基于GIS的溶解态氮磷负荷模型研究

为了研究妫水河流域的氮磷非点源污染来源,在官厅水库周围进行了野外人工降雨实验,结果表明,氮磷输移率与径流量具有很好的相关性,溶解态氮、磷的平均相关系数分别是0.997 8和0.988 9,因此提出了新的溶解态氮磷负荷模型.从妫水河流域的土壤图、土地利用图中提取地理信息,以数字高程模型为依据,应用新模型研究了妫水河流域溶解态氮污染负荷的空间分布。结果表明,溶解态氮主要来自水浇平地,其次是低山和丘陵.     

亚热带典型农林流域面源磷负荷估算与源解析

选取亚热带典型农林流域——金井河流域为研究对象,构建流域面源磷负荷估算模型,对流域面源磷负荷进行估算,并解析各形态磷负荷的空间分布特征。采用改进的输出系数模型和修订的通用土壤流失方程（RUSLE）分别建立模型的溶解态磷和吸附态磷模块,同时利用贝叶斯统计反演得到输出系数模型的参数后验分布以提高模型模拟精度。模型总磷负荷模拟值与观测值的误差绝对值为3.3%~27.1%,溶解态磷的决定系数（R²）和纳什效率系数（NSE）分别为0.84和0.82,吸附态磷的R²和NSE分别为0.68和0.65,模型对溶解态磷负荷的模拟效果优于吸附态磷。流域面源总磷负荷平均为64.3 kg·km^-2·a^-1,其中溶解态磷为29.6kg·km^-2·a^-1,其空间高值区主要集中在农田和村镇区域,林地、农田、居民地溶解态磷负荷分别为13.4、40.5、31.1 kg·km^-2·a^-1;流域吸附态磷负荷平均为34.7 kg·km^-2·a^-1,其空间高值区多分布在林坡地,林地、农田、居民地吸附态磷负荷分别为43.1、16.5、4.5 kg·km^-2·a^-1。研究表明,亚热带丘陵区面源磷负荷的治理需要根据不同形态磷负荷输出空间分布差异有针对性地开展管控措施。     

嘉陵江流域非点源溶解态氮污染负荷模拟研究

嘉陵江流域是三峡水库最大的支流,为研究嘉陵江流域非点源溶解态氮污染负荷的年际变化规律及其来源的空间分布情况,以流域土地利用类型为研究单元,通过引入具有物理机制的半分布式水文模型--_SLURP水文模型,并推导溶解态氮的流域输移损失系数,建立了流域非点源溶解态氮污染年负荷模型.借助GIS技术,应用所建模型,对嘉陵江流域各土地利用类型上的年地表径流量和溶解态氮污染负荷进行了模拟.模拟结果表明,以旱地和水田为主的涪江流域的溶解态氮流失情况最为严重,其次是渠江下游流域和西汉水流域,1990-2005年嘉陵江流域各土地利用类型上产生的非点源溶解态氮年均负荷为35 726 t·a-1,约占流域出口总氮负倚的32%.     

基于GIS与SWAT的洱海流域农业非点源污染模拟研究

农业非点源污染是造成我国流域污染的主要原因之一,而数学模型是研究流域污染、水质分析与预测的主要技术手段。在综合分析目前非点源污染模型的优缺点后,选取当前较为先进和完善的分布式水文模型——SWAT模型,借助GIS、RS技术,开展洱海流域农业非点源污染模拟研究,了解洱海流域农业非点源污染状况,为洱海流域的综合治理和规划提供合理的参考和依据。     

三峡库区季节性吸附态磷负荷的空间分布特征

降雨引起土壤流失和非点源污染的产生。依据三峡库区内部和周边23个气象站点的日降雨资料,采用日降雨量模型和Kriging插值法得到库区各季及各年降雨侵蚀力的空间分布,在此基础上,结合改进的通用土壤流失方程(RUSLE)和由地形指数形成的具有空间分布的入河系数,构建吸附态磷负荷的时空分布模型,并验证模型的合理性。应用所构建的模型,对三峡库区2001—2010年各季及年的吸附态磷负荷的空间分布进行模拟,结果表明吸附态磷负荷的季节性变化和空间变化都十分明显。季节性变化与降雨侵蚀力一致,夏季最大,冬季最小,春秋两季相差不大;在空间变化上,坡度较小、土地利用类型主要为林地、城乡工矿居民用地的夷陵、重庆和江津西南等地区负荷较低,而坡度较大、土地利用类型主要为水田、旱地和草地的巫溪、开县和秭归等地负荷较高。     

基于GIS的三江平原蛤蟆通河流域农业非点源污染模拟研究

选取三江平原蛤蟆通河流域作为研究区,在GIS技术的支持下,应用美国农业部农业研究局（ARS）开发的SWAT模型,对农业非点源污染进行了模拟研究,分析了不同年份、不同月份、不同土地利用类型、不同土壤类型的产出特性。     

基于GIS的三江平原蛤蟆通河流域农业非点源污染模拟研究

选取三江平原蛤蟆通河流域作为研究区,在GIS技术的支持下,应用美国农业部农业研究局(ARS)开发的SWAT模型,对农业非点源污染进行了模拟研究,分析了不同年份、不同月份、不同土地利用类型、不同土壤类型的产出特性。     

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R2分别为0.987、0.9475、0.9331和0.9018,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。     

流域非点源磷污染的遗留效应研究进展

流域非点源磷污染的遗留效应是许多流域经过多年污染控制努力后水质仍未见成效的重要原因。本文综述了流域非点源磷污染遗留效应的形成过程机理、模型方法及对水质的影响。由于化肥施用等人为磷过量输入以及水文和生物地球化学滞后性,磷在土壤、沉积物、地下水等介质中大量累积,在人为扰动、气候变化等作用下,累积的遗留磷会重新释放/流失,因而成为受纳水体长期的污染源。数学模型是解析流域非点源磷污染遗留效应的主要方法,现行的模型仍以统计模型为主,其中ELEMeNT-P模型是唯一针对遗留效应问题研发的过程性模型。模型估算结果表明,很多流域的遗留磷是受纳水体磷污染的重要甚至主要原因,且其污染影响可长达数十年到数百年。总体而言,目前对流域非点源磷污染遗留效应的过程机制尚未完全明确,相关模型尚难以模拟遗留效应的时空分布特征。未来研究应深入探究流域遗留磷累积-释放-输移的动态过程机制,改进模型的水文和生物地球化学过程模块,强化模型的多时空尺度模拟功能及多重验证,以精确刻画流域遗留磷的污染贡献及其时空分布特征,为突破非点源磷污染治理困境提供关键科学依据。     

基于AnnAGNPS模型的苇子沟流域非点源污染模拟研究

采用连续分布式水文模型Ann AGNPS(Annualized Agricultural Non-Point Source Model),耦合GIS技术,对饮马河下游苇子沟流域2009—2015年非点源污染进行了定量模拟,同时用同步水质监测数据检验了该模型在苇子沟流域的适用性。结果表明,该模型对径流、总氮模拟效果较好,对总磷模拟效果较差。在日尺度上,模型对小型降雨事件径流量模拟值偏低,而对暴雨事件模拟值偏高;月尺度上,总氮、总磷的年内变化与降雨量的年内变化一致,5—8月雨季的非点源污染负荷占全年的80%以上;年尺度上,2009—2015年总氮、总磷污染负荷平均值分别为22 295.28 kg和7 085.00 kg,且年际变化趋势一致。降雨量与总氮负荷的Spearman相关系数为0.93,与总磷负荷的相关系数为0.92,且均达到极显著水平(P0.01),说明年降雨量的变化直接影响流域全年总氮、总磷污染负荷的变化。总氮和总磷负荷的空间分布具有很高的相似性,总体上总氮、总磷单位面积负荷量在流域西北部区域较低,而在流域中下游区域较高。     

基于GIS的九龙江流域农业非点源氮磷负荷估算研究

以实测资料和相关研究资料为基础,分别选取适当的算法对 USLE方程和 SCS模型中的各个参数进行了率定,并借助 ARC/INFO的 GRID模块使各参数分别以栅格图层存储.利用 GIS的空间运算分析能力,估算了九龙江流域土壤侵蚀量和年径流量,并进一步计算了流域的溶解态氮磷负荷和固态氮磷负荷.以 100 m× 100 m的网格为基本计算单元,以污染源输出经验模型进行了氮磷负荷的估算,实现了模型在空间上的分布式模拟,对九龙江流域农业非点源进行了定位、定量研究.     

河南省沙颍河流域畜禽养殖污染负荷研究

为了解河南省沙颍河流域畜禽养殖业对环境的污染状况,在流域内平顶山、漯河、许昌、郑州、周口5市所辖区域选择猪、鸡、牛的典型养殖场,分季节采集污水和粪尿,进行化学需氧量（COD）、氨氮（NH3 N）含量检测,计算排污系数,结合各市耕地面积,估算畜禽粪便耕地负荷,采用畜禽粪便负荷警报分级方法评价畜禽养殖环境污染状况。结果表明：沙颍河流域内畜禽养殖量占河南省畜禽养殖总量的25·19％,畜禽个体排污系数以牛最大,其次是猪、鸡,流域内年产生畜禽污染物总量为7529·414万 t,各市畜禽污染物产生量大小依次为：周口、平顶山、许昌、郑州、漯河;流域内单位耕地面积平均畜禽粪便负荷为33·07 t/hm2,NH3 N 耕地负荷为43·47 kg/hm2;畜禽粪便负荷警报值在0·51～1·19,警报值级别为Ⅱ～Ⅳ级,其中以平顶山最为严重。说明河南省沙颍河流域内5市的畜禽养殖污染物已经对环境构成了不同程度的污染。     

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。     

基于GIS的汉江上游文川河流域土壤侵蚀特征研究

土壤侵蚀是南水北调中线水源地汉江上游地区亟待解决的关键问题。以汉江上游文川河流域为研究对象,基于遥感和GIS技术,以Landsat TM遥感影像和DEM为数据源,分析了文川河流域2011年土壤侵蚀及其空间分布特征。结果表明:文川河流域土壤侵蚀程度为21.62%,以轻度和中度侵蚀为主;低山丘陵区是土壤侵蚀的主要发生区。占流域面积35%的低山丘陵区,其侵蚀面积占侵蚀总面积的65%;流域内土壤侵蚀主要发生在坡度较大的区域,特别是15°以上的区域,且呈现出随坡度增大,侵蚀越严重的特征;坡耕地、草地和低山丘陵区的林地土壤侵蚀严重。仅占流域面积6%的坡耕地,其侵蚀面积占侵蚀总面积的30%。研究结果说明汉江上游低山丘陵区的土壤侵蚀不容忽视,应作为今后生态环境保护和水土保持的重点区域,加强坡耕地土壤侵蚀治理,加快植被恢复与建设,改善生态环境,控制水土流失,以保障南水北调中线调水工程的安全运行和工程沿线区域的生态环境质量。     

流域总量控制下的农业非点源污染控制方案及其风险分析——以杭埠-丰乐河流域为例

以巢湖的最大入湖支流杭埠-丰乐河及其流域为研究区域,以国际较新流域管理模型WARMF（Watershed Analysis Risk Management Framework）为研究工具,通过入河负荷、水质、水量的综合分析确定流域关键控制区,提出总量标准转换系数、结合功能区水质要求、计算河段的总量负荷标准。以分段计算总量标准取代总量分配,以负荷流失率和化肥流失率为基准进行非点源内部不同土地利用类型的削减分配,通过局部灵敏度分析和摩尔斯敏感判别因子筛选风险因子,尝试以个别关键区域的控制达到全流域的改善,并且以Jacknife模拟为风险分析方法对控制方案进行风险分析。     

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.     

基于GIS和DEM的洋河流域水文特征提取方法研究

利用ARCGIS软件的Hydrology扩展模块,以张家口洋河流域为例,探讨了数字高程模型(DEM)的处理及其水文分析方法,介绍了其基本原理.对河北省1:25万的DEM进行图幅剪裁等顶处理,生成了洋河流域数字高程模型.基于DEM和GIS进行流域的水文模拟分析,包括下垫面计算、水流方向计算、水量计算、流网提取,最后进行了洋河全流域界线的划分并确定流域面积,生成了洋河数字流域.     

基于GIS的新安江模型在潦河流域洪涝灾害评估中的应用研究

针对潦河流域的水文特征,采用1996~2005年潦河流域的实测水文、气象观测资料,并利用GIS处理DEM数据,对新安江分布式水文模型所需的各参数进行了优选,并构建了基于GIS的新安江水文模型,通过多次实际洪涝灾害数据的验证,结果表明该模型较为可靠,为建立潦河流域洪水预报系统和灾害预报、评估业务系统奠定了模型基础。