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。     

小流域面源污染监测技术指标体系及监测方法初探

文章在深刻认识小流域面源污染特点和监测现状的基础上,结合小流域面源污染监测实践经验,采用层次结构分析法构建了一套小流域面源污染监测技术指标体系,并对主要指标的监测方法体系进行了初步探讨,旨在为科学、有序地开展小流域面源污染监测提供科学依据。     

丹江口水库核心水源区典型流域农业面源污染特征

为分析丹江口库区农业地表径流及其水质污染特征,识别流域水质污染风险变量,探究主要潜在污染物时空排放规律,估算流域污染负荷并分析污染物来源贡献,应用因子分析方法,通过周年常规监测,对核心水源区典型小流域的地表径流及其水质污染特征进行了分析,并探讨了其时间差异性。同时采用平均浓度法估算了流域内面源污染负荷量和各污染源类型对主要潜在因子负荷的贡献率。结果表明:流域内水体浊度、色度及流量在上游与下游间存在显著差异,总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝酸盐氮(NO_3~--N)、pH和电导率在不同监测断面间差异不显著;TN、TP、COD和流量是影响库区水质、造成污染风险的主要潜在因子;5—9月,随着降雨量和流量的增加,同步出现农业面源污染排放高峰。流域内,上、中、下游流域监测断面TN年负荷量分别为4.94、11.04、20.43 t,TP年负荷量分别为0.17、0.50、0.68 t,COD年负荷量分别为29.02、68.78、118.27t。农业生产及生活对TN贡献较大,规模化养殖对TP贡献较大,二者联合对COD负荷贡献率达到76%。研究表明,大量氮磷随水土流失进入水体是引起小流域面源污染负荷偏高的主要原因,加大对农业生活区和规模化畜禽养殖的控制管理,构建植被缓冲带等减少水土流失措施,对有效防治丹江口核心水源区典型小流域的面源污染具有重要作用。     

基于模糊层次分析法的区域雷电风险评估方法研究

科学合理的雷电灾害风险评估能有效指导防雷减灾工作,传统雷电风险评估方法对于因素模糊的区域无法确定参数值,不能定量评估区域风险值。本文研究了基于模糊层析分析法的雷电风险评估方法,应用层次分析法提出雷电风险评估三层指标模型,结合模型各风险因子,利用模糊综合算法对区域内雷击风险指数进行计算,得出相对应的雷电风险等级。并通过实例证明,基于模糊层次分析法的区域风险评估在致灾因子的选择上更加灵活,对因素难值难以确定区域的雷电风险评估有较好的适用性。     

基于模糊数学法对赋石水库流域河流水质的分析

[目的]为了了解安吉县赋石水库流域内河流水质状况。[方法]2010年7月对该流域河流中15个点进行监测取样,采用室内测试分析和模糊数学综合分析法,分析了各测点DO、CODMn、NH4+-N、TN和TP 5项指标。[结果]构建了评价因素和评价等级的论域,计算了各监测点评价因子的关系矩阵,确定了监测因子的权重,并采用模糊数学综合评价法对各监测点的水质进行了评价。评价结果表明该流域河流水质为V类水,主要污染物为CODMn和TN。[结论]2010年7月以后该流域水质出现恶化,主要污染因子为CODMn和TN,需要加强对面源污染的管控。     

苏州工业园区燃气管网腐蚀风险评估

以苏州工业园区燃气市政管网作为实例,结合风险评估理论,建立燃气管网腐蚀风险评估模型,对工业园区内燃气管网腐蚀风险进行评估。评估模型采用基于改进AHP的模糊综合评定法,通过建立燃气管网的腐蚀风险指标体系,运用改进的AHP法确定各指标权重,并以模糊综合评价法建立腐蚀风险评价等级,最终求解出工业园区内各个管段的风险等级。随机选取苏州工业园区内6处燃气管道进行开挖检测,判断管道的腐蚀状况,并将检测结果与评估结果进行对比验证,结果表明该腐蚀风险模型能够较为准确地评估燃气管网的风险状态,对提高城市燃气管道腐蚀风险预警和管理水平具有一定实际意义。(图2,表4,参22)     

规模猪场猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)风险评估系统的构建

为建立适用于现代规模猪场的猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)风险评估方法,以猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)传入猪场和场内循环传播的相关风险因素组成的总体风险为建模系统,将其按层次建成由2个Ⅰ级、8个Ⅱ级和29个Ⅲ级风险指标变量组成的评估指标体系,并以此为基础构建了计算各级指标变量风险值的评估系统。该评估系统通过调查问卷、实地收集和工具辅助3种指标数据采集方法获取猪场PRRS风险相关数据,并计算输出各级指标风险值,提示猪场高风险指标和单一高风险因子,为规模猪场PRRS风险管理决策提供支持。     

流域面源污染关键区快速识别方法的研究与应用——以海河干流流域为例

选择了一个下垫面受人类活动影响剧烈的研究区域——海河干流流域作为研究对象,在综合考虑多种影响因素的基础上,对复杂的模型进行简化,形成一种基于"源-汇"框架以及地理信息系统(GIS)技术的流域面源污染快速评价模型,旨在为水环境管理者提供一种快速甄别流域面源污染潜在风险的方式,为贫数据研究区域的相关研究提供借鉴。     

界首市泉河小流域农业面源污染调查与评价

为了解界首市泉河小流域农业面源污染现状和特征，制定相应的农业面源防控措施，对流域内农业面源污染情况进行了调查分析和评价。通过对该典型小流域内陶庙镇、王集镇、代桥镇、泉阳镇4个乡镇的11个行政村的农田污染源、养殖污染源及人居生活污染源进行实地走访，调查数据应用等标污染负荷法进行评价分析。结果表明，界首市泉河小流域内4个乡镇的农业面源污染排放源中，农田污染源的污染物总量和污染负荷率分别是17.44 t和4.68％；养殖污染物排放总量和污染源负荷分别是99.31 t和26.63％；生活源污染物的排放量和污染负荷率最大，分别达到256.19 t和68.69％；在COD、TN、TP 3个主要评价因子中，污染负荷率最高的是COD，达80.22％，TN污染负荷率为9.22％，TP的污染负荷率为10.56％；养殖业污染和人居生活污染源是界首市泉河小流域农业面源污染的主要来源，也是该小流域农业面源污染防控的重点。在治理该小流域农业面源污染时，应大力发展绿色、生态、循环农业，严格控制畜禽养殖污染，加大农村人居环境整治，强化政府在农业面源污染治理中的统筹引导作用等。     

流域农业面源污染控制模拟优化系统的软件实现

针对当前国内治理流域农业面源污染信息约束的实际情况,设计一种更加适应我国国情的流域农业面源污染控制模拟优化系统,由于涉及数据量大、模拟与优化过程复杂且模型参数率定与验证需要多次循环,所以手动计算是一个庞大而繁杂的工作且容易出现错误,为使整个模拟与优化过程更为精确和简易快捷,将整个数据库、模拟和优化过程通过计算机实现流域农业面源污染控制模拟优化系统的软件,并选取阿什河流域为案例具体讲述软件的操作流程。该软件能够成功模拟国内流域农业面源污染实际情况,为制定流域农业面源污染的优化策略提供软件支持,对流域农业面源污染的控制具有重要意义。     

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.     

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。     

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。     

松华坝流域非点源污染关键源区识别

使用USLE模型作为识别松华坝流域非点源污染关键源区的方法,利用DEM、土地利用、降雨和土壤类型数据库计算出USLE模型中的各影响因子及年土壤流失量。结果表明,在牧羊河、冷水河和松华坝水库集水区中,非点源污染高风险区主要集中在牧羊河集水区,占其控制面积的1．61％;而在冷水河与松华坝水库集水区所占比例则较小,分别占其控制面积的0．39％和0．19％。在松华坝流域的水质治理过程中要针对不同的关键源区制定合理科学的规划措施。     

基于MUSLE模型的阿什河流域农业非点源污染风险评估

系统评价与分析流域农业非点源污染风险,对其防控治理具有重要的指导作用。本研究以遥感影像数据、数字高程模型(DEM)、土壤图件和相关文本资料为基本信息源,基于遥感和地理信息系统技术,采用修正通用土壤流失方程(MUSLE),结合各乡镇等标污染负荷大小,对阿什河流域农业非点源污染风险进行评估分析。结果表明:1)流域地表潜在侵蚀风险存在明显的空间地域分布规律,东南部地区风险整体偏高,而西北部和中部平原地带多为中等和低侵蚀风险区;乡镇尺度上,小岭乡、玉泉镇、交界镇、红星乡和大岭乡潜在侵蚀最为严重。2)流域山地丘陵区林地面积大,侵蚀风险最高,其平均值为0.037,风险贡献率为61.88%;农业用地风险贡献率仅次于林业用地,达到20.50%;坡度上,微坡36.26%的风险贡献率在所有坡型中最高。3)乡镇侵蚀风险分布与对应非点源污染风险不能完全重叠,位于平原地带的杨树乡和双丰镇侵蚀风险良好,其单位面积污染风险值远高于乡镇平均值,应重度防控,大岭乡、小岭乡和玉泉镇侵蚀风险严重,污染防控等级为适度。     

典型农业小流域面源污染源解析与控制策略——以丹江口水源涵养区为例

【目的】对丹江口库区典型小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该地区农业面源污染负荷和污染源,以期为制定针对性防控策略及促进农业绿色发展提供参考依据。【方法】通过问卷调查形式对谭家湾流域进行实地走访调研,对两个村域内的种植、养殖和人居生活等污染源进行分类调查,应用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷进行估算。【结果】谭家湾流域农业面源污染实际产生量由2015年的162.32 t降低至2020年的27.79 t,等标污染负荷总量由62.44 m³下降至21.14 m³,主导污染源由土地利用转变为畜禽养殖。流域内总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的年负荷总量分别为5.56、0.86和21.37 t。各类污染源的贡献率表现为：畜禽养殖>土地利用>农村生活,其中生猪养殖的TN、TP和COD负荷量分别占流域负荷总量的50.91%、64.20%和46.66%,是该地区最重要的污染源。TN是流域内最主要的农业面源物,其污染等标负荷占负荷总量的52.6%,其次为TP,污染负荷率为40.7%,COD的等标污染负荷率最小为6.7%。环境污染风险评价结果显示,流域内畜禽粪便耕地负荷警报值为0.489,分级级数为Ⅱ,对环境构成污染的威胁为“稍有”,流域养殖总量在现有基础上还有10 815头猪当量的扩增空间。【结论】2015年以来,流域农业面源污染强度显著降低,保持合理的禽养殖规模,同时做好污染物消减措施,对促进丹江口库区典型流域农业面源污染持续减排具有重要意义。     

基于人为氮净输入及入河系数的流域河流氮输出负荷估算

构建基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流总氮(TN)负荷模型,以探索解决由于面源污染传输空间异质性、传统入河系数核算不确定性较大等问题所导致的典型流域基本测算单元精细化模拟结果难以向大尺度扩展的问题。以面源污染转化较复杂的亚热带南方丘陵区源头流域为研究区,通过建立流域人为氮净输入模型(NANI)和TN入河系数关键影响因子(水文、地形地貌、土地利用等)回归模型,对河流TN负荷通量进行估算。同时将基于小尺度流域(金井河)构建的相关模型向下游大尺度流域(捞刀河)进行应用。结果表明:金井河流域8个集水区(面积2.6~204.1 km^2)NANI从2012年到2017年呈现显著降低趋势,变化范围为(81.7±7.0)~(198.2±32.5)kg·hm^-2·a^-1,其中氮沉降、化肥净输入为主要输入源;构建了基于径流系数和高程为变量的NANI入河系数回归模型,并结合NANI模型对河流TN负荷进行模拟,模型决定系数(R2)、纳什效率系数(NSE)分别为0.729、0.714;将基于金井河流域构建的河流氮负荷模型应用于捞刀河流域(2543 km^2),4个监测断面模拟值与实测值误差范围为10.3%~17.2%。研究表明,基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流TN负荷模型在一定程度上满足科学、便捷、适用性,可用于南方丘陵区农业面源污染负荷的估算。     

复杂流域氮磷污染物输出特征及模拟——以南京市云台山河流域为例

为定量分析复杂流域下垫面氮磷面源污染对流域水环境的影响,研究以南京市云台山河流域为研究对象,结合原位观测,并构建降雨-径流水文模型以及面源污染负荷模型,对云台山河总氮(TN)、总磷(TP)浓度的时空变化特征以及流域不同下垫面TN面源污染产生及入河特征进行分析。水质监测结果表明:云台山河TN平均浓度为5.1 mg·L^-1,各河段TN均超Ⅳ类水质标准。TP平均浓度为0.14 mg·L^-1,仅阳山河支流超Ⅳ类水质标准。TN浓度整体表现为下游高于上游,旱季高于雨季。TP浓度空间变化不明显,年内变化缓慢,表现为逐渐下降的趋势。水文模型及面源污染负荷模型对TN的模拟效果较好,模拟结果表明云台山河流域TN年产生量为581.1 t,主要来自农田径流与农村生活源,胜利河片区和主干流片区是TN污染物的主要来源区域。流域TN年入河量为187.8 t,占面源产生量的32%。受土地利用方式及城镇化程度影响,不同片区TN面源污染入河量呈现明显的空间差异性。为达到目标水质,流域TN需削减量为137.3 t·a^-1,其中农田径流与农村生活污染需削减量分别为55.5 t·a^-1和39.7 t·a^-1。研究表明在流域水文资料较缺乏的情况下,结合原位观测与模型构建,可实现流域面源污染物负荷的定量估算。     

深溪河流域农业面源污染综合治理措施

根据深溪河流域污染面广、水土流失严重、乡村环境差、水体N、P含量高、水库富营养化的现状,提出以小流域为单元,对农业面源污染实行水污染防治与水土流失治理、生态经济发展兼顾的标本兼治修复技术,包括生态农业技术、人工水塘技术、植被缓冲带技术、湿地生态系统构建技术等,达到控制污染和水土流失,保证流域水质,改善乡村环境的目的,实现流域自然、社会、经济可持续发展的目标。