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。     

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     

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Bayes误差修正的我国能源消费需求组合预测研究

鉴于能源需求系统的复杂性，为了更科学地分析相关经济因素的变化对我国能源需求的影响效应，本文首先利用通径分析法分析了能源需求的主要影响因素及其对能源需求的直接与间接作用，结果表明经济增长、全国总人口、能源消耗结构是决定能源消费需求的主要因素，其中，经济增长为能源需求的主要决定因素，能源消费结构为能源需求的主要限制性因素。在此基础上，文章考虑了多重共线性和预测有效性问题，分别建立了偏最小二乘（PLS）及趋势外推的单一预测模型，然后基于最优组合预测理论建立了偏最小二乘（PLS）——趋势外推组合预测模型。最后，利用Bayes计理论得到了预测误差的概率分布和组合预测的区间估计。结果表明，利用预测误差的Bayes估计来修正组合预测的结果，将得到更为精确的结论。     

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.     

SWAT与MIKE21耦合模型及其在澎溪河流域的应用

结合SWAT分布式模型研究污染负荷的优势和MIKE21模型对水动力水质先进的模拟技术,构建SWAT与MIKE21耦合模型。根据澎溪河地形、土壤、植被、气象、水文、水质资料,在空间上建立流域SWAT水文单元与MIKE21水动力模型边界的连接,在量值上建立SWAT模型各水文单元污染物负荷输出量与MIKE21模型污染浓度输入量之间的分配关系,研究澎溪河流域输沙量、氮、磷负荷量和水污染。模拟结果表明：2009年3月至2010年3月澎溪河渠马、高阳、黄石、双江大桥4个断面的总氮、总磷浓度和叶绿素a含量的模拟值与实测值具有较好的一致性,澎溪河回水区水质为中营养~中富营养状态,水体氮、磷等营养盐浓度主要受面源污染的影响。SWAT与MIKE21耦合模型可靠性好,适合于流域水污染研究     

农田降雨径流污染模型探讨——以上海郊区农田氮素污染模型为例

农田降雨径流污染是非点源污染研究中的一个重要问题 ,估算其发生负荷的难度很大。通过对农田降雨径流污染模型结构的理解和适当简化不可直接建模的部分 ,对农田非点源污染物输出的重要环节———降雨径流和污染物迁移进行了模拟。根据实测资料对SCS法的部分参数作了修正 ,使小块农田的降雨径流关系适合上海的区域自然地理条件 ;采用比较完善的径流试验资料建立了相应的径流单位线 ;并利用水流流速与固体颗粒被冲刷强度的关系 ,选择合适的试验资料 ,分析得到了径流过程与氮素流失浓度的相关关系 ,从而建立了以修正的SCS法、径流单位线和径流过程与氮素流失浓度的关系为基础的农田降雨径流污染模型。在具备较长系列降雨量资料的条件下 ,该模型确定了不同降雨量频率代表年份上海郊区农田氮素的年流失量     

农田降雨径流污染模型探讨 ——以上海郊区农田氮素污染模型为例

农田降雨径流污染是非点源污染研究中的一个重要问题,估算其发生负荷的难度很大。通过对农田降 流污染模型结构的理解和适当简化不可直接建械的部分,对农田非点源污染物输出的重要环节－－降雨径流和污染物迁移进行了模拟。根据实测资料对SCS法的部分参数作了修正,使小块农田的降雨径流关系适合上海的区域自然地理条件;采用比较完善的径流试验资料建立了相应的径流单位线;并利用水流流速与固体颗粒被冲刷强度的关系,选择合适的试验资料,分析得到了径流过程与氮素流失浓度的相关关系,从而建立了以修正的SCS法、径流单位线和径流过程与氮素流失浓度的关系为基础的农田降雨径流污染模型。在具备较长系列降雨量资料的条件下,该模型确定了不同降雨量频率代表年份上海郊区农田氮素的年流失量。     

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。     

环鄱阳湖区农业面源污染TN/TP时空变化与分布特征

以鄱阳湖区周边12县市为研究区域,以氮、磷2种污染物为研究对象,以土地利用、畜禽以及农业人口为三大主要营养源,运用输出系数模型对环鄱阳湖区1997~2007年的面源污染现状负荷进行估算,结果表明TP/TN都呈现平稳上升的趋势,且面源污染高负荷区主要集中在南昌县、新建县和南昌市辖地区;预测2011~2020年TN/TP的变化,结果表明研究区域总磷总氮均有明显增长趋势,环鄱阳湖区年平均TN/TP相对现状年平均增长率为1746%和1602%。面源污染负荷的三大营养源贡献中畜禽输出负荷的贡献率随时间的推移有明显增加的趋势,农业人口和土地利用的贡献率有下降的趋势,揭示了环鄱阳湖地区禽畜污染将是农业面源污染的主要污染源。并借助GIS工具分析了TN/TP在环湖各地区的分布特征,指出了面源污染控制的重点工作区域     

非点源污染影响因素及区域差异

随着点源污染控制加强,非点源问题更加突出。污染时间、方式、总量的三不确定给农业环境管理带来困难,控制措施难以有效实施,特别是农业非点源污染日益加剧,水环境质量不断恶化。从污染产生过程,结合污染特征,分析了非点源污染汇污的各种影响因素,包括污染物现存总量及变化趋势和环境净化能力、农业生产活动及管理水平、气候和水文条件;特别提出社会经济活动对污染影响显著;指出主导影响因子的时空变化,并存在地域差异。强调了在三峡库区开展基础调查工作和建立污染数据库的必要性,以期为库区农业环境质量现状评价和总体控制措施的筛选提供科学依据。     

降雨径流面源污染年负荷预测方法的开发——以镇江古运河为例

在对镇江古运河2009~2013年的降雨量、降雨径流污染物量监测的基础上,运用回归分析建立降雨量-径流污染方程,并采用灰色理论对未来降雨量进行预测,进而得出降雨径流面源污染年负荷值。结果表明:2014~2020年间,镇江古运河降雨径流中污染物TP、NH₃-N和SS的年负荷与降雨量同向变化,2020年降雨量达到1 381.2 mm时,污染物TP、NH₃-N和SS的年负荷可分别达到217.15 t、421.4 t、5 811.87 t,数值较大;灰色理论与回归分析结合所提出的降雨径流面源污染年负荷预测方法,能够在小样本、贫信息和波动数据序列情况下,简捷有效的对降雨径流面源污染负荷进行高精度的预测,实用与推广价值较大。     

基于单元格网的STREAM分布式水文模型及其应用——以太湖上游西苕溪流域为例

STREAM模型是基于单元格网的分布式水文模型，可以利用易于获取的地理信息，揭示气候变化及下垫面改变对水循环的复杂影响。选择太湖上游西苕溪流域为研究区，采用1979～1999年的26个降水站实测序列和不同时段的土地利用数据，应用GIS流域分析方法与空间插值技术建立300 m的流域格网信息，并通过BLAISE脚本语言实现STREAM模型与GIS的集成，应用1979～1999年水文站实测序列对模型进行率定和验证。结果显示月径流量和年径流量模拟与实测值吻合良好，1980～1988年模型率定期，月径流量的确定性系数为078，年径流量的确定性系数为086，各年平均相对误差仅为6％；1989～1999年模型验证期，月径流量的确定性系数为075，年径流量的确定性系数为082，各年平均相对误差为95％。研究证实模型有较强的预测能力，在流域管理与决策中具有较好的应用前景。     

太湖地区典型小流域非点源污染物流失规律 --以宜兴梅林小流域为例

由农业产生的非点源污染是湖泊的主要污染源。为了研究太湖流域非点源污染负荷流失规律,选择了宜兴梅林小流域为研究对象,对降雨过程中径流流量及其污染物浓度随降雨—径流变化过程进行监测研究。采用统计和系统分析方法,建立径流量和非点源污染负荷输出量之间的数学统计模型,得出该流域非点源污染物流失规律,此方法可以推广到与该流域相似的其它地区的非点源污染研究中,应用于太湖流域水污染综合治理。     

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。     

三峡水库蓄水对香溪河水环境的影响及对策研究

通过监测论证三峡建库后形成香溪河回水库湾水环境条件改变特征,评价表明水质由轻污染至重污染趋势发展。确定库湾周边的工业、生活污染点源、磷矿面源是构成水污染的主要负荷。指出溶解氧沿河道下游沿程逐渐减小,复氧系数降低,是引起水质恶化,破坏库湾生态平衡的主要因素。磷浓度过高将引起三峡水库局部水域富营养化,预测了总磷浓度沿程变化趋势。针对已发生和潜在的水环境污染问题,提出了加强流域非点源污染的管理、实施总量控制、建立污染源在线监测系统、立项建设污染治理工程、开展河湖水域接触氧化直接净化技术的科研究和实践、制定《三峡库区水污染防治法》地方法规、正确处理资源开发与环境保护协调发展的关系、走可持续发展道路等项防治对策与建议。     

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。