基于SWAT模型的汤浦水库流域非点源污染模拟

在对汤浦水库流域内污染调查的基础上,建立了基于GIS技术的SWAT模型,建立了汤浦水库流域非点源污染空间和属性信息基础数据库,在GIS技术和ArcScene、Arcview等软件支持下,研究流域非点源污染分布规律、主要污染因子、各溪各镇的污染贡献率以及流域污染负荷总量等。结果表明,在空间尺度上,南溪和双江溪流域营养物质贡献量最高,泥沙量较大;不同土地利用类型污染流失负荷不同,灌溉水田是总氮负荷的主要来源,水田和茶园是总磷负荷的主要来源,其次是居民点,最小是林地。在时间尺度上,年内总氮、总磷负荷随季节呈不规     

基于SWAT模型的张家口清水河流域径流模拟

水资源问题是制约我国社会经济可持续发展的重要因素。以张家口市清水河流域为研究区域,基于GIS构建流域的SWAT分布式水文模型,对影响径流模型结果的几个重要参数进行敏感性分析,并应用SWAT-CUP软件进行参数率定,利用2013-2016年的实测径流量进行模型验证,分别计算气候和土地利用变化对径流量的贡献率。结果表明,校准期的效率系数(NSE)为0.74,决定系数(R~2)为0.72;验证期的NSE系数为0.76,(R~2)为0.78。气温变化对径流量变化的贡献率为36.3%,而土地利用变化对径流量变化的贡献率为10.5%,气温和土地利用变化对径流量的变化均产生一定作用,但就作用大小而言,气候变化的作用相对较大。基于这些评价指标,可知SWAT模型在张家口清水河流域径流模拟中具有很好的可靠性和适用性,可以作为该流域水资源综合管理的支撑模型之一。     

基于SWAT模型的旬河流域气候变化水文响应研究

径流量是体现流域水量特征的重要指标。旬河作为汉江上游的主要支流,其径流量变化直接关系到丹江口水库(南水北调中线工程水源地)的储水量。以历史时期(1995-2015年)旬河流域实测径流量数据为基础,选择驱动SWAT水文模型,定量探究旬河流域径流量对气候变化的响应。结果表明,校准期和验证期决定系数(R~2)分别为0.85和0.87,Nash-Sutteliffe效率系数(NSE)分别为0.85和0.84,SWAT水文模型对旬河流域径流量模拟结果良好。采用英国Hadley气候中心预测的未来气候模式RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5,对2036-2055年的气象数据进行4种未来气候情景模拟,发现在历史气候情景下,三季度降水量对全年径流量贡献度最大,且四季度的径流量对三季度的降水量存在一定滞后效应;在RCP8.5情景下,雨季将提前且持续周期延长。研究结果可为政策部门在水资源宏观调控、极端气候预防和防洪减灾等方面提供参考。     

基于输出系数模型的丹江口库区非点源污染时空模拟

在南水北调中线工程水源地丹江口库区,以1990、2000和2007年3期LandsatTM影像为基础,通过实地考察,解译出土地利用图,辅以DEM、气象数据及相关社会经济资料,在ArcGIS支持下,使用输出系数模型对库区3期非点源污染进行空间模拟。研究结果表明：3年库区非点源污染TN负荷总量依次为3.325万、3.379万和3.710万t;TP负荷总量分别为0.167万、0.169万和0.186万t。TN、TP最大来源分别是旱地和人类生活排放。河南淅川县污染负荷强度最大,应列为重点治理区域。     

基于输出系数模型的丹江口库区非点源污染时空模拟

在南水北调中线工程水源地丹江口库区,以1990、2000和2007年3期LandsatTM影像为基础,通过实地考察,解译出土地利用图,辅以DEM、气象数据及相关社会经济资料,在ArcGIS支持下,使用输出系数模型对库区3期非点源污染进行空间模拟。研究结果表明:3年库区非点源污染TN负荷总量依次为3.325万、3.379万和3.710万t;TP负荷总量分别为0.167万、0.169万和0.186万t。TN、TP最大来源分别是旱地和人类生活排放。河南淅川县污染负荷强度最大,应列为重点治理区域。     

汤浦水库浮游甲壳类动物群落结构特征研究

于2011年1-12月对汤浦水库浮游甲壳动物的群落结构组成及现存量进行了调查研究。结果表明,汤浦水库共鉴定出浮游甲壳动物52种,其中枝角类27种,桡足类25种;浮游甲壳动物种类春季最多,其次是夏秋季,冬季最少;枝角类年均密度为7.93个/L,最高值出现在7月,为20.60个/L,桡足类年均密度为13.51个/L,最高值出现在11月,为36.13个/L;水平分布上,枝角类和桡足类年均密度最高值均出现在双江溪,分别为12.55个/L和21.70个/L,库中心最低,分别为4.51个/L和6.67个/L;浮游甲壳动物Margalef多样性指数的季节变化与种类变化规律类似,最大值出现在5月的春季(5.32),最小值出现在2月的冬季(1.76);多样性指数的水平分布范围为3.97~4.96,均值为4.53,以取水口最高(4.96),王化溪最低(3.97)。根据浮游甲壳动物Margalef多样性指数及前人研究成果判定汤浦水库应属于β中污-寡污型水体。     

海河流域农业非点源污染评价

伴随着我国经济的快速增长,人类活动和资源环境的矛盾加剧,水资源短缺和水环境污染的形势严峻。海河流域是中国的政治、经济和文化中心,在国民经济中具有重要的战略地位,然而它却是中国水污染最严重的流域。本文通过分析评价现有大尺度流域非点源污染负荷估算方法,建立了适合现有数据条件并有一定精确性的大尺度流域农业非点源污染负荷估算方法一“三维”系数估算法,估算农业非点源污染负荷量,评价农业非点源污染对水体污染的影响,并在此基础之上,提出了介于环境资源的公共物品属性决定了控制农业非点源污染必须由政府主导、公众广泛参与。海河流域要重点抓好畜禽养殖污染的控制,大力推广生态畜牧业。积极推进“农村清洁工程”,改善农村生活条件。     

汤浦水库及入库支流水质时空变化特征与影响因素分析

运用聚类分析和主成分分析对汤浦水库及入库支流的水质时空特性进行了分析,聚类分析结果表明,汤浦水库水质可分为支流、支流入库库湾、水库库中3个典型空间区域和持续强降雨、雨季、非雨季3个季节时段。汤浦水库3个空间区域的主成分分析显示,第1、2主成分较好地反映了不同区域影响水质状态的主要因素。以水库库中为代表的水域水质明显不同于以北溪和南溪两条主要入库支流下游为代表和支流入库库湾两类区域,规律也不同,它主要受到随季节波动的库区初级生产力状况和无机盐的影响。汤浦水库3个典型季节的主成分分析显示,第1主成分较好地反映了不同季节影响水质状态的主要因素。以1至4月和9至12月非雨季为代表的水库水质变化与持续强降雨季节（6月）和降雨季节（5月、7月和8月）完全不同,主要受到气象因子和水位的双重影响,表现为营养水平波动、细菌等微生物的反硝化作用和水位涨落带的轻微有机及重金属污染。     

汤浦水库浮游植物功能群季节演替及关键驱动因子

为探究浮游植物功能群季节演替规律及其关键驱动因子,在汤浦水库流域布设6个采样点,于2012年每月中旬对浮游植物和环境指标进行一次采样调查。运用浮游植物功能类群(Functional group, FG)方法和冗余分析(Redundancy analysis, RDA)对数据进行分析。结果显示,调查期间汤浦水库共鉴定到浮游植物7门、117种,细胞密度月均值为9.37×10~6个/L,其中5月最高,极易暴发以硅藻和丝状蓝藻为主的藻类水华。按照功能群分类,汤浦水库浮游植物共划分出24个功能组类群,其中全年优势功能组类群9组,分别是C、D、F、J、L_O、MP、P、S2、X2;每月浮游植物优势功能组类群共15组,其季节演替趋势为C+P→C+D+S2→C+P+S1→L_O+P→F+J+S1→P+S2→D→MP+S2→C+MP+X2→C+P。RDA排序结果表明,空间异质性规律不明显,时间异质性呈现出一定的季节规律;其中,水温(WT)、水力滞留时间(HRT)和高锰酸盐指数(COD_(Mn))是影响浮游植物功能群最显著的环境因子。     

基于SWAT模型的平原河湖水网区小流域径流过程模拟

模拟湖北省松滋市小南海流域径流过程,为未来运用SWAT模型诊断小南海流域面源污染问题提供技术支撑。小南海流域地处洞庭湖生态经济区最上游,是洞庭湖上游重要的生态涵养地。流域处于山地丘陵地区与平原河湖地区的交界地段,上游地区为山地丘陵区,下游地区为平原河湖区,水系结构和产流汇流过程较为复杂。该流域内无水文站点,水文资料缺失。选择了洞庭湖流域、鄱阳湖流域与梁子湖流域3个相似流域运用SWAT模型时所采用的水文参数,运用参数移植法确定了小南海流域的水文参数;对比基于DEM直接定义水系、使用Burn In功能对河网进行修正和Pre-defined streams预定义水系3种水系定义方法,选择最适合的Pre-defined streams方法按照现状进行水文模拟。模型划分了25个子流域,验证结果表明确定系数R~2与Nash-Sutcliffe效率系数E_(ns)均大于0.85,表明使用水系预定义法及参数移植法的SWAT模型模拟小南海流域径流过程是可行的。     

洋河水库流域面源污染负荷空间分布特征

为探究洋河水库流域面源污染的空间分布特征,基于气象、土地利用、农业管理等数据资料,计算2013年洋河水库流域农村生活污水、固体废弃物、畜禽养殖流失、化肥流失、水土流失污染和城镇地表径流污染6种污染来源中总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）、化学耗氧量（COD）4个污染物指标排放负荷,并通过GIS空间分析反映流域内的污染分布情况。结果表明,畜禽养殖污染物排泄量对研究区污染负荷贡献最大,年产生量约51621.34 t,入河量2961.52 t,占比分别为92%和85%;从总量上看,洋河水库流域的面源污染负荷分布在西洋河支流区域范围;单位面积负荷量最大的区域是迷雾河支流区域范围。据此确定了西洋河和迷雾河流域为今后洋河水库流域面源污染重点治理的区域,此研究结果可为洋河水库流域面源污染防治及消减提供理论依据。     

基于ArcSWAT模型的老鹳河流域面源氮识别和分析

进行老鹳河流域面源氮污染负荷估算和关键源、区识别,推进流域面源污染的溯源和控制,为流域非点源氮污染控制和治理提供理论支撑。通过模型数据库构建、流域空间单元划分以及参数率定和验证建立老鹳河流域氮污染过程的ArcSWAT模型;以2017年的气象资料为背景,设置4种情景模式,模拟估算流域不同面源氮的入河量,分析和识别不同污染源的关键期以及不同土地利用类型的关键污染源。结果表明,化学氮肥施用和大气沉降是老鹳河流域面源氮的主要污染源,分别贡献了47.6%和38.6%;大气沉降、畜禽养殖和化学氮肥施用入河氮量最大值均出现在3月,农村生活入河氮量最大值出现在8月,而4类污染源入河氮量的最小值均出现在12月;雨季是老鹳河流域控制面源污染氮的关键期;减控的关键污染源旱地、园地和水田是化学氮肥施用,林地和人居地分别是大气沉降和农村生活。应分时、分区、分类制定老鹳河流域面源氮污染减控方案,对于人为氮源（化学氮肥施用、畜禽养殖和农村生活）还要关注在作物播种期和生长季节进行减控。     

基于有机水产养殖对农业面源污染的比较研究

我国农业面源污染的核心问题是水体的氮、磷富集,目前尚无有效的工程治理方法,本研究通过有机水产养殖减轻水体的氮、磷污染。结果表明,有机水产养殖可以有效降低养殖水体的COD、无机氮和无机磷的浓度,有机海水养殖控制污染物排放的效果较有机淡水养殖更明显;有机养殖方式下严格而系统的管理措施及饵料质量的控制可能是减少氮、磷富集的主要因素。     

珠溪河流域土地利用变化对面源磷污染的影响研究

探讨土地利用类型变化对磷、泥沙负荷以及截留能力的影响,为制定珠溪河流域面源磷污染治理措施提供重要支撑,也为鄱阳湖流域磷污染精准防治提供科学依据。基于2010年和2018年土地利用数据,采用SWAT模型对珠溪河流域面源磷负荷、泥沙负荷以及径流进行了模拟研究,并结合水文水质实测数据对模型的模拟结果进行评价。结果表明:相关系数R ²和Nash-Suttclife模型效率系数E _NS均满足SWAT模型在研究区的适用要求;泥沙与总磷的负荷强度与耕地、建设用地的覆盖率呈正相关,与林地、草地的覆盖率呈负相关,且总磷负荷强度与泥沙负荷强度有较高的重合性;2010年、2018年土地利用数据的总磷、泥沙年均入河系数分别为0.535、0.736和0.558、0.752,2个时期的泥沙与总磷入河系数中北部大于南部。控制农业生产和农村生活的污染物排放是减少面源污染的重要措施,进行退耕还林或退耕还草能有效截留污染物质以及起到防沙固土的作用。     

基于GIS技术的濑溪河流域泸县境内农村非点源污染评估

通过地理信息系统(Geographic Information System,GIS)技术对濑溪河流域泸县境内进行水系提取及流域划分,并利用GIS空间技术分析了各乡镇污染贡献度。选取城镇居民生活污水、城镇地表径流、畜禽散养、农村生活污水以及化肥流失5大污染源,计算各镇总等标污染负荷比。结果表明,研究区内农村畜禽散养、化肥流失、生活污水的污染源总和比重高达69.71%,福集镇占研究区乡镇总污染的31.17%,导致泸县濑溪河水质差的主要原因是农村非点源污染,并提出了针对性的污染防治对策。     

二级生物措施削减面源污染负荷的初步试验

2012年6-11月在武汉市江夏区梁子湖周边小流域的面源污染汇流区建设二级人工湿地生物净化系统,开展面源污水净化试验。试验区总面积4 657 m2,其中一级人工湿地面积2 844 m2、二级人工湿地面积1 813 m2。6-7月为试验区试运行时期,试验区未栽种水生植物和放养水生动物;8-11月为试验区运行时期,其中8-9月为水生植物净化期,10-11月为水生植物+水生动物净化期。8月初,一级人工湿地栽种鸢尾(Iris tectorum)、香蒲(Typha orientalis Presl)、梭鱼草(Pontederia cordata)和再力花(Thalia dealbata),二级人工湿地栽种美人蕉(Canna indica L)、香蒲、鸢尾和睡莲(Nymphaea alba);9月底在二级人工湿地中投放三角帆蚌(Hyriopsis cumingii)1 747个、1.4个/m3,放养鲢(Hypophthalmichthy smolitrix)280尾、鳙(Hypophthalmichthys nobilis)80尾,规格80~120 g/尾,密度28.3 g/m3。结果表明,试验区对面源污水中总氮、总磷和叶绿素的去除效果较好。试验区对总氮、总磷、氨氮、叶绿素、高锰酸盐指数的去除率,8-9月分别为24.9%、42.6%、20.0%、21.4%和8.2%,10-11月分别为33.0%、45.2%、17.9%、34.3%和11.6%。