HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

城郊农业区小流域土地利用结构对氮素输出的影响

以位于湖南省长沙市城郊农业区的金脱河流域为研究区域,通过解译2009年的Spot-5卫星遥感图获取了小流域的土地利用图;结合流域的DEM图,利用ArcGIS 9.3的水文、空间分析模块将流域划分为若干个子流域,分析各子流域的土地利用结构.从2009年12月～2010年11月在各子流域出口处采取水样,分析其TN、NH4+-N、NO3--N输出浓度、输出量的时空变化特征以及与土地利用结构、施肥等因素之间的关系.结果表明,流域径流氮素污染严重,其TN、NH4+-N输出浓度呈明显的季节变化特征,为冬季>春季>夏、秋季,而NO3--N的输出浓度的季节差异较小.流域内的土地利用结构对NO3--N的输出浓度起着重要的控制作用,林地、水面表现为源作用,水田、旱地、居民地为汇作用;不同的时间尺度上土地利用结构对其影响不同,年度尺度上对NO3--N输出影响最大的为旱地,春夏季为林地,秋冬季为旱地.TN、NH4+-N的输出浓度与土地利用结构的相关性较差,各形态氮素的输出量与纯氮施用量、人口数、养猪量表现为极显著正相关.     

浙中典型富硒土壤区土壤硒含量的影响因素探讨

通过对浙江省中部典型富硒土壤区的系统调查研究,总结了影响土壤硒含量的主要因素.结果表明,地质背景对土壤硒含量有控制作用,汤溪组、之江组和金华组分布区的土壤硒含量明显高于其他地质背景区.研究同时发现,土地利用方式对土壤硒的迁移富集有不可忽视的影响,旱地土壤比水田土壤更易富集硒元素.由于土壤有机质对硒的吸附与固定作用,致使其成为影响硒含量的重要因素之一.除此之外,研究认为土壤质地也是影响土壤硒含量的重要因素,土壤中黏粒含量越多,越黏重,硒含量往往较高.     

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.     

Factors influencing the contents of metals and As in soils around the watershed of Guanting Reservoir, China

Topsoil samples from 61 sites around the Guanting Reservoir,China,were measured for Cu,Zn,Cr,Ni,Cd,Pb and As concentrations.The mean concentrations of Cu,Zn,Cr,Ni,Cd,Pb and As were 16.8,59.4,37.8,18.3,0.32,20.1 and 8.67 mg/kg dry weight,respectively.Factors that influence the dynamics of these metals in soils around the watersheds of Beijing reservoirs were examined.The influence of atmospheric deposition,land use,soil texture,soil type and soil chemical parameters on metal contents in soils was investigated.Atmospheric deposition,land use and soil texture were the important factors affecting heavy metal residues.Soil type and soil chemical parameters were also involved in heavy metal retention in soils.The data provided in this study are considered crucial for reservoir remediation,especially since the Guanting Reservoir will serve as one of the main drinking water sources for Beijing in the foreseeable future.     

广州番禺区不同地类的非点源污染排放特征

在广州番禺区建设代表城市、农田、村镇、园地4类典型集水区的径流试验小区,对每个径流小区采集3场有效降雨径流以研究不同土地利用类型的非点源污染负荷输出特征。结果表明,不同土地利用类型的污染物输出浓度差别较大,TSS和COD输出浓度(EMC值)的大小排列顺序为园地>农田>村镇>城市;NH3--N为农田>城市>园地>村镇;NO3--N为城市>农田>村镇>园地;TN为农田>城市>园地>村镇;TP为农田>园地>城市>村镇。对于农田集水区,TSS和COD的输出明显受降雨的影响,而N、P污染物的输出受施肥的影响更为显著;对于城市集水区,晴天累积污染物的数量和降雨情况是决定初期径流中污染负荷的主要因素。污染负荷与径流量之间相关性显著,且颗粒物是携带污染物的重要载体。各径流小区的初始冲刷效应分析结果显示,不透水地面更易发生降雨初期冲刷;降雨强度是影响降雨径流初始冲刷的关键因素。     

水中总氮空白的影响因素的探讨

本研究以水中总氮空白值为研究对象,不同厂家的过硫酸钾和不同试验用水条件下的总氮空白的变化规律。研究结果表明：无氨水和二次水蒸出来的总氮空白明显低于一次水蒸出来的总氮空白;这跟蒸馏水纯度有关系,一次水含有氨,所以消解时蒸馏水中的氨会被氧化,从而导致空白值偏高。同样有的厂家的过硫酸钾纯度不高,所以导致空白值高。     

在用车I／M制度的脆性及脆性源研究

I／M制度作为一个系统存在着脆性源,如果该制度在运行过程中控制不好脆性源,则其有效实施将受到影响。利用系统脆性理论对该制度进行分析研究找出L／M制度系统的脆性源以及解决措施是其分析研究的目的。在系统子因子中从业人员素质、仪器设备是最大的脆性源,但是其均被维修企业和检测企业所包含。综合分析研究结果显示,由于其在维修企业的脆性度比在检测企业的脆性度大,所以维修企业是该制度最重要的脆性源。用系统脆性理论分析方法分析I／M制度的脆性是一种科学、有效和实用的方法,具有较好的应用前景,为保障更好的运行I／M制度以有效的控制在用车的排放提供了理论依据。     

武夷新区土地利用变化及景观格局研究

以2010年的LandsatTM遥感影像图和武夷新区总体规划中新区2030年土地利用规划图为基础数据,在RS和GIS技术支持下,结合马尔科夫模型和景观生态学方法分析了未来武夷新区的土地利用与案观格局变化。结果表明：在规划实施后,建设用地通过占用耕地和林地而大面积增加,使得林地和耕地相应减少,人类活动对景观的干扰强度增大,区域景观斑块形状趋于规则简单化,斑块总数有所减少,平均斑块面积增大,景观连接度增强,破碎化程度降低,景观多样性增加。     

基于改进LUR模型的区域土壤重金属空间分布预测

以江苏省常州市金坛区为例,借鉴传统LUR模型思路,考虑土壤重金属的源汇关系,加入土壤属性因子,构建LUR-S模型模拟预测了研究区土壤重金属含量空间分布,并与传统LUR模型及普通克里格插值模型结果进行对比,结果表明:(1)研究区土壤重金属含量受到以土地利用为主的源因子及反映重金属在土壤中赋存环境的汇因子的共同影响.就源影响因子而言,土壤Cu、Zn含量分别与2 000 m缓冲区内交通用地面积、2 000 m缓冲区内城市建设用地面积极显著相关(P0.01);就汇影响因子而言,土壤Cr、Cu、Zn含量与OM、Corg、TC、TN极显著相关(P0.01).(2)研究区土壤重金属Pb、Cr、Cu、Zn空间分布预测的LUR-S模型方程R2较传统LUR模型分别提高了0.041、0.406、0.102、0.501,精度检验R2较普通克里格插值模型分别提高了0.147 7、0.011 6、0.231 0、0.081,RMSE较普通克里格插值分别减少了2.413、0.631、1.112、2.138,表明考虑了源汇关系的LUR-S模型预测精度高于传统LUR模型和普通克里格插值模型;(3)LUR-S模型对污染较低、变异较小重金属空间分布预测的适用性较好,而对污染较高、变异较大重金属则较差.