基于SWAT的汾河运城段非点源污染模拟与研究

【目的】对汾河运城段非点源污染进行模拟与分析,为该流域非点源污染控制提供依据。【方法】构建汾河运城段的非点源污染SWAT(Soil and water assessment tool)模型,根据河津水文站2005-2010年的实测逐月径流、泥沙和水质数据对模型进行率定和验证,并利用率定好的模型对研究区域的非点源污染进行模拟研究与分析。【结果】建立了包括土壤侵蚀、水文过程和污染负荷子模型的汾河运城段非点源污染模型,该模型对研究区域的适应性较好,可用于流域非点源污染的模拟研究;对非点源污染负荷时间分布规律的分析表明,研究区域各水文年的非点源污染负荷为丰水年平水年枯水年,而且发生在汛期(7-10月)的TN、TP流失量分别在60%和70%以上;对非点源污染空间分布特征的分析发现,研究区域内污染的关键区域主要为万荣与新绛县部分子流域,该部分区域降雨量、土壤侵蚀性均较大,并且坡度也相较其他区域大,因而产沙量相对较大,再加上农业活动的影响最终导致非点源污染相对较大,由此可见控制非点源负荷产出的关键在于减少流域的水土流失;对研究区域内TN、TP各类污染源贡献率进行分析可知,研究区域的非点源TN、TP负荷中分别有46.3%和53.5%为土壤养分流失所产生。【结论】汾河运城段非点源污染的控制重点在汛期(7-10月),采取相应措施减少水土流失、降低土壤养分流失、减少农业用肥量可以有效地控制研究区域的非点源污染。     

基于时间序列的农业非点源污染产出预测研究

选取三江平原蛤蟆通河流域作为研究区,利用SWAT模型农业非点源污染模拟结果,建立了农业非点源污染的季节性ARIMA模型,对未来3年农业非点源污染进行了预测,为非点源污染防治提供一定的理论依据。     

渭河流域陕西段农业非点源污染研究

农业非点源污染是当今环境污染的重要来源之一。针对渭河流域的农业非点源污染,分析了2005年该流域陕西段的水土流失、化肥污染、生活污水污染、禽畜粪便污染、农膜污染等主要污染源,基本摸清了该地区的农业非点源污染源和污染情况,并提出发展绿色农业是治理该地区农业非点源污染的战略性措施。     

洱海流域农业非点源污染负荷分析及防治对策

对云南大理洱海流域17个乡镇进行了等标污染负荷法分析。结果显示,喜洲镇农村生活污染负荷最大,右所镇畜禽粪便和农田化肥污染源负荷均最大;聚类分析法分析结果显示,所划分的4个类别等标污染负荷平均值分别为293.43、511.96、865.59和1104.75 m3,表明不同区域农业非点源污染的相对差异明显。根据流域面源污染的3种主要类型提出了相应的防控对策。     

巢湖流域农业非点源污染现状及控制策略

农业非点源污染已成为目前巢湖水体富营养化的一大主要威胁,对巢湖流域农业非点源污染结构和现状进行了系统的分析,并针对性地提出了控制农业非点源污染的措施和策略。     

基于SWAT模型的植草河道对非点源污染控制效果的模拟研究

以三峡库区香溪河流域为研究区,基于SWAT模型,通过收集整理香溪河流域2011年DEM、土壤、土地利用数据和1970—2011年的气象数据,在模型得到满意的率定和验证的基础上,模拟分析了流域内农业非点源污染的空间分布特征,评价了植草河道措施对于农业非点源污染的削减效果。模拟结果表明,SWAT模型能够较好地模拟研究区非点源污染,研究区TN和TP污染负荷集中分布在南阳水系,以及古夫、高岚水系的下游区域。全流域TN和TP污染总负荷分别高达1388t和239t。实施植草河道措施之后,TN和TP污染负荷分别降到1120t和157t,共削减了16.7%的TN负荷和34%的TP负荷。因此,从控制效果来看,植草河道能够很好地控制三峡库区香溪河流域的农业非点源污染,尤其是对TP污染控制效果更加明显。     

基于SWAT的滇池流域农业非点源污染空间分布特征研究

该研究应用SWAT模型对昆明市滇池流域进行了流域农业非点源污染负荷的模拟计算,利用昆明水文站干海子2008—2014年的实测日径流数据进行了模型的率定与验证,验证结果显示,SWAT模型适用于滇池流域。并且利用验证后的模型分析了2008—2014年滇池河流域年均的非点源污染空间分布特征,结果表明,有机氮和有机磷负荷输出的地区大体一致。总体上,滇池河流域农业非点源污染的较大负荷产生量集中在中部地区,少量分布在南北部角落其他地区输出负荷相对较少。     

石头口门水库双阳河流域农业非点源污染发生潜力评价

以资料收集、实地调查结合GIS技术为主要手段,采用农业非点源污染发生潜力(APPI)模型,对石头口门水库双阳河流域9个行政区的农业非点源污染发生潜力进行预测和评价,并通过对该流域的农业非点源污染负荷量的估箅进行验证.结果表明,流域9个行政区中农业非点源污染发生潜力最大的是平湖区,齐家和太平次之,结果与污染负荷量的估算结果基本一致.流域内化肥氮磷排放量为9512t·a-1,畜禽氮磷排放量为30 731t·a-1,居民氮磷排放量为1 645t·a-1,可见畜禽氮磷排放造成的非点源污染最为严重,占整个非点源污染负荷的73%,需作为优先控制的对象引起足够的重视.     

基于阶段输出系数模型的农业非点源污染负荷估算与评价——以四川省为例

传统的农业非点源污染负荷输出系数模型无法实现农业非点源污染阶段负荷估算。本研究综合考虑农业用地、畜禽养殖和农村生活,从产生、流失、入河3阶段分别建立了农业非点源污染负荷估算模型,并以四川省为例,估算了2012年农业非点源TN（总氮）、TP（总磷）3个阶段的污染负荷量,分析了其主要来源及污染区域。结果显示,产生阶段中农业用地是主要污染源,遂宁、巴中、雅安和德阳产生负荷强度较高。流失和入河阶段中畜禽养殖成为主要污染源,阿坝流失负荷强度最大,遂宁水质受农业非点源污染影响最严重。研究表明,阶段输出系数模型能简便可靠地实现农业非点源污染阶段负荷估算。该研究可为农业非点源污染的源头控制、迁移过程控制和受纳水体修复提供支撑。     

概率配点法在流域非点源污染不确定性分析中的应用

农业非点源污染的形势十分严峻,流域水环境模型虽能为非点源污染管理提供决策支撑,但显著的不确定性制约着模型的应用效果.系统的不确定性分析十分重要,而传统的基于Monte Cado模拟的小确定性分析方法存在着计算成本高昂的缺点.因此,尝试将概率配点法(Probabilistic Collocation Method)应用于流域非点源污染的小确定性分析.研究以美国Newport Bay流域的二嗪磷农药非点源污染为案例,利用WARMF模型进行污染模拟.结果表明,在许多情况下,概率配点法可以通过很小的计算成本获得与传统Monte Carlo模拟方法相近的不确定性分析结果,体现出该方法在非点源污染研究中应用的优势.此外,还揭示了管理因素对于非点源污染模拟及其不确定性分析的影响作用.     

洱海水质的演变过程及趋势

根据洱海近30年的水质监测资料和1996年洱海主要入湖河流水质监测资料,研究洱海水质时空演变的主要因素。结果表明：1971～1999年洱海水质呈不断恶化趋势,且恶化程度逐渐加强;水质月变化为8月份水质指数最高,5月份水质指数最低。造成这种变化的主要原因是降雨量的增加,形成的地表径流量增大,导致由河流带入湖区的非点源污染物增加;洱海西南部的入湖河流非点源污染严重,污染源主要来自工业废水和生活废水等。通过建立灰色GM(1,1)预测模型,对洱海2000～2010年水质演变趋势进行了预测,以期为今后的水污染防治提供依据。     

我国三个典型流域人类活动净氮输入量估算及其影响因素

目的 人类活动氮素过量投入是引起面源污染的重要原因之一。阐明人类活动净氮输入量的时空分布特征及其影响因素,为解决面源氮素污染问题提供数据支持。方法 利用人类活动净氮输入量（net anthropogenic nitrogen input,NANI）模型,通过统计年鉴和文献综述获得NANI相关数据和参数,对农业化的香溪河流域、城镇化的太湖流域和全面推进农业绿色发展模式的洱海流域的净氮输入量进行评估。结果 从NANI强度上看,3个典型流域NANI平均值按照大小排序为：太湖流域（13 241 kg·km^-2·a^-1）、香溪河流域（2 183 kg·km^-2·a^-1）、洱海流域（1 582 kg·km^-2·a^-1）。从来源上看,氮肥施入（Nfer）和食品/饲料氮（Nim）是NANI最大来源,占比58%—97%,对NANI贡献从大到小排序为：氮肥施入、食品/饲料氮输入、氮沉降输入、作物固氮输入。从时间尺度看,2019年同2010年相比,香溪河流域NANI中食品/饲料氮输入比例下降23个百分点,氮沉降比例上升34个百分点;洱海流域NANI中氮肥施入比例下降86个百分点;太湖流域NANI中食品/饲料氮输入比例上升31个百分点,作物固氮量和氮沉降输入比例下降14个百分点和12个百分点。从影响因素上看,3个典型流域NANI与城镇人口密度均呈现显著相关性（P<0.05）,且随城镇人口密度的增加NANI随之升高;耕地面积占比与NANI的拟合上,香溪河流域有显著影响（P<0.05）,但洱海流域和太湖流域均无显著影响（P>0.05）。结论 香溪河流域中昭君镇、峡口镇和黄粮镇,洱海流域中下关镇、上关镇和凤仪镇,太湖流域中张家港市、嘉兴市秀城区、杭州市拱墅区和上海市南汇区是NANI的关键源区;以农业为主的香溪河流域化肥施入是NANI的主要来源;城镇化程度较高的太湖流域食品/饲料氮和肥料氮投入是NANI主要来源;农业绿色发展措施可显著减少人类活动净氮输入量。因此,在关键源区大力推广农业绿色发展措施,同时有效降低饲料和肥料的投入量,有利于控制农业面源污染。     

种植规模、环保认知与环境友好型农业技术采用——基于洱海流域上游农户的调查数据

为探索洱海流域农业面源污染微观治理机制,了解种植户的生产规模和他们的环保认知是否促进环境友好型农业技术的的推广应用,基于洱海流域上游397个水稻种植户的问卷调查数据,利用负二项回归模型,对农户采用环境友好型农业技术行为的影响因素进行分析。结果表明,规模经营和环保认知提升能显著促进农户采纳多种环境友好型农业技术。与种植规模相比,环保认知对环保型农业技术采用的影响较大。此外,农户改善生活环境的意愿也有助于采用农业技术。     

洱海流域不透水面遥感信息提取技术研究(英文)

[目的]研究洱海流域不透水面遥感信息提取技术,以期开发水污染形成时空过程动态模拟平台。[方法]采用线性光谱分离技术,实现V-I-S模型求解,从2009年Landsat5的TM数据中对洱海流域进行不透水面遥感信息提取,利用植被、高反照度、低反照度和裸土4种最终光谱端元的线性组合,模拟TM波谱特征,并对其分布范围、空间特征等进行了分析。[结果]中等分辨率影像适合于流域尺度的不透水面提取,其结果可靠、精度较好。[结论]该研究结果为选择洱海非点源污染的调控策略、协调经济发展与环境保护的关系提供了决策依据。     

洱海流域不透水面遥感信息提取技术研究

[目的]研究洱海流域不透水面遥感信息提取技术,以期开发水污染形成时空过程动态模拟平台。[方法]采用线性光谱分离技术,实现V-I-S模型求解,从2009年Landsat5的TM数据中对洱海流域进行不透水面遥感信息提取,利用植被、高反照度、低反照度和裸土4种最终光谱端元的线性组合,模拟TM波谱特征,并对其分布范围、空间特征等进行了分析。[结果]中等分辨率影像适合于流域尺度的不透水面提取,其结果可靠、精度较好。[结论]该研究结果为选择洱海非点源污染的调控策略、协调经济发展与环境保护的关系提供了决策依据。     

基于输出系数模型的1998—2016年洱海流域磷素时空变化特征分析

为分析1998-2016年洱海流域磷素时空变化特征,本研究通过输出系数模型计算1998、2005、2010、2016年洱海磷污染负荷,以细化磷污染来源。结果表明:1998-2016年,洱海总磷污染负荷总体呈上升趋势,具体表现为流域内点源污染增加、面源污染减少,但面源污染仍是主要污染源。其中,1998年洱海流域总磷污染负荷为390.273 t,2005年为402.150 t,2010年为398.879t,2016年达到最高值429.451 t。农业面源、畜禽养殖粪便和城镇居民生活污水是洱海流域三大污染来源,其产生平均负荷分别占总磷污染负荷的48%、18%、15%。洱源县总磷污染负荷达205.608 t,大于大理市污染负荷。洱海子流域总磷单位面积负荷集中于86.027~540.519 kg·km^-2·a^-1,其中子流域1~14变化明显。今后流域治理过程中可通过提高污水处理效率、实现畜禽粪便科学还田、合理施用化肥等方式,减少磷素向水体中的排放量,从而实现流域内磷素的合理循环。     

非点源污染模型研究进展

水域环境中非点源污染日益严重,其管理和控制越来越受到人们的重视.非点源污染模型作为描述和评价非点源污染的有效工具,是目前研究的热点.本文概述了非点源污染模型的发展过程,介绍了EPIC、SWAT、HSPF、AGNPS、DWSM等常见模型及其应用,并探讨了目前非点源污染模型研究中存在的问题及未来的发展方向.     

基于GIS的农业面源污染风险评估

为满足农业面源污染控制实际需要,建立一种农业面源污染风险评估方法。该方法以农业面源污染风险影响因素分析为基础,建立面向农业面源污染风险评估的GIS空间分析模型,在GIS支持下,实现模型所需数据的提取及分析运算,获得多尺度农业面源污染风险程度分布图,为农业面源污染控制提供工作目标区。以杭埠河流域为样区进行模型应用,获得了较精确的计算结果;农业面源污染风险评估方法对监测地区基础数据要求不高,是一种可行的污染监测新途径。     

适用于中大尺度流域的非点源污染模型

从非点源污染发生机理和当前水文水质资料实际情况出发,考虑污染物运移规律,采用广泛应用的降雨径流和土壤侵蚀模型,结合河道断面监测资料推算的非点源污染物平均浓度,提出了一种保守性物质非点源污染负荷估算方法。在山东省小清河流域进行应用的结果表明该模型可行。     

基于ＳＷＡＴ模型的图们江流域氮磷营养物非点源污染研究

运用数学模型模拟非点源污染物的空间分布及其输移转化机制,是当前农业非点源污染研究中的重要手段和途径之一.流域尺度长时段分布式水文模型SWAT(soil and water assessment tool)应用于我国南方许多流域的非点源污染模拟上都取得了较好的结果.利用SWAT模型建立了东北图们江流域非点源污染数据库,对该流域(中国一侧)划分为5个小流域46个水文单元,分别进行了水文模拟、降雨径流和土壤侵蚀量计算.结果表明,图们江流域农业非点源污染主要的发生区在流域中部,海兰河和布尔哈通河交界的区域内.该区内有机氮和有机磷的非点源污染负荷明显高于其他地区,推测认为该区域为延边州首府延吉市所在地,城市建设和经济发展带来了繁荣,也造成了局部地区的植被破坏、土地裸露,水保能力下降,因此水土流失现象比较严重.另外,通过分析流域内有机氮和有机磷的时空变化特征发现,2007年延吉、龙井地区为氮磷营养物非点源污染最大发生区(有机氮9.76t·a-1,有机磷1.24t·a-1),而2008年除延吉、龙井地区外,珲春地区有机氮和有机磷非点源污染均有加重的趋势(分别由1.39t·a-1上升到3.82t·a-1,0.17t·a-1上升到0.48t·a-1);氮磷营养物的空间分布特征表明,2007年与2008年除了延吉、龙井一带为最大发生区外,珲春地区有机氮流失有所加重(从1.39 t·a-1上升到3.81 t·a-1),有机磷流失也有所加重(0.17 t·a-1上升到0.48 t·a-1),而安图等地区则有所减轻.