基于单元分析的青铜峡灌区农业非点源污染估算

针对灌区农业非点源污染难以监测控制的具体特点,基于单元分析的观点,提出了负荷贡献率的概念,并在此基础上,建立了灌区农业非点源污染负荷估算方法;以青铜峡灌区为例,利用2005-2006年灌溉周期灌排水质监测试验资料对灌区年农业非点源污染矿化度、铵氮、总氮和总磷负荷进行了估算,并与平均浓度法进行比较.计算结果表明:青铜峡灌区农业非点源污染年输出盐分283万t,铵氮0.55万t,总氮4.11万t,总磷123 t;结合黄河干流控制断面水质资料比较分析,青铜峡灌区农业非点源污染负荷中盐分输出占干流区间增量的70%,铵氮和总氮分别是区间点源污染负荷的0.28倍和1.52倍,对黄河干流水质影响很大;而总磷由于输出量较小,对干流水质影响不大.     

SWAT模型在国内外非点源污染研究中的应用进展

模型模拟是定量估算非点源污染负荷的有效工具,也是对其进行规划、控制和管理的前提.近年来SWAT模型在国内外得到了快速的发展和应用,是目前全球评价大范围和环境变化条件下非点源污染问题的一个有效工具.简介SWAT模型的发展历程及原理,概述了SWAT模型目前在国内外的水文评价、污染物流失模拟、输人参数、土地利用及气候变化对水文响应的影响等方面的研究现状,并对SWAT模型的发展方向提出了建议,为模型的进一步完善与应用提供参考.结果显示,SWAT模型对水文评价(如径流量、泥沙量)可得到较好的模拟和预测结果,能够模拟污染物(如农药和化肥)在农田和河网中的迁移过程,模拟与分析土地利用/覆被变化及气候变化对水文过程的影响.模型参数的确定及其对地下水流与溶质运移的模拟是模型的主要问题,需要进一步研究与完善.     

农田非点源氮污染研究进展

论述农田生态系统中氮素非点源污染的特征、排放途径和污染方式，两种重要氮素形态(NH4^4-N、NO3^- -N)在土水界面的扩散过程及迁移机理，农田非点源氮迁移过程及其影响因素，由农田氮素造成的非点源污染的污染负荷定量计算方法及评价指标，并指出国内外污染负荷定量模型的优缺点和发展趋势；提出了农田非点源氮污染的控制对策。     

平原河网区旱田表土氮素溶出量估算方法

降雨径流过程是导致农田氮素流失的重要驱动力。在降水产流过程中,农田表层土壤的溶解态氮素会出现溶出现象,是农田溶解态氮素输出的重要途径。有效估算地表溶出量,有助于改进和完善非点源氮污染负荷估算方法。该研究根据大尺度模型溶解态污染负荷计算方法中冲刷渗出的概念,建立了适用于平原河网地区的旱田表土氮素溶出量估算方法;将该方法应用于江苏省大丰市典型平原河网区旱作农田,通过实时观测和模型估算,确定完整降水过程中表土氮素的冲刷渗出系数,并将估算结果与已有研究进行对比验证。该方法可为平原河网地区旱作农田表土氮素溶出量的估算模型和实验研究提供有益补充。     

GWLF模型的原理、结构及应用

GWLF(Generalized Watershed Loading Function)模型是一个半分布式、半经验式的流域负荷模型。它能够利用GIS及RS提供的空间数据,在中型尺度流域的范围内进行非点源污染负荷估算,模型比较适合于数据量少,参数相对缺乏的地区。重点介绍了GWLF模型的污染物负荷估算的原理,同时将GWLF模型应用于天津市于桥水库流域,利用沙河流域1999年水量、水质数据进行校准,初步估算出于桥水库上游流域的非点源负荷。     

北运河下游流域典型设施农田非点源污染负荷定量化研究

为定量研究北运河下游流域设施农业非点源污染负荷情况,选择北辰双街大棚葡萄示范园为研究对象,通过对降雨径流污染负荷模型(SCS模型,USLE模型,吸附态N、P污染负荷模型以及溶解态N、P污染负荷模型)和灌溉污染负荷模型(改进的输出系数法模型)进行研究与修正,对径流和灌溉过程进行模拟分析,估算大棚种植区的污染负荷.结果显示,研究区雨季吸附态N、P输出负荷分别为40.98和1.42 kg·a-1,溶解态N、P输出负荷分别为628.77和4.57 kg· a-1,灌溉期TN、TP、NH4+-N和NO3--N输出负荷分别为182.15、2.56、60.49和62.82kg·a-1.示例验证表明所建模型具有较好的模拟效果,可进一步推广应用.     

最大日负荷总量(TMDL)技术在农业面源污染控制与管理中的应用与发展趋势

介绍了美国最大日负荷总量(total maximum daily load, TMDL)计划的基本内容、基本原理和实施步骤,综述了TMDL计划在国内外实施中常用的流域模型,如SWAT、HSPF和AnnAGNPS模型的研究进展,以及TMDL计划中使用的最佳管理措施(BMPs)及TMDL不确定性分析方面的研究现状.最后,提出了TMDL技术的发展方向,结合我国环境保护和总量控制技术体系现状,展望了TMDL技术在我国农业面源污染控制与管理中的应用前景.     

不同源类型农业非点源负荷特征研究——以新田小流域为例

以珠江三角洲北部新田小流域为研究对象,采用源类型法,在流域范围内建立林地、果园、旱地和水田四个全封闭的农业用地单元,并对四个单元出口处的径流量进行同步采样,分析COD、BOD、氨氮、总氮和总磷等污染物的负荷特征.结果表明:(1)流域地表水存在着明显非点源污染现象,不同源类型,地表径流的污染程度不同.(2)不同源类型农业非点源污染负荷强度不同,其中水田、旱地单位面积非点源负荷强度较大,果园、林地各项污染物的负荷强度相对最小.受地表扰动、施肥等人类活动影响,流域内水田、旱地是农业非点源污染发生的关键源区.(3)流域范围内,不同源类型农业非点源负荷总量不同,其中,果园各项污染物非点源负荷总量最大,其次是林地,水田、旱地非点源负荷输出总量较小,流域范围内,源面积成为影响非点源负荷总量的主要因素.(4)相应的非点源污染治理不仅是关键源区,同时应关注大面积流失区.     

浑河上游大苏河乡农业非点源污染负荷及现状评价

针对我国北方农村中小流域缺乏实地水文监测数据的现状,借助实地调查与农村统计年鉴,利用输出系数法计算浑河上游地区大苏河乡10个行政村的农业非点源污染负荷值;在验证实地监测数据与污染负荷值间相关性的同时,利用等标污染负荷法对各个污染源作评价,得到同一尺度上具有可比性的等标污染负荷值;利用聚类分析将这10个行政村划分为4类农业非点源污染负荷类型,分析其污染负荷特点。污染源评价结果显示,大苏河村生活污染和畜禽粪便污染负荷均最大,小苏河村农田化肥污染源负荷量最大。由聚类分析可知,所划分4个类别等标污染负荷平均值分别为51.05、95.80、236.41、185.69m3,表明不同区域农业非点源污染的相对差异明显。     

基于清单分析的农业非点源污染控制区划方法

进行农业非点源污染控制区划,识别出污染关键源区,可以提高非点源污染控制成效。通过清单分析定量核算农业非点源污染物(COD、TN、TP)排放量及排放浓度,并以非点源污染敏感性评价和污染类型划分为研究基础,探讨了农业非点源污染控制区划方法,提出了区划原则、分区方法和命名方法。该区划结果可以实现农业非点源污染的分级管理和分类控制。最后,以江苏省的64个县(市、区)作为基本单元(市辖区除外),采用该方法进行了农业非点源污染控制区划。     

太湖流域非点源污染负荷估算

在现有技术条件下,运用相对简单可行的方法对太湖流域的非点源污染负荷进行了初步估算.通过实地监测和调查,获得了土地利用、生活污染、畜禽养殖以及水产养殖等不同类型污染源的产污系数,并与遥感、GIS技术相结合,分别计算了太湖流域农田、生活、畜禽养殖、水产养殖等不同类型污染源的污染负荷.计算结果表明,畜禽养殖和生活污染是太湖流域非点源污染的主要来源,畜禽养殖的TN、TP和COD污染负荷分别占流域总污染负荷的34%、58%和61%,农田污染所占比例并不突出.应将畜禽养殖和生活污染作为太湖流域非点源污染控制的重点.     

GIS支持下密云水库石匣小流域非点源污染

利用GIS建立石匣小流域非点源污染信息的数据库,分别以SCS方程、USLE方程和污染物迁移为核心,初步建立非点源污染负荷模型。模型的界面设计体现了VB面向对象的程序设计,直接在WINDOWS环境下运行。采用实测资料对SCS法进行修正。USLE方程计算,取得较为理想的结果。     

TMDL计划在河湖环境容量管理中的应用方法

环境容量管理(ECM)已在世界范围内应用于管理地表水质量和控制污染,最大日污染负荷(TMDL)方案已被应用于ECM系统中.在调研相关文献的基础上,对TMDL在水环境容量管理中的研究现状进行了分析,探讨不同模型的特点、应用方向及优缺点,认为水动力和水质模型可构建流域内基于水环境容量的水动态调控机制,将水质监测与污染负荷总...     

柴河流域不同农田种植模式下沟渠底泥氮磷及有机质的赋存特征

于旱季及雨季末期对柴河流域不同农田种植模式下沟渠底泥进行原位采集,分析了沟渠底泥中养分含量变化特征及影响养分变化的主要因素。结果表明:除有效磷外,沟渠底泥有机质、全氮、碱解氮及全磷含量均表现为大棚蔬菜地玉米地,说明不同农田利用及管理方式是导致沟渠底泥养分产生差异的主要因素,而沟渠水分条件及植被的变化则导致雨季前后沟渠底泥养分呈现不同的时空差异。沟渠养分的长期积累将影响沟渠湿地系统对径流污染物的去除能力。因此,优化农田种植方式及管理模式仍是滇池流域面源污染防控中最重要的内容之一。     

非点源污染模型研究进展

随着点源污染的有效控制,非点源污染已成为水体污染的主要因素,如何有效地控制和管理非点源污染已成为水环境整治的一项重要任务。而计算机模型是极其有效的流域非点源污染模拟和污染负荷估算的定量化工具,为非点源污染评价、管理和控制提供了可靠依据。文章综述了非点源污染模型的发展概况及其研究不足,并对模型的发展趋势进行了分析和预测。由于非点源污染随机性大、分布范围广、形成机理模糊、管理控制难度大等特点,未来非点源污染的量化模型研究及其与量化模型有关的相应参数研究、模型与GIS集成研究将成为未来研究的主流。     

猪场污水还田与化肥配施对农田水土环境和作物产量的影响

畜禽粪污还田利用作为一种具有良好经济性和可操作性的资源化处理方式,近年来逐步成为规模化畜禽养殖场污染减排的方向,但其在还田过程中对水、土壤环境以及作物产量的潜在影响也不容忽视。以规模化养猪场为例,以常规化肥施用农田为对照,研究猪场厌氧污水还田与化肥配施对水环境(地表径流污染物流失负荷、地下水污染物浓度)、土壤环境(养分含量)和作物产量的影响。结果表明,与常规对照农田相比,污水还田农田地表径流化学需氧量(COD)、总磷(TP)和可溶性磷(DP)年流失负荷分别显著增加32.18%、15.46%和28.13%,但氨氮(以NH_4~+-N计)年流失负荷显著减少31.81%;地下水COD、硝态氮(NO_3~--N)、TP和DP等污染物浓度分别显著提高24.69%、17.04%、11.76%和21.05%;与初始土壤相比,污水还田农田不同土层中TN含量显著降低,常规对照农田TP含量显著降低;污水还田农田作物产量与常规对照农田无显著差异。     

派河流域农村生活垃圾非点源污染负荷研究

运用生活垃圾非点源污染负荷估算模型估算派河流域农村生活垃圾及污染物的污染负荷量,并提出解决措施。2014年派河流域农村生活垃圾产生量为45 521.92 t,流失量为23 136.14 t,TN、TP、TOC和COD的污染负荷量分别为73.77、5.05、514.89和680.01 t。各乡镇(开发区)比较而言,上派镇农村生活垃圾污染负荷量最大,TN、TP、TOC和COD入河量分别为35.01、2.40、244.33和322.69 t,占派河流域农村生活垃圾总污染负荷量的47.45%;南岗镇污染负荷量最小,TN、TP、TOC和COD入河量分别为1.11、0.08、7.72和10.20 t,所占比例为1.50%。上派镇是派河流域农村生活垃圾非点源污染的主要来源,这是因为在派河流域农村生活垃圾收集率、污染物入河系数等相差不大的情况下,该镇农业人口数最多。     

基于SWAT模型的渭河流域污染控制效果模拟

在实测数据的基础上,利用率定验证后的SWAT模型对渭河流域污染负荷进行模拟计算,并对非点源和点源污染控制措施的模拟效果进行评价。结果表明:非点源污染综合控制措施可较好地削减污染物,且削减效果明显高于单一非点源措施。点源污染控制措施对N、P削减效果较明显,且削减效果随着强度的增加而增强。点源和非点源相结合的污染控制综合方案对流域N、P的削减效果比单一措施效果明显,采取综合措施后2020年渭河流域污染负荷产出均有所下降,且满足"十二五"规划中主要污染物控制目标,说明综合措施治理效果较好,流域水环境质量得到明显提高。     

基于SWAT模型的涪江流域下垫面对面源污染负荷的影响分析

为探讨流域下垫面污染物排放量、径流条件和本底条件对氨氮(NH_3)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(I_(Mn))3种面源负荷的影响机制,以涪江流域为对象,构建了分布式水文和面源污染负荷模拟SWAT模型,并采用SWAT-Cup进行了参数率定,在此基础上采用Sobol方法进行了全局性敏感性分析。采用Nash-Sutcliffe系数、相对均方根误差、相对偏差和相对总误差4个指标进行检验,结果表明模拟径流过程和污染负荷与实测值基本相符。各种下垫面条件下,NH_3、TP和I_(Mn)负荷变化幅度均随着负荷均值的增加而增大,当下垫面为山丘区或自然林草为主的汇流区时,径流条件因子中的坡度和坡长对于面源污染负荷的影响最大。由于农田对径流过程具有显著的调节能力,面源污染负荷随汇流区内农田面积比例增加而降低。土壤本底、面源污染物排放量和径流条件3类因子中,径流条件因子对于面源污染负荷的影响最为敏感,而面源污染物排放量的影响不显著。下垫面对TP负荷的敏感性最弱,对IMn负荷的敏感性最强。因此,加强径流过程调控能力对涪江流域面源污染控制最为有效。     

基于污染物削减效果和成本的农业面源污染控制技术优选——以太湖地区为例

农业面源污染控制既要考虑技术对污染物的削减效果,也要兼顾工程建设-运行成本.以我国近20 a来农业(种植业、畜禽养殖业、水产养殖业)面源污染控制具有代表性的73种技术为对象,根据指标(总氮、总磷、氨氮、COD削减率,建设成本,运行成本)完整性等因素初步选择了12种技术,采用层次-灰色关联度法选择兼顾污染物削减率和成本的最适技术.结果表明:种植业污染控制技术中以农田排水植物-微生物复合处理技术为最好,其次是生态拦截沟渠技术;畜禽养殖业面源污染控制技术中以养殖废水土地渗滤处理系统为最好,其次是人工湿地技术;水产养殖业污染控制技术中以组合填料序批式生物膜法为最好,其次是生物-生态复合处理技术.针对太湖地区实际情况,生态拦截沟渠技术更适合该地区农田排水污染控制,土地渗滤处理系统可用于太湖上游地区畜禽养殖业废水处理,组合填料序批式生物膜法可以用于水产养殖排水处理.所提出的层次-灰色关联度法可满足兼顾污染物削减和工程建设-运行成本的面源污染控制技术比选和决策需求.