水期,丰水期比重大约为70%~80%,平水期多于枯水期,枯水期产量比重在5%以内;③面源污染是各个子流域最主要的污染类型,农业化肥污染与农村生活污染在面源污染中所占比重最大;④农村生活污染对TN产量影响最大,农业化肥污染对TP产量影响最大;⑤11、13号子流域是非点源污染的关键区,选定云锦镇为重点防治区。     

长治市农业面源污染现状与对策

近年来,随着长治市农业生产的发展,化肥、农药、农膜等农业投入品使用量的增加及畜禽养殖的扩大,农业污染也随之增大,特别是化肥、农药、农膜等农用投入品污染源,以及农作物秸秆等种植业污染源、畜禽粪便等养殖业污染源,已成为制约农业和农村经济发展的重要因素。针对长治市农业面源污染情况,阐述了农业面源污染的特点和现状,分析了农业面源污染存在的问题,提出了农业面源污染治理的建议和对策。     

基于灰色残差模型的大冶湖流域面源污染变化趋势预测

大冶湖流域污染严重,其中面源污染占很大比例。根据大冶湖流域2005-2009年的农村人口、城镇人口和畜禽养殖量统计数据,基于灰色残差理论建立了大冶湖流域面源污染预测模型,预测出2010-2013年流域内农村人口、城镇人口和畜禽养殖量,根据预测结果计算出该流域农村生活污水、城镇生活污水和畜禽养殖废水中COD、NH3-N、TN、TP入湖量,得到大冶湖流域的面源污染变化趋势,研究结果可为大冶湖流域水污染防治提供技术支持和理论依据。     

水源农业面源污染风险防控区划定方法研究

农业面源污染具有随机性、潜伏性、广泛性,已成为威胁饮用水水源安全的重要因素之一。本着预防为主的原则,探讨农业面源对水源的污染风险十分必要。采用指标法,分析污染物的危害性、排放方式、迁移途径等多种因素,开展水源农业面源污染风险分级评估。以双峰寺水库水源为例,从农村生活、农业种植、畜禽养殖等方面,分别计算了农业面源污染负荷,结合污染排放特征,开展了水库面源污染风险评价,划定了双峰寺水库农业面源污染风险防控区,并提出了污染防控建议。     

城乡结合带污染物入河特征及控制策略优化

城乡结合带是流域复杂多样污染物的主要源汇区。科学识别该类区域的污染物入河湖特征，并根据河湖水功能区划等环境保护目标要求，优化区域城乡发展规模与种养结构，对河湖保护和综合治理具有重要意义。以四湖流域中下区这一典型城乡结合带为研究对象，采用改进输出系数法与浓度法，分别计算2008-2018年各市县的非点源与点源污染物入河量，得到污染物入河时空分布规律与特征，探明洪湖市农业种养是主要贡献源区之一。通过建立区间模糊多目标规划模型，对低、高两种节水控污水平下2030年种养结构及城乡规模进行了优化。结果表明：(1)2008-2018年研究区TP、COD入河量呈增高趋势，分别增加3.86%、11.11%，而NH₃-N减少14.91%,TN减少0.4%，各类污染物入河总量最大值来源由监利市转移至洪湖市，研究区污染主控来源由城市污染逐渐转为农村污染，应加强农村面源污染的治理；(2)2030年研究区优化后节水减排效果显著，在高节水控污水平下荆州区域和潜江区域的万元GDP用水量比2018年最多下降42.2%和61.7%,TN、TP、COD、NH₃-N比2018年最...     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

北京市北运河流域农业非点源污染类型及贡献率分析

以北京市北运河流域为研究目标,对流域内各类非点源的污染负荷及其贡献率进行了系统的分析研究,并针对北运河流域内非点源污染的结构和空间分布特征提出了相应防治对策。结果表明:北运河流域农业非点源污染中CODcr的主要来源是生活污水,贡献率达到38%;氨氮的主要来源是种植业,贡献率达到43%;TN的主要来源是畜禽养殖,贡献率达到53%;TP的主要来源是畜禽养殖,贡献率达到74%。从污染负荷的空间分布看,流域内污染物排放量呈现出两头高中部低的空间分布特征,即下游通州区和上游昌平区非点源污染物排量明显高于其他区。     

水肥耦合模式下沙颍河农业非点源污染模拟研究

【目的】通过研究不同水肥组合对农田氮磷污染负荷输出量的影响,确定最佳水肥耦合方案。【方法】使用验证后的SWAT模型,以2008—2015年为例,模拟计算了沙颍河流域农田非点源污染TN和TP负荷的时空分布特征,并综合考虑不同灌水和施肥量情景下污染物输出负荷的变化规律。【结果】通过对设置的16种情景下的氮磷负荷变化进行比较得出:污染负荷的削减率与施肥量的减少量呈正相关,且在S4模式下,污染负荷削减效果最佳;污染负荷的削减率与灌水的减少量呈负相关,且在S8模式下,污染负荷削减效果最佳;当同时耦合灌水和施肥时,总氮的削减趋势随着灌水施肥的降低有所减缓,总磷的削减趋势在不同情景下变化不同。【结论】施肥量和灌水量各减少30%或40%时,农业污染削减效果最好。