深圳坪山河流域土地利用变化对流域非点源污染负荷的影响

采用GIS空间分析技术,对坪山河流域1990和2000年的土地利用结构变化进行分析,并结合土壤普查资料和降雨数据,利用长周期水文影响评价模型(L THIA),以TP、TN为评价指标,对非点源污染负荷进行分析。结果表明:由1990年到2000年,耕地、园地有向建设用地转化的趋势,其中耕地和园地所占比例分别由原来的7.8%和12.4%减少到3.2%和8.7%,建设用地和水域所占比例分别由原来的1.8%和1.9%增加到7.5%和2.4%。同时,非点源污染敏感区不断扩大,平均径流量增加了9.6%;TN污染负荷由1990年的483.2t增加到2000年的498.4t,TP污染负荷从29.2t增加到36.3t。     

降雨和土地利用对流域非点源污染的影响——以滇池流域为例

基于污染排放负荷计算的非点源污染特征识别是开展滇池流域非点源污染控制的重要基础,并在当前流域气候变化和城镇化用地扩张的背景下显得尤为重要。基于流域分布式非点源模型IMPULSE,选择2008年和2014年开展滇池流域入湖非点源污染排放负荷模拟,从负荷量和负荷组成2个方面对比分析降雨和土地利用变化对流域非点源污染负荷排放特征的影响,并比较了4种水土流失控制措施的污染负荷削减效果。结果表明:(1)2014年流域TN、TP和COD入湖排放量比2008年分别增加23.87%,29.19%和1.65%。(2)各因子对入湖非点源污染负荷的影响排序为降雨土地利用农业结构及农村人口。降雨和农业结构及农村人口的变化均使入湖非点源污染负荷增加,而以城镇用地扩张为主要特征的土地利用变化减少了入湖非点源污染负荷。(3)水土流失是流域入湖非点源污染负荷贡献率最高的污染源,2014年TN和TP入湖负荷中城市面源比重略有提升,COD入湖负荷中城市面源的比重由16.44%提高至38.63%。(4)退耕还林在3种单项措施中的负荷削减效果最好,而退耕还林和坡地改梯田组合措施的TN,TP和COD负荷削减率分别为37.20%,37.73%和11.91%。研究结果对于科学制定流域非点源污染控制策略具有重要的支撑意义。     

土地利用变化对长阳县非点源污染负荷的影响研究

 利用输出系统模型,结合RS和GIS技术,对长阳县非点源污染负荷进行空间分布模拟和总负荷的估算。结果表明：①长阳县非点源污染负荷TN（总氮）,TP（总磷）从2000年到2006年呈逐步上升趋势,这种变化趋势与土地开发利用关系密切：在空间分布上,TN,TP由东向西纵深发展,污染负荷空间分布更加广泛;非点源污染负荷总量增加显著,2000年到2006年TN负荷增加幅度达到55.56%,TP负荷增加幅度为42.51%。②不同土地利用类型对非点源污染负荷总量的贡献率存在差异,对TN贡献率较大的土地利用类型是耕地、林地、草地;对TP贡献率较大的依次是林地、耕地、草地和建设用地。③不同土地利用类型对非点源污染负荷的贡献率也在发生变化,从2000年到2006年,耕地对TN的贡献率的变化最突出,上升了19%,草地贡献率下降了11%;草地对TP的贡献率变化最大,下降了18%,其次是建设用地,贡献率上升了5%左右。     

桃林口水库流域氮磷污染负荷对土地利用的响应分析

非点源污染是目前水体污染防治的主要对象,土地利用方式与污染物流失量密切相关。以桃林口水库流域为研究对象,通过构建SWAT非点源污染模型对流域非点源污染负荷进行模拟,研究不同土地利用结构对子流域TN、TP流失率的影响,并定量分析了研究区在2014和2019年土地利用类型下TN、TP流失量的变化。结果表明：构建的SWAT非点源污染负荷模型适用于该流域的非点源污染模拟,在单一的土地利用类型中,污染物流失率排序为耕地>草地>住宅用地>林地,与相对应的单一土地利用类型相比,林地的组合能有效降低子流域的污染物流失率;不同土地利用类型的产污能力差异较大,林地的单位面积产污量最低,耕地最高,与2014年相比,2019年流域林地面积增加而耕地和草地面积减少,TN、TP负荷分别减少了34.43%、23.75%。研究结果可为桃林口水库流域的水环境管理提供科学依据。     

基于水文分割法的鄱阳湖入湖非点源污染研究

为研究鄱阳湖流域非点源污染情况,选取鄱阳湖入湖主要河流为研究对象,利用各河流入湖控制站对流域径流量及水质进行同步监测,借鉴水文分割法的原理,应用非点源污染负荷估算公式,探求径流氮、磷负荷入湖规律。结果表明：2008年赣江、抚河、信江、饶河、修水等五河及博阳河、西河入湖氨氮和总磷的污染负荷(溶解态)为入湖非点源污染物的主要来源,占总入湖负荷的68%～76％;在空间分布上,入湖五河中赣江对入湖非点源污染负荷的贡献占绝对优势。根据分析结果,鄱阳湖的水污染治理应主要针对非点源污染,且重点在赣江流域。     

基于GIS技术的农村非点源污染分析——以渠县境内巴河州河汇流断面上游区域为例

为了有效地分析巴河州河汇合口(渠县境内)以上流域非点源污染问题,应用GIS技术进行水文分析(水系提取、流域划分)以及污染源的空间分异分析。基于评估区的水环境污染现状,选取城镇居民生活污水、农村居民生活污水、城镇地表径流、集中式畜禽养殖、化肥污染五大污染源,采用源强系数法和输出系数法进行COD、TN、TP 3种污染物的流失量计算,并分析其污染负荷,。结果表明:(1)评估区的91.93%的负荷来源于为农村居民生活污水、化肥污染、和城镇居民生活污水,最主要的污染源为农村居民生活污水。(2)评估区重点治理乡镇为三汇镇。研究成果较为清晰地分析出研究区非点源污染的分布情况,指出了需要重点治理的地域和污染源。     

土地利用变化影响的灞河流域潜在非点源污染风险时空变化特征

流域内土地利用方式改变引起非点源污染源的时空变化,已显著影响地表、地下水环境质量。以人类活动影响强烈的灞河流域为例,采用改进后的潜在非点源污染指数模型(PNPI),探讨近20年半干旱区城市型河流土地利用变化影响下的流域潜在非点源污染风险时空变化特征及其主导因素。结果表明:灞河流域主要土地利用方式为林地与耕地,共占流域面积的85%。1995-2015年间西安实施区域融合发展战略,河流下游平原区城镇用地扩张近4倍,侵占大量原有草地与耕地;基于Quantile分类法,将研究区潜在非点源污染风险值划分为极低、低、中等、高和极高等级,区域流域内潜在非点源污染风险呈现两极分化现象,即人类活动影响区的非点源污染风险增强,极高风险区迅速扩张,同时上游水源区的非点源污染风险降低;近期,西安市城镇化的快速推进是流域极高潜在非点源污染风险区域迅速扩张的主要原因。     

天津市非点源污染物空间分布规律研究

对天津市1995—2004年耕地、化肥施用、畜禽养殖、农村人口及城镇径流等进行了统计分析,得到各县(市、区)的非点源污染负荷量,结合土地利用G IS信息,运用空间分布原理得到天津市各县市区不同土地利用类型的非点源污染负荷模数。结果表明:市区、塘沽、大港和汉沽的承载关键污染负荷的土地利用类型是城镇用地,西青、津南、北辰、东丽和武清是农村居民点,其余县(市、区)的主要负荷土地利用类型是水田和旱地,应根据不同的关键负荷类型制定相应的工程与非工程措施进行有效的源头预防和治理。     

辽河源头区流域农业非点源污染负荷估算

近年来,非点源污染已成为我国水体污染的主要来源,其中又以农业非点源贡献最大。为探究辽河源头区流域农业非点源污染程度,运用排污系数法估算1999-2009年流域非点源污染负荷进行估算,对COD、TN、TP和氨氮的污染负荷变化趋势进行分析,应用等标污染负荷法对流域农业非点源污染状态进行评价。结果表明:1999-2009年辽河源头区流域农业非点源污染COD,TN,TP,NH3-N平均入河总量分别为35 899.67,10 402.40,1 258.56,4 306.22t/a。从不同污染物看,TN是辽河源头区流域面源污染的主要污染物,占污染物比重的47.21%。从不同污染源分析,畜禽养殖的污染负荷比为70.56%,远远超过另外三种类型的非点源污染负荷的总和,畜禽养殖污染是辽河流域非点源污染的主要来源,农村生活源的污染负荷比为19.33%,高于种植业及水产养殖业。从流域不同地区看,梨树、公主岭、东辽、双辽4市县对流域污染贡献较大,是辽河源头区流域的主要污染区域。     

SWAT模型在丘陵地区的非点源污染模拟研究

采用SWAT模型对苏南丘陵研究区进行非点源负荷模拟,对模型进行了率定、验证,在此基础上分析非点源污染与降雨径流的时间特性;比较不同土地利用情景下非点源污染负荷的变化;研究施肥对非点源污染负荷的影响;探讨不同管理措施对非点源污染的影响;为该区域非点源污染控制和综合治理提供科学依据。     

Pollutant loadings generated by nonpoint sources in the Santa Monica Bay Drainage Basin: A case study

The Santa Monica Bay provides a number of beneficial uses. To protect these, best management practices that control urban runoff should be utilized. In order to determine the types of best management practices to be used, an estimation of nonpoint source pollutant loads generated by the Santa Monica Drainage Basin is needed. Local land use, runoff, and chemical data were used to estimate pollutant loads from nonpoint source pollution and pollutant loads by land use in three subbasins of the Santa Monica Drainage Basin: namely, Ballona Creek, Malibu Creek, and Topanga Creek. The time period of available data was May 1988 to May 1990.The study found that (1) nonpoint source pollutant loads may be derived from local data, (2) pollutant loads by land use could not be derived because of lack of data, (3) an evaluation of seasonal pollutant loads fails to show significant trends.It is possible to evaluate pollutant loads that need control by best management practices in the Santa Monica Bay Drainage Basin by utilizing the pollutant load estimates of this study with pollutant impacts to beneficial uses.     

Nutrient load estimation in nonpoint source pollution of Hong Kong region.

Red tides and eutrophication have been frequently observed over the past two decades in coastal waters around Hong Kong, which are caused by many factors and one of them is the nutrient from nonpoint source pollution (NSP). This paper concentrates on the nutrients carried by river flow from watersheds. Since there are no systematical data sets of nonpoint source pollution in Hong Kong, monthly river water quality measurements, rainfall and river flow data, land uses, and other related information are used to analyze the characteristics of NSP and estimate the nutrient loads for Hong Kong region. Main achievements are as follows: firstly, besides mean concentration for single land use, the concept of integrated mean concentration for mixed land uses was proposed and applied. Secondly, mean concentrations were carried out for different land uses (agriculture, town, grassland, shrubland and woodland), each Water Control Zone, and Hong Kong region. Thirdly, the annual nutrient loads were estimated, for the first time in this paper, with various methods for the whole area of Hong Kong, and about 8000 tons of TN and 1500 tons TP are transported into coastal waters from Hong Kong's land in 1998.     

Monitor-based evaluation of pollutant load from urban stormwater runoff in Beijing.

As a major pollutant source to urban receiving waters, the non-point source pollution from urban runoff needs to be well studied and effectively controlled. Based on monitoring data from urban runoff pollutant sources, this article describes a systematic estimation of total pollutant loads from the urban areas of Beijing. A numerical model was developed to quantify main pollutant loads of urban runoff in Beijing. A sub-procedure is involved in this method, in which the flush process influences both the quantity and quality of stormwater runoff. A statistics-based method was applied in computing the annual pollutant load as an output of the runoff. The proportions of pollutant from point-source and non-point sources were compared. This provides a scientific basis for proper environmental input assessment of urban stormwater pollution to receiving waters, improvement of infrastructure performance, implementation of urban stormwater management, and utilization of stormwater.     

城市面源污染特征的分析

对城市面源污染物的种类、来源和危害,以及对受纳水体的影响两方面综合进行分析;系统归纳了城市面源污染特征的研究结果,得出结论:城市地表径流中污染物以悬浮颗粒物为主,其浓度明显大于城市污水;重金属及碳氢化合物浓度在数量级上与未经处理的城市污水基本相同;COD、BOD5、总大肠菌数、TN和TP都低于未经处理的城市污水;不同使用功能的地表降雨径流过程排污状况中,商业区污染负荷最大;城市地表径流污染物中的金属主要来自屋顶径流;碳氢化合物和铅主要是吸附在颗粒上,其他污染物浮动性较大。最后分析了城市面源污染的影响因素,如降雨强度、降雨量、降雨历时、城市土地利用类型、大气污染状况、地表清扫状况等。     

澎溪河流域土地利用对非点源污染时空分布影响

基于流域DEM、土地利用和土壤数据构建澎溪河流域非点源污染SWAT模型,采用2009~2014年逐日实测资料进行模型的率定验证,模型率定期和验证期的决定系数R2和Nash-Sutcliffe效率系数ENS均在0.7以上,模拟结果可靠。利用所建模型分析了澎溪河流域不同土地利用类型的非点源污染负荷的时空分布。结果表明,流域非点源污染负荷年际分布不均,2010~2014年中2011年TN和TP负荷最大,分别为2 655.17 t和167.14 t;不同土地利用类型的氮磷负荷均集中在流域南部及沿河地势低洼区;在流域坡度和土壤类型相同的情况下,耕地的负荷最大,TN和TP的年均负荷分别为1 631.47 t和146.34 t。     

两江汇流口污染混合区变化规律分析

三峡水库蓄水后,重庆主城两江汇流河段水质发生较大变化,为研究两江汇流口污染混合区变化规律,采用二维水质模型,基于概化的数值区域,对污染混合区进行数值模拟,分析汇流口污染混合区范围特性.分别从不同保证率、不同排污负荷、不同排污口等方面进行组合分析,以揭示污染混合区的变化特性.结果显示:河道流量越大,污染混合区越长;两江汇流口顺直河段污染混合区相对较长,弯曲河段污染混合区相对较宽,污染混合区范围基本与排污负荷成正比.     

海岸带陆源水污染负荷模型研究

综合采用GM(1,1)模型和曲线拟合法,建立了适合海岸带的陆源水污染负荷预测模型,并将其应用于烟台市,对2009—2013年的主要污染负荷量进行了预测。结果表明:在点源污染负荷中,生活废水所占比例最大,政府应当加强生活用水管理;工业废水污染负荷总体呈增大趋势,但万元产值工业废水排放量逐年下降;旅游废水污染负荷所占比例最小,但近年来增长迅速;生活废水排放的氮磷占点源氮磷污染总负荷的66%,是氮磷的主要来源之一,而农业非点源中的畜禽养殖废水排放氮磷占总氮磷污染负荷的一半以上,具有最大的氮磷污染潜在隐患。     

An Integrated Approach for Targeting Critical Source Areas to Control Nonpoint Source Pollution in Watersheds

This study presents an integrated approach for targeting critical source areas (CSAs) to control nonpoint source pollution in watersheds. CSAs are the intersections between hydrologically sensitive areas (HSAs) and high pollution producing areas of watersheds. HSAs are the areas with high hydrological sensitivity and potential for generating runoff. They were based on a soil topographic index in consistence of a saturation excess runoff process. High pollution producing areas are the areas that have a high potential for generating pollutants. Such areas were based on simulated pollution loads to streams by the Soil and Water Assessment Tool. The integrated approach is applied to the Neshanic River watershed, a suburban watershed with mixed land uses in New Jersey in the U.S. Results show that several land uses result in water pollution: agricultural land causes sediment, nitrogen and phosphorus pollution; wetlands cause sediment and phosphorus pollution; and urban lands cause nitrogen and phosphorus pollution. The primary CSAs are agricultural lands for all three pollutants, urban lands for nitrogen and phosphorus, and wetlands for sediment and phosphorus. Some pollution producing areas were not classified into CSAs because they are not located in HSAs and the pollutants generated in those areas are less likely to be transported by runoff into streams. The integrated approach identifies CSAs at a very fine scale, which is useful for targeting the implementation of best management practices for water quality improvement, and can be applied broadly in different watersheds to improve the economic efficiency of controlling nonpoint source pollution.     

北京长河湾流域径流非点源污染总量估算

针对北京城区流域径流非点源污染问题,选择典型流域--长河湾作为研究对象,采用源类型方法对汇入该流域的雨水水质进行分析,估算单场降雨径流的污染负荷,从而推算出流域的年径流污染负荷总量,并建立了径流污染主要水质指标之间的量化关系.结果表明,道路及屋面径流雨水中主要污染物(CODer、SS、TN、TP)之间存在良好的相关性;长河湾流域的径流非点源年污染负荷总量巨大,对城区水系构成了严重威胁.     

Urban total phosphorus loads to the St. Clair-Detroit River System

The St. Clair-Detroit River System watershed is a large, binational watershed draining into the connecting channel between lakes Huron and Erie. In addition to extensive agricultural lands, it contains large urban areas that discharge phosphorus from point source facilities, runoff of impervious surfaces, and overflows of combined sewers. To help guide actions to reduce phosphorus input to Lake Erie, we analyzed the spatial and temporal dynamics of loads from the three largest urban areas in the watershed (southeast Michigan; Windsor, Ontario; and London, Ontario), and used a previously calibrated storm water management model (SWMM) to explore options for reducing loads around metro Detroit. Point sources in these three urban areas contribute, on average, 81% of the total urban load and 19% of the Detroit River’s total phosphorus (TP) load to Lake Erie, while combined sewer overflows and runoff both contribute about 10% each to the urban load and about 2.5% each to the Detroit River’s load to Lake Erie. Most of the urban load (56%) comes from a single point source, the wastewater treatment facility in Detroit; however, TP loads from that facility have decreased by about 51% since 2008 due to improvements in wastewater treatment. Model simulations suggest that increasing pervious land area or implementing green infrastructure could help reduce combined sewer overflows in certain upper portions of the metro Detroit sewer system, but reductions were much less expressed for wet-weather discharge from the system.