入湖河流水质对土地利用时空格局的响应研究:以洱海北部流域为例

揭示土地利用与入湖河流水质的内在联系是非点源研究的重要内容,以洱海北部流域为研究对象,从土地利用类型组成和空间格局入手,综合空间分析和统计分析方法对两者响应关系进行研究.结果表明,研究区平均坡度(SLOPE)、植被区面积百分比(VEG)作为表征土地利用类型组成的指标,与入湖河流TN和TP的关系显著,斑块密度(PD)、农业用地斑块密度(PDagr)、水体形状指数(LSIwat)作为表征土地利用空间格局的指标,与TP和NH+4-N的关系显著;类型水平下,入湖河流水质对土地利用空间格局的响应关系较景观水平强,水质响应指标为雨季TP和旱季NH+4-N,回归调整系数R2分别为0.761和0.978;旱季,入湖河流水质对土地利用的响应关系强于雨季,水质响应指标为TN、TP和NH+4-N.因此,进行洱海北部流域非点源污染治理时可考虑提高植被覆盖率和农业用地集约化程度,尽量避免旱季对自然水体的人为干扰,后续进行土地利用空间格局与入湖河流水质关系研究建议选类型水平.     

北洛河流域水质空间异质性及其对土地利用结构的响应

根据2011年10月和2012年10月的北洛河流域水体采样数据,利用GIS技术和地统计学方法,分析了北洛河流域水质指标TP、TN、NO-3-N、NH+4-N和高锰酸盐指数(CODMn)的空间变异特征,并探讨了子流域尺度上不同土地利用结构对河流水质的影响.结果表明,北洛河流域水质指标TN和NO-3-N受结构性因素影响显著,表现出较强的空间变异性,而TP、NH+4-N和CODMn受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱的空间变异特征.TN与农业用地面积百分比呈显著正相关关系,与林地面积百分比呈显著负相关关系,NO-3-N与农业用地面积百分比存在显著正相关关系.可以初步推测,控制TN空间异质性分布的结构性因素是农业用地和林地,而控制NO-3-N空间分布的结构性因素为农业用地.     

南京市九乡河流域景观格局空间分异对河流水质的影响

定量探讨不同景观格局与水质关系对于指导城市景观规划、保护周边水环境具有重要意义.以南京市九乡河流域为研究区域,基于2009年的Quick Bird影像和2009年10月～2010年9月的水质实时监测数据,利用GIS空间分析技术以及统计分析的方法,从景观水平和类型水平2个方面分析了流域景观格局空间分异对河流总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数和氨氮(NH4+-N)的影响.结果表明,流域的大部分景观类型与河流TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度存在显著的相关关系:建设用地和未利用地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度显著正相关,林地的面积比例与这些指标呈显著负相关,而耕地的面积比例与TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度相关性不显著;从景观水平上看,流域景观以少数类型大斑块为主或同一类型的斑块高度连接时,河流中TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度较低,水质较好;但针对具体的景观类型有所不同,建设用地、未利用地以及耕地的集中连片分布会引起TN、TP、高锰酸盐指数和NH4+-N浓度的上升,而林地的大面积分布则对这些指标具有相反的效应.     

2010年洱海全湖氮负荷时空分布特征

为探讨不同来源的氮负荷对洱海水体富营养化的贡献,对洱海人湖河流、干湿沉降和沉积物内源等来源的氮的负荷、形态及其时空变化特征进行了研究.结果表明:与2008年相比,2010年洱海入湖TN负荷下降了28％.入湖河流是TN负荷的主要来源,占总人湖负荷的37％;入湖河流TN负荷与ρ(TN)、ρ(Chla)呈极显著正相关;人湖河流TN负荷以NO3--N为主,占39％.人湖河流氮负荷季节性变化明显,7月最高;区域性差异较大,北部3条河流是主要来源,其中弥苴河入湖TN负荷占入湖河流TN负荷的57％.沉积物内源TN负荷占总入湖负荷的29％,NH4+-N负荷占内源TN负荷的98％,并且与水体ρ(Chla)呈显著正相关.沉积物中TN和NO3--N扩散通量北部湖区最高,NH4+-N扩散通量南部湖区最高;TN扩散通量9月最高、12月最低.干湿沉降入湖TN负荷以NH4+-N为主,季节性变化明显,6月最高.控制洱海外源入湖氮负荷,应以雨季之初为关键时期,以弥苴河及其流域为重点区域,兼顾坝区农业种植结构调控,同时应加强湖泊水体生态修复,控制内源释放.     

新安江流域土地利用结构对水质的影响

以新安江上游流域为研究区域,用该流域2010年5月TM遥感影像图作为底图,通过实地野外调查获取了新安江流域的土地利用图.运用ArcGIS的水文、空间分析功能,将流域划分为8个子流域,并分析各子流域的土地利用结构.根据2010年1～12月的水质监测数据,分析TN、TP、高锰酸盐指数、NH4+-N、粪大肠菌群的时空变化特征,以及与土地利用结构之间的定量关系.结果表明,TN和NH4+-N有明显的时间变化特征,为枯时期>丰水期>平水期,而其他几种指标没有明显的时间变化.在空间上,整体上呈现出渔梁、浦口污染最为严重.流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:耕地、水体、建筑用地起源作用,林地、草地起汇作用.在年度上看,耕地对TN、NH4+-N、高锰酸盐指数影响最大,草地对TP影响最大;不同水期上,枯水期和丰水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地,在平水期,对TN、TP、粪大肠菌群影响最大的土地利用类型分别为耕地、草地、林地.     

九龙江流域城镇建设用地与河流水质关系研究

基于波段组合指数与单波段特征相结合的方法对九龙江流域城镇建设用地进行提取,并采用景观生态学与统计分析方法,分别对流域内城镇建设用地的面积百分比及景观格局指数与水体中的高锰酸盐指数、NH 4＋-N、TP浓度变化之间的关系进行研究.结果表明,流域内城镇建设用地的面积百分比与高锰酸盐指数、NH 4＋-N、TP呈现显著正相关（...     

连续降雨对淡水河流域非点源污染的影响

利用淡水河流域污染物通量站的连续流量水质监测数据,研究了4场连续降雨对流域非点源污染的影响.相关分析结果表明,在连续降雨期间,污染浓度与流域相关性不显著,但NH4+ -N、TP及TN通量与流量之间存在显著相关关系,污染物通量与流量的相关系数大小顺序如下:TP＞NH4+ -N＞TN＞SS＞NO3——N.另外,统计结果表明...     

滇池流域土地利用对入湖河流水质的影响

利用滇池流域2008年TM影像数据和入湖河流67个监测点的水质数据,以子流域为基本研究单元,从子流域综合分析和子流域分类分析两个角度,研究土地利用类型(国家分类标准)对入湖河流水质的影响.结果表明,21个子流域单元的水质污染指标(CODMn、TP、TN、NH3-N)与居民点及工矿用地呈显著正相关,与耕地、林地、草地呈负相关.对整个流域而言,城镇及工矿用地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了耕地的贡献;根据土地利用结构和空间分布格局的差异,将滇池流域的21个子流域分为3类(城镇及工矿用地为主、耕地为主、林地为主).分类分析表明,水质污染指标与居民点及工矿用地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关.同时,讨论了土地利用空间格局差异对水质的影响,说明土地利用比例结构和分布格局对水质亦具有重要影响,     

浅析抚仙湖主要入湖河流污染物特征

根据抚仙湖流域河流目标考核的要求,以及综合各污染因子的污染特征,选取了5个污染指标即高锰酸盐指数(I_(Mn))、化学需氧量(COD_(Cr))、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、总氮(TN)对抚仙湖水质状况进行评价。通过分析,从首要污染因子的结果可以明确看出:抚仙湖17条入湖河流中,主要污染因子是总氮和总磷,绝大部分入湖河流综合水质总体上有逐年改善的趋势,其中山冲河水质好转最明显。     

三峡库区兰陵溪小流域土地利用及景观格局对氮磷输出的影响

以三峡库区兰陵溪小流域为研究对象,分析了流域水体氮、磷等输出时空特征及土地利用景观格局对其产生的影响.结果表明,流域总氮(TN)、总磷(TP)、硝态氮(NO-3-N)主要来源于园地,6~9月汛期的氮磷输出显著大于1~5月的非汛期;非汛期铵态氮(NH+4-N)主要来源于住宅用地,汛期NH+4-N则来源于园地,以林地为主的集水区氮磷输出在两个时期均较低.林地面积比与非汛期NO-3-N、TP及汛期的TN、TP显著负相关;住宅用地面积比与非汛期的NO-3-N、TN及汛期的NO-3-N、TN、TP显著正相关;园地面积比与汛期的NH+4-N、TN显著正相关.PD与非汛期的氮素及汛期的NO-3-N、NH+4-N显著正相关;CONT与汛期的氮素及非汛期的TP呈负相关;耕地、未利用地比例以及景观格局指数ED与氮磷输出的相关性较弱,而SHMN和水域比例尚未表现出显著相关性.此外,两个研究时期NH+4-N与土地利用及景观格局变量的回归关系要优于NO-3-N、TN和TP,R2分别为0.885和0.969,而汛期的回归关系也比非汛期显著.典型相关分析进一步显示,不同土地利用斑块类型导致的景观破碎化能较好解释氮磷输出的影响,两典范轴累积解释氮磷输出变量的90%,景观变量PD贡献最大,对流域水质评价与预测具有重要意义.     

太湖流域上游平原河网污染物综合衰减系数的测定

改善太湖水质需要削减上游河流进入太湖的污染物总量.为了探求太湖流域上游平原河网的自净能力,开展原位实验测定了枯水期高锰酸盐指数、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的综合衰减系数,根据河道的水力特征对综合衰减系数进行了修正,并利用一维稳态水质模型对修正前后综合衰减系数的可靠性进行了验证.结果表明,高锰酸盐指数、NH_4~+-N、TN和TP的综合衰减系数分别为:0.0296~0.4106、0.0224~0.3564、0.0137~0.3046和0.0555~0.5725 d~(-1).可靠性验证表明高锰酸盐指数、NH_4~+-N、TN和TP综合衰减系数修正前的平均相对误差分别为8.39%、14.40%、11.43%和19.22%,修正后的平均相对误差分别为10.65%、14.34%、11.37%和19.24%.修正前后高锰酸盐指数、NH_4~+-N、TN和TP的平均相对误差均小于20%且变化不显著,表明综合衰减系数的测定结果能够为太湖流域上游平原河网的污染物总量控制管理提供科学参数;也表明枯水期的水力条件对综合衰减系数的影响较小.     

太湖流域上游河网污染物降解系数研究

污染物在河流中物理、化学和生物过程的共同作用下浓度会发生衰减,衰减的速率可用表观降解系数表示,其中,仅有生物过程引起污染物浓度衰减的速率用生物降解系数表示.为了探究太湖流域上游河网污染物的降解规律,在20个采样点开展原位实验测算了高锰酸盐指数、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的表观降解系数和生物降解系数,并分析了生物降解系数占表观降解系数的比重.结果表明,太湖流域上游河网高锰酸盐指数、NH+4-N、TN和TP的表观降解系数分别为0.0216~0.1974、0.0152~0.3123、0.0080~0.7870和0.0274~0.5914 d~(-1);生物降解系数分别为0.0083~0.1264、0.0021~0.2138、0.0021~0.0905和0.0110~0.1528 d~(-1).高锰酸盐指数、NH+4-N、TN和TP生物降解系数与表观降解系数的比值分别为19.35%~91.30%、13.85%~99.12%、13.70%~97.78%和3.94%~98.39%.太湖流域上游河网不同河段的表观降解系数和生物降解系数存在较大差异.生物降解在TN和NH+4-N表观降解中发挥的作用较大,在高锰酸盐指数和TP表观降解中发挥的作用相对较小.     

巢湖水体氮磷营养盐时空分布特征

在不同汛期对巢湖水体进行了网格化样品采集,研究了巢湖水体中氮磷营养盐的含量与时空分布规律,确定了巢湖水体的主要污染因子.结果表明,巢湖入湖河流中TP、TN和NO-3-N指标均超过了Ⅴ类水标准,南淝河和十五里河中TP、TN、NH+4-N和NO-3-N表现出丰水期低于平水期、枯水期的季节性变化特征,在其他河流则呈现出丰水期高于枯水期、平水期的特征;巢湖湖体氮磷营养盐浓度的分布存在时空差异,西部湖区中氮磷营养盐含量远高于东部湖区;TP、TN和NH+4-N表现出在枯水期高于平水期和丰水期的变化特征,而NO-3-N在丰水期的含量较高;巢湖水体的主要污染因子为TN和NH+4-N,这些污染物从西往东质量浓度不断减少.     

暴雨前后河南北部河流水质分异特征及其污染源解析

为了探究暴雨前后河南北部河流水质分异特征并对其污染源进行识别,选取了暴雨前后6个监测断面和8个水质指标的监测数据,利用箱线图、相关性分析和绝对主成分-多元线性回归模型等方法分析了暴雨前后河南北部河流水质指标的差异性及其变化过程,并计算了污染源的绝对贡献率.结果表明,pH、 DO、 EC和TN的值暴雨后比暴雨前有所降低,而浊度、高锰酸盐指数、 NH⁺₄-N和TP的值暴雨后比暴雨前有所增加,其中TP的变化率最大为177.17%; DO、高锰酸盐指数、 NH⁺₄-N和TP暴雨后处于Ⅳ类及以上水质标准占比明显增加,增加幅度分别为65.12%、 34.26%、 15.29%和37.46%;各监测断面水质指标在暴雨前后均有不同程度的差异性,其中pH值的差异性最小,而浊度、 NH⁺₄-N和TP的差异性较大;暴雨后pH和DO与其他水质指标的相关性有所增加,而浊度、高锰酸盐指数、 NH⁺₄-N、 TP和TN相互间的相关性在暴雨后有...     

潭江流域水质时空分布特征及其与土地利用的相关性分析

以潭江流域为研究区域,利用2016年5月TM遥感影像底图,结合Google高清影像和实地调查修正获取流域土地利用图。运用ArcGIS分析工具,将流域分为26个子流域,研究各子流域的土地利用结构。根据2015~2016年不同水期的水质监测,分析TP、TN、NH_4~+-N、高锰酸盐、COD的时空分布特征;利用spearman相关与逐步多元回归分析其与土地利用结构的相关性。结果表明,各项水质指标基本表现为丰水期优于平水期,枯水期最次。在空间上,上游水质优于中游水质,下游水质最次。流域土地利用结构与水质之间的关系表现为:林地、草地能够缓解水质恶化,相当于"汇",耕地、建设用地、水体会导致水质恶化,相当于"源"。建设用地是对水质恶化影响最大的因素,其次是耕地。部分流域污水处理率有限及污水处理的水质标准与地表水水质标准的差距较大,可能是水质难以好转的主要原因。林地能够显著改善水质,应该加强管理和保护。     

钱塘江兰溪段地表水质季节变化特征及源解析

季节变化对水质的影响评价是流域水质管理的重要内容之一.选取钱塘江兰溪段6个监测点位为研究对象,测定了2010和2011年丰水期和枯水期12个水质指标,采用因子分析技术识别关键污染因子及来源的季节变异特征,并基于层次聚类分析和改进的模糊数学方法进行不同季节关键污染因子空间差异性分析和水质综合评价.结果表明,枯水期关键污染因子为来源于城镇集中式生活污水处理厂、纺织业等点源的CODMn、BOD5和NH4+-N,丰水期为来源于农业面源的NH4+-N、TP和工业点源的CODMn;枯水期和丰水期关键污染因子存在空间差异性,无论枯水期还是丰水期,费垅为重污染区域,横山、洋港和将军岩为轻度污染区域;其不同之处在于枯水期女埠和西门码头为中度污染区域,而丰水期则为轻度污染区域;关键污染因子综合水质丰水期优于枯水期,丰水期16.7％的监测点位综合水质归属于V类,而枯水期50％的监测点位综合水质归属于V类.     

三峡库区典型退耕还林模式土壤养分流失控制

选择三峡库区典型退耕还林模式,包括园地(茶园)及林地(板栗)与原有坡耕地对照,观测并分析其土壤养分(氮磷)输出途径及数量情况,以评估实施退耕还林工程对流域土壤养分输出的影响.结果表明:1退耕后土壤养分氮磷年流失量(包括随泥沙和地表径流流失的量)减少;总氮(TN)年输出量从大到小依次为坡耕地(2 444.27 g·hm-2)茶园地(998.70g·hm-2)板栗林地(532.61 g·hm-2);总磷(TP)为坡耕地(1 690.48 g·hm-2)茶园地(488.06 g·hm-2)板栗林地(129.00 g·hm-2);与坡耕地比较,退耕还林模式(园地、林地)总氮、总磷年输出载荷分别减少了68.68%和81.75%.2茶园地、板栗林地与坡耕地相比,土壤养分速效态氮流失量明显减少,硝态氮(NO-3-N)输出总量依次为坡耕地(113.79g·hm-2)茶园地(73.75 g·hm-2)板栗林地(56.06 g·hm-2);铵态氮(NH+4-N)养分输出次序为茶园最大(69.34 g·hm-2),坡耕地次之(52.45 g·hm-2),板栗林地最小(47.23 g·hm-2).3硝态氮、铵态氮主要通过地表径流输出,所占总量比例分别为91.4%和92.2%;总氮和总磷主要通过泥沙输出,所占总量比例分别为86.6%和98.4%.通过退耕还林等措施,该地区地表径流以及土壤侵蚀输出明显减少,土壤养分流失得到有效控制.