基于输出系数模型的呼兰河流域非点源污染输出风险分析

非点源污染控制是实现流域水质改善的重要途径,通过风险评估识别重点污染区域并进行分区管理是流域非点源污染治理的最有效手段。以呼兰河流域为研究对象,收集国内外文献输出系数,利用随机模拟的方法,结合GIS技术估算了流域非点源污染输出风险。结果表明,呼兰河流域非点源污染发生率较高,氮平均输出风险达到40.48%,磷平均输出风险达到17.11%,氮为流域内主要非点源污染物质。流域的非点源污染呈现支流重于干流的现状。结合县级行政区划对估算结果进行分析发现,望奎县污染最为严重,绥化市和海伦市次之,庆安县与绥棱县相对风险较小。根据输出风险估算结果,对呼兰河流域进行管理分区,解析得到30.27%的区域属于高风险区,7.27%的区域属于极高风险区,非点源污染对流域的潜在威胁较大,有必要对高风险区域进行优先控制,并对不同等级的风险区制定相应管理措施,为流域非点源控制以及水质改善提供理论支持。     

浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染负荷研究

为探究浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染现状,运用污染输出系数法对非点源污染负荷进行估算,并应用地理信息系统(GIS)技术对非点源污染负荷的空间分布特征进行分析.结果表明,2007年浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染COD、TN、TP、NH3-N输出总量分别为2 236.12t、1007.22t、78.11t、82.90t,分别占西苕溪流域污染物总量的71.91％、70.05％、83.52％、23.64％,其中农村生活污水、农林用地和村镇工业废水是COD的主要污染源,农林用地是TN的主要污染源,农村生活垃圾、畜禽养殖和农林用地是TP的主要污染源,畜禽养殖和村镇工业废水是NH3-N的主要污染源.在空间尺度上,非点源污染负荷主要集中在西苕溪流域中下游地区,COD、TP、NH3-N输出量从上游至下游逐渐增加,但TN输出量相近.     

宁夏灌区农业非点源污染负荷估算方法初探

 【目的】建立适合中国灌区农业氮、磷流失污染负荷估算方法,以简便有效的方法定量计算灌区农业非点源污染水平。【方法】应用Johnes输出系数法对灌区的农业氮、磷流失进行估算。根据宁夏灌区特点对Johnes模型进行了改进,增加了灌溉因子。【结果】经计算,2006年宁夏灌区总氮量（TN）的灌溉因子为0.9556,总磷量（TP）为0.8776;根据传统Johnes模型计算得到,2006年宁夏灌区TN负荷为20 296.29 t,TP为1 092.02 t,而改进模型计算得到的2006年宁夏灌区TN负荷为19 395.33 t,TP为958.30 t。与传统模型计算结果相比,改进模型TN负荷的相对误差减小了5%,TP减小了13%。【结论】改进模型的计算结果比传统Johnes模型更加接近宁夏灌区的实际污染情况,改进模型在灌区具有一定的适用性。     

应用输出系数模型估算长江上游非点源污染负荷

本文在已有研究的基础上,利用输出系数模型,对2000年长江上游的非点源污染进行了空间模拟和负荷估算.模拟结果表明,在不考虑流域损失的情况下,2000年长江上游的TN负荷为194.737万t,TP负荷为8.365万t.就省份和水系二者而言,四川省以及金沙江水系和嘉陵江水系对长江上游的非点源污染贡献较大.就负荷强度而言,重庆市和嘉陵江水系单位面积的非点源污染负荷最高,应是今后重点治理地区.     

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。     

浑河上游清原县非点源污染负荷及其空间分布特征

以浑河上游清原县为研究对象,采用输出系数法和ArcGIS平台对清原县各乡镇和浑河主要支流非点源污染总氮(TN)、总磷(TP)负荷进行估算和空间分布特征分析,探讨从行政分区和河流集水区2个尺度控制非点源污染的方法与指导治理实践。结果表明,2017年清原县TN、TP的输出负荷量分别达3 410.66、208.47 t,重点污染乡镇为清原镇、英额门镇、南口前镇、南山城镇;综合污染负荷较重的支流为长山堡河、古城子河和南杂木河,TN、TP的输出负荷量分别为397.41、331.58、319.03 t, 29.63、22.39、20.04 t;清原流域接近于主干流的区域和支流污染较重,TN、TP污染负荷空间分布有相似性。旱田是TN的主要污染来源,TP主要污染源为旱田、居民生活和养殖;非点源污染控制应关注年内雨季和春季融冻期径流的监测和治理,生活污水和垃圾的收集与处理,分散型养殖和小型加工企的环保管理。     

农业非点源污染负荷及现状评价——以大苏河地区为例

通过对辽宁省清原县大苏河乡2002—2007五年间农业非点源污染基础资料的调查,对大苏河乡农业非点源污染负荷以及现状进行评价。首先利用输出系数法得出构成大苏河地区农业非点源污染负荷的各个村落的贡献大小,运用SPSS软件的聚类分析可知,根据污染负荷的程度不同,大苏河乡的10个自然村共分为三类,其中以大苏河村和南天门村农业非点源污染负荷最为严重;又根据等标污负荷法,得出浑河水系的大苏河段农业非点源污染负荷各污染源的贡献率,且从大到小依次是：畜禽养殖、农田化肥、人类生活。从而为大苏河地区制定控制农业非点源污染发生的措施方面提供了科学依据。

     

农业非点源污染负荷及现状评价——以大苏河地区为例

通过对辽宁省清原县大苏河乡2002—2007五年间农业非点源污染基础资料的调查,对大苏河乡农业非点源污染负荷以及现状进行评价。首先利用输出系数法得出构成大苏河地区农业非点源污染负荷的各个村落的贡献大小,运用SPSS软件的聚类分析可知,根据污染负荷的程度不同,大苏河乡的10个自然村共分为三类,其中以大苏河村和南天门村农业非点源污染负荷最为严重;又根据等标污负荷法,得出浑河水系的大苏河段农业非点源污染负荷各污染源的贡献率,且从大到小依次是:畜禽养殖、农田化肥、人类生活。从而为大苏河地区制定控制农业非点源污染发生的措施方面提供了科学依据。     

基于SWMM的宿迁市非点源污染负荷模拟计算

以宿迁市中心城区非点源污染为对象,基于SWMM模型,根据降雨径流实测数据并结合相关经验参数率定模型参数,构建了基于SWMM模型的研究区非点源污染负荷计算模型,共设计了7种不同降雨情景,分析了不同降雨条件下研究区非点源污染固体悬浮物(TSS)、COD、TN、TP的入河污染物总量和入河过程线。在设计的降雨情景下:(1)在一定的降雨强度范围内,入河污染物总量随降雨强度增加而增加,高强度降雨较低强度降雨可对受纳水体造成更大的污染;(2)污染物浓度峰值出现在降雨45~50min内;(3)入河TSS、COD体现了明显的初期效应,而TN、TP没有明显的初期效应,这与氮磷的再次堆积有关。     

基于输出系数模型濑溪河流域泸县段面源分析

【目的】在前人研究的基础上,对长江流域等热点研究区域的污染物输出系数值进行总结,估算出濑溪河流域泸县段的TN、TP的污染负荷。【方法】利用输出系数模型的方法。【结果】结果表明,濑溪河泸县段非点源TN负荷量为3 701.54t/a、TP负荷量为688.72t/a,其中农田径流污染、农村生活污染及畜禽养殖污染对非点源TN、TP的贡献率较大,农田径流污染为TN的主要来源,畜禽养殖污染为TP的主要来源,且TN负荷量远大于TP负荷量。【结论】非点源污染是影响濑溪河泸县段水环境质量的一个重要方面,应该引起足够重视,并采取相应措施。     

基于流域单元的农业非点源污染负荷估算

农业非点源污染的定量化以及流域中污染关键区的识别工作对于控制农业非点源污染起着重要作用,利用描述产污过程的数学模型,以地理信息系统作为建立数据库的支持,选取辽宁西部的下河套小流域作为案例,给出基于流域单元的农业非点源污染负荷计算过程。结果显示,不同类型、不同空间位置的流域单元对整个流域污染的贡献不同,三级流域单元和直接汇入三级河流的一级流域单元对流域污染的贡献最大,也是更为需要加强管理的区域。该方法可为制定相应的流域管理措施提供依据。     

香溪河流域土地利用变化过程对非点源氮磷输出的影响

选取三峡库区香溪河流域(3150 km~2),根据1990、2000、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,在Arc GIS支持下,应用景观特征分析和氮磷输出系数模型方法,在分析流域景观格局转变过程的基础上,研究了土地利用变化对非点源氮磷输出的影响。结果表明:1990—2000年土地利用变化较为缓和,2000—2010年土地利用转变较为剧烈,变化面积占到总面积的4.3%,为前10年变化量占比的3倍之多。1990—2000年和2000—2010年,土地利用转变量最为明显的均为林地转旱地和旱地转林地;从单位时间土地利用变化率来看,1990—2000年旱地变化最为剧烈,2000—2010年居民地变化最为剧烈;从土地利用相对动态度来看,1990—2000年和2000—2010年旱地均最高。1990—2000年土地利用的变化对非点源总氮(TN)和总磷(TP)输出影响较小,TN增加1.57 t·a~(-1),TP减少0.073 t·a~(-1);2000—2010年土地利用的变化显著降低了TN、TP的输出量,净值分别为78.5、6.1 t·a~(-1)。土地利用转变方式对TN、TP的负荷影响不同,旱地转变为林地时TN负荷表现为消减,林地转变为旱地时TN负荷增加;水田转变为林地时TP负荷减少,旱地转变为水田时TP负荷增加。在输出系数与各土地利用类型面积关系的建立中,使用土地利用状态量变化面积不能真实计算出其对非点源氮磷负荷输出量的影响,通过土地利用过程量面积的变增才能真实反映土地利用变化导致的非点源氮磷负荷输出量。     

基于CLUE-S的香溪河土地利用变化预测与总磷污染负荷分析

本研究旨在比较不同土地利用数量预测方法的适用性,并结合空间分布预测模型对香溪河流域未来的土地利用进行预测,以期为该区域的土地利用规划提供决策支持,有效控制总磷污染负荷的产生。结合土地利用数量预测的3种算法(线性外推法、马尔科夫链模型以及遗传算法)与空间预测模型CLUE-S(Conversion of land use and its effect at small regional extent),对流域内的土地利用变化进行预测,通过输出系数法对流域内的总磷污染负荷进行估算。结果表明,基于线性外推与马尔科夫链两种无约束预测模型,2020年流域内林地面积将比2010年减少约1%,绝大多数林地转变为水田与旱地,且大多发生在流域中部坡度较平缓区域。而基于存在自然社会经济约束条件的遗传算法优化情景下,水田面积减少1060 hm2、旱地面积减少3370 hm2,其面积主要转化为林地,且大多发生在流域高海拔、较陡峭的北部区域。基于输出系数法分析得到的流域内总磷污染负荷在线性外推与马尔科夫链预测情景下相比于2010年均有所增加,分别增加11 000 kg和8000 kg,而在遗传算法情景下,总磷负荷相比于2010年减少约24 000kg。空间分布上,在线性外推与马尔科夫链情景下增加的负荷主要位于流域中部区域,而在遗传算法情景下流域北部区域总磷负荷减少量最为明显。研究结果表明,遗传算法在土地利用优化预测方面表现优异,结合CLUE-S模型,可以对未来土地利用规划起到一定的支持作用,有效控制非点源污染负荷的产生。     

白洋淀流域典型村落非点源与地表径流污染负荷分析

[目的]考察白洋淀流域典型村落非点源污染的特征。[方法]走访调查典型村落生活污水、固体废物的排放,并且监测分析其中的污染物和营养元素的含量;对降雨径流的水量、水质进行同步监测。[结果]该典型村畜禽粪便的排放造成的非点源污染远超过生活污水和生活垃圾的总和,其TOC年排放量为37794kg、TN为4102．9kg、TP为1923．7ks;降雨径流中COD、TN和’rP的次降雨平均浓度（EMC）分别为44．5、78．8、1．3mg／L,年污染负荷分别为7．6、13．4、0．2kg／hm。,占标准农田造成的COD年污染负荷的5．1％,占坡耕地TN与’11）的4．5％和0．49％。[结论]该研究揭示了村落非点源污染的最大源头是畜禽养殖。明确了非点源的年污染负荷。     

基于AnnAGNPS模型的胶东半岛大沽河流域非点源污染模拟研究

在检验了农业非点源污染模型——AnnAGNPS模型在胶东半岛大沽河流域适用性的基础上,估算了1998—2011年大沽河流域的年径流量和可溶性氮负荷,其多年均值分别为3.58×108m3和4.27×103t,其中,受流域年内降水分布和水库、拦河闸(坝)等水利工程、农田灌溉以及排污排废等人类活动的影响,6—9月(汛期)是径流量和可溶性氮负荷入海的主要时段,而非汛期的输出量则较小。空间上,流域南部可溶性氮负荷量明显大于流域北部,这与流域南部以耕地为主的土地利用类型以及工业、生活排污排废等关系密切,耕地施肥是大沽河流域可溶性氮的主要来源,其次为居民地。情景分析表明,减少化肥施用量以及采取保护性耕作措施均能降低大沽河流域非点源污染负荷的输出量,但在不影响作物产量的前提下适当减少施肥量及采取秸秆留茬覆盖是流域非点源污染控制比较有效的措施。     

基于模糊聚类分析的吉林省农业非点源污染负荷现状评价

在吉林省非点源污染现状基本情况的调查基础上,确定了吉林省农业非点源污染负荷主要为4种污染源:畜禽养殖、生活污水、水产养殖和地表径流(化肥),使用等标污染负荷法计算各污染源的非点源污染负荷贡献率,并采用基于模糊等价矩阵的模糊聚类分析对吉林省各市州的污染类型进行划分,从而为吉林省非点源污染控制管理提供科学依据。     

不同来源的非点源污染对湖泊氮磷浓度的影响——以巢湖流域为例

为明确非点源污染中不同污染源对湖泊氮磷的影响,基于冗余分析方法,综合考虑了巢湖流域非点源污染中种植地、畜禽养殖、水产养殖、农村生活污水排放和大气沉降五大来源,探讨了非点源污染多来源对湖泊氮磷浓度的影响,同时,在平水期和丰水期两个季节分析不同来源的影响差异。结果表明：平水期非点源污染对湖泊氮磷浓度的影响略高于丰水期,平水期解释率可达到80.5%,丰水期为71.6%,且不同来源的影响在平水期和丰水期具有一定的差异。影响差异最明显的污染源是大气沉降和农村生活污水排放,其中,大气沉降在丰水期的解释率可高达46.4%,而在平水期仅为6.3%,农村生活污水排放的解释率恰好相反,但两者总和在平水期和丰水期均超过50%。种植地、畜禽养殖、水产养殖产生的非点源污染对湖泊氮磷浓度的影响作用相当,三者解释率都在10%～20%之间,且在平水期和丰水期变化相对较小。研究表明,大气沉降和农村生活污水排放对湖泊氮磷浓度的影响受季节因素影响较大,而农业种植、畜禽养殖和水产养殖作为农业生产的三种主要形式,其对湖泊氮磷浓度的影响应得到同等程度的重视。     

基于输出系数模型的三峡库区(重庆段)农业面源污染负荷估算

由农业面源污染引起的水环境问题严重影响着三峡库区的生态环境.利用输出系数模型对三峡库区(重庆段)的农业面源污染负荷进行了估算.结果表明,2011年三峡库区(重庆段)农业面源污染物总氮和总磷负荷量分别是30 786.9×106和4 221.0×106 g/a,且前者是后者的7.3倍.土地利用和植被覆盖情况明显影响总氮和总磷负荷量,不同污染源类型对污染负荷贡献的差异较大.不同的污染源类型对面源污染物总氮负荷贡献率的大小顺序为:耕地,林地,农村生活污水及废弃物,畜禽养殖,园地和牧草地;对总磷负荷贡献率的大小顺序为:耕地,畜禽养殖,林地,园地,农村生活污水及废弃物和牧草地.各区县总氮和总磷负荷量和负荷强度的差异较大,开县、江津区、涪陵区和万州区的总氮和总磷负荷量较大,巴南区、长寿区、沙坪坝和南岸区的负荷强度则较大.农业面源污染物氮和磷分布状况和负荷强度的研究,不仅为分析三峡库区农业面源污染的区际和年际变化提供了基础数据,而且为三峡库区区域规划和农业结构调整提供了科学依据.     

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。     

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。