土地利用类型及其社会经济特征对河流水质的影响

流域尺度上土地利用类型与水体水质之间存在相关关系,这种相关关系同时会受到各种社会经济活动的影响.在自然或半自然区域内,土地利用类型与水质的相关关系比较显著.然而,在城市区域内社会经济活动将会影响土地利用类型与水质的相关关系.为证实这一现象的存在,选取京津地区11个小流域为研究对象,分别从小流域综合分析和小流域聚类分析2个角度,分析土地利用类型及其社会经济特征与河流水质的关系,并以温榆河小流域情景分析进一步探讨社会经济因素对土地利用类型与河流水质关系的影响,结果显示,聚类分析中,半自然区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与土地利用类型相关,而城市区域中小流域的TN、TP、NH4+-N均与社会经济因素相关,社会经济因素的差异改变甚至削弱了土地利用类型与河流水质的相关性,验证了假设现象的存在.因此,在跨域城乡梯度的区域尺度研究水体水质及其影响因素的相关性时,需要综合考虑土地利用类型及其社会经济特征.     

小流域水环境规划方法框架及应用

在界定小流域概念的基础上,将流域分析方法引入到小流域水环境规划中,初步建立了典型小流域水环境规划方法框架.该方法遵循了污染物在小流域中的运移规律,针对影响河流水质的主要因素--"源头-途径-末端-汇",采取了相应的对策措施,能够反映出不同污染物对流域水质的影响规律.以云南省寻甸县牛栏江小流域为例,在对其水环境现状分析及发展趋势预测的基础上,进行了水污染控制单元的划分,以确定重点污染控制区域和敏感地带,同时制定了其总量削减计划,提出了以水土流失防治、点源和面源控制、河道生态修复及河流内源疏浚为主体的水环境规划方案.该方案实施后,COD_Cr和NH₃-N可分别削减1 857和125 t/a,达到了预期目标.      

沿海港湾区域陆源污染物定量估算方法研究

基于GIS和RS技术,应用经验模型探讨沿海港湾区域陆源污染物计算方法,旨在定量估算沿海港湾区域陆源污染物的来源、贡献,为区域环境规划与管理提供依据.该方法首先采用GIS技术划分汇水区边界和汇水单元,然后利用RS技术解译获得区域的土地利用/覆被变化,并进一步利用经验模型SCS-CN、USLE和污染物流失方程、排污系数法来进行陆源污染物负荷估算.以罗源湾为例,研究结果表明,基于GIS技术,以汇水区为单元对港湾区域陆源污染物来源贡献的计算方法可有效地辅助区域的环境规划与管理.     

图们江水系陆源污染物输入日本海通量的初步研究

本文研究了图们江水系陆源污染物进入日本海的污染类型主要污染因子及其年入海通量，并预测了由于区域神经经济发展所带来的陆源污染物入海通量的变化。用权重系数概念得出图们江陆源污染属于以有机污染综合指标ＣＯＤ为代表的有机污染类型和主要污染因子。     

土地利用结构对非点源污染的影响

当点源污染得到有效的监控时,非点源污染（Non－point source pollution）,尤其是农业非点源污染将成为影响地表水水质的主要因素．在野外布点采样及分析的基础上,利用地理信息系统（GIS）研究了蓟运河卜游于桥水库流域内不同土地利用结构与地表水水质的相关关系．结果表明,在以单一上地利用类型为主控制的流域中,林地和草地控制的小流域的地表水水质明显好于以耕地为上的小流域;在不同土地利用类型（林地、草地和耕地等）的组合结构中,各项污染物浓度往往介于林地、草地或耕地为主控制的小流域之间;在其他条件相似时,随着小流域内林地和草地的增加,非点源污染降低,而随着耕地比例的升高,非点源污染有逐渐增大的趋势。     

基于模型模拟的城市非点源污染控制措施设计

目前针对城市小流域进行非点源污染控制措施去污效果的模拟研究处于起步阶段.利用L-THIA模型模拟武汉市汉阳地区三角湖流域2个小汇水单元（Sj1、Sj2）不同土地利用类型上的非点源污染物累积量,模拟得出1次典型降雨前Sj1和Sj2中污染物总量分别为1 .82×10⁴ kg、1 .38×10⁵ kg.基于“源-汇”和格局与过程相互作用理论,针对降雨前2 h内产生的径流,从源、污染物迁移过程和汇3个阶段采取绿色屋顶、草地、多孔路面、渗透渠、植被过滤带和湿塘等多种BMPs及其组合,进行去污效果模拟.结果显示经系列化BMPs处理后进入三角湖的污染物量占Sj1、Sj2总污染物量的14 .65%和6 .57%,控制措施效果比较明显.在流域或区域尺度上,利用L-THIA模型可以在工程建设之前进行效果预测模拟,以减少不必要的风险.     

西苕溪流域土地利用对氮素输出影响研究

以位于太湖地区的西苕溪流域为研究区,利用Arcview3.2的水文模拟和空间分析扩展模块进行子流域划分和典型小流域选择,通过对2000年TM/ETM遥感影像解译获得流域土地利用数据.在2004年分3次(7月、9月、12月)监测了各个小流域出口的总氮浓度,用以表征流域氮素输出强度.基于以上数据,分析了小流域氮素输出的时空变化差异以及土地利用结构对氮素输出影响.结果表明:各个小流域氮素输出差异很大,空间上有从上游到下游逐渐增大的趋势,时间变化上,西苕溪流域中下游的小流域氮素输出7月>9月>12月,上游地区的小流域则与之相反,这与流域的降雨径流分布和土地利用方式差异有关.多个小流域的对比分析表明,流域土地利用结构对氮素输出的影响更大.流域内林地面积比例越大,氮输出强度越小;相反,与人类活动有关的土地利用类型如耕地和居民地比例增大将带来氮素输出增大的后果,而氮素输出的强度似乎与流域面积大小无关.     

基于流域单元的营养盐输出与景观异质性影响研究

选择太湖上游西苕溪流域,利用GIS、RS及景观生态方法进行小流域划分和流域景观异质性分析,基于改进的输出系数模型估算小流域营养盐输出,并对流域单元主要景观类型空间异质性及多样性指数与营养盐输出的关系进行了分析.结果表明,西苕溪各小流域TN、TP输出强度变化范围分别为3.01～15.44 kg/(hm2.a)与0.049～0.355 kg/(hm2.a),营养盐输出水平空间差异性明显;小流域单元优势景观类型与营养盐输出关系明显,小流域林地面积增加10%,TN、TP输出强度分别降低0.203 1、0.015 2 kg/(hm2.a);小流域耕地面积增加10%,TN、TP输出强度分别增加0.572 6、0.027 3 kg/(hm2.a);西苕溪小流域景观多样性指数与氮磷输出水平关系呈二次多项式关系,营养盐输出强度随着SHDI增大而增大,当SHDI为1.5时,输出强度达到最大值,然后随着SHDI增大而降低.研究结果将为流域非点源污染治理提供参考.     

面向水环境现代化治理的绩效评估与优先区识别——以九龙江流域-厦门湾为例

以福建省九龙江流域-厦门湾为例,构建了水环境治理绩效评估框架进行综合评估.结果显示,2011~2018年九龙江流域-厦门湾的水环境治理经历3个阶段,治理水平逐步上升,但存在陆源氮磷输入控制有待进一步加强、自然海岸生态修复亟需统筹等问题.结合InVEST模型、克里金插值等方法,借助污染物“源-汇”空间分析手段识别治理优先区,发现厦门岛排污口为氮磷输出主要点污染源、流域东南区域为主要面污染源,而厦门湾西海域是承接污染物的主汇区.进而提出源汇空间绩效科学评估、陆海统筹社会-生态系统监测与管理、适应自然的生态工程解决方案等现代化治理对策.     

湖泊流域清水产流机制修复方法及其修复策略

基于湖泊水污染防治领域长期的研究与实践经验,提出了“以污染源系统治理+流域清水产流机制修复+湖泊水体生境改善+流域管理”为主的湖泊水污染防治的总体思路,并着重阐述了流域清水产流机制修复的方法及其修复策略.由流域径流的产流、汇流输送与入湖过程的分析引出了湖泊流域清水产流机制的概念,对其破坏原因进行了解析,提出了清水产流机制修复的理念、思路、技术路线及修复中的关键问题.以抚仙湖东大河流域为例,将入湖河流小流域分成清水产流区﹑污染控制与净化区、湖滨入湖区3部分区域.在对3区域清水量与污染物产生量进行分析的基础上,根据3区域现状特征与主要环境问题分别提出其修复策略.     

抚仙湖一级支流尖山河小流域的面源污染物贡献特征

对云南省抚仙湖尖山河小流域降雨量以及坡耕地、梯坪地、灌草丛、人工林和次生林5种土地类型及村庄和道路等非生产用地产生的地表径流量和泥沙量进行了定位观测,并对地表径流和泥沙中所含面源污染物进行了测定.结果表明:①6～10月份是该流域出现较大阵雨的主要时期,2006年6～10月份降雨量占全年降雨总量的83.2%,这一时期是产生水土流失和面源污染的主要时期.②坡耕地和人工林是地表径流和泥沙产生的主要场所.坡耕地的地表径流和泥沙产生量分别占小流域产生总量的22.97%和62.96%,人工林的地表径流和泥沙产生量分别占小流域产生总量的34.69%和16.76%.③尖山河小流域面源污染物主要来源于坡耕地和人工林.在坡耕地和人工林,随地表径流产生的面源污染物TN、TP和COD分别占流域产生总量的75.01%、51.63%和66.42%,随泥沙产生的TN、TP和有机质分别占流域产生总量的74.12%、73.18%和62.14%.④村庄和道路等非生产用地单位面积的面源污染物产生量较高,但由于总面积较小,在流域面源污染物产生总量中的比例很小,TN和TP分别只占产生总量的3.98%和1.05%.在流域中所占面积很少的坡耕地(仅占7%)却成了面源污染产生的主要场所.     

敖江流域陆域生态系统健康评估研究

以敖江流域为研究区,通过遥感解译和陆域调查,弄清流域各生态系统类型结构组成,其中草地面积最大。根据2009年污普动态更新数据,摸清流域陆域污染物来源组成结构,确定污染物的主要排放区域。其中,城镇生活污染对各类污染物排放量贡献较大,晋安区和连江县是敖江流域污染物主要排放区域。采用指标体系评估方法对陆域生态系统健康进行评估,结果表明,敖江上游、中游区域陆域生态系统环境健康状况均为良好,下游区域陆域生态系统环境健康状况较差。     

三峡库区石盘丘小流域氮磷输出形态及流失通量

小流域作为三峡库区非点源污染源头,是缓解水体水质恶化的重点防控对象.在三峡库区选取具有多种土地利用类型的石盘丘小流域为研究对象,对流域出水口断面水量水质进行连续监测,分析了小流域氮、磷污染物随降雨径流流失的浓度及形态变化特征,并计算小流域的污染物流失通量,分析影响氮、磷养分流失的主要人为和自然因素,对农业非点源污染特别是三峡库区的农业非点源污染研究具有相当重要的现实意义.结果表明,流域降雨量随季节变化明显,降雨多分布在4～6月,为小流域氮、磷流失的主要输出时期,占全年总氮、总磷负荷的58.94%和67.60%.石盘丘小流域年径流总量为8.02×10~4 m~3,总氮年流失通量为5.04 kg·hm~(-2),其中以硝态氮(2.54 kg·hm~(-2))为流失主体;输出总磷为0.534 kg·hm~(-2),可溶性总磷(0.422kg·hm~(-2))占总磷流失通量的79.00%.因此,对于石盘丘小流域来说,需要注意防范施肥和降雨期重合时水田氮磷流失.     

亚热带典型小流域总氮最大日负荷(TMDL)及影响因子研究——以金井河流域为例

本研究以亚热带红壤丘陵区为研究区域,选取10个典型小流域,根据土地利用和畜禽养殖密度分为4种类型(森林、森林-种植、养殖和种植-养殖小流域),并基于近3年小流域把口站的原位观测数据,采用负荷历时曲线模型(LDC)计算了不同类型小流域水体总氮(TN)的最大日负荷(TMDL),运用灰度分析法定量研究了不同流量阶段小流域主要因子对TN负荷消减率的影响.结果表明,小流域TN负荷特征与流域类型密切相关,10个小流域TN年均负荷为739.0~2798.4 kg·km-2·a-1,由小到大依次为森林、森林-种植、养殖、种植-养殖小流域,其中,养殖、种植-养殖小流域水质整体超标严重,且应针对中、低流量条件下(秋、冬季节)负荷进行消减,而森林-种植小流域TN负荷超标情况略好,但高流量阶段(春、夏)超标率过高.灰度分析结果表明,TN负荷消减率在高、中流量阶段下主要受农田面积比例影响,而低流量阶段受畜禽密度影响.农田面积比例对高、中流量段TN消减率影响显著,而畜禽养殖密度在低流量段具有更大影响,小流域景观越破碎、类型越丰富、斑块分布越零散、形状越复杂,TN负荷通量则越大.     

基于流域尺度的农业非点源污染物空间排放特征与总量控制研究

农业非点源污染是导致流域水质恶化的重要原因之一.依据农业污染源主要污染物空间排放特征和排放强度分析,划分农业非点源污染空间管理分区,并研究设计分区污染物总量控制方案,是提高农业非点源污染控制成效的重要途径之一.以湖北省四湖流域为研究案例区,系统开展了流域尺度的农业非点源污染空间排放特征识别与总量控制研究.结果表明,四湖流域水环境COD、总氮、总磷、氨氮负荷主要来自于农业非点源污染,4类非点源污染物分别占到流域污染物排放总量的67.6％、 82.2％、 84.7％和50.9％.对四湖流域非点源污染物空间排放特征分析结果表明,水产和畜禽养殖业发达的洪湖、监利、潜江、沙洋地区是流域非点源污染物的主要贡献源区.根据污染物在流域空间上的排放特征和源强评价结果,将四湖流域划分为3个农业非点源污染管理分区,即长湖上游水产和畜禽养殖污染重点控制区、四湖干渠农村非点源污染综合控制区和洪湖水产养殖污染重点控制区,针对不同管理分区分别提出了污染控制措施.基于水质改善和水体纳污能力综合考虑,设计了针对3个非点源污染管理分区的总量控制方案,分阶段实现监测断面全指标达标和满足水体纳污能力要求.主要污染物中,COD主要削减区域为四湖干渠区和洪湖区,分别占到流域COD削减量的43％和42％;氨氮主要削减区域为四湖干渠区,占到氨氮总削减量的66％;总氮主要削减区域为四湖干渠区和洪湖区,分别占到流域总氮削减量的42％和31％;总磷主要削减区域为四湖干渠区,占到流域总磷削减量的53％.     

澳门城市小流域地表径流污染特征分析

在澳门半岛选取土地利用为公园绿地和商住混合的2个分流制城市小流域.于2005-08～2005-11借助自动采样器进行流域出口5场降雨地表径流水质水量监测.结果表明,商住混合分流制小流域TN、TP、COD多场降雨平均浓度值分别超出国家地表水环境V类标准4倍以上.公园绿地小流域TN、TP均超出V类水标准2倍多.从降雨-径流过程污染物浓度历时变化看,2个小流域TN和TP呈现一定的初始冲刷现象.TSS与TN、TP的判定系数R²都在0.95以上,地表径流中水土流失与总氮总磷输出显     

基于PSFR评估框架的太子河流域水生态安全评估

以减少人类压力、保持生态健康、维持服务功能和规避潜在生态风险为出发点,建立了基于PSFR(压力、状态、功能、风险)的太子河流域水生态安全评估指标体系.通过遥感影像解译、年鉴资料查询收集和实地调查数据相结合的数据整合方式,利用综合指数法计算了太子河流域生态安全指数,并分析了造成流域生态安全退化的原因.结果表明,太子河流域划分的105个小流域中不存在“极不安全”等级,仅有下游5个小流域处于“不安全”等级,占总数的4.8%;多数小流域均处于“较安全”和“一般”等级,呈集中分布的特点,其中处于“较安全”等级的小流域有59个,占56.2%;处于“一般”等级的小流域有38个,占36.2%;处于“安全”等级的小流域只有3个,占2.8%,说明整个太子河流域的水生态安全状况整体处于“较安全”等级.研究显示,流域内农业和城镇用地的扩张是显著影响生态安全状态及生态服务功能的主要因素.      

基于综合治理和水文模型的广西县域石漠化小流域区划研究

以小流域为单元布置各项石漠化治理工程,是国家开展石漠化综合治理的主体内容。研究基于石漠化综合治理的理念,厘定石漠化小流域概念体系。首先,运用数字高层模型数据,在Arc GIS水文模型的支持下,划分几何小流域;在此基础上,综合考虑石漠化综合治理实践经验,结合岩溶地下流域,生成实体小流域。根据小流域的自然地理背景,对实体小流域进行聚类,得到4种小流域类型,针对每种类型分别推广适宜的石漠化治理模式;最后,根据石漠化综合治理的需要,从实体小流域中选择出少数适宜安排治理工程的治理小流域,并将结果应用于天等县和环江县等石漠化综合治理工程中。     

海河流域主要河口区域沉积物中重金属空间分异及生态风险评价

针对海河流域河流污染严重,河口区域污染状况以及陆源河流污染对河口区域影响不明确的问题,选取海河流域10个主要入海河口为研究对象,对其表层沉积物中Pb、Cu、Zn、Cd、Cr、Ni进行总量及空间分异性研究,采用潜在生态危害指数法进行重金属生态风险评价.结果表明,沉积物中6种重金属元素均有较明显的积累,含量高于海河流域主要土壤类型环境背景值,其中Cu、Ni、Pb达到环境背景值的2.3~2.6倍.重金属污染具有一定的空间分异性,Cu、Zn、Cr、Ni在永定新河、子牙新河、北排河3处的含量较高,4种元素相关系数为R Cu-Zn=0.891、R Cu-Cr=0.927、R Cu-Ni=0.964、R Zn-Cr=0.842、R Zn-Ni=0.939、R Cr-Ni=0.879(P<0.01),具有一定的同源性,并与流域内总人口显著相关,相关系数R分别为0.855、0.806、0.867和0.855(P<0.01).Pb、Cd的空间差异较小,含量范围分别为23.3~95.8 mg·kg-1、0.051~0.200 mg·kg-1,与其它元素及流域内总人口相关性不强,反映出河口区域的Cd和Pb与陆源污染关系不大.潜在生态危害指数评价显示,海河流域河口区域整体为轻微生态风险等级(RI为33.7~116),Cd为主要污染元素,在多数河口Cd均达到中等风险等级(Ei r为18.0~48.9).     

大清河小流域城郊型面源污染现状与对策研究

文章以昆明市主要排污河道之一的大清河入滇池的小流域为研究对象,针对小流域范围内城郊型面源污染状况,通过详细的问卷调查和实地采样分析,初步得出研究区污染物产生的来源、产生特点和发生量。结果表明:生活污水排放、地表径流产污、农田排水是该研究区氮、磷污染物排放的三大来源;其中,总氮排放量有54.7%来源于生活污水,25.9%来源于农田化肥流失;总磷排放量有61.5%来源于生活污水,24.8%来源于地表径流。滇池周边地区面源污染物来源和特征有别于滇池全流域的各污染类型比值,面源污水已成为城郊区面源污染物的主要来源,是控制之要点。因地制宜,就地处理城郊型的农村生活污水,科学平衡施肥,降低地表径流排污浓度,是城郊型滨湖带小流域面源污染治理成功的关键。