北京密云水库石匣小流域空间数据库的初步建立

将地理信息系统引入本区非点源污染研究。利用Arcview地理信息系统进行重点小流域的地形地貌三维分析。运用卫星遥感影象,经解译处理得到研究区土地利用现状及其空间分布数据,对石匣小流域的非点源污染现状进行研究,建立一个包含非点源污染信息的数据库。利用GIS空间分析能力,综合分析数字高程模型(DEM)、坡度、土地利用、各种分级专题图,研究它们之间的相互关系,确定流域非点源污染的分布规律及重点控制区。     

佛山市南海区土地利用结构对非点源污染影响研究

文章在野外布点采样的基础上分析了非点源污染评价指标,同时,利用GIS（地理信息系统）技术研究南海区内不同土地利用结构与非点源污染之间的关系。结果表明：在以单一土地利用类型为主控制的流域中,耕地控制的小流域的地表水水质明显好于城镇控制的小流域;在不同的土地利用类型的组合结构中,各项污染物浓度往往介于林地、基水地或耕地、城镇用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基水地的增加,非点源污染程度有所降低,而随着耕地或城镇、农村居民点用地比例的升高,非点源污染有所增加。此外,土地利用结构对非点源污染的影响不仅表现在数量结构上,同时表现在空间分布上。     

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PPI的土地利用优化研究

土地利用类型和管理方式是非点源污染的主要影响因素,受人类活动影响较大.基于对非点源污染防治措施的汇总分析,在三道防线的理念指导下,对密云水库流域3个典型小流域的土地利用现状进行了合理性分析,并设计了9个土地利用优化情景.以曹家路流域为例,利用PPI模型和R-PPI指数对比分析不同土地利用优化情景对环境的影响,得到最佳的土地利用组合.运用PPI模型和R-PPI指数进行土地利用优化情景的设计和比较,可以得到土地利用和管理方式的最优组合,从而优化流域内土地利用的空间分布和管理方式,削减水土流失,为土地利用规划和污染防治方案的制定和选择提供支撑.     

北运河上游非点源污染风险空间分布特征研究

非点源污染是流域水环境污染的重要原因之一,非点源污染风险分区是有效治理水污染的重要前提.本文采用指数函数法改进潜在非点源污染指数（Potential Non-Point Pollution Index,PNPI）模型基于专家评价法主观赋权的不足,并采用改进后的PNPI模型解析北运河上游流域非点源污染风险空间分布特征.结果表明：①指数函数法通过构建土地利用指标、径流指标和距离指标的指数函数描述污染源因子与运输因子之间的关系,能够直观反映研究区内非点源污染风险的空间分布特征;②研究区2017年非点源污染风险呈现出东南高西北低的空间分布特征,极低、低、中等、高和极高风险区面积占比分别为52.4%、0.5%、12.4%、25.1%和9.6%;③研究区非点源污染极高风险区主要集中在人口密集的东南平原区河道两侧,主要土地利用方式为城镇用地;极低风险区则主要分布在人口稀疏且距离河道较远的西北山区,主要土地利用方式为有林地.PNPI模型模拟结果可为北运河上游流域非点源污染防治和生态清洁小流域分区治理提供科学参考.     

北沙河上游流域潜在非点源污染风险时空变化分析

非点源污染风险时空分布特征解析和等级分区是有效控制非点源污染的关键.为了弥补PNPI（potential non-point pollution index,潜在非点源污染指数）模型中专家评价法主观赋权的不足,引入均方差决策法,并采用改进后的PNPI模型分析1980-2017年北京市北沙河上游流域潜在非点源污染风险时空变化特征,划分潜在非点源污染风险等级.结果表明:①均方差决策法根据土地利用指标、径流指标和距离指标集的数值离散程度确定各指标权重,其结果可体现各指标权重随土地利用类型动态变化的特点.②1980-2017年土地利用指标、径流指标和距离指标的平均权重分别为0.49、0.18、0.33,说明土地利用类型对非点源污染风险相对影响较大.③受土地利用类型空间分布格局影响,北沙河上游流域潜在非点源污染风险呈西北部山区低、东南部平原区高的分布特征.④随着城镇化的推进,潜在非点源污染极高风险区主要土地利用类型由旱地和园地逐渐演变为城镇用地、农村居民地和建设用地.研究显示,非点源污染风险高低与土地利用类型密切相关,可通过土地利用类型的合理布局,降低流域非点源污染风险.      

流域内污染负荷分布的评价模型研究 ——以密云县蛇鱼川小流域为例

在引入欧洲学者建立的潜在非点源污染指数模型PNPI的基础上,根据我国的社会经济条件和流域状况对其进行了土地利用类型扩展、土地利用类型比对和土壤渗透性等级划分等3个重要改进,建立了一个评价流域污染负荷分布的潜在污染指数模型PPI(Potential Pollution Index),并在北京市密云水库流域典型的3个小流域——曹家路、黄土坎和蛇鱼川进行了初步应用和分析验证.研究表明,改进后的PPI模型能够综合考虑养殖场、旅游区等各种污染源对河流水质的潜在污染影响,可用其评价流域内各种污染源对河流造成的潜在污染的空间分布.     

土地利用/覆盖变化对长江上游非点源污染影响研究

在国内外相关研究的基础上,利用输出系数模型,结合RS和GIS技术,对长江上游的非点源污染负荷进行了空间模拟和负荷估算.模拟结果表明,在不考虑流域损失的前提下,由于土地利用造成的非点源污染负荷TN总量从20世纪70年代的123万t下降至2000年的116万t,基本呈逐年减少的趋势,由土地利用造成的TP的变化趋势与TN基本相同,从70年代的3.7万t下降到2000年的3.5万t左右.就省份、土地利用类型和水系而言,四川省、种植用地和草地以及金沙江水系和嘉陵江水系对长江上游的非点源污染贡献较大.在非点源污染负荷强度上,重庆市和嘉陵江水系单位面积负荷最高,是今后应重点治理的地区.结果表明,该模型可以对长江上游这样的超大尺度空间的非点源污染进行较好的空间模拟.     

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.     

北沙河上游流域氮、磷污染风险空间分布特征解析

非点源污染是全球水环境污染治理面临的严峻挑战之一,氮（N）、磷（P）污染是非点源污染重要的组成部分,解析N、P污染风险空间分布特征是非点源污染治理的关键.本研究以北沙河上游流域为例,采用输出系数法综合估算区域不同土地利用类型、畜禽养殖和居民生活的N、P污染负荷,将其视为污染源因子指标以替代潜在非点源污染指数（Potential Non-point Pollution Indicator,PNPI）模型中的土地利用指标,利用改进后的PNPI模型解析该流域N、P污染风险空间分布特征.结果表明：(1)研究区N、P污染风险皆呈东南部居民区高、西北部山区低的空间分布特征;(2)P污染主要源自居民生活,N污染主要源自土地利用输出,各土地利用类型中耕地输出的N、P污染量最多;(3)N、P污染极低风险区面积占比最大,面积占比分别为59%和56%,极高风险区面积占比最小,分别为5%和3%.研究结果有望为北沙河上游流域非点源N、P污染防治提供依据,为流域综合治理提供参考.     

巢湖流域非点源污染研究综述

巢湖,是中国五大淡水湖之一,其生态环境安全问题十分突出。随着流域内工业废水和城市污水等点源污染改善的同时,来自农业活动及土地利用的非点源污染成为巢湖水环境污染、湖泊富营养化的重要影响因素。根据文献总结了近20年来巢湖流域非点源污染方面的研究现状,包括污染物、农业与非点源污染、土地利用与非点源污染、非点源控制研究4个方面,在此基础上进一步探讨巢湖流域非点源污染研究中存在的主要问题,并对流域非点源污染研究进行展望。     

基于ArcSWAT模型的长乐江流域非点源氮素污染源识别和分析

本研究以我国东南沿海地区的典型农业流域——长乐江流域为对象,通过实地调查、数据收集和分析,构建模型所需的各类空间数据库和属性数据库,将流域内各种非点源污染过程的概化设置和相应管理操作与模型进行有效耦合,利用近3年的流域水质监测资料进行模型参数的率定和验证,建立了该流域氮污染过程的ArcSWAT模型,模拟估算了流域不同非点源氮的入河量,并着重分析和识别不同时段土地利用类型的关键性污染源.结果表明,长乐江流域非点源氮素污染的主要来源是氮肥施用、大气沉降和土壤氮库,对河流总氮负荷的贡献率分别为35%、32%和25%.不同时段、不同土地利用类型的关键性污染源具有明显差异.从时间分布来看,土壤氮库和大气沉降所产生的非点源氮素污染的关键时期在雨季,而氮肥污染则主要发生在作物生长季节.从土地利用分布来看,园地和人居地非点源氮素的控制性污染源分别是氮肥施用和生活排污;而水田和旱地的三大污染源(氮肥施用、大气沉降和土壤氮库)入河量相差不大,需要同时控制.因此,治理流域非点源氮素污染问题,应分时、分区、分类制定控制方案.     

基于不同赋权方法的北运河上游潜在非点源污染风险时空变化特征分析

非点源污染已成为影响水生态环境和人类健康的重要因素之一,而解析非点源污染风险时空变化特征是非点源污染治理的重要前提.基于1980~2020年土地利用数据,采用潜在非点源污染指数（potential non-point pollution index,PNPI）模型探究基于不同赋权方法的北运河上游潜在非点源污染风险时空变化特征.结果表明：①流域潜在非点源污染风险呈东南部高西北部低的空间特征.研究时序内流域潜在非点源污染极高和高风险区面积呈减少趋势,极高和高风险区主要土地利用类型由旱地、水田和果园逐渐变为城镇用地和农村居民地.②均方差决策法、熵值法、变异系数法和专家打分法均得出土地利用指标权重最大,平均权重分别为0.46、0.53、0.45和0.48,而不同赋权方法确定的径流指标和距离指标权重差异较大,得出的各非点源污染风险等级区的面积占比差异也较大.③指数函数法通过构建土地利用指标、径流指标和距离指标的指数函数描述源因子与运输因子之间的关系,输出结果更符合流域非点源污染风险空间分布特征,极低和极高风险区面积占比分别为54.22%和6.23%.以上结果可为流域非点源污染风险分析及治理提供科学参考.     

张家港西南片地区非点源的计算研究

采用以新安江蓄满产流理论为核心的太湖流域产流模型计算张家港西南片地区4种土地利用类型的产流量,与美国EPA开发、基于GIS的非点源模型PLOAD结合,探讨PLOAD模型在江苏南部平原地区非点源计算中的应用,重点讨论各种土地利用径流系数和PLOAD模型输入参数的选取。计算了1998～2002年该地区的非点源产污负荷,并分析产污规律和不同土地利用下非点源污染的空间分布规律。结果表明,非点源产污与降雨年际变化趋势基本一致,与降雨量和降雨强度有关;各种非点源产污量大小排序为:COD>总氮>氨氮>总磷;工矿用地和城镇等不透水区域非点源产污量最大,水旱轮作农田次之。     

基于GIS的水环境非点源污染模型研究

非点源污染是水环境研究的重点和难点,利用模型对非点源污染进行研究是该项研究的重要内容之一.由于非点源污染具有广泛性、时空异质性和随机性的特点,用常规方法分析、评价、控制和管理有较大难度.随着地理信息系统(GIS)的发展以及非点源污染模型研究的不断深入,二者的结合已在该项研究中取得了一定成果.基于插件式GIS技术、RS技术、空间数据挖掘技术以及空间决策支持系统(SDSS)是非点源模型发展应用的趋势和方向.     

基于PPI的河段水体潜在污染研究

提出了一种预报河段水体潜在污染的方法——河段潜在污染指数法(riversection potential pollution index,R-PPI),并在北京市山区3个典型小流域进行应用.河流水体污染是我国目前最为突出的水环境问题,在治理工作开展前需要确定重点污染河段、区域和污染源,而基于河流水质监测的水质评价方法难以确定重点污染源.因此引入了潜在非点源污染指数(potential non-point pollution index,PNPI)法,进行了土地利用类型扩展、土地利用分类比对和土壤渗透性分级3个方面改进,得到潜在污染指数(potential pollution index,PPI),并在此基础上建立了河段潜在污染指数法.通过在3个小流域的应用研究可知,该方法具有所需监测资料少、操作简单、便于确定重点污染源、综合性强等特点,可为流域污染治理提供科学指导.     

河北省永定河流域农业非点源污染分布研究

为探究河北省永定河流域农业非点源污染的时空分布规律,研究在RS和GIS的基础上,利用输出系数模型对河北省永定河流域的农业非点源污染进行了来源分析、负荷计算、分布模拟和规律研究。结果表明:该区农业非点源污染在时间分布上主要集中于丰水年及丰水期,在空间分布上主要集中在平原区、耕地(尤其是坡耕地)、经济作物种植区、化肥农药强施用区、农村人口集聚区。因此,优化农业用地结构、调整作物种植结构、改善农业耕作方式、集中处理农村生活/养殖污水和加强农村固废管理等措施是流域农业非点源污染控制的重要途径。     

三峡库区非点源污染氮磷负荷时空变化及其来源解析

三峡库区是我国重要水源保护区,也是长江流域经济迅速发展区域之一.非点源污染是库区水环境恶化的主要原因,因此研究库区非点源污染状况对于区域的生态安全以及可持续发展具有重要意义.研究采用改进输出系数模型,估算库区1990~2015年的非点源氮磷污染负荷总量,分析非点源氮磷污染的时空变化特征,并通过计算各污染源的贡献率确定主要污染来源.结果表明,氮磷污染负荷量在空间上均呈现库区腹地高,库尾次之,库首最低的分布特征;氮磷污染负荷总量在时间上均呈现先增加后降低的趋势,在2000年达到最高值,2015年降到最低值;各污染源对氮磷污染负荷量的贡献率按从大到小依此为：土地利用、农村生活以及畜禽养殖;其中,旱地这种土地利用类型是非点源氮磷污染的主要来源.     

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。     

AnnAGNPS 模型应用于辽河源头小流域的主要参数确定方法

农业非点源污染已成为辽河源头区水体污染的治理重点,农业非点源污染模型AnnAGNPS(Annualized Agricultural Non-point Source Pollution Model)模拟农业非点源污染是可行的,但模拟精度取决于模型参数.本文以辽河源头区典型小流域为例,根据集水区的划分与流域非点源污染的空间分布密切相关,以不同的临界汇水区面积CSA(the critical source area)和最小初始沟道长度MSCL(the minimum source channel length)划分出不同数量的集水区进行多次模型模拟,当多种污染源负荷均趋于稳定时确定集水区单元划分数量;针对我国土壤普查数据的土壤质地体系与建立AnnAGNPS模型的土壤质地体系不同,假设土壤累积粒径成对数正态分布,利用插值进行土壤粒径的转换,采用EPIC(Erosion-Productivity Impact Calculator)模型计算土壤可蚀性因子;经多次模拟实验与野外实测数据分析,上述确定参数方法是可行的.