基于降雨和地形特征的输出系数模型改进及精度分析

降雨是非点源污染产生的主要驱动条件,地形是非点源污染输移的重要影响因素,两者均与非点源污染紧密相关。输出系数模型是大尺度流域非点源污染模拟的常用模型,从降雨和地形对非点源污染产生、迁移的影响出发,对现有输出系数模型进行了改进,并给出了改进模型中降雨影响因子和地形影响因子的确定方法,以提高模型在大尺度流域的模拟精度。最后,以长江上游1990和2000年TN负荷估算为例,分析了模型改进前后的精度变化。精度对比表明,通过模型改进,流域综合相对误差从4502%和4249%减小到2393%和1838%,直门达站、沱江大桥站和罗渡溪站控制流域的相对误差有明显减小。改进后的输出系数模型结构更合理,模拟更符合实际。     

基于SWAT模型的丹江口水库流域农业非点源污染的时空分布特征

利用SWAT模型,基于GIS技术和流域DEM,构建了丹江口水库流域农业非点源污染基础信息库,并根据实测资料对模型的参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了流域农业非点源污染负荷的时空分布特征,模拟计算了流域内主要的土地利用类型的单位面积农业非点源污染负荷量。结果表明：研究区农业非点源污染负荷年内分布不均,污染负荷与降雨量具有较强的相关性,氮负荷同月径流的相关系数为0896,磷负荷同泥沙负荷的相关系数为0920;氮、磷等营养物质的流失量具有较大的空间差异性,且不同土地利用方式下单位面积的农业非点源污染有较大的差别,耕地和裸露地的单位面积污染负荷均较高,而林地单位面积的泥沙负荷污染负荷最低,其单位面积的泥沙负荷、吸附态氮、溶解态氮、吸附态磷和溶解态磷分别为715 t/hm2、892 kg/hm2、835 kg/hm2、807 kg/hm2、006 kg/hm2;设计不同的情景,模拟了不同施肥量和水土保持措施对农业非点源污染物产出的影响,与基准情景相比,发现减少化肥施用水平对研究区农业非点源污染总氮和总磷负荷削减比例较大,采取退耕还林和还草两种水土保持措施能有效减少流域泥沙负荷和农业非点源污染负荷     

基于AnnAGNPS模型的三峡库区小江流域非点源污染负荷评价

运用AnnAGNPS模型对三峡库区小江流域2002～2004年的径流量、输沙量、氮磷负荷量进行模拟估算，并分别采用宝塔窝水文站（控制范围占流域面积的62%）2002～2004年实测数据对径流和泥沙模拟值进行校准和验证，采用小江流域出口2002～2004年实测年均数据对总氮、总磷模拟负荷进行校准和验证，通过敏感性分析确定了影响流域非点源污染负荷输出的主要因子，结果表明模型模拟结果相对可靠，适合于三峡库区流域非点源污染负荷评价。根据模型预测结果，模型对径流输出的模拟精度高于对泥沙和养分的输出模拟，小江流域多年年均泥沙输出量为26189 万t，总氮输出为8 33523 t，总磷输出为43686 t。研究成果对于AnnAGNPS模型在三峡库区的应用具有很好的示范性     

面源磷负荷改进输出系数模型及其应用

传统的输出系数模型是模拟较大流域面源污染的有效手段，但它假设同一土地利用类型的输出系数相同，忽视了营养物径流和截留过程中其他流域特征对输出系数空间分布的影响，难以为流域分区管理提供依据。在传统输出系数模型基础上，引入产污因子（CI）和截留因子（RI），校正地形、降雨、植被缓冲带对面源磷流失空间格局的影响。用改进输出系数模型模拟滇池流域面源磷负荷并将模拟结果应用于流域管理。结果表明，改进的输出系数模型能更好地模拟面源磷污染的空间格局，识别出面源总磷的关键风险区--湖滨平原地带以及与入滇河流邻近的山谷、台地。以2008年滇池流域面源总磷的模拟结果（3525 t）为基准，若单位面积磷肥施用量减少20%，面源总磷负荷将减少86%；若环湖公路内侧全部实现退耕还林或还草，面源总磷负荷将减少60%；若同时实施减少磷肥施用量和环湖公路内退耕两项措施，面源总磷负荷将减少130%     

鄱阳湖流域农村生活区面源污染特征及其影响

农村生活区水环境是流域水环境的重要组成部分。鄱阳湖流域是我国的重要农业生产区，农村人口众多，未经过处理的生活污水、生活垃圾和固体废弃物、分散畜禽养殖污染由于无序排放导致了鄱阳湖流域河湖水质下降，湖泊富营养化指数升高。通过采用污染物当量算法对鄱阳湖流域农村生活区面源污染估算，分析了1991~2011年农村生活污染现状及其趋势，并分析了鄱阳湖河湖水质变化趋势及其在农村生活区面源污染中的影响因子。研究结果表明：（1）1991～2011年，鄱阳湖流域农村人口、生活污染、生活垃圾和固体废弃物污染、分散畜禽养殖污染不断增加，其中农村生活污水污染物排放量、TN、TP和COD排放量增长了1268%，年平均增长量分别为036、002、1681和021万t；固体废弃物排放量、TN和TP排放量增加了1268%，年增长量分别为362、076和080万t；分散畜禽养殖污染TN、TP和COD的含量分别增长了9913%、6384%和7227%，年均增长量分别为022、003和009万t；（2）2000年以来，鄱阳湖流域河湖水质呈下降趋势，其中鄱阳湖湖泊的水质和富营养化指数下降趋势分别在001和005水平上具有显著性；（3）鄱阳湖流域农村生活区面源污染对流域水环境具有一定的影响，其中分散畜禽养殖污染的影响相对较大     

土地利用/覆盖变化对长江流域非点源污染的影响及其信息系统建设

随着社会经济的发展，不合理土地利用方式/土地覆盖变化造成的非点源污染已成为长江流域水环境不断恶化的重要原因之一。长江流域，特别是长江中上游地区是我国水土流失的重点地区之一。水土流失将泥沙和土壤中的营养元素、残留的农药、化肥及动植物残体带入水体，使水体悬浮物、化学需氧量、总磷、总氮等含量增加，水质污染加重，这是造成长江干流汛期水质变差的主要原因。虽然针对长江流域的研究很多，但土地利用/覆盖变化对长江流域水质的非点源污染却一直没有引起人们的足够重视。在分析当前长江流域非点源污染现状和3S技术的基础上，提出建立基于土地利用/覆盖变化的长江流域非点源污染模拟信息系统，并结合3S技术勾画出该系统的框架。该系统的建设和应用，对维持流域生态平衡，采取合理的土地管理方式，保护长江水资源的可持续利用，特别是三峡库区的生态安全具有重要意义。     

三峡库区香溪河流域非点源营养盐输出变化的试验研究

综合三峡库区香溪河流域土地利用结构和水系特点，在三大支流出口处设置常规水质监测断面，于干流响滩处设置水文控制断面，通过断面水质水量监测，利用数字滤波法解析径流多源和污染多源，研究上游来流点源和非点源营养盐输出负荷变化。结果表明：受农业非点源污染影响，TN是高岚河（0788 mg/L）＞古夫河（0712 mg/L）＞南阳河（0567 mg/L）；南阳河受磷矿企业点源输入的影响，TP是南阳河（0323 mg/L）＞高岚河（0074 mg/L）＞古夫河（0053 mg/L）；断面流量与降雨量的相关系数〖WTBX〗R〖WTBZ〗2=0720 2；TN和TP非点源年负荷输出分别占总量的61%和40%的， 20100607次降雨径流监测分析发现此次降雨汇流期间营养盐TN和TP输出的非点源贡献率分别达752%和709%；营养盐负荷主要受径流量影响，TN和TP输出负荷与流量的相关系数分别是0963 6和0978 9     

太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制

太湖是我国的五大淡水湖之一,正面临着严重的水体富营养化问题。随着点源污染得到逐步治理,农田非点源污染已成为太湖水体富营养化的主要污染源。概述了太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制,指出随着流域内化肥用量以及农田氮磷盈余量的不断增加,流域内农田非点源污染负荷将进一步加大。农田中的氮磷通常通过农田排水和地表径流等途径进入地表水体。为有效控制农田非点源污染,应实施科学合理的农田生态系统管理：避免氮磷肥的过量使用,适当增施有机肥和钾肥,推广应用测土配方施肥,加强微生物肥和控效肥等新型肥料的研制和推广,实行保护性耕作,合理安排农事活动时间,以此减少非点源污染物形成;调整土地利用方式,优化土地资源配置,对潜在的非点源污染物进行有效的截留。     

岷江流域土地利用结构对地表水水质的影响

当点源污染得到有效控制时,非点源污染,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。利用遥感和地理信息系统技术获取岷江流域土地利用类型,并在分析该流域内地表水水质监测数据的基础上,研究了不同土地利用结构与地表水水质的相关关系。结果表明,在以单一土地利用类型为主控制的区域中,林地和草地控制的小流域的地表水水质明显优于耕地;在不同土地利用类型的组合结构中,地表水水质的优劣状况介于林地、草地和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比例的增加,非点源污染降低,而随着耕地比例的增加,非点源污染有增大的趋势。此外,土地利用结构对地表水水质的影响不仅表现在数量结构上,同时表现在空间分布上.     

湖北省主要大中型水库富营养状况及特征分析

水库在城市供水、工业用水、水产养殖、农业灌溉、水利防汛以及景观旅游等方面发挥着重要的作用，但随着社会经济的发展，部分水库的富营养化状况日益严重，成为影响社会经济发展的重大环境问题。通过在2010年的3、6、7、10月对湖北省30座主要大中型水库进行布点采样，对水体的水质状况分别进行了调查、监测，采用《地表水环境质量标准》湖库标准进行水质类别分析，采用湖库营养状态指数法对湖泊富营养化评价, 并运用因子聚类分析方法对这些水库进行了类型划分。结果表明：30座大、中型水库有14座水库水质类别为Ⅱ类~Ⅲ类, 占467%; 有8座水库水质类别为IV类，占267%；有8座水库水质类别为Ⅴ类或劣Ⅴ类，占267%；除白云湖水库为轻富营养化外，其余29座水库均属中营养状态；氨氮、磷作为营养物质是这些水库富营养化的主要影响因素，溶解氧对水体富营养化有重要影响，总氮、水温和有机物污染对水体富营养化产生较大影响；30座水库聚类分为城市工业废水污染源型、生活污水污染源型、农业非点源污染源型和养殖轻污染型4种水库类型。针对水库的污染类型，分别提出了减缓防治措施     

用实测资料计算流域非点源污染负荷：以四川清平水库为例

把流域非点源污染负荷分成地面径流污染负荷、地下径流污染负荷和壤中流污染负荷。用水文学方法找出典型年河水中地下径流成分，然后分割出壤中流和地面径流。再根据实测的水质和流量资料计算出流域非点源污染负荷。方法简单可靠，具有典型性和代表性。     

乐安河流域面源营养物质输移研究

根据乐安河流域2009~2011年17个监测断面的定期观测数据，初步分析了流域内总氮、总磷的时空分布规律。运用WATLAC水文模型和MESAW营养盐模型，对乐安河流域营养物质产出与输移进行模拟，估算主要土地利用方式营养物输出系数、产出量及河道滞留率。研究表明：该流域氮年产出量为10 4380 t，对流域出口处的贡献量为5 8557 t，滞留率为439%；磷年产出量为1 0037 t，对流域出口贡献量为3449 t，滞留率为656%。由于氮的可溶性强和流动性更强，因此比磷的产生量和贡献量都更多，并且滞留率受降雨影响更为显著。延长污染物的迁移路径和时间，可增加营养物的滞留率，减少对河道的贡献量     

鄱阳湖乐安江流域非点源氮污染时空变化特征分析

乐安江是影响鄱阳湖水质的一条重要河流，近年来非点源污染迅速增加，水质呈下降趋势。运用GIS手段建立了研究区非点源污染的基本空间信息库，在野外水样监测和土地利用调查的基础上，分析了乐安江流域非点源氮的时空变化特征。氮的流失主要以可溶态形式，TN和DTN全年变化剧烈，在12月份普遍较高，4月份次之，9月份最低。在监测各月份乐安江流域TN浓度的范围为0.09~1.359 mg/L，水质属中营养水平。NO3-N浓度平均值为DTN的65%，是DTN流失的主要形态，其时空分布与TN具有明显的相似性；在丰水期4月份，NH3-N的平均浓度为全年最低水平，平水期9月份NH3-N平均浓度为三氮之首；NO2-N全年含量最低。各种形态的氮浓度在空间上从上游向下游基本呈增加趋势；西南部地区各种形态的氮浓度普遍高于东北部地区，说明上游水质普遍好于下游水质。     

丹江口水质变化及影响因素分析

水库水质变化情况在湖库生态安全的调查与评价中占有重要的地位，同时也为生态安全监测与预警，生态安全保障，以及湖库综合治理方案的发展提供了基础和依据。将高锰酸钾指数，氨氮以及其它一些参数选作为主要的评价因子，并对丹江口水库近年来的水质变化进行分析。同时，对影响水库水质的因素，包括水库的水量，上游来水，农业非点源污染等，以及它们与丹江口水库水质变化的联系也做了探索和分析，并根据分析提出了改善丹江口水库水质的建议。总而言之，丹江口水库的水质近年来通过环境保护和污染控制等逐渐变好，同时也正在向更好的方向改善。丹江口水库水质变化主要与非点源污染相关，另外，水质监测系统需要进一步完善     

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据,同时在缓冲区和子流域尺度上,分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系,并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度,建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关,相关系数达到0836;与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关,相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关,相关系数达到0913;与氨氮的相关系数也增加到0782;而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关,相关系数达0609。在缓冲区尺度上,林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关,相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大;而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时,林地与氨氮呈现出显著负相关,相关系数达到0673;与高锰酸盐指数呈现出高度负相关,相关系数达到0822;且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来,相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上,各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律,但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴     

典型流域土地利用/覆被变化及对水质的影响--以太湖上游浙江西苕溪流域为例

利用1985、1995和20D0年的TM数据及水质资料，运用GIS和水质指数法研究西苔溪流域的土地利用／覆被变化及其水环境效应。结果表明：流域内耕地不断减少，建设用地持续扩大，林地前期减少后期缓慢增加；林地和耕地是流域内的主要土地利用类型，二者面积之和占流域面积的比例在三个时段均在92％以上；空间集中性及斑块碎化是土地利用空间格局变化的主要表现，建设用地斑块数量增多且斑块面积明显增大，饼地面积减少但斑块数量增多。研究时段内流域水质在时间上呈逐步恶化趋势，在空间上则表现为自上游至下游逐渐下降，其中，1996-2000年，研究河段内水质指数下降幅度达30％左右；只治理点污染源仅使水质指数增加6．5％左右，表明影响水质的主要因素是土地利用变化导致的面源污染。     

非点源污染在东江河流水环境中的贡献比例估算

在我国,非点源污染已经成为水质恶化的主要原因之一,如何在有限的监测数据的基础上,定量非点源污染对河流水环境的影响对于水资源规划与水环境管理意义重大。文章将水文研究中径流自动分割的技术方法与非点源负荷估算的平均浓度法结合,尝试将一种水文研究中径流分割的新方法—滤波平滑最小值法应用在非点源污染与点源污染对河流水环境的贡献研究中,以期为在有限资料条件下估算河流非点源与点源污染负荷贡献率提供一种可行的技术手段。计算结果表明,2000年至2005年东江流域的CODMn主要来自于非点源污染,CODMn点源负荷呈逐渐下降的趋势,这与参考文献中其他研究结果一致;利用2000年至2005年同步水量水质监测月序列数据,应用滤波平滑最小值法与平均浓度法结合估算非点源与点源对于东江水环境的影响,具有可行性。在连续水量水质同步监测日序列数据缺乏的情况下,应用该方法估算非点源与点源污染的贡献,其方法和估算结果可应用在水资源规划与水环境保护规划中,为水环境管理政策的制定提供技术支持。     

三峡库区非点源氮磷负荷研究

掌握非点源污染形成的机理和变化规律是控制和治理非点源污染的关键。三峡水库非点源污染物来源范围广,每年随上游来水输入库区的非点源污染物成为三峡入库非点源负荷的主要部分。为研究三峡入库非点源污染物负荷变化规律,以SLURP水文模型和输出系数法为基础,建立了长江重庆寸滩断面以上流域的非点源污染负荷模型,模型在模拟计算1996~2002年寸滩断面入库非点源TN年负荷和非点源TP年负荷时,除1998年非点源TP负荷计算误差高于50%外,其它各年非点源TN负荷和TP负荷计算误差基本上小于30%,具有较好的模拟计算效果。该模型的建立和应用将为流域的有关管理部门提供该流域非点源污染控制和治理的决策依据。     

基于SWAT模型的昌江流域土地利用变化对水环境的影响研究

土地利用快速变化对水环境带来较大影响,定量分析土地利用与水环境污染的关系是土地利用结构调整的重要依据。利用3S技术,通过SWAT模型对1983年与2012年昌江流域的水量和水质模拟,分析了土地利用时空变化,结合氨氮、总磷模拟数据,定量分析了土地利用变化下该流域的水环境污染负荷。研究结果表明:该区域林地、草地、水域、城镇及建设用地呈增加趋势,耕地则呈减小趋势。林地占比最大,为70%左右,其次为水田。水田为水环境非点源负荷贡献的第一大来源,且其占流域略多于20%的面积,贡献了该区域总磷总量的53.48%~57.01%和氨氮总量的51.86%~56.57%;农业耕作以25%的地类面积,贡献了60%~65%的非点源污染负荷;旱地的单位面积贡献污染负荷高于林地及城镇及建设用地,表明农业非点源污染是该区域水环境非点源污染的主要来源。     

基于贝叶斯平均的非点源污染多模型模拟与不确定性分析

流域非点源污染模型是评价和控制非点源污染的有效工具,但单一模型模拟存在较大的不确定性,使得流域非点源污染的多模型模拟成为必然趋势.选取HSPF、SWAT和GWLF 3个结构不同的非点源污染模型,在单个模型最优模拟序列的基础上,采用最大期望值方法对模型权重计算,基于贝叶斯模型平均(BMA)方法对流域氨氮月负荷和硝态氮月负荷进行多模型模拟并对其90％的不确定性区间进行分析.以伊逊河流域的实测数据为例进行应用,结果表明:BMA多模型模拟方法的模型效率均高于单一模型,单个模型的效率越高,其在BMA多模型模拟中的权重越大,同时BMA的90％置信区间对实测值具有较高覆盖率.这表明,BMA方法不仅可以通过均值模拟得到更好的模拟效果,而且还可以不确定性区间评价多模型模拟结果的不确定性.研究结果为流域非点源污染负荷模拟提供了更多丰富的信息,可以为非点源污染控制提供科学支撑.