农业非点源污染研究综述

针对农业非点源污染的研究现状,综述了非点源污染的定义、特征、污染现状以及危害,并介绍了国内外学者在非点源污染研究的技术方法方面的进展,指出利用与RS、GIS的紧密结合来建立基础信息数据库,对非点源污染过程进行模拟是进行非点源污染研究必然的发展趋势,并简单介绍了两个在国内外应用较广泛的非点源污染模型AnnAGNPS和SWAT模型,最后讨论了利用模型模拟非点源污染过程的优势。     

城市非点源污染模型研究进展

回顾了城市非点源污染模型的发展历史,分析了能够模拟城市非点源污染的7个国外模型(SWMM、STORM、SLAMM、HSPF、DR3M-QUAL、MOUSE和HydroWorks)的特点、适用性和局限性,介绍了国外城市非点源污染模型不确定性研究方法和成果以及城市非点源污染分析概率模型,总结了国内城市非点源污染模型的研究成果.指出国外城市非点源污染模型在污染物累积和冲刷、泥沙和污染物运移、污染物的生化反应等方面模拟能力不足,而国内城市非点源污染模型多是经验模型,模拟面积较小,模拟精度较差.提出未来城市非点源污染模型研究应提高泥沙和污染物的模拟能力,探索无资料和不完全信息下城市非点源污染的模拟和预测,加强城市非点源污染随机性模型的研究,发展城市非点源污染模型与GIS的耦合应用.     

子汇水区划分精度对SWMM模拟城市非点源的影响

SWMM作为动态模拟的城市非点源污染模型,被广泛应用于城市非点源负荷估算研究,并在很多小尺度研究中取得了很好的效果。随着中国城市发展不断加快,城市非点源污染研究的空间尺度也随之变大,如何科学合理选择建模时子汇水区划分精度成为研究中一个重要问题。文章主要分析SWMM应用于城市区域非点源污染模拟时,不同子汇水区划分精度对水质模拟结果的影响,并在此基础上,以降低SWMM建模工作量并保证模拟结果的准确度为原则,对如何选择子汇水区的精度进行了深入的探讨。结果表明事件降雨为降雨输入时,子汇水区划分精度对水质模拟结果影响较大,宜采用高精度或高中精度模型;单月份和雨季连续降雨为降雨输入时,子汇水区划分精度对水质模拟结果影响较小,可以使用低精度模型。     

基于替代模型的非点源污染模拟不确定性分析——以石头口门水库汇水流域为例

为分析机理模型参数不确定性对非点源污染模拟结果的影响,以石头口门水库汇水流域为研究区,选择采用SWAT模型对研究区非点源污染进行模拟,并应用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对非点源污染机理模拟模型参数进行不确定性分析.但蒙特卡罗方法需要大量的取样并多次运行模拟模型,若直接调用SWAT模型,耗费的时间和资源较多.为降低计算负荷,应用克里格方法建立研究区非点源污染机理模型的替代模型,而实现蒙特卡罗模拟.结果表明:采用克里格方法建立研究区非点源污染SWAT模型的替代模型,不仅可以大幅减小计算负荷,还可以保持较好的精度;在置信水平为90%时,氨氮负荷输出和总磷负荷输出的区间范围分别为0.98×10~3~1.67×10~3t/a,0.29×10~3~0.84×103~t/a;相比于非点源总磷的输出结果,非点源氨氮输出结果的不确定性较大.     

基于开源GIS的城市非点源污染负荷模拟研究

随着点源污染不断得到控制,非点源污染在城市水污染中所占的比重逐步增大,通过建立城市非点源污染负荷模拟系统,可以从空间上了解城市非点源污染产生和扩散过程,为治理非点源污染提供数据依据。该研究在借鉴目前城市非点源污染模型与GIS集成应用的基础上,针对商业GIS组件开发成本较高、开放性较差、开发灵活性较弱以及SWMM模型本身空间分析能力弱和空间可视化表达效果差等问题,借助开源GIS组件DotSpatial和MongoDB数据库,实现GIS与SWMM模型的紧密集成,并以MongoDB数据库为数据交互中心管理模型数据,开发出具有开发出低成本、扩展性强、高开放、灵活度高等特点的城市非点源污染负荷模拟系统。该研究选择昆明市东风东路片区作为研究区域,并用实测降雨数据进行模拟分析,结果表明系统具有良好的实用性。     

基于SLURP模型和输出系数法的三峡库区非点源氮磷负荷预测

为研究三峡入库非点源污染的变化规律,以输出系数法为基础,引人污染负荷系数,建立了计算三峡库区上游流域非点源氮磷负荷的数学模型.将所建立的非点源负荷模型与分布式SLURP水文模型相结合.借助地理信息系统和遥感技术,对该流域土地利用/土地覆盖和气候特征下的流域水文动态过程,以及水文动态过程下该流域输入三峡库区的非点源氮磷污染负荷进行了相关预测和分析.预测结果显示:2020年由于该流域土地利用的变化,非点源氮磷污染的产生量略有减少,但地表径流量的增加使输入库区的非点源氮磷污染负荷有所增加;未来农田产生的污染物量有所减少,但农田仍然是形成氮磷负荷的最主要来源.     

三峡库区农田养分动态及非点源污染情势

三峡库区农田坡耕地多，水土流失严重。通过资料调查和室内试验，研究了三峡库区典型淹水区——开县农田系统的养分动态。结果表明，开县施肥具有氮肥施用量大、粪尿肥在有机肥中比例大的特点；由于农用化学物不断施入，引起农田系统中重金属积累，土壤受到污染；养分随水土流失量大，农业非点源污染严重并有加剧的趋势。并指出，在三峡库区建立农业非点源污染数据库和动态监测站，筛选有效控制农田养分流失措施，具有重要意义。     

农业非点源污染研究方法分析

非点源污染受到人们越来越多的重视,尤以农业非点源污染为重。该文在对农业非点源污染的来源、特征介绍的基础上,对国内外农业非点源污染负荷模拟模型进行了梳理,根据国内学者对入河系数、农田种植、畜禽养殖和农村生活等方面的研究做了概述,并在流域监测、3S技术、污染源区识别以及多领域结合等方面对整个农业非点源污染负荷的研究进行了建议和展望,最后对该文所述进行了总结。     

降雨、地形对非点源污染产输影响机理综述

随着工业点源的逐步控制,非点源因其来源多样、涉及范围广、控制难度大,已成为影响水环境质量的主要污染源。非点源污染产输机理是开展定量研究、模型模拟及污染治理的基础,也是非点源污染研究领域的重点和难点。降雨是非点源污染产输的直接驱动力,地形是影响非点源污染产输的重要因素,两者对非点源污染的产输均具有重要影响。对国内外在降雨、地形对非点源污染产输影响机理方面的研究进行综述,以期为非点源污染相关研究提供参考和借鉴。     

我国非点源负荷研究中的问题探讨

在非点源研究实践和查阅大量非点源文献的基础上,总结出我国非点源负荷估算中通常使用的4种方法,即断面实测总负荷减去统计的点源负荷法、单位负荷法、水文线分割法和SWAT模型估算法.分析对比了这些方法在我国和北美地区使用条件的不同和使用过程中的差异,讨论了这些方法在使用中可能产生的错误.研究结果表明,在我国目前情况下前3种方法会相当程度地高估非点源负荷量,而SWAT模型在我国的应用没有充分体现其"分布式"模型的特点;同时,由于北美和中国的情况存在较大差异使得北美地区不同土地使用方面的校正数据在中国并不可用,导致在径流模拟方面也存在很大误差,因此,负荷计算将产生更大误差.在此讨论基础上,提出了在我国农业非点源负荷研究中需注意的若干问题,并结合目前我国环境现状,提出了对国内非点源污染研究和控制的见解.     

水环境非点源污染模型研究

随着工业污染源的有效控制,非点源污染已经成为我国重要污染类型之一,如何科学地认识并有效控制非点源污染已成为研究课题.在此介绍了非点源的基础工具--非点源模型的主要类型、结构和特点,并对目前主要的非点源模型进行了比较分析,探讨了非点源模型发展的趋势.     

流域非点源污染模型的建立与应用实例

针对国内外现有模型的不足，从我国的实际出发，建立了一个完整的流域非点源污染模型系统，提出了流域汇流与非点源污染物迁移逆高斯分布瞬时单位线模型及流域产污过程模型，该模型既考虑了水动力学与污染物迁移机理，又便于求解与应用，在一定程度上解决了机理与实用性之间的矛盾。     

国外城市非点源径流水质模型简介

随着人们环保意识的提高。城市中的点源污染已大部分得到了控制，于是非点源污染变得越来越突出,越来越严重．并引起了城市环保者的关注。借此。本文介绍了国外四种最主要的城市非点源污染的管理模型,以供我国城市环保人员在对非点源污染进行管理时作为参考。     

Progress in the research on aquatic environmental nonpoint source pollution in China

ＰｒｏｇｒｅｓｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｑｕａｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｎｏｎｐｏｉｎｔｓｏｕｒｃｅｐｏｌｕｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａＢａｏＱｕａｎｓｈｅｎｇ，ＭａｏＸｉａｎｑｉａｎｇ，ＷａｎｇＨｕａｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏ...     

最佳管理措施对非点源污染控制效果的预测——以北京密云县太师屯镇为例

选取北京市密云水库上游太师屯镇为研究区,针对该区农业非点源污染特征,设计了最佳管理措施(BMPs).同时,在非点源污染损失估算的基础上,率先尝试从经济学角度预测8种不同非点源污染措施在控制氮、磷和泥沙流失的效果及所获得的环境效益、经济效益,并将各单项措施的控制效率进行了比较分析.研究结果表明：改变土地利用类型的3种措施中,25°以上荒草坡还林措施效果最好,对总氮、总磷、泥沙流失的控制效果都超过15%,最高可达30%以上,且经济效益最大;25°以上坡耕地还林效果次之,对总氮、总磷、泥沙流失的控制效果都超过5%,最高可达12%;15°~25°坡耕地变果园措施最差,对总氮、总磷、泥沙流失的控制效果一般为4%~8%.坡度为0°~15°坡耕地在土壤侵蚀控制中具有重要地位;坡耕地植物篱和保护性耕作对土壤侵蚀类非点源污染的控制效果相近,削减的污染损失占非点源污染损失总价值的13%,具有明显的环境效益.针对畜禽养殖污染设计的农村户用沼气池,其经济效率在10%左右;测土施肥技术可减少氮素流失、节约大量化肥,且削减的污染损失达到非点源污染损失总价值的19%.作为综合污染控制措施的河岸缓冲带,可以有效地拦截氮、磷和泥沙的流失,对泥沙的控制效果最好,为83%,对氮的控制效果最低,仅为27%;而从经济效益方面比较,缓冲带减少氮素流失所获得的经济效益最大,约为该措施总经济效益的56%,泥沙次之,占28%;植被缓冲带削减非点源污染的总经济效率最高,可达35%,折合经济价值约1.69×106元.     

湿地在面源污染治理中的应用回顾与展望

面源污染是导致水环境污染的主要因素之一,具有分布面广、排放量大、随机性强等特征,因此治理难度非常大。湿地通常指位于陆地和水域生态系统之间的过渡带,被认为是治理面源污染最有效的方式之一。湿地主要通过微生物反硝化、土壤吸附、沉淀以及植物吸收等途径来实现对面源污染物的截留和降解。国内对湿地在面源污染防治中的作用关注较晚,始于上世纪80年代初期。运用于面源污染防治的湿地类型主要有人工湿地、湖滨带、河岸带湿地、氧化塘、生态沟渠等。面源污染的治理应当同点源污染的治理紧密结合,高效发挥湿地的净化功能和景观效应。在构建人工湿地时应保护好天然湿地并慎用外来物种,此外人工湿地的后续管理也需要进一步加强。     

农业面源污染及防治对策

农村面源污染源分布广泛,没有确切位置,其治理一直是个难题.由于化肥和农药的大量使用,农业面源污染已成为我国农村生态环境恶化的重要原因之一.本文对农业面源污染的特点、危害和现状进行了论述,并提出防治农业面源污染的具体防治对策和建议.     

东辽河流域地表水水质空间格局演化

受人类活动和流域生态水文过程(Eco-hydrological processes)的影响,东辽河流域地表水污染严重,水质具有明显的地域分异特征.通过1983～1999年对东辽河流域地表水质分析及历年来水文和社会经济资料整理,建立流域地表水污染重心模型,探讨了东辽河流域地表水水质空间演化特征.研究结果表明,受到自然条件和社会经济活动演化的影响,东辽河流域地表水污染重心位置有逐渐向上游方向迁移的趋势受自然条件的季节变化和农业季节性开发活动的影响,东辽河流域污染重心的季节变化较之年际变化更为剧烈,从全年变化趋势看,污染重心有向流域上游迁移的趋势.从流域管理的角度看,东辽河流域在治理点源和非点源污染的同时,还要从全流域的角度出发,加强流域生态水文过程的调节.     

长江流域总氮排放量预测

水环境污染是长江流域突出的环境问题之一,预测污染物排放特征可为流域水污染防治提供科学基础.本研究综合采用灰色理论预测模型、Conversion of land use and its effects at small region extent(CLUE-S)模型以及 Integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs(InVEST)模型,预测2025年长江流域非点源以及点源总氮排放趋势.结果表明:①非点源总氮排放呈减少趋势,2015～2025年区域非点源总氮排放量减少23.96％,中下游农业区总氮排放骤减,而上游局部地区呈增加趋势;②点源总氮排放总体呈现增加趋势,2015～2025年区域点源总氮排放量增加1.79％,主要是由于城镇废水排放的增加以及中下游沿江城市群生活污水排放显著增加,而中下游丘陵地区点源总氮排放呈现减少趋势;③长江流域总氮排放量呈现减少趋势,2015～2025年减少2.67％,但仍有37.64％区域呈现总氮排放增加的趋势.长江流域未来应加强对上游面源污染治理以及中下游工业、城镇废水排放的管控.采用多模型结合的手段可以精细揭示了长江流域总氮排放空间格局及未来趋势,可为明确流域总氮排放控制目标提供科学基础,也可为实现高效的水环境治理提供科学依据.