基于GIS的尼洋河流域农业面源污染负荷分布特征

【目的】揭示尼洋河流域农业面源污染的现状特征,探明其首要污染源和关键污染区。【方法】采用输出系数模型中农村生活污水、农田化肥流失、畜禽养殖流失污染模型3个模块,基于林芝市2014年的农业统计资料,从水文、地形和行政区划3个角度,对尼洋河流域农业面源污染强度进行了估算和空间分析,并分析了COD、总磷、总氮、氨氮的污染负荷空间分布特征。【结果】4类污染物输出负荷量最大的区域为中游左控制单元;4类污染物负荷强度最大为下游左、右控制单元;畜禽养殖流失污染源是尼洋河流域首要污染源。【结论】尼洋河流域中游左岸是今后流域防治的主要对象,畜禽养殖流失污染源是主要的控制对象。     

基于SWAT模型的龙溪河泸县境内面源污染特征分析

应用分布式水文模型SWAT,首次以龙溪河泸县境内的面源污染为研究对象,通过对该流域的面源污染进行调查、监测和模拟,定量计算和分析该流域面源污染的时空分布规律以及识别关键污染源和污染关键区。结果表明:①SWAT模型在该研究区具有较好适用性,径流、氮磷负荷的纳什效率系数Ens在0.6~0.75,决定系数R^2在0.75~0.85,相对误差Re在10%~30%;②年产水量、TN产量、TP产量丰水期显著多于平水期,丰水期比重大约为70%~80%,平水期多于枯水期,枯水期产量比重在5%以内;③面源污染是各个子流域最主要的污染类型,农业化肥污染与农村生活污染在面源污染中所占比重最大;④农村生活污染对TN产量影响最大,农业化肥污染对TP产量影响最大;⑤11、13号子流域是非点源污染的关键区,选定云锦镇为重点防治区。     

基于SWAT模型的布尔哈通河流域面源污染的变化研究

【目的】揭示土地利用变化下面源污染时空变化特征,探究流域景观格局与面源污染的关系。【方法】以布尔哈通河流域为研究对象,利用SWAT分布式水文模型模拟1986-2016年4期土地利用变化下面源污染分布特征,运用Fragstats4.2软件计算了1986年和2016年布尔哈通河各子流域的景观格局指数,最后使用CANOCO5.0软件分析子流域面源污染和景观指数之间的关系。【结果】①构建的SWAT模型模拟的径流量和总磷量在校准期和验证期的决定系数R²和纳什效率系数NSE都达到0.6以上,模型能很好地模拟流域水文水质状况,1986-2016年,SWAT模拟的总磷年负荷分别为74.04、73.78、82.50 t和128.31 t。②面源污染与景观格局存在密切关系,景观组成格局方面,林地面积与总磷负荷负相关,农田和建设用地面积与总磷负荷正相关;景观空间格局方面,林地斑块破碎化程度与总磷负荷正相关,而农田斑块的破碎化程度与总磷负荷负相关。流域斑块之间的越高流通性和聚集性,对养分流失改善有积极作用,而流域内景观异质性的增加和形状的复杂化,则会导致污染负荷输出风险的增加。【结论】流域面源污染负荷急剧增加,面源污染防治的关键控制区域在坡度较高的北部区域和农田及城镇集中的东部区域,该区域规划土地利用和优化景观格局时,应优先考虑防止林地斑块破碎化程度的提高和控制城镇面源污染源。     

西充河流域(西充县境内)面源污染现状与防治措施

以西充河流域(西充县境内)的23个乡镇为例,采用输出系数法,从各个污染源和不同乡镇的角度出发,对西充县境内的农村面源污染进行了综合评价,并提出相应的防治措施。结果表明:研究区内的主要污染为农村面源污染:183.3%的污染负荷来源于为化肥污染、农村居民生活污水和散养畜禽;2虹溪河支流与龙滩河相比,污染较严重;3污染最严重的乡镇为晋城镇。根据评估结果,本文提出了相应的面源污染综合治理的工程及非工程措施和建议。     

阿什河流域氮磷输出负荷及其与下垫面特征的关系研究

阿什河是松花江一级支流中污染最为严重的河流之一,农业非点源污染所带来的环境问题堪忧。以位于哈尔滨阿城区的阿什河流域为研究区,应用SWAT模型对阿什河流域总氮总磷进行模拟,分析研究区不同土地利用、土壤类型和坡度条件下营养物输出负荷规律。结果表明,不同土地利用总氮输出负荷最大的是农业用地,其次为森林、草地等,其中农业用地总氮输出量占总输出量的81.2%;不同土地利用总磷输出负荷较高的是农业用地和草地,其次为灌丛、湿地和森林,农业用地总磷输出量占总输出量的72.3%。不同土壤类型总氮输出负荷最大的是城区,其次为水稻土、黑土和草甸土等,而各土壤类型总氮输出量占比较高的是黑土、草甸土和暗棕壤,分别占38.5%、27.3%、24.0%;不同土壤类型总磷输出负荷及输出量占比顺序同总氮相一致。不同坡度下总氮总磷输出负荷大小随坡度增高而减小,不同坡度下总氮总磷输出量占比相似。     

基于SWAT模型的流域特征自动提取

流域特征获得是进行流域水文特性分析的主要前提之一。本文以牛栏江流域上游河段的德泽水库为例,采用DEM作为基础数据在SWAT模型的环境下实现流域河网及边界的自动提取。结果表明:在牛栏江流域上游河段利用SWAT模型提取的流域河网与实际地形图上绘制的河网基本吻合,根据河网共划分45个小流域,提取的流域集水面积与实际集水面积相对误差2%,由此说明利用该方法提取牛栏江流域上游段河网及边界的可行性。     

基于分布式模型的濑溪河流域(泸县境内)农村面源污染模拟

随着点源污染的有效管理和控制,面源污染已成为水环境污染的主要因素。在GIS平台的支持下,将分布式模型SWAT模型应用于濑溪河流域(泸县境内)农村面源污染模拟研究,进行适用性评价及模拟应用分析。径流和氨氮负荷月模拟结果良好,评价指标R2、Ens(Nash-Sutcliffe Efficiency)均在0.8以上,表明SWAT模型应用于研究区农村面源污染模拟的可适用性。结果分析表明氮磷流失受土地利用方式影响显著,营养物流失关键区分布在耕地比重高的地区;农村面源污染是导致水体富营养化的绝对因素,其贡献率高达90%;由人类生产和生活所产生的TN和TP污染负荷,以农业化肥所占比重最大,约为1/2,其次为畜禽养殖,约为1/3,因此农业化肥和畜禽养殖是农村面源污染控制的重点。     

基于SWAT模型的伊通河流域农业非点源污染损失估算

选取伊通河流域为研究区,在构建伊通河流域数字化平台的基础上,将SWAT模型与环境经济学方法相结合定量估算了研究区的农业非点源污染损失,为伊通河流域农业非点源污染的防治与管理提供科学依据与决策支持。研究结果表明:构建的伊通河流域农业非点源污染模型达到了精度要求。研究区2010年农业非点源泥沙负荷、总氮负荷以及总磷负荷均为最高,2011年均为最低;研究区的土壤侵蚀主要是由耕地引起的,占总量的96%以上。研究区农业非点源污染损失折算成人民币约为52 845.42万元/a,年降雨量越大的年份损失越严重;总体上,伊通河流域内农业非点源污染价值损失的大小顺序为:总氮污染价值损失泥沙淤积价值损失总磷污染价值损失土地废弃价值损失。     

林芝市农业面源污染排放特征解析

【目的】揭示林芝市农业面源污染分布特征,探明其主要污染源和重点污染区。【方法】以林芝市7县为研究区域,以总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)等3类污染物为研究对象,针对农村生活、农田化肥、畜禽养殖等主要污染源,采用输出系数模型估算了该地区的农业面源污染负荷。【结果】2014年林芝市农业面源污染物COD、TN、TP负荷量分别为72 053.57、4 864.50、765.56 t;高污染负荷区集中在工布江达县、波密县和米林县;不同的污染源类型对面源污染负荷贡献率的大小顺序为:畜禽养殖、农田化肥、农村生活。【结论】畜禽养殖是林芝市的主要污染源;工布江达县和米林县是该地区面源污染的重点防控区域。     

海河流域农田氮磷面源污染的空间分布特征及关键源区识别

【目的】分析海河流域农田氮磷面源污染及对水质影响的空间分布特征,并识别关键源区,以期为该流域面源污染治理提供参考依据。【方法】基于InVEST营养物传输率模型和产水量模型,估算了海河流域农田氮磷入河负荷、河流断面氮磷入河通量和潜在氮磷径流质量浓度,结合GIS空间热点分析、水文网络分析识别面源污染关键源区。【结果】海河流域2015年氮磷入河负荷分别为2.41 kg/hm²和0.56 kg/hm²,入河总量达3.4934万t和0.8077万t,潜在氮、磷径流质量浓度分别为5.97、1.47 mg/L,约55%的河段超过地表V类水质TN、TP标准。农田氮磷污染呈明显的沿西北部山区向中南部平原方向上升的分布特征;农田氮磷入河负荷和潜在氮磷径流质量浓度的空间分布差异明显,前者高值分布在徒骇马颊河水系、漳卫河水系、子牙河水系,后者高值分布在徒骇马颊河全线、黑龙港运东河中下游、大清河支流和子牙河上游部分河段;流域水系上游或支流的潜在氮磷径流质量浓度普遍高于干流。热点区面积分别占14.45%、16.02%,贡献入河总量的23.39%、27.71%。【结论】海河流域农田氮磷面源污染较严重,西北部山区地区的污染程度低于中南部平原地区,以流域中南部、石家庄和秦皇岛的周边地区为关键源区。     

小安溪流域水质及面源污染评估

为了准确的评估小安溪河流域水质状况以及面源污染情况,为流域水环境综合整治提供技术支撑。用综合污染指数法对小安溪流域不同水期的水质进行评价,并且结合源强系数法和输出系数法对流域面源污染进行分析。结果表明:小安溪流域整体水质情况较差,污染分担率最高的评价因子为TN。流域面源污染严重,主要污染物为TN,与水质评价结果吻合。主要污染源为城镇生活污水和农村生活污水,总等标污染负荷之和比高达81.94%。从乡镇角度分析,城区段污染相对较重,重点治理乡镇为巴川街道、东城街道、南城街道和虎峰镇,面源污染空间分布基本一致,应采取有针对性的防控措施。     

不同气候稻作区径流及面源污染排放模拟分析

在全球气候变暖背景下,开展稻田排水其水文水质对气候变化的响应研究,减少气候变化对农业面源污染及水环境的不利影响,从而为流域水分管理及农业面源污染防控提供依据。以江西省赣抚平原灌区芳溪湖小流域为研究对象,基于构建的灌区水量转化及农业面源污染分布式模拟模型(SWAT模型),对气温升高和降雨增加等气候因子变化下的芳溪湖流域径流及农业面源污染负荷进行模拟,分析气候变化对芳溪湖入湖径流及氮磷排放负荷的影响,结果表明:温度升高,芳溪湖流域径流量减少,稻田氮磷排放减少,但流域出口氮磷排放有增加趋势;降水量增加,芳溪湖流域出口径流量及氮磷排放负荷均呈明显增加趋势;到2050年,芳溪湖流域稻田排水量将增加8.01%,总氮排放将增加8.56%,总磷排放将增加7.30%;流域出口径流量将增加8.14%,总氮排放将增加10.08%,总磷排放将增加9.98%,因农业生产造成的面源污染问题将越来越突出。     

基于SWAT模型的合理亚流域划分和径流模拟

以葫芦河流域为研究对象,建立2006-2012年流域月尺度SWAT模型,探究不同亚流域划分下模型对流域径流、泥沙、营养物的响应情况,确定流域亚流域划分水平,并在此基础上进行月尺度的径流模拟,验证其适用性。结果表明:(1)径流与硝氮的变化幅度相差不大,7个亚流域划分后相对误差均小于10%,泥沙与有机氮、有机磷、氨氮、总氮、总磷的变化趋势基本一致,通过分析确定葫芦河流域合理的亚流域划分水平为37个左右;(2)通过PSO算法得到合理亚流域划分下模型的月径流模型可以用于葫芦河流域的SWAT模型径流模拟,其率定期和验证期的R~2值依次为0.84和0.81,Ens值依次为0.76和0.62,模拟效果理想。研究结果可为葫芦河流域进一步的水文模拟研究提供有效的参考依据。     

香溪河流域非点源污染负荷分析及治理措施探究

随着三峡水库的蓄水运行和流域的经济发展,三峡库区香溪河水环境呈现恶化趋势。本文选取总氮、总磷为指标,采用SWAT模型对香溪河流域的水环境现状进行了分析并对不同治理情景下污染负荷的削减情况进行了模拟,在此基础上提出了相应的治理措施建议。结果表明:(1)径流是流域N、P流失的直接载体,径流与泥沙、总氮、总磷的相关系数分别为0.87、0.98、0.89,均高于降雨。(2)香溪河污染负荷输出有较强的季节性,主要集中在丰水期,贡献率均在80%以上。(3)不同土地利用类型下污染负荷的输出差异较大,强度依次为农用地(水田)草地林地。(4)情景分析法下5种最佳管理措施显示,退耕还林和过滤带的设置都能有效削减非点源污染负荷。     

动态水环境容量研究——以潇河流域为例

传统的水环境容量以90%设计枯水流量为计算条件,存在水文计算条件单一、水环境容量不易管控等缺点。考虑河道流量与入河污染物影响下的水环境容量逐月变化,提出了基于水文过程与污染源变化条件下的动态水环境容量与入河污染管控计算方法。以山西潇河流域晋中段为例,计算了研究流域两水功能区的逐月水环境容量及其余量,运用MIKE11模型计算了逐月允许的动态入河污染负荷。研究结果表明:(1)2019年水功能区A的COD和氨氮水环境容量阈值分别为138.37~216.54 t和6.38~14.19 t,7-10月水环境容量较大;水功能区B的COD和氨氮水环境容量阈值分别为417.67~821.05 t和9.32~29.49 t,5-8月份水环境容量较小。(2)在满足水功能区目标水质的基础上,2019年水功能区A允许的入河负荷均大于现状入河量,汛期COD和氨氮容量余量较多;水功能区B在1月、2月应削减氨氮0.003、0.086 t;削减COD 0.05、0.143 t,4-7月份允许的污染负荷大于实际入河量,余量较多。计算的动态水环境容量能够客观反映变化水文条件下的水环境容量及其余量实际,给出了满足河道水质目标前提下的入河污染物允许阈值,为流域水环境保护与管理提供重要参考和新思路。     

基于SWAT模型的山区冰雪融水河流的日径流模拟研究

针对冰雪融水河流的产流与汇流特点,基于SWAT模型能量平衡计算原理,充分考虑地形、辐射、风、下垫面及冻土等因素对融雪的影响,研究了山区冰雪融水河流的日径流,基于遥感数据与地理信息数据得到的积雪信息,以及玛纳斯河流域1980—1995年气象、径流等实测数据,建立了适合山区融雪河流的SWAT分布式流域水文模型,并模拟了玛纳斯河流域出山口处肯斯瓦特水文站的日径流,模拟相对误差为17%、Nash Sutcliffe效率系数为0.73,模拟结果合理可靠,为研究冰雪融水河流的径流模拟提供了有效的途径。     

清水河流域农业非点源污染模拟及特征分析

为探讨冬奥核心区所在的清水河流域农业非点源污染特征,利用SWAT模型对清水河流域进行污染模拟及特征分析.通过前期对流域内河流水质监测和评价分析可知,该流域农业非点源是重要污染来源,且降雨和径流会对水质影响较大.借助ArcGIS平台构建清水河流域SWAT非点源污染模型,并利用实测径流数据对模型进行了率定和验证,结果表明S...     

龙岗河流域SWAT模型构建及与WebGIS平台耦合研究

通过对龙岗河流域进行现场调研和资料收集,获取SWAT流域水文模型所需输入数据,利用空间分析计算划分子流域边界,使用降雨、气温等气象输入条件驱动算例模拟。在服务器后端搭建流域数据库,通过发布GIS服务提供GIS资源,在浏览器前端进行Web GIS平台开发。编译SWAT模型源文件生成执行文件,通过PHP进行输入文件及参数修改、模型运行计算和结果提取传输,实现SWAT模型和Web GIS平台之间的耦合,增强模型输入条件和模拟结果的展示效果。     

基于SWAT模型的清江长阳段非点源污染及其控制方案研究

非点源污染在清江流域长阳段的水环境污染中起到主导作用。将SWAT模型应用于清江流域长阳段的污染模拟研究中,利用清江长阳段2011-2013年的实测数据对建立的SWAT模型进行率定和验证,径流、氨氮、总氮的模拟精度均较高(R20.6、Ens0.5),表明SWAT模型能够反映清江长阳段的水体污染情况。模拟结果表明,污染负荷时间上分布与径流量呈现较强的相关性(相关系数达到0.9以上),空间上呈现上游向下游递减的趋势。此外,通过率定后的SWAT模型评价了设置过滤带、削减化肥施用量和取缔网箱养殖等污染控制措施对长阳段隔河岩库区污染物净增量的影响,结果表明:单独的污染控制措施中,设置过滤带效果最好,削减化肥用量效果不明显;在不同的组合污染控制措施下,选用10m过滤带的组合措施(Q8)截污效果最好,但2m过滤带的组合措施(Q6)最为经济。     

基于DEM的西藏鲁朗河流域数字河网提取时集水面积阈值的确定

以30米分辨率的栅格DEM为数据源,基于Arcgis10.0软件的水文工具箱,结合建模工具建立数字化河网提取模型,提取不同阈值下的鲁朗河流域数字化河网图。在此基础上,运用Arcgis10.0的统计和分析功能,分别计算出各阈值下的河源密度和河网密度。根据河网密度和河源密度与集水面积阈值的关系确定合理的集水面积阈值,结果表明,鲁朗河流域合理的集水面积阈值应为3 km2,该集水面积阈值下,共有四级河道,河道总数134条,总河长为286.09km,河网密度为0.1621km/km2,总河源数69个,河源密度为0.0835 /km2。