基于L-THIA模型的密云水库地区非点源污染空间分布特征

农业生产营养物质的输出是造成水环境污染的重要原因之一。该文以北京密云水库周边地区为研究区域,基于土地利用、土壤以及降水等下垫面信息,利用长期水文影响评价(The Long-Term Hydrologic Impact Assessment,L-THIA)模型,估算研究区内污染物的长期平均输出负荷,并分析其空间分布特征。研究结果表明：不同土地利用类型的污染物输出负荷是不同的,其中以农用地对研究区内非点源污染的影响最大。结果表明,在流域规划和管理中使用L-THIA模型分析农业非点源污染的空间分布是可行的。     

基于氮素流失对非点源污染研究的述评

从世界范围看,非点源污染已成为水环境污染的主要形式,而农田土壤的氮素流失是非点源污染的重要表现形式。以氮素流失研究作为基点,从研究内容、方法及模拟模型等几方面介绍了国内外非点源污染的研究现状,并分析了其未来的发展趋势。     

农业生态系统中氮素造成的非点源污染

施入农业生态系统中的氮素,除一部分被作物吸收外,其余大部分经径流,淋溶,农田排水等形式流失。畜禽养殖场所排废水中的氮素也主要进入地表水和地下水中。氮素流入对水域的污染为非点源污染,主要导致地表水的富营养化,地下水硝酸盐含量过高等。     

上海市都市农业区域地下水磷素非点源污染特征研究

为研究都市农业区域非点源磷污染对地下水的影响,选择上海市南汇区新场镇果园村的地下水为研究对象,并于2009年7月到9月雨季对该区域地下水进行连续监测。研究结果表明:该区域地下水中磷的形态以水溶性有机磷为主,水溶性总磷含量介于0.75～1.97mg/L之间,平均浓度为1.31mg/L,磷酸盐浓度在0.22～0.62mg/L之间,平均浓度为0.42mg/L。水质低于地表水Ⅴ类标准(0.4mg/L),地下水污染水平已严重超标,不宜饮用。地下水中非点源磷的迁移与土地利用类型相关,果园旁地下水中磷素浓度在降雨前后变化明显。同时,降雨时地表径流加剧磷素流失,农田施肥、水体渗漏均会加剧地下水磷素非点源污染。     

水环境非点源污染模型的研究进展和展望

随着非点源污染负荷在水体污染中所占比例的增加,非点源污染的定量化研究越来越受到全球的关注。本文介绍了几个广泛应用的经典的非点源污染模型:SWMM、STORM、HSPF、AGNPS、AnnAGNPS、ANSWERS、ANSWERS-Continuous、SWAT。针对非点源污染模型研究中存在的问题,讨论了非点源污染模型未来的研究方向和发展趋势。     

基于SWAT模型对非点源污染分布特征的研究——以汾河上游为例

为了加快汾河流域水污染源治理,本文基于数字高程模型（DEM）、土壤类型、土地利用、气象、水文、农作物管理数据,构建了汾河上游SWAT模型,并对该地区非点源污染分布特征进行研究。研究结果显示：（1）汾河上游流域泥沙及总氮输出系数较大的区域集中于海拔较高、坡度较陡、耕地较多的中部、东部及东南部;总磷输出系数较大的区域集中于中部及中东部城镇、村庄等人类聚集地集中的地区;（2）汾河源头区,虽然海拔较高、坡度陡,但泥沙、总氮、总磷输出系数均较小,没有明显的非点源污染;（3）草地为泥沙和总磷的主要贡献来源,耕地输出系数对总氮的贡献比很大,林地对总氮和总磷的贡献较低,城镇的总氮和总磷输出系数较大,但是由于面积占比小,整体贡献较低。     

农业活动非点源污染与地下水的污染与防治

农业活动造成的非点源污染与地下水污染的关系十分密切。污染的原因是多方面的，污染途径也各有不同，在详细分析由农业非点源污染造成地下水污染的原因与污染途径的基础上提出了地下水系统污染的防治措施。     

GIS支持下的非点源污染模型

非点源污染在世界各地普遍存在,全世界12亿hm2耕地出现了中度到严重程度的退化,其中有12％是由于非点源污染引起的。非点源污染还严重影响地下水水质,对人类健康和农牧业生产造成严重威胁。预测大规模的非点源污染物的空间和时间的变化,需要多学科的理论知识,将这些知识有机结合起来才能准确预测。而利用GIS建立起来的非点源污染模型可有效解决这一难题。     

基于AnnAGNPS模型的农业非点源污染模拟

以大沽河典型小流域为研究区,借助GIS和相关资料率定参数,完成模型数据库的建立。在此基础上,采用流域出口2001～2002年径流量、泥沙和总氮监测数据优化参数、校准和验证模型,分析AnnAGNPS模型在大沽河典型小流域应用的可行性。2000～2001年,地表径流的年均模拟偏差分别为12.7%和7%,丰水期的月模拟偏差都在±30%以内,日模拟值与实测值相关系数分别是0.98和0.91,模拟结果理想;年均泥沙输出模拟误差分别为19.1％和15%,月均泥沙估算的相关系数分别为0.78和0.73,模拟结果基本可接受;年均模拟误差为50%左右,月均估计及降雨场次模拟的相关系数分别低于0.7和0.6,总氮污染负荷估算有很大的不确定性。结果表明,如何提高模型的营养盐模拟精度将是未来AnnAGNPS模型在大沽河流域应用的前提与基础。研究成果对于AnnAGNPS模型在国内的应用和推广,具有很好的示范性,并为大沽河全流域分布式水文模型的构建奠定了基础。     

非点源污染环境模型(ANSWERS-2000)研究现状

ANSWERS-2000是一个以分布式参数、物理学基础、连续模拟农田或流域为尺度的山地规划模型,目的是评价农业和城市最优化经营管理措施(BMPs)对减少沉积物和养分进入地表径流及减少养分从根区流失的影响。该模型是专门为缺乏实测数据,无法对模型所需数据进行校正的流域规划者使用的。模型将整个研究区域模拟划分为面积相同的栅格(1 hm2或更小),假定同一栅格内所有特性(表层和下层土壤特性、植被、地表条件、农作物管理和气象条件)都相同。模型利用不连续的降雨数据,模拟水文过程,在径流事件内以30 s为步长,在径流事件间则以1 d为步长。模型能够预测截流、地面保水力/滞留力、渗透、浸透、沉积物分离和混合粒径等级粒子的运输、农作物生长、植物吸收营养物质、土壤中N、P的动态变化、硝酸盐淋滤及受土壤条件、养分条件、植被和水文条件影响的硝酸盐、铵态氮、凯氏法测定的总氮、磷的流失量。模型采用基于ArcInfo的用户界面,便于数据文件的建立和处理。     

东南沿海中小流域非点源污染估算研究与分析

近年来，东南沿海地区中小城镇迅速崛起，大大促进了该区域经济的发展，但随之带来的环境恶化问题已明显影响到该区域经济的持续发展，威胁到人类生存环境。为此，运用长期水文影响模型中的非点源污染负荷计算模块（L-THIA NPS），结合GIS技术对东南沿海地区溪口流域的溶解态氮（TIN）污染负荷进行估算和空间分布模拟，将模拟结果和土地利用／覆盖图可视化显示并进行分析，从而使污染负荷的模拟结果可以更好地为流域非点源污染防治和环境管理措施的制定提供决策依据。     

估算紫色土流域地下水非点源污染负荷的降雨量参数法

非点源污染是生态环境建设中遇到的关键问题之一,本文以四川省盐亭农业生态试验站流域的地下水为例,通过设定降雨量参数,将降雨量与地下水非点源污染负荷联系起来,分别研究了地下水磷素与地下水氮素随降雨量的变化情况。研究发现两个研究区的TP、TN浓度与降雨量的相关性十分明显,相关系数R^2分别为0.987、0.947 5、0.933 1和0.901 8,而其他形态的氮和磷与降雨量的相关性并不明显;另外,研究发现地下水非点源TN污染主要是由于NO3-N浓度变化引起的,地下水非点源磷污染主要是由于颗粒态磷浓度变化引起的。     

果园带状生草对果园面源污染的控制效果

利用径流小区法观测琯溪蜜柚园套种不同宽度草带果园土壤流失量、径流量,并研究其对氮、磷面源污染的控制效果及不同施肥水平下适宜草带的调控效果.结果表明:(1)不同处理中,全园生草控制果园面源污染效果最好,径流、土壤、总氮、总磷年流失量分别为422.7 m3/hm2,26.0 t/km2,0.793 kg/hm2,78.8g/hm2;2.0m草和1.5m草带处理效果居中;1.0m草带处理最差,分别为927.0 m3/hm2,57.4t/km2,2.050 kg/hm2,279.3 g/hm2.(2)各处理都可极显著或显著降低径流量、土壤流失量、径流总磷、可溶性磷浓度和流失量,且控制磷流失效果相同,而1.0m草带处理时径流可溶性磷浓度和流失量与其他3个处理差异达极显著或显著水平.(3)人工生草(全园、带状生草)处理都可极显著降低径流总氮、铵态氮、可溶性氮浓度和流失量.(4)1.5m和1.0m草带处理径流硝态氮浓度显著高于全园生草和自然生草处理,而全园生草、2.0m和1.5m草带处理都可极显著降低径流硝态氮流失量.(5)不同施肥水平下,全园生草高肥、草带高肥、中肥、低肥处理径流总氮流失量分别为对照的16.46％,49.09％,41.60％,41.11％;磷总流失量分别为对照38.58％,41.73％,33.86％,35.43％;土壤流失量分别为对照18.29％,47.78％,53.97％,67.78％;径流量分别为对照25.14％,47.98％,48.53％,58.93％;草带高肥处理径流总氮、硝态氮浓度明显或显著高于低肥处理,超过了果园种植1.5m草带时百喜草的控制氮流失能力.     

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1.39t.a-1上升到3.81t.a-1）,有机磷流失也有所加重（0.17t.a-1上升到0.48t.a-1）,而安图等地区则有所减轻。     

考虑非点源影响的水源地水库水质预测研究

联合应用流域非点源AnnAGNPS模型和水库水质CE-QUAL-W2模型,研究了非点源污染对陕西省金盆水库水质影响。利用AnnAGNPS模型输出黑河流域非点源污染负荷,将其转化为金盆水库入库浓度作为CE-QUAL-W2模型的输入,对黑河金盆水质进行预测。结果表明:(1)非点源污染在洪水期时对金盆水库水质有较大影响,而在非洪水期时非点源污染对水库水质影响不显著;(2)非点源污染对水库纵向和垂向水质的影响存在差异性;(3)林地对流域非点源污染的削减起到很大作用;(4)在对水库水质进行预测时,应对洪水期和非洪水期的非点源污染区别对待。     

农田氮磷流失与农业非点源污染及其防治

农田氮、磷的流失,不仅造成化肥利用率的降低,还会引起农业非点源污染。通过分析国内外由于农田氮磷流失而引起的农业非点源污染现状和流失途径,提出加强污染源监控预警,综合运用管理措施和生态工程等,控制和减少农田氮磷流失对水体环境的污染。     

黑河水库非点源污染时空分布研究

[目的]对黑河水库上游流域进行非点源污染模拟与分析,为水库水环境质量改善提供科学支撑。[方法]采用非点源污染—SWAT模型对流域内水文站2002—2008年的实测降雨、逐月径流以及泥沙及水质数据进行率定与验证,并对流域的非点源污染进行分析。[结果](1)非点源污染的产出主要集中在汛期(6—10月)且与降雨成正相关关系;(2)流域内降雨量分布从南向北、从山区向平原递减,径流深与降雨量成正相关,泥沙、非点源负荷的空间分布与降雨量相反;(3)不同土地利用类型单位面积的非点源污染产出不同,耕地最大,草地次之,林地最小;(4)面积耕地减少,污染负荷显著减少,耕地转换为林地的效果优于耕地转换为灌木林,退耕还林还草可有效减少流域内非点源污染负荷。[结论]黑河水库非点源污染主要发生在下游汛期6—10月,退耕还林、减少施肥可有效控制区域非点源污染。     

流域基流氮磷流失的非点源污染定量研究

利用数字滤波技术,在结合基流营养物负荷量消退过程和气象因子影响分析的基础上,提出并建立了基流营养物日负荷量分割的递归滤波算法,对浙江嵊州长乐江流域基流氮磷流失进行定量分析。结果表明,基流总氮(TN)日负荷量模拟值的R2为0.86,模拟效率系数NSE为0.72;基流总磷(TP)日负荷量模拟值的R2为0.65,NSE为0.63。用该方法对长乐江流域2003—2012年基流养分流失量的定量分析结果表明,全流域TN和TP年平均基流流失量分别高达1 317.6t(15.25kg/hm2)和51.8t(0.60kg/hm2),占该流域平均TN和TP总径流流失量的61.82%和56.92%。随着降雨量的增加,长乐江流域近年来的基流TN和TP流失量均呈现出极显著的上升趋势,已经成为河流非点源污染不可忽视的重要污染源。