三峡水库上游流域非点源颗粒态磷污染负荷研究

为有效控制三峡水库上游流域因水土流失产生的非点源颗粒态磷污染,改善库区水质,以美国通用土壤流失方程为基础,从影响土壤流失年际变化的水文条件和人类活动两个主导因素着手,并从地形指数的角度考虑泥沙输移比的空间分布,提出了能反映流域输沙量逐年动态变化的新估算方法。在此基础上,建立了流域颗粒态磷污染年负荷模型。在GIS辅助下,应用所建模型,对研究流域1990~2006年颗粒态磷污染负荷进行了空间分布模拟和定量研究。结果表明：所建年输沙量模型和颗粒态磷年负荷模型有良好的模拟精度;金沙江中下游流域,雅砻江中下游流域和岷江的大渡河流域是颗粒态磷污染的主要源区,嘉陵江流域通过治理水土流失和颗粒态磷流失情况明显好转;“长治”工程后,三峡水库上游流域的颗粒态磷年负荷总体上有下降趋势,近5年的年均负荷为16 482 t/a,比治理初期的1990年减少约37%。     

不同土地利用模式下洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷时空演变研究

综合星地协同技术手段,定量化表征1990年以来洪泽湖流域非点源颗粒态磷负荷的时空变化特征,并差别化地探讨其与流域土地利用变化的响应关系,厘清二者的作用机制,为实现非点源磷污染的有效管控提供科技支撑。主要结论包括:(1)近20年,颗粒态磷负荷呈现"下降-上升-下降"的波动状态,1990~1996年呈下降趋势,1998~2006年保持平稳增长状态,2008年后快速下降;(2)颗粒态磷单位负荷空间差异明显,高值区集中分布在淮河支流流域(3.88 t/km~2/a),低值区则主要分布在汴河流域(0.57 t/km~2/a);(3)不同土地利用模式下平均颗粒态磷负荷由高到低依次为:多种地类混合的淮河支流流域(681.84 t/a)、城镇化快速增长的高松河流域(317.65 t/a)、农用地主导的维桥河流域(185.73 t/a)、湿地保护区的汴河流域(121.09 t/a)。林地、湿地等用地类型能显著减少颗粒态磷污染物的流失量,农用地和建设用地则会加剧颗粒态面源磷污染。     

三峡水库入库污染负荷研究(Ⅰ)--蓄水前污染负荷现状

分析蓄水前三峡水库入库污染负荷,包括库区污染负荷,如城市生活污水、工业废水、农业面源、船舶流动污染源;主要干支流长江、嘉陵江、乌江的入库背景污染负荷,包括上游天然背景负荷和上游污染贡献负荷,为三峡水库水污染防治提供理论依据。研究表明：①进入三峡库区的污染源主要来自长江、嘉陵江、乌江上游输入的背景负荷,包括上游贡献负荷和天然背景负荷,其中：CODCr的天然背景负荷与上游污染贡献负荷较为接近,BOD5、NH3-N的上游贡献负荷略大于天然背景负荷;TP的上游贡献负荷远大于天然背景负荷。因此,“三江”上游区域的污染治理工作应为今后三峡水库水污染防治的重点;②库区内排放的主要污染物是TP、BOD5、TN、CODCr等有机污染物,其累计等标污染负荷比达到98%以上。库区内的主要污染源为农田径流,其等标污染负荷比为77.85%;其次为城市污水,其等标污染负荷比为19.45%,工业废水的等标污染负荷比只占1.62%。因此,农田面源将是今后库区污染防治的重点。     

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     

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。     

三峡水库入库污染负荷研究(Ⅱ)--蓄水后污染负荷预测

在文献\[1\]基础上,预测三峡水库2010年和2015年的入库污染负荷。采用包络线法预测排污得到有效控制的低负荷水平（最佳状态）,排污继续恶化到一定限度的高负荷水平（最坏状态）,以及按正常排污介于高、低负荷水平之间的中负荷水平（一般状态）。在预测入库污染负荷时,把长江、嘉陵江、乌江进入的背景水质污染负荷分为天然背景负荷和上游贡献负荷,天然背景负荷保持不变,上游贡献负荷根据上游水污染控制规划按高、中、低负荷水平预测。预测表明,库区内的污染负荷占入库总污染负荷的比例较小。中负荷水平下,库区污染源占入库总负荷的比例为8.50%～22.93％。污染负荷主要来自长江、嘉陵江、乌江上游的贡献和天然背景负荷。在低、中、高三种负荷水平下,扣除天然背景值时,2010年低负荷水平时BOD5库区负荷占28.8％、中负荷占32.5％、高负荷占35.04％。总磷出现反常,库区的总磷的污染负荷在低负荷水平下,所占入库负荷的比例高于中负荷水平、但小于高负荷水平。2010年、2015年库区的主要污染物质和污染负荷排放分布与现状（1998年）基本相同。主要排污区域为重庆主城区,2010年预测重庆主城区CODCr负荷占库区总负荷的比例,高、中、低负荷水平分别为：39.6%、36.2％、21.6％,低负荷比高负荷降低18％。库区的主要污染源为农业面源,2010年库区农业面源中CODCr负荷占总负荷的比例在高、中、低负荷水平下分别为：38.9%、47.5％、70.4％。同时,随着库区社会经济发展,污染负荷有逐步增大的趋势,到2015年所有污染物及负荷水平,均大于2010年和1998年。     

太湖流域非点源污染研究与控制

分析了太湖流域主要非点源污染类型与现状,指出在完成对点源污染的控制以后,非点源污染将成为该区域环境状况改善的主要限制因子。认为太源流域主要类型非点源污染来源于：农业、林业、养殖业（畜、禽、水产）的非点源负荷,城镇化建设、现代交通、农村居民用地的地表径流,城镇农村生活污水的排放等;定性地论述了非点源污染形成的主要途径。进一步讨论了太湖流域非点源污染研究动态、存在的问题及其发展趋向,就目前太湖流域非点源污染的研究与控制进行了探讨,太湖流域非点源污染的研究需要将环境水文学、生态系统生态学结合起来,同时运用先进技术进行全面动态评估;同时有针对性地讨论了不同类型非点源污染的防治措施。     

三峡水库蓄水运用期化学需氧量和氨氮污染负荷研究

根据三峡工程生态与环境监测系统污染源监测资料和相关研究成果,分析了库区化学需氧量（CODCr）和氨氮总污染负荷现状及历年变化情况,结果表明三峡水库污染负荷主要来源于上游。近5 a来,进入三峡水库的CODCr污染负荷平均为528.6万t/a,氨氮负荷平均为7.28万t/a,其中上游来水和库区CODCr负荷约为443.2万t/a和85.42万t/a,分别占83.8%和16.2%;上游来水和库区氨氮负荷约为4.75万t/a和253万t/a,分别占652%和348%。废污水及其污染物排放主要来源于重庆主城区。1997~2009年,尤其是三峡水库蓄水运用期内,库区废污水排放总量随库区社会经济快速发展而显著增加,但主要污染物CODCr和氨氮排放量增加态势得到了有效遏制,尤其是生活污水中的COD Cr排放量呈下降趋势,说明一系列环境保护政策与措施取得了明显效果。尽管如此,库区和上游水污染防治仍然不容疏忽     

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。     

土地利用变化下沿海地区吸附态磷负荷动态变化研究

吸附态磷是主要的面源污染物之一,它会导致水域环境质量恶化,是水体富营养化的重要污染源。科学估算吸附态磷污染负荷能够为治理沿海地区非点源污染,保护海洋生态安全提供理论依据。以遥感影像、降雨监测资料等多源数据为基础,综合考虑土壤侵蚀、泥沙输移率、磷富集系数等影响因子,构建吸附态磷负荷估算模型,估算了江苏沿海地区2000~2010年吸附态磷负荷量,分析了不同土地利用背景下吸附态磷负荷的动态变化特征,结果显示:(1)2000~2010年,江苏沿海地区吸附态磷负荷明显增加,平均吸附态磷负荷模数由105.89 kg/km2·a增长至201.67 kg/km2·a,吸附态磷负荷总量由3 284t增长至6 255t。(2)10 a间,研究区的吸附态磷负荷热点面积减小,呈现出收敛聚集的态势,但热点区的吸附态磷负荷总量却明显增加,说明研究区内吸附态磷负荷的空间极化现象更为显著。(3)10 a间,各土地利用类型的平均吸附态磷负荷模数都显著增长,不同土地利用背景下吸附态磷负荷总量排序为水田旱地林地草地未利用地园地。研究结果表明,不同土地利用背景下吸附态磷负荷存在显著差异,且不同土地利用类型相互转化时,吸附态磷负荷也随之发生变化,可通过调整土地利用结构,优化景观格局,减少和控制磷污染的发生。     

巢湖流域不同土地利用类型地表径流污染特征研究

巢湖是我国五大淡水湖之一,目前正面临着严重的环境污染与水体富营养化问题。通过对巢湖流域塘西地区大豆地,水稻田,菜地,山芋地,小麦地,集镇街道,山坡地,饲养场地,农村道路,湖滩芦苇地,荒地等１１种土地利用类型地表径流污染现状的详细调查与分析,建立了巢湖流域不同土地利用类型地表径流污染研究的一般程序与方法。     

农业非点源污染对太湖水质的影响:发展态势与研究重点

太湖水污染的主要症结是水体中氮、磷不断富集导致的富营养化，而随着区内化肥用量的不断增加和集约化畜禽殖业的发展，流域内农业非点源营养物质的排放将保持持续上升的势头。要实现使太湖水变清的目的，必须把农业非点源营养物的排放控制在最低的水平，为了达到这一目标，今后应加强：（1）农业养分流失的定量化研究；（2）非点源污染物的转移转化特征研究；（3）农业非点源污染高风险区的识别；（4）农业非点源污染的控制与管理对策研究。     

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。     

平原河网地区非点源污染风险差异化分区防控研究

土地利用优化和空间防控策略对非点源污染风险控制及水环境质量的改善具有重要意义。本文以太湖流域典型平原河网地区-上海市青浦区为研究对象,将灰色线性规划模型与最小累积阻力模型相结合,以控制非点源污染风险和增加经济效益、生态效益为目标,进行土地利用结构优化与空间分区防控研究,在空间上划设了水资源保育区、水资源重点防护区、非点源污染一般阻控区、非点源污染中等阻控区及非点源污染重点阻控区,并针对不同分区提出具有针对性的防控措施。与2012年相比,预测2020年优化防控方案下,可减少总氮、总磷的输出10.96%和41.33%。由此表明,优化土地利用结构和构建空间差异化防控机制是有效调控非点源污染风险,实现区域可持续土地利用,促进经济发展和保证生态环境安全的有效途径。     

平原水网圩区非点源污染模拟分析及最佳管理措施研究

平原水网区太湖流域非点源污染所占比例越来越重,非点源污染不确定性致使难以准确分析其流失规律。利用经率定验证的非点源污染模型AnnAGNPS模拟太湖流域雪堰镇平原水网圩区全年及各月非点源污染氮磷流失负荷,分析氮磷负荷时空分布规律,识别污染关键源区,通过对模型参数进行敏感性分析,定量评价最佳管理措施氮磷防控效果。结果表明,雪堰镇非点源污染氮磷负荷分别为62.99t/a、5.81t/a,流失高峰期在夏季。氮磷流失主要集中在坡耕地区和河道两侧,氮在施肥量大的地区也有大量流失。4种管理措施中,等高耕作、保护性耕作对颗粒态氮、磷削减效果明显,生态缓冲区、减少施肥量对氮削减效果明显。     

基于GIS的鄱阳湖流域非点源吸附态污染物时空变化研究

鄱阳湖作为中国最大的淡水湖,国际重要湿地,其生态环境保护与可持续发展意义重大。基于GIS技术,以鄱阳湖流域为研究区域,利用3个时期多源数据,首先运用土壤流失方程估算鄱阳湖流域土壤侵蚀量,计算土壤侵蚀模数,然后根据泥沙输移比估算水体的泥沙负荷,最后采用颗粒态氮磷营养盐迁移经验模型定量研究鄱阳湖流域非点源吸附态污染物N、P负荷的时空变化规律。结果显示:吸附态氮磷污染负荷在空间分布上呈现出四周高、中间低的特点,相对较高的区域位于流域中、上游,这主要由于该区域多为山地陡坡;相对略低的区域位于流域的下游地区,这主要因为该区域平原和丘陵交错分布,土壤侵蚀强度较低。时间变化上,全流域单位面积N、P吸附态污染物负荷大都呈现先增加后减少的趋势,同时减少的幅度较增加的幅度大。     

三峡库区农田面源污染典型区域制图及其研究现状评价

利用GIS空间叠加分析方法,通过遴选影响库区农田面源污染关键因子,获得了3大类8小类库区农田面源污染典型区,从空间分布格局的角度对这些典型区做了深入的比较分析,并提出土壤类型是导致不同典型区分布差异的主导因素。在此基础上,对国内外已在库区内开展农田面源污染研究工作的相关研究区进行了典型性分布现状评价,研究认为：(1)目前针对“紫色土-旱地-林地-水田”农田面源污染典型区的研究区设置较完善,在整个库区中的分布格局也较合理,有利于相关研究成果在该区推广应用;(2)对“黄壤-旱地-林地”典型区研究较少,无法满足整个库区尺度下的应用需求,需加强对库区中部和库尾相关区域的研究区配置;(3)由于对“石灰(岩)土-林地”典型区的研究缺失,亟需开展该区内农田面源污染研究工作。研究获得的不同类型典型区分布图可为相关研究区的选择提供必要的决策依据。此外,研究虽只是针对农田面源污染开展了典型区制图分析,但研究方法具有一定的推广性,在必要数据支持下,可应用于三峡库区或其他区域农业面源污染典型区制图研究     

典型饮用水源地非点源污染的分布式模拟——以滁州市城西水库为例

城西水库（现改名西涧湖）是滁州市唯一地表水源,非点源污染已成为其水质污染的重要原因。基于土地覆被格局,依据非点源污染物质的产生、截留、汇流过程,构建了模拟每个栅格上污染物质向受纳水体的输出贡献量和被各种土地覆被截留量的物理过程模型。以磷素为例,对城西水库流域进行模拟。结果表明： 2000和2010年,流域向城西水库输出总磷量分别达到2 58038和2 46120 kg。库体西北部的市农科所、城郊居委会、水产研究所等地对水质危害最大。多数磷素在向库体的运移过程中被各类土地覆被有效的截留,总量在2000和2010年分别达到5 77449和5 42236 kg,占流域磷素总负荷的691%和68 8%。由于目前土地覆被布局的不尽合理,林地和草地对磷素的截留能力未能充分发挥。建议在流域水文敏感区布设林草缓冲带,将有效减少水库磷素的接纳量