深圳市2015~2021年雨源型河流水质时空变化及其对降雨的响应

雨源型城市河流水容量偏小,缺乏动态补充水源,易受污染.基于深圳市2015~2021年全市（不含深汕）9大流域的21个水质指标数据和逐日降雨数据,利用单因子指数评价、综合污染指数、层次聚类分析和Pearson相关分析等方法,研究深圳市河流水质时空分布特征及特征污染物对降雨的响应关系.结果表明：①2015年全区大部分断面水质都是劣Ⅴ类水,2018年10月后河流水质总体得到大幅度改善,与2018年深圳市开展治水专项活动背景一致,到2021年约62%的断面水质达Ⅰ~Ⅲ类水标准;②深圳市（不含深汕）西部人口稠密地区的水质污染较东部更严重,河口和支流下游水质污染较上游更严重;③深圳市坪山河、龙岗河、茅洲河和深圳河的水质受降雨的影响显著;④深圳市河流的主要特征污染指标是DO、COD、BOD₅、NH₄⁺-N、TP、高锰酸盐指数、石油类和阴离子表面活性剂;对于坪山河和龙岗河,降雨使TP和NH₄⁺-N指标浓度升高;对于茅洲河,降雨使TP和COD指标浓度升高;对于深圳河,降雨使COD、TP和NH₄⁺-N指标浓度升高.以上结果能够揭示深圳市雨源型河流水质时空变化情况及其对降雨事件引发的非点源污染的响应关系,为深圳市打造更高品质水环境提供科学参考.     

上海市淀北片降雨径流过程污染时空特性分析

面源是城市水体的主要污染来源之一,其负荷强度及时空分布特征对于城市水环境污染防治具有重要意义.以上海市淀北片为研究区域,选择漕河泾为代表性汇水单元,按照屋面、路面、绿地3种下垫面,于2015年期间进行大、中、小3种雨型的径流-水质同步监测,分析降雨径流特性和面源污染负荷强度,并结合GIS估算区域面源污染负荷的空间分布.结果表明:淀北片CODMn、TP、TN、NH3-N年径流污染负荷强度均值分别为385.40、4.07、57.22、11.22 kg·hm-2·a-1,总体强度较大;屋面和路面径流污染负荷均具有一定程度的初期冲刷效应,对初期55%径流采取截流措施可有效控制60%~70%的面源污染负荷;根据受纳水体河道的空间拓扑,对研究区域进行汇水单元划分,并考虑雨型对污染物EMC(事件平均浓度)的影响,可更精确地估算城市面源污染负荷及其对城市河道的影响,为城市河道水环境治理提供污染负荷来源信息,从而对河道及城市面源污染进行高效而有针对性的治理.     

北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

信息约束条件下的流域农业面源污染控制优化

我国广大小流域迫切需要开展农业面源污染控制,但却面临着水质、水文、气象、土地等监测资料不足的信息约束条件。为了应对此问题,本文以具有冻融变化特征的东北地区为例,开发了一套信息约束条件下的流域农业面源污染控制优化系统。首先,提出了农业面源污染负荷的计算方法。其次,分析了流域水质的影响因素。接着,建立了面源污染输入与流域出水口水质之间的响应关系,经验证该系统输出数据与实际污染状况相吻合,能够很好地模拟流域污染状况。最后通过各种削减策略的运用,模拟出农业面源污染削减率和削减后的总氮浓度。通过采用本研究制定的控制优化方案,改变种植类型和面积以及改善施肥配施比,将污染源数据进行量化作为输入数据,经系统输出得到模拟污染输出数据,可得到较好的污染削减效果。研究结果为信息约束条件下治理流域农业面源污染提供了决策支持。     

东北地区中小流域污染综合防控策略探析

我国正在经历城镇化发展过程,形成了中小流域不同河段的自然形态和污染特征。文章以白塔堡河为研究对象,通过梳理重点污染源及污染物分布特征,分析诊断农村段、城镇段和城市段河道所存在的问题。结果认为,退耕封育和物理隔离可有效控制农业面源和畜禽养殖污染,是农村河段短期内实现生态保护目标的重要方式。城镇河段的治理重点在于消除住宅小区的生活污水直排现象,严格控制非法排污口可明显河道水质。城市河段必须确保污水厂正常运行并尽量实现雨污分流,同时应强化生态修复以丰富生物多样性并构建优美的水景观。     

流域磷素面源污染产生与输移空间分异特征

甶于面源污染物从坡面产生后至向流域出口输出过程会发生一系列变化,如在河道迁移过程发生的沉降衰减,基于污染物产生与输出空间分布识别关键区会存在一定的差异.因此,本研究选取面源污染较为严重的高原湖泊洱海典型小流域,以子流域为空间分析单元,采用经实测数据验证后的定量模拟工具-SWAT模型和数学统计方法,分析流域面源磷产生与输出的空间分布及差异,评估河道迁移过程对两者空间分布差异的影响.结果表明:流域面源流失磷产生强度存在明显的空间分异特征,不同子流域流失磷的产生强度在1.52~1.82kg/hm~2之间变化,高强度区主要集中在有坡耕地分布的水文敏感区和植被覆盖度差的土壤侵蚀敏感区;不同子流域流失的磷经河道迁移后发生了-25.6%~21.6%的变化,导致流失磷的输出与产生空间分布出现差异,较高产生强度区,磷流失高输出强度区缩小为土壤侵蚀敏感区;不同子流域流失磷经河道迁移后发生的不同变化受流失磷产生强度与径流迁移时间的综合影响.     

太湖上游流域下垫面因素对面源污染物输出强度的影响

应用流域断面监测、GIS的流域空间分析等手段建立太湖上游地区流域基础数据,通过多元逐步回归和冗余分析(redundancy analysis, RDA)手段,研究了太湖上游流域下垫面要素对流域出口污染物输出影响特征以及不同要素影响的相对强度,提取了影响太湖上游流域面源污染产出的主要下垫面因素并分析各小流域水质控制性要素的空间特征.研究结果表明,流域面源污染与下垫面要素具有很大的相关性,其中流域土地利用对面源污染产出的影响最为显著,其次是流域土壤特征、流域坡度,流域面积的影响最小;影响流域面源污染输出变化的控制性因素为居民用地、耕地面积比例和流域平均坡度,对水质数据进行解释的显著性和重要性水平均较高,能解释59.5%的流域水质信息、98.6%的下垫面特征-水质指标关系信息,且在不同小流域中这3个因素对流域水质影响的贡献率不同.     

海河流域氮磷面源污染空间特征遥感解析

以MODIS遥感数据为驱动,采用以遥感像元为基本模拟单元的DPeRS（Diffuse pollution estimation with remote semsing）面源污染负荷估算模型,分析了2016年海河流域氮磷面源污染空间分布特征,并对“十三五”《重点流域水污染防治规划》中划定的海河流域172个控制单元进行面源污染优先控制单元分析.结果表明,2016年海河流域总氮（TN）排放量为13.62万t,入河量为2.53万t;总磷（TP）排放量为8152t,入河量为1597t;空间分布上,海河流域中部和南部地区氮磷面源污染较重,其中河北省片区氮磷面源污染物排放量及入河量最大;农田径流型是海河流域氮磷面源污染的主要类型,其次城镇径流影响也较大;筛选出海河流域TN和TP面源污染优先控制单元分别为127和131个,面积占比分别为84.2%和87.0%.     

强降雨对北运河流域沙河水库水质的影响

随着北运河点源污染逐步得到有效治理,汛期面源污染成为北运河水质不达标的主要影响因素,而现阶段有关强降雨对北运河上游水质的影响研究尚匮乏.本文以北运河上游沙河水库为研究对象,开展了单场强降雨对北运河上游水质的影响研究.在强降雨后（降雨量达53.8 mm·d^-1）开展连续6 d跟踪采样,并对比强降雨前后该库区的水质监测数据,系统解析了强降雨对北运河上游水质的影响特征.结果表明,库区水质基本达到IV类水质标准（GB3838-2002）,总磷是雨后影响库区水质的主要因素.南沙河污染和富营养化程度严重,严重超出IV类水质标准,是主要的汇入污染源.再生水厂出水是库区水质硝态氮的主要贡献来源.汛期单次降水不会引起水质的显著恶化,大部分水质指标于3~4 d后降低,4~6 d逐渐恢复到降雨前水质,并趋于稳定.     

小流域生态环境治理的路径策略及应用研究——以资阳市为例

以资阳市小流域为例,以水质断面改善为导向,结合小流域污染物核算,识别水质断面超标的主要来源。结果表明,COD和NH₃-N在城镇生活污染中占比最大,TP在农田径流污染中占比最大,农村生活污染、畜禽养殖污染对不同流域的影响都较大,工业污染和水产养殖污染影响相对较小。以“污染源核算-工程措施/非工程措施-水质改善”为治理思路,识别小流域共性和个性问题,择取污水设施及配套管网建设、河道清淤、生态拦截沟渠、水产养殖尾水治理、生态保护修复和补水活水等工程,开展农业面源、产业结构、水资源、水生态和水环境等管控,削减污染物排放量,建立健全流域横向补偿机制,确保水体水质改善成效显著。     

基于L-THIA模型的四川省濑溪河流域非点源污染负荷分析

非点源污染是造成流域水环境恶化的重要原因之一,掌握非点源污染的时空分布特征是流域水环境污染防治和流域综合管理的基础性工作.为落实国家《水污染防治行动计划》,四川省启动了濑溪河等流域综合治理达标方案编制工作,探明濑溪河流域非点源污染负荷及其分布特征是该方案编制的前提.以四川省境内濑溪河流域为研究区域,基于GIS（地理信息系统）,利用L-THIA（long-term hydrologic impact assessment,长期水文影响评价）模型,基于2015年土地利用地图数据、土壤水文数据以及长时间序列（2009—2014年）逐日降雨数据,调整模型参数,使模型模拟径流量符合水文站监测数据,进而模拟2014—2015年流域内的非点源污染负荷空间分布.L-THIA模型模拟得到濑溪河流域径流量约为5.10×108 m3,和控制水文站实测径流量相比,模型模拟相对误差为5%,表明模型模拟质量较好,模拟结果可信度较高.结果表明,流域内TP、NH₃-N、COD_Cr非点源污染负荷分别为204.10、353.12、5 162.53 t;农业用地对研究区的非点源污染影响最大,林地最小;根据濑溪河水系分布特点将研究区划分为16个控制单元,各控制单元TP、NH₃-N、COD_Cr的空间分布特征及比例相似,研究区非点源污染平均负荷强度为3.72 t/km2,TP、NH₃-N、COD_Cr的输出范围分别为（0.08~0.15）（0.14~0.27）（2.19~3.89）t/km2.研究显示,流域非点源污染产生量的估算和空间分布特征的揭示为编制濑溪河流域水污染治理方案提供了科学参考.      

上海城市水源战略与水源地保护:格局、问题与展望

上海地处中国东部平原感潮河网地区,水资源总量较为丰富,但随着近年来区域快速的经济发展和城市化进程,河道水质逐渐恶化,水质型缺水现象日趋严重。在深入分析上海市水资源特点及饮用水源地分布格局的基础上发现,区域水资源量来源差异显著,河流水质空间分异明显,黄浦江上游及长江口集中水源地与众多郊区分散水源地并存现象突出;指出当前水源地存在区域发展与上游来水影响黄浦江上游水源有效保护,盐水入侵与污水排放制约长江口水源地充分开发,分散格局与水体污染阻碍郊区水源安全利用等一系列问题;最后,分别提出了具有针对性的两江并举城市水源战略,以及黄浦江上游水源地、长江口水源地的保护策略。     

太湖流域漕桥河污染物来源特征

基于对太湖流域漕桥河小流域主要污染物来源构成和污染特征的分析,对污染物入河量进行了计算和修正. 结果表明:漕桥河的COD_Cr入河总量为1 639.9 t/a,主要来源于工业污染和城镇生活污染;氨氮入河总量为174.6 t/a,主要来源于农业面源和工业污染;总氮和总磷入河总量分别为491.0和34.7 t/a,主要来源于农业面源和城镇生活污染. 同时,针对河网地区水系错综复杂的特性,将客水污染纳入污染源范畴,核定客水量,为有效改善河流水环境质量提供了依据.      

滇池宝象河流域氮磷流失空间格局解析

有效控制氮磷流失量是水质持续改善的关键因素,定量解析流域氮磷流失量对于氮磷污染精准控制至关重要.宝象河作为滇池流域最主要的入湖河流之一,对滇池水质的影响极为重要.该研究基于第二次全国污染源普查数据,建立了宝象河流域高分辨率的氮磷排放清单,通过构建宝象河LODEST模型估算流域氮磷非点源污染入河系数,并对宝象河流域的氮磷流失量及其空间格局进行解析.结果表明:①2018年宝象河流域TN和TP的排放量分别为1 456.92、191.16 t,流域内种植业非点源是最大的污染源,其次是城镇生活点源和未收集点源.②2018年宝象河干海子断面TN和TP的径流通量分别为270.49和11.19 t,非点源入河系数分别为0.297和0.048.③2018年宝象河流域TN和TP流失量分别为432.28和18.57 t,氮磷流失空间格局呈显著的空间异质性,流域内TN和TP流失强度总体呈外高内低的分布,农业污染为主的子流域氮磷流失最为严重.该研究提出的氮磷流失量估算方法较好地揭示了流域氮磷流失空间分布规律,论证了降雨和地形的不均匀性是造成流域氮磷流失量呈显著空间异质性的重要因素.研究成果可为滇池流域入湖污染负荷控制与削减工程提供重要的科学依据,同时能够为宝象河流域水环境的精准控污和精细管理提供有效的决策支撑.      

黄河支流非点源污染物(N、P)排放量的估算

为了估算黄河支流域非点源污染物的排放量,为今后黄河流域的治理提供科学的依据,对黄河流域的6个子流域(渭河流域、泾河流域、洛河流域、无定河流域、窟野河流域、黄甫川流域)进行了水样、土样和泥沙样的采集分析;结合6个子流域的多年水文资料,利用已经被证明了的平均浓度法对黄河6个子流域的氮磷污染物进行了定量描述,估算出各个流域的氮磷排放量.结果表明,95%的全磷、大于53%的全氮来自于非点源污染,非点源污染是造成黄河污染的主要原因.各流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征.硝态氮主要来自于渭河,铵态氮主要来自于泾河,其次是渭河.从全氮看,绝大部分氮来自于渭河和泾河.全磷则主要来自于泾河,其次是渭河.泾河和渭河是6条河流中对黄河污染物排放量贡献最大的2条河流.     

伊逊河流域总磷污染来源解析

2017—2018年TP成为滦河一级支流伊逊河流域的主要污染因子,部分国控断面水质主要以GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类、Ⅴ类为主.为开展伊逊河TP污染定量识别研究,在2017年和2018年伊逊河流域水体TP污染时空特征分析的基础上,从流域磷铁矿工业污染、城镇生活污水、雨水径流、河道内源释放以及农业非点源等方面开展TP污染研究.结果表明:①伊逊河流域上游至下游TP污染程度呈加剧恶化趋势,上游唐三营控制单元污染较轻,下游李台控制单元TP污染最重;丰水期TP污染较重,枯/平水期污染较轻;从年度看,2017年TP污染严重,2018年年均ρ（TP）下降了50.00%.②2017年、2018年伊逊河流域TP污染来源差异显著,2017年磷输入主要来自于磷铁矿工业污染,占比为33.46%;选矿企业整改后,2018年磷输入主要来源变为畜禽养殖和城镇生活污染,二者占比合计为59.91%.针对伊逊河流域TP污染特征,提出伊逊河流域TP污染控制建议:加强选矿企业环境监管,进一步完善监管体系;加强流域水土流失治理,实施矿山披绿;大力实施绿色农业工程,加强畜禽养殖布局优化.      

北京市清河水体非点源污染特征

为揭示城市水体非点源污染特征,以北京市清河流域为研究对象,于2013年8月—2014年12月对流域不同河段河水、雨水、降雨前后河水、降雨径流以及不同下垫面（居民区、商业区、绿地、街道、农田）的土壤或降尘中主要污染物进行了采样分析.结果表明:清河水体污染严重,大部分污染物浓度均超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的V类标准,营养盐浓度甚至超过GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准.河水主要污染物浓度远高于雨水污染物浓度,长期来看,受雨水影响较小.丰水期河水ρ（TDP）（TDP为溶解性总磷）显著高于枯水期和平水期,而丰水期ρ（TDN）（TDN为溶解性总氮）却低于枯水期和平水期（P < 0.05）,ρ（COD_Mn）和ρ（NH₄+-N）在3个水期没有显著差异.与降雨前相比,降雨后河水ρ（TDN）显著降低,ρ（TDP）却显著升高（P < 0.05）,ρ（COD_Mn）、ρ（NH₄+-N）在降雨前后没有显著差异.研究显示,清河流域的降雨径流增加了河水外源磷输入,磷的初期冲刷效应最为显著,且水体磷的非点源特征明显,而氮主要来源于生活污水排放,受非点源影响较小,清河水体COD_Mn、NH₄+-N则同时受点源和非点源的影响.      

基于冗余分析的城市河湖水污染成因及尺度效应

以武汉中心城区的东沙湖流域为研究对象,以7项下垫面及3项降雨因子为影响因子,以18项河湖水环境因子为响应变量,基于冗余分析研究多尺度下两者之间的关系.结果表明：在所研究的10项影响因子中,硬质铺装面积率和河网水面率是东沙湖流域城市河湖水环境的主要影响因子,贡献率达0.703和0.652,城市道路面积率则是3000m及以外缓冲区尺度下的主要影响因子,贡献率达0.796,降雨的空间分布不是主要影响因子,贡献率低于0.371;影响因子对水环境影响的尺度效应与排水管网的有无和水文汇水单元尺度的大小密切相关;东沙湖流域的河湖水污染可归因于以硬质铺装为代表的不透水面上的面源污染和经由排水管网运移排放的点源污染,河网水面率则是改善水环境的关键因素.     

辽河流域水污染治理历程与“十四五”控制策略

为明晰辽河流域水污染治理“十四五”需求,进一步科学合理地推进辽河流域治理与保护进程,通过调研历史监测数据、统计年鉴等资料,回顾辽河流域水环境演化和治理历程.将辽河流域的治理分为3个阶段:第1阶段（1991—1999年）,该阶段流域水环境呈重度污染并持续恶化,环境治理逐渐起步;第2阶段（2000—2006年）,该阶段辽河流域水质恶化趋势基本得到遏制,控源治污初显成效;第3阶段（2007—2019年）,该阶段辽河流域水质优良比例整体持续提升,国家水体污染控制与治理科技重大专项有力支撑流域综合调控.辽河流域水污染治理颇显成效,但仍存在以下主要问题:①辽河流域水污染治理经历了从单一的控源治污向河流综合治理转变,污染程度由重度转为轻度,但流域水污染控制依然不容乐观;②辽河流域属寒冷地区缺水型河流,生态流量不足;③水质改善及水生态恢复成果不稳定;④流域管理机制体制有待完善.“十四五”应针对性增设分水期考核方式和水生态考核指标,完善水环境标准;坚持水资源、水环境、水生态“三水”统筹科学施治,构建减排和增容相结合的水污染控制模式,推动水量、水质、水功能良性循环发展;建立流域统筹管理、垂直领导的管理体制,制定辽河流域河流空间管控的长效机制,促进环保技术产业化,发展流域循环经济,缓解经济社会发展与水环境保护矛盾,最终实现流域经济社会可持续健康发展.      

北运河上游非点源污染负荷模拟与最佳管理措施评估研究

非点源污染是水污染的重要来源之一,揭示非点源污染负荷空间分布特征、筛选并布设最佳管理措施(best management practices,BMPs)对水污染的高效治理有至关重要的意义. 北运河作为北京市重要的排水通道和连接京津冀的重要生态走廊,加强北运河上游非点源污染治理对北运河流域的水质改善至关重要. 然而,当前缺乏针对非点源污染关键源区内布设不同BMPs生态效益评价的研究. 因此,为了解析北运河上游非点源污染空间分布特征,评估关键源区布设不同措施的生态效益,本文基于SWAT模型定量模拟了2019年北运河上游总氮、总磷负荷空间分布特征,并采用单位负荷指数法识别了非点源污染关键源区,同时评估了关键源区布设不同BMPs的总氮、总磷削减效果. 结果表明:①2019年北运河上游流域产生的总氮、总磷负荷分别为126 444.22和12 394.76 kg,呈东南高西北低的空间分布特征,主要来源于城镇用地、耕地和果园等地类. ②北运河上游关键源区分布在东南部17条子流域,占流域总面积的13.16%,产生的总氮、总磷负荷分别占全流域的39.16%和38.10%. ③1/5面积比植被缓冲带的总氮、总磷削减率最高,分别为38.20%和40.37%;2 km河道植草的总氮、总磷削减率最高,分别为19.47%和50.90%;由于关键源区范围内农地面积较小(9.62%),化肥减施措施下污染物削减较低. 研究显示,非点源污染关键源区主要分布在人类活动较多的流域东南部,可通过布设合适的植被缓冲带和河道植草措施,降低关键源区非点源污染负荷.