嘉陵江流域非点源溶解态氮污染负荷模拟研究

嘉陵江流域是乏峡水库最大的支流,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L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35726t·a^-1,约占流域出口总氮负荷的32％。     

孪井灌区包气带水分运移的数值模拟

为防止盆地低洼处出现盐渍化、节约水资源,用数值模拟和田间中子仪试验相结合的方法,研究了内蒙古孪井灌区包气带的水分运移规律.数学模拟结果与田间实测土壤含水率吻合良好.在此基础上模拟计算出漫灌与喷灌条件下不同灌溉量和不同蒸发量对水分运移的影响以及水分随时间在深度上的分布情况,结果表明1200m/hm2喷灌定额下得农田水分无效消耗最小,从而得出节水高产的喷灌灌溉模式.     

γ-聚谷氨酸对土壤水氮运移特性的影响研究

摘 要：为了明确一种新型的环保型保水缓释剂γ-聚谷氨酸（简称γ-PGA）的节水保肥效应。本文在施氮量相同情况下（2g/kg）设置了四种γ-PGA梯度的施加量（0%,0.1%,0.2%,0.4%）,以0%作为对照处理,通过室内一维土柱入渗试验,研究了γ-PGA施加量对土壤氮素迁移特性的影响。结果表明：1）积水入渗条件下,随着γ-PGA施量的增加,其累积入渗量、入渗速率、湿润锋迁移的距离均逐渐越小,与对照组相比,添加0.4%γ-PGA的累积入渗量、入渗率和湿润锋迁移的距离分别减少了 27.64%、73.45%、31.58%。2）根据Philip公式模拟结果,吸渗率S随γ-PGA施量的增加逐渐减小,呈负相关;Kostiakov公式模拟结果中,经验系数K随γ-PGA施量的增加逐渐减小,呈负相关,经验指数随γ-PGA施量的增加逐渐增大,呈正相关;3）随着γ-PGA施量的增加,表层土壤（0~15cm）含水率随着γ-PGA施量的增加而逐渐增大,深层土壤（15cm以下）则相反;同时,γ-PGA施量越大,同一时期各土层深度硝态氮、铵态氮含量越大,与对照组相比,停止供水后的第四天,添加0.1%、0.2%、0.4%γ-PGA的试验组平均硝态氮含量分别增加了29.55%、42.49%、59.50%,平均铵态氮含量分别增加了43.97%、123.40%、156.74%。综上,向土壤中施加γ-PGA可有效减缓水分下渗,降低肥料淋失率,有效提高土壤保水保肥能力,从而提高作物对水肥的利用效率,减少灌溉次数和费用,达到改善土壤结构,提高作物产量的目的,为干旱半干旱地区的节水农业提供了理论依据。     

地下水浅埋条件下包气带水和溶质运移数值模拟研究述评

地下水浅埋条件下包气带水和溶质运移规律是解决土壤盐渍化、地下水污染等环境与生态问题的基本理论基础,基于多孔介质水和溶质运移基本方程的数值模型是研究包气带物质运移的重要手段。通过深入分析土壤水和地下水之间的相互关系,强调在地下水埋深小于其极限埋深的情况下应把地下水作用耦合到包气带水和溶质运移模型中。该文概括总结了现有研究把地下水作用与土壤水模型相耦合的方法,并分析了各种方法的优缺点。在回顾现有土壤水分运动参数和溶质运移参数确定方法的基础上,归纳了包气带水和溶质运移模型从“点”尺度向“田块”尺度扩展的途径,随机方法仍将是今后的研究热点,并有望应用于实践。     

植物吸收对模拟污水净化系统去除氮、磷贡献的研究

采用炉渣、沸石和土壤为基质,黑麦草(Lolium mutliflorum)、水芹(Oenanthe javanica)和香根草(VetiveriaZizanioides)为植被模拟了不同基质人工湿地和无基质的浮床植物净化系统,研究了3种植物在4种净化系统内对生活污水N、P的吸收和去除作用.结果表明:3种植物在各净化系统中均能正常生长,总生物量干重在121.8～557.4g/m2之间,均以黑麦草最高.4种净化系统中,黑麦草、水芹和香根草的地上部N、P平均含量分别为26.33、3.33 mg/g,24.08、2.64 mg/g和12.39、1.41 mg,g;地下部N、P平均含量分别为8.92、1.52 mg/g,19.39、2.55 mg/g和10.85、1.33 mg/g.浮床系统因承受的N、P负荷较高且不存在基质,3种植物的地上部、地下部N、P平均含量几乎均高于各基质人工湿地.4种净化系统中,黑麦草对N、P的吸收能力均明显高于水芹和香根草,3种植物的N、P总吸收量分别为:(黑麦草)5.26～11.73、0.72～131g/m2,(水芹)1.88～8.08、0.18～1.83 g/m2,(香根草)0.86～2.44、0.07～0.79g/m2,各植物的N、P吸收量均以浮床系统最高.植物对N、P的吸收量主要取决于自身的生物量和N、P含量.黑麦草吸收的N、P量分别占4种净化系统N、P去除总量的39.3%～59.4%和88.9%～96.3%,其对N、P的吸收己成为各净化系统去除N、P的主要机制.水芹和香根草对N的吸收仅是各净化系统去N的一个途径,其贡献率分别为;10.2%～37.6%和4.8%～17.7%;水芹和香根草对P的吸收量占浮床系统去P总量的96.4%和83.2%,是系统除P的主要机制,但其对3种基质湿地的去P贡献则很小.     

农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移转化研究进展

农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移转化是农业非点源污染控制和管理的重要环节。在简要分析农田排水沟渠生态结构和生态特征的基础上,归纳总结了排水沟渠中水生植物、微生物和基质底泥各组分的生态功能以及各组分同氮磷污染物间的相互作用机理;结合目前研究现状,提出今后尚需进一步研究的问题,包括沟渠生态系统中各组分不同作用的量化研究、农业非点源污染物在排水沟渠中的迁移模型以及宏观层面上沟渠湿地运用与区域生态环境间关系的研究等。     

控制排水条件下农业非点源污染物流失特征

通过在宁夏回族自治区青铜峡灌区进行的自由排水与控制排水的对比监测试验,系统分析了控制排水条件下排水量以及农田排水中盐分、总磷、硝酸盐氮、氨氮浓度和负荷的变化特征,分析了控制排水的节排减污机理。研究结果表明：相比于自由排水,控制排水在稻田生长期可累计减少排水43.01%,并降低农田排水中各类污染物浓度,盐分、总磷、硝酸盐氮、氨氮浓度分别减少7.68%、17.39%、18.16%、9.20%;农田排水中盐分、总磷、硝酸盐氮、氨氮污染负荷相应减少46.49%、44.46%、57.51%、38.89%;污染负荷的     

密云水库流域非点源污染研究概述

密云水库是现阶段首都北京惟一的地表饮用水源地,非点源污染是影响水库水质的主要因素.为明晰密云水库流域非点源污染的基本特征及其研究进展,本文总结了近20年来对水库流域非点源污染的研究成果,从非点源污染调查、非点源污染的负荷与预测评价、非点源污染物的影响因素与机理、非点源污染的控制管理等4个方面进行了概述.初步明确了密云水库流域非点源污染的基本特征,包括非点源污染主要来自于水土流失、化肥农药的施用、山区养殖产生的畜禽粪便、水产养殖等,其污染负荷随年度降雨变化较大,对水库污染总负荷的贡献COD约70%、BOD,约70%、NH,-N约90%、TN约70%、TP约90%等.预测了水库流域非点源的发展趋势.评价了非点源污染治理各项技术措施和政策管理措施的效果,并从非点源污染具体来源、污染途径和机理、研究尺度等方面提出了现阶段非点源污染研究存在的问题和需要进一步研究的方向.     

基于SWAT模型的东北水稻灌区水文及面源污染过程模拟

灌区水文过程对于面源污染物的迁移、转化起到了重要的驱动作用。为揭示东北水稻灌区的水文及面源污染过程,该文在多年试验的基础上,运用修正的SWAT模型对其开展了模拟研究。2009-2011年在吉林省前郭灌区针对水稻生育期及冻融期内的灌区水文过程和农田面源污染物迁移、转化过程开展了系统的监测与试验。水稻生育期内,各级排水系统表现出不同的水文过程:末级排水沟中,由田间通过表层渗流进入排水沟的高浓度的水被灌溉退水所稀释,汇流排水沟的槽蓄量则在很大程度上影响了排水过程及污染物的对流和掺混过程。根据水稻灌区水文特性,以汇流排水沟为子流域,分别采用非稳定渗流公式和马斯京根法描述子流域中稻田向排水沟的渗流排水过程以及向子流域出口的排水汇流过程。试验和模拟结果表明:铵氮(NH4+)、硝氮(NO3-)和化学需氧量(COD)的浓度变化主要取决于排水过程,表层渗流和深层渗流过程决定了排水沟中NH4+和NO3-浓度过程,而排水沟中COD浓度还受到灌溉退水的影响。采用溴(Br-)作为示踪剂,通过测定土壤含水率、温度及示踪剂浓度变化,研究了冻结期的水文过程和面源污染物迁移过程,示踪试验结果显示,冻融期土壤中水流运动受到土壤基质势、温度势及重力势的影响,冻土中平衡状态下基质势为土壤温度的函数,土壤中污染物渗出通量与水分渗出通量表现出线性关系。基于水稻灌区下垫面产汇流特性和冻融期土壤对于灌区水文过程以及面源污染物迁移的影响机理,在SWAT模型模块修订的基础上,模拟了东北地区水稻灌区面源污染迁移流失过程,模拟流量、NH4+、NO3-、COD浓度与实测值符合较好,表明改进的模型能够用于东北地区水稻灌区的水文及面源污染过程模拟。     

Using the modified agricultural non-point source pollution model in German watersheds

The modified agricultural non-point source pollution model (AGNPSm) was used in this study to predict runoff volume, peak flow rate, and sediment yield in three different watersheds in Germany. It is a distributed parameter soil erosion model which uses simple approaches to hydrological and sediment calculations. Simulations were carried out in the Glonn G1 (1.2 km²), and Glonn G2 (1.6 km²), and the Salzboede (81.7 km²) watersheds in Germany. Runoff volume was predicted reliably in all three watersheds. Sediment yield predictions were excellent in the Glonn G1 and acceptable in the Glonn G2 watersheds. There were some uncertainties in the sediment yield calculations for the Salzboede watershed. This study shows that a less complex soil erosion model such as AGNPSm is able to produce reliable assessments of non-point source pollution for planning purposes.     

西部地区农业面源污染现状与对策研究

从化肥、农药、农膜、秸秆和畜禽粪便等方面简述了西部地区农业面源污染的现状,并与东部地区进行比较分析,剖析了西部地区产生农业面源污染问题的主要原因,提出解决西部地区农业面源污染的对策。     

南京地区2001-2010年面源污染定量监测及时空变化分析

基于2001~2010年气象资料和地理信息系统数据库,采用水土流失与土壤养分面源污染综合监测的模型方法,通过在南京全市范围土壤的布点采样和分析,对南京地区各区县10年期间水土流失与面源污染状况进行了定量监测和研究。结果表明：（1）全市各类土壤全氮、全磷、铵态氮和有效磷数据,能较好反映南京土壤养分现状和施肥情况。近年来全市大多数地区土壤具有全氮、有效磷显著增加、全磷明显减少的特点。（2）水土流失和面源污染具有年内和年度变化特征,其侵蚀与污染的月份多数发生在5~8月,侵蚀与污染最严重年度为2003年,最轻年度为2001年;（3）10年平均水土流失与面源污染的空间分布在各区县有显著差异,江宁区最严重,其次是六合区;（4）全市10年来水土保持和面源污染控制成效显著,植被覆盖率的增加和水土保持措施的加强,对减少水土流失与面源污染具有明显效果。     

我国农业面源污染治理技术研究进展

随着我国经济社会的进一步发展,农业面源污染已经成为造成我国环境污染尤其是水环境污染的主要因素,农业面源污染治理技术的研究也越来越得到政府和科技工作者的重视。本文重点介绍了当前我国农业面源污染的状况、农业面源污染的成因及特征,并从农村生活污水的治理技术、农村生活垃圾的处理处置技术、农田径流生态拦截技术以及包括化肥减量化技术和农药减量化与残留控制技术为主的农业化学品减量使用技术等方面介绍了我国农业面源污染治理研究的发展现状,提出未来我国农业面源污染治理的系统控制思想和相关技术研究的趋势,包括系统控制与区域治理结合、技术研发与工程示范结合、面源污染控制与管理结合及建立健全国家级农业面源污染监测评价与预警体系等。     

晋江流域非点源氮磷负荷及污染源解析

计算流域非点源氮磷负荷并以此开展源解析对于水体污染控制具有重要意义。基于DEM数据,运用GIS工具划分子流域,提取土地利用和土壤类型等空间相关资料,通过调查及小区试验获取模型参数,建立晋江流域非点源氮磷污染负荷模型;利用SLURP模型和输出系数模型分别核算流域内不同景观类型土地输出径流和农村污染溶解态氮磷负荷,利用修正的USLE土壤侵蚀通用方程核算吸附态氮磷负荷,并进行污染源解析。结果表明:晋江流域非点源氮负荷为12298.95t/a,大部分为溶解态氮,占到了94.13%,主要来自畜禽养殖、农田径流和农村生活污水,其源贡献率分别为31.72%、26.38%和17.44%;非点源磷负荷为667.04t/a,溶解态磷和吸附态磷对流域总磷负荷贡献比例相当,分别为56.73%和43.27%,主要来自土壤侵蚀、农田径流和农村生活污水,其贡献率分别为43.27%、21.10%和12.25%。总体分析表明,土壤侵蚀、农田径流和畜禽养殖是影响晋江流域非点源氮磷负荷的主要污染源,亟待优先控制。     

基于排水过程分析的水稻灌区农田面源污染模拟

对前郭灌区主要面源污染物迁移、转化及汇集过程开展了2a的系统试验与监测,模拟了灌区面源污染水质水量过程,分析了灌区农田面源污染形成机制。水均衡测定结果表明,灌区排水主要由灌溉退水、稻田地表弃水和稻田渗流排水3部分组成,采用马斯京根法和连续分段马斯京根法能够有效地模拟各级排水沟道的排水过程。主要面源污染物随水体发生迁移及掺混,采用一级动力学方法描述污染物转化过程,模拟的灌区水质水量过程与实际过程符合较好,稻田地表退水主要影响水稻抽穗前的面源污染入河过程,而渗流排水则在抽穗后灌区排水水质中起主要作用。结果表明水稻灌区中地表排水和稻田渗漏排水对于面源污染过程起主要作用。