GIS支持下非点源污染模型应用分析

地理信息系统(GIS)具有强大的空间数据分析和可视化能力,可以反映非点源污染空间分布特性,将它与非点源污染模型结合可大大减轻非点源污染模拟难度。介绍了国内外非点源污染的研究现状,结合USEPA开发的BASINS系统及PLOAD模型,从数据的输入、模型参数的提取、结果的可视化3个方面分析了GIS在流域非点源污染研究中的应用,并以浙江省剡江流域为试验区进行了模拟,为此方面的研究提供了一定的借鉴。     

SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展

非点源污染是水环境污染的主要来源之一,其过程机理复杂,应用水环境污染模型模拟是研究非点源污染的重要手段.SWAT模型是国际上著名的分布式流域水环境模型之一,结合了遥感(RS)、地理信息系统((GIS)技术,能够准确、长时间段连续地模拟复杂流域的各种水环境过程以及气候变化、土地利用类型、管理措施对流域水平衡和非点源污染的影响,为监测、评价、研究流域水环境非点源污染状况提供了强大的支持平台.在大量调研国内外相关文献的基础上,围绕模型的主要标志性改进及应用成果介绍了SWAT模型的发展历程和现状,论述了模型应用于水环境非点源污染研究的几个主要方面和国内外研究新进展,分析了目前国内应用SWAT模型进行水环境非点源污染研究存在的问题,并对SWAT非点源污染子模型的发展趋势做了展望,以推广这一先进模型在国内的应用范围,提高非点源污染模拟、监测、评价工作的效率及结果的可靠性.     

SWAT模型在陕西黑河流域非点源污染模拟中的应用

SWAT模型是最具有活力的非点源污染模型之一,能够与GIS结合模拟复杂大流域不同土地利用条件下的非点源污染情况.本研究在建立流域非点源污染研究基础数据库的基础上,根据实测资料的完整性,运用GIS与分布式参数机理模型SWAT 2000版本的集成,利用1991-1996年的实测水量、泥沙和营养负荷数据进行参数率定,应用1997-1998年的实测数据进行模型验证,从而确定SWAT模型在黑河流域非点源污染模拟中的适用性和可靠性,可为流域非点源污染负荷的估算提供可靠的模型基础.     

水源地水土流失非点源污染定量研究进展

水土流失与非点源污染及水质等问题是目前国际上研究的热点。非点源污染是导致水污染的主要原因之一,由于其涉及范围广,具有随机性、分散性、成因复杂、潜伏周期长及难以定点监测等特点,使非点源污染定量研究成为控制水污染的关键。本文针对目前研究现状,介绍了基于水质监测和径流过程的非点源污染研究;总结和评述了近年来常用的非点源污染模型;分析了GIS技术在非点源污染研究中的应用;指出了目前水源地非点源污染定量研究存在的问题,对今后的发展方向进行了展望。     

基于GIS的非点源污染模型的类型、组成及其发展方向

非点源污染具有来源复杂、随机性大、分布范围广、形成机理模糊、潜伏性强、研究和控制难度大等特点 ,其对环境的影响日益突出 ,备受人们的关注。GIS作为一个有用的工具广泛地应用于环境模型中。基于GIS的非点源污染模型具有松结合模式、紧结合模式和嵌合模式 3种模式。GIS -NPS模型系统由模型、GIS和数据 3个主要部件以及地理统计、模糊理论和不确定性分析 3个辅助部件构成。GIS -NPS模型发展趋向在于提高数据获取能力 ;发展实用的GIS技术 ;加强非点源污染模型的研究 ;加强辅助构件的研究等方面     

GIS技术在农业非点源污染中的应用研究

介绍了农业非点源污染的特点、影响因素及地理信息系统(GIS)的功能特点,阐述了基于GIS技术的环境地理信息系统在我国农业非点源污染预测模型、时空分析、污染风险评估及土地利用污染中的应用,并提出了相应的建议。     

GIS在农业非点源污染研究中的应用

结合国内外GIS在农业非点源污染研究中的利用现状和实例,分析了GIS在农业非点源污染研究中应用的必要性,阐述了其应用的基本方法和形式并介绍了应用现状,探讨了GIS在此领域应用的未来发展趋势。     

基于3S技术的流域非点源污染定量模型及其研究展望

论述了流域非点源污染定量模型的类型,3S技术在流域非点源污染定量模型研究的应用及其局限性,明确了今后基于3S技术的流域非点源污染定量模型的发展方向和研究领域,特别关注了近年来地统计技术、高光谱遥感技术、智能3S技术等对流域非点源污染定量模型研究带来的应用前景。     

太湖流域非点源污染负荷估算系统的设计与应用

非点源污染是太湖流域水环境污染的主要来源,定量研究太湖流域非点源污染负荷,可为非点源污染的预报与防治提供决策依据.传统非点源污染负荷研究中GIS与非点源污染模型松散式结合的方式存在数据管理与转换工作量大的问题,尝试采用嵌合模式设计和开发太湖流域非点源污染负荷估算系统.介绍了系统的结构与功能,分析了系统主要功能模块-SCS模型、USLE模型和非点源污染负荷模型的实现流程.基于该系统进行了无锡市2005年非点源污染TN负荷的估算,结果显示其负荷总量为8 014.43 t.农业生产和生活污水的排放是该区非点源污染的主要来源.系统的应用表明其简化了模型计算的复杂过程,结果能够较客观地反映研究区域的非点源污染状况及其与土地利用的关系,具有较强的实用性.     

基于GIS的伊通河流域农业非点源污染风险评估

针对伊通河流域农业活动带来的水体污染及水土流失等环境问题,在分析农业非点源污染影响因子的基础上,选择了土地利用类型、土壤孔隙度、年降水量及氮磷排放量等影响因子,建立了农业非点源污染风险评估指标体系,并应用GIS技术,通过工程图绘制和叠加分析,采用幂法计算各因子权值,确定了风险等级指数,最后划分了农业非点源污染风险分区。研究结果表明:在沿河地区和相对发达的城市周边地区,受水田耕作和畜牧饲养等因素影响,农业非点源污染风险较高;在较偏远地区与林区,农业非点源污染风险相对较低。     

红壤丘陵区典型区域湖南长沙市非点源污染量化研究

结合通用土壤流失方程(USLE)和USEPA开发的PLOAD方程,建立非点源污染计算模型,采用GIS技术及野外实验确定模型中各个因子,并将该模型用于长沙市的非点源氮、磷污染负荷的计算。研究结果表明:长沙市地区非点源氮、磷污染负荷分别为9.9kghm-2a-1,1.49kghm-2a-1,其中氮污染主要以溶解态氮的形式存在,与降雨过程中产生的地表径流密切相关;污染来源最大的区域是城市用地区域,该区域的下垫面不透水率大,降雨过程中产生地表径流大;磷污染主要以吸附态磷的形式存在,来源较大的区域主要为坡度大、易发生水土流失的区域。     

集水区农业非点源污染之评估及控制对策

集水区内不当之农业活动，加速集水区土壤流失及水库水质恶化。本研究利用数值地形模型（Digital Elevation Model,DEM)、配合遥感探测（Remote Sensing,RS)与地理信息系统（Geographic Infomation Systems,GIS)等技术，撰写增益订水区非点源污染评估系统，探讨集水区农业非点源污染控制之成效。利用泥砂递移率与植生缓冲带区位检视集水区内之农业非点源污染源，划定集水区环境敏感区位，针对敏感区回收造林，可有效控制集水区农业非点源污染。     

松花江流域非点源氮磷负荷及其差异特征

为了研究松花江流域非点源氮磷污染负荷和差异,为水环境管理提供参考,该文运用数字高程模型（DEM）、2008年县级统计年鉴和土地利用等数据,基于遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术,利用输出系数模型（ECM）,对松花江流域非点源污染进行了空间模拟和负荷估算,并对流域内非点源污染差异特征进行了分析。结果表明,2008年松花江流域的总氮（TN）负荷为112.99×104 t,总磷（TP）负荷为4.05×104 t。其中,嫩江子流域TN和TP负荷最高,分别为52.08×104 t和1.79×104 t,分别占总量的46.09%和44.14%;第二松花江流域TN和TP负荷强度最高,TN负荷强度2.96 t/(km2·a),TP负荷强度 0.11 t/(km2·a)。从非点源成因角度分析,人为原因产生的非点源TN和TP负荷分别为95.92×104 t和3.40×104 t,分别占总量的83.90%和83.94%。人为原因是松花江流域非点源TN和TP产生的关键,天然原因也不容忽视。研究结果为总体上了解松花江流域非点源污染和水环境管理提供参考。     

南京地区2001-2010年面源污染定量监测及时空变化分析

基于2001~2010年气象资料和地理信息系统数据库,采用水土流失与土壤养分面源污染综合监测的模型方法,通过在南京全市范围土壤的布点采样和分析,对南京地区各区县10年期间水土流失与面源污染状况进行了定量监测和研究。结果表明：（1）全市各类土壤全氮、全磷、铵态氮和有效磷数据,能较好反映南京土壤养分现状和施肥情况。近年来全市大多数地区土壤具有全氮、有效磷显著增加、全磷明显减少的特点。（2）水土流失和面源污染具有年内和年度变化特征,其侵蚀与污染的月份多数发生在5~8月,侵蚀与污染最严重年度为2003年,最轻年度为2001年;（3）10年平均水土流失与面源污染的空间分布在各区县有显著差异,江宁区最严重,其次是六合区;（4）全市10年来水土保持和面源污染控制成效显著,植被覆盖率的增加和水土保持措施的加强,对减少水土流失与面源污染具有明显效果。     

晋江流域非点源氮磷负荷及污染源解析

计算流域非点源氮磷负荷并以此开展源解析对于水体污染控制具有重要意义。基于DEM数据,运用GIS工具划分子流域,提取土地利用和土壤类型等空间相关资料,通过调查及小区试验获取模型参数,建立晋江流域非点源氮磷污染负荷模型;利用SLURP模型和输出系数模型分别核算流域内不同景观类型土地输出径流和农村污染溶解态氮磷负荷,利用修正的USLE土壤侵蚀通用方程核算吸附态氮磷负荷,并进行污染源解析。结果表明:晋江流域非点源氮负荷为12298.95t/a,大部分为溶解态氮,占到了94.13%,主要来自畜禽养殖、农田径流和农村生活污水,其源贡献率分别为31.72%、26.38%和17.44%;非点源磷负荷为667.04t/a,溶解态磷和吸附态磷对流域总磷负荷贡献比例相当,分别为56.73%和43.27%,主要来自土壤侵蚀、农田径流和农村生活污水,其贡献率分别为43.27%、21.10%和12.25%。总体分析表明,土壤侵蚀、农田径流和畜禽养殖是影响晋江流域非点源氮磷负荷的主要污染源,亟待优先控制。     

福建省农业经济增长、农业结构与面源污染关系研究

农业面源污染已经成为影响社会经济可持续发展的突出问题,而农业结构被认为在其中发挥了重要的调节作用。本研究在根据曲劳(Truog)的养分平衡法理论测算了农业面源污染的主要来源——过剩氮总量的基础上,运用基于VECM模型的脉冲响应函数和方差分解方法,考察了福建省1998—2017年农业经济增长、农业面源污染、农业结构之间的关系。研究结果表明:1)农业经济增长、农业面源污染、农业结构之间存在长期均衡关系。2)格兰杰检验结果表明:农业面源污染与农业经济增长互为格兰杰原因;农业结构分别是面源污染和农业经济增长的格兰杰原因,农业经济增长是农业结构的格兰杰原因。3)方差分解结果显示:农业经济增长与农业结构对农业面源污染的冲击影响很小,对农业面源污染的预测方差贡献分别仅有4.31%和4.02%。但农业面源污染对农业经济增长的冲击影响较大,向前推进10年,其预测方差中来自农业面源污染的方差贡献达47.02%。为此,福建省应在继续保持对农业面源污染严格治理力度的基础上,重视绿色化农业技术和模式的开发应用,加强农业基础设施建设,制订更加明确精准的绿色农业导向性政策,加强绿色消费观念的引导和培养。     

农业非点源污染预测模型研究进展

农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程，因此, 模型化研究一直是非点源污染研究领域的一个核心内容。该文回顾了农业非点源污染预测模型的发展，简要阐述了国外农田尺度和流域规模尺度农业非点源污染模拟模型的功能和研究进展，对中国非点源污染预测、模型发展及存在问题进行了论述，提出从农业生产和水环境保护的角度去探讨污染物运移特征和定量预测模型，结合3S技术，并考虑非点源污染的不确定性将是今后非点源污染模型研究的主要内容之一。     

拉萨河流域非点源污染输出风险评估

有效识别流域非点源污染高风险区,对污染控制与管理以及水环境质量改善具有重要意义。该研究以拉萨河流域为研究对象,构建包括降雨、地形和施肥影响因子的输出风险模型,识别流域各级非点源污染输出风险的地域单元。结果表明:1996年和2010年,非点源污染输出风险概率分别为50.0%和46.3%;非点源污染风险处于较高以上程度的区域面积分别为12 985.8和11 628.0 km2,占全区总面积的38.9%和34.9%;与1996年相比,2010年非点源污染风险程度由低级别向高级别转换的总面积约为6 674.3 km2。拉萨河流域非点源污染发生的风险概率为中等,风险程度在局部范围内有所下降,主要表现在高风险区域面积减少、低风险区域面积增加,但是中等和较高风险区域面积有增加趋势。土地利用变化、农业生产和水土流失是非点源污染发生的主要原因,应巩固生态环境综合治理成果,提前应对可能出现的非点源污染问题,制定生态农业发展规划,营造控制非点源污染迁移的植被缓冲带。