巢湖流域非点源污染研究综述

巢湖,是中国五大淡水湖之一,其生态环境安全问题十分突出。随着流域内工业废水和城市污水等点源污染改善的同时,来自农业活动及土地利用的非点源污染成为巢湖水环境污染、湖泊富营养化的重要影响因素。根据文献总结了近20年来巢湖流域非点源污染方面的研究现状,包括污染物、农业与非点源污染、土地利用与非点源污染、非点源控制研究4个方面,在此基础上进一步探讨巢湖流域非点源污染研究中存在的主要问题,并对流域非点源污染研究进行展望。     

基于流域尺度的农业非点源污染物空间排放特征与总量控制研究

农业非点源污染是导致流域水质恶化的重要原因之一.依据农业污染源主要污染物空间排放特征和排放强度分析,划分农业非点源污染空间管理分区,并研究设计分区污染物总量控制方案,是提高农业非点源污染控制成效的重要途径之一.以湖北省四湖流域为研究案例区,系统开展了流域尺度的农业非点源污染空间排放特征识别与总量控制研究.结果表明,四湖流域水环境COD、总氮、总磷、氨氮负荷主要来自于农业非点源污染,4类非点源污染物分别占到流域污染物排放总量的67.6％、 82.2％、 84.7％和50.9％.对四湖流域非点源污染物空间排放特征分析结果表明,水产和畜禽养殖业发达的洪湖、监利、潜江、沙洋地区是流域非点源污染物的主要贡献源区.根据污染物在流域空间上的排放特征和源强评价结果,将四湖流域划分为3个农业非点源污染管理分区,即长湖上游水产和畜禽养殖污染重点控制区、四湖干渠农村非点源污染综合控制区和洪湖水产养殖污染重点控制区,针对不同管理分区分别提出了污染控制措施.基于水质改善和水体纳污能力综合考虑,设计了针对3个非点源污染管理分区的总量控制方案,分阶段实现监测断面全指标达标和满足水体纳污能力要求.主要污染物中,COD主要削减区域为四湖干渠区和洪湖区,分别占到流域COD削减量的43％和42％;氨氮主要削减区域为四湖干渠区,占到氨氮总削减量的66％;总氮主要削减区域为四湖干渠区和洪湖区,分别占到流域总氮削减量的42％和31％;总磷主要削减区域为四湖干渠区,占到流域总磷削减量的53％.     

基于GIS和模型的流域非点源污染控制区划

采用GIS技术和USLE,SCS-CN,污染物流失经验模型及AnnAGNPS机理模型相结合,对农业集约化程度较高的南方中等尺度流域进行农业非点源污染控制区划.结果表明:利用GIS和经验模型回答了流域农业非点源污染氮磷来源与贡献,标识了农业非点源污染氮磷等污染物的关键源区,发挥了经验模型所需模型参数少、研究尺度较大、效率较高的优点,通过GIS的栅格数据空间分析功能,实现了流域非点源污染的分布式模拟,识别了NPS的关键源区.借助AnnAGNPS机理模型,在模型得以校验的前提下,模拟了非点源污染管理措施方案.以模型和GIS的定量结果为依据,对九龙江流域农业非点源污染控制进行了区划,共划分了水土流失控制区、生猪养殖+水土流失控制区、化肥施用+生猪养殖控制区、水土流失+化肥施用控制区及化肥施用+水土流失控制区5类控制单元.      

高分辨率数据驱动的流域非点源污染输出风险评估方法

近年来,非点源污染已成为我国部分水库水质恶化的主要原因.以潘家口水库流域为例,引入动态降水因子和地形因子改进经典的输出风险模型,结合高分辨率的卫星反演降水产品(GPM)和高分六号卫星影像,建立高分辨率数据驱动的非点源污染输出风险评估模型,开展潘家口水库流域的非点源污染输出风险时空分布特征研究.结果表明,研究区2018年非点源污染输出风险较高,其中氮元素污染输出高风险和较高风险区约占流域总面积的70.6%,磷元素污染输出无高风险区,较高风险区约占流域总面积的21.9%.分析流域非点源污染输出风险时空分布特征,发现4～9月潘家口水库流域非点源污染输出风险呈现先增后减趋势,在7月和8月最高,与流域降水时空分布一致;结合土地利用分布特征分析,流域上游以耕地为主,城市集中在流域下游,受农业生产和人类活动的影响,这些区域的非点源污染输出风险较高.针对非点源污染输出风险时空分布特征,应制定合理的农业施肥方式,规划非点源污染“源-汇”景观布局以及建设植被缓冲带.     

土地利用结构对非点源污染的影响

当点源污染得到有效的监控时,非点源污染（Non－point source pollution）,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．在野外布点采样及分析的基础上,利用地理信息系统（GIS）研究了蓟运河卜游于桥水库流域内不同土地利用结构与地表水水质的相关关系．结果表明,在以单一上地利用类型为主控制的流域中,林地和草地控制的小流域的地表水水质明显好于以耕地为上的小流域;在不同土地利用类型（林地、草地和耕地等）的组合结构中,各项污染物浓度往往介于林地、草地或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的增加,非点源污染降低,而随着耕地比例的升高,非点源污染有逐渐增大的趋势。     

淮河流域农业非点源污染空间特征解析及分类控制

农业非点源污染是导致流域水质恶化的重要原因,识别流域内关键源区并加以重点控制是流域非点源污染治理的最有效手段.以淮河流域为研究对象,采用清单分析法核算了流域173个县(市、区)的畜禽养殖、农村生活、农田种植、水产养殖4种污染源化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)排放量和排放强度.利用SPSS和GIS软件对污染排放强度进行聚类分析、敏感性评价及空间解析,解析出流域非点源污染的敏感地区、重点污染源及其空间分布特征,并依据污染源贡献大小对流域进行分类控制.结果表明,2009年淮河流域农业非点源COD、TN、TP排放量分别为206.74×104t、66.49×104t、8.74×104t;排放强度分别为7.69、2.47、0.32 t·hm-2;COD、TN、TP排放比重分别为73%、24%、3%.识别出COD、TN、TP的主要贡献污染源为畜禽养殖和农村生活;解析出淮河上游沙河、颍河、北汝河、贾鲁河以及清潩河等子流域为整个流域非点源污染的敏感区和优先控制区,畜禽养殖为流域优先控制区中的重点污染源.畜禽污染型和综合污染型分别是流域污染贡献率最高和控制难度大的污染类型.     

基于非点源污染的水质监测方案研究

为了促进非点源污染监测的规范化和标准化,本研究归纳总结了基于常规技术条件下的非点源污染监测方案.该监测方案首先强调了监测前期的准备工作,包括监测区域的概况调查和指标筛选等;在监测方案的制定过程中将监测区域分为城区、农业和流域三类,城区以西安为例,通过功能区的划分设置采样点,总结了次降雨过程中采样的频率和方法等;农业以某灌区为例,通过单元划分,在各引水渠与排水渠设置采样点,并介绍了灌溉过程中的采样的次数、时间间隔等;流域以渭河关中段为例,提出了各采样断面的设置原则,分析了降雨过程中各断面的采样规律.最后讨论了不同区域非点源污染监测的主要特征,提出非点源污染监测方案是非点源污染研究和控制的基础.     

潮河流域非点源污染控制关键因子识别及分区

将GIS技术、ArcSWAT模型与分析技术相结合,以农耕养殖程度较高的北京密云水库上游潮河流域为研究区,通过对流域近20年非点源污染负荷时空变异情况进行模拟,识别影响非点源污染流失的关键因子,进行非点源污染控制区划.结果表明,总氮和总磷年均负荷量分别为563.3,28.7t/a,氮磷负荷空间分布特征表现为:丰水年以地势较高且农业耕作活动频繁区域为主,平水年和枯水年表现为靠近河道的农业用地与畜禽养殖区为主.采用多因素方差分析11种不同因素对流域非点源污染负荷的影响程度表明,施肥量是影响氮磷输出的最主要的因子,坡长、土壤类型、土地利用方式及坡度是影响氮磷输出的次重要因子;针对潮河流域长期传统耕作以及化肥过量施用的现状,土壤有机磷的含量也会对总磷的输出产生一定的影响.潮河流域可划分为3个污染控制区,第1类:污染控制区(以近河道耕种区为主,面积186.74km²),第2类:污染治理区(农村生活及畜禽养殖区为主,面积23.09km²),第3类:生态修复区(高坡度强降雨区为主,面积1365.25km²).该研究结果可有效提升流域非点源污染治理的效率,为水源地流域环境保护提供参考.     

我国农业非点源污染研究进展分析

非点源污染具有分散性、隐蔽性、随机性、滞后性和形成机理复杂等特征,目前以模型方法为主要研究手段。介绍了比较著名的流域尺度的非点源污染模型AGNPS模型、SWAT模型和输出系数模型。指出我国的农业非点源污染研究开始于20世纪80年代初,目前以引进国外模型进行验证、应用为主。从研究区域上看,目前国内的非点源污染研究多集中在南方地区。     

大尺度区域非点源污染负荷计算方法

针对我国非点源污染研究中存在的主要矛盾,即已有的实验和研究多集中在小流域和小区域范围内(10000 km2以下),而缺乏全流域尺度下的非点源污染负荷估算方法,通过分析非点源污染负荷研究中的尺度问题及其解决途径,提出了大尺度区域非点源污染负荷的计算方法,以适应规划层次下非点源污染控制和管理的需要.研究在分析非点源污染负荷产生和迁移途径的基础上,依据水文产汇流和污染物迁移过程,建立了大区域尺度非点源污染负荷估算模型;在地理信息系统(GIS)支持下,分别按城市径流、农业生产、农村居民点和畜禽养殖4种类型,计算了2000年我国10个一级水资源区的溶解态非点源污染负荷量.结果表明,2000年全国范围内非点源污染情况比较严重,耗氧有机物(以COD计)、TN、TP和NH4 -N的人河量分别达到6.65×106t、3.28×106t、1.56×106t和0.83×106t.最后,采用各流域机构的非点源污染调查数据(2000年),对模型计算结果进行了验证,结果表明,模型结构基本合理,计算结果具有一定的可靠性.     

渭河流域非点源污染(N、P)控制关键——缓释复混肥料的研发及应用评价

通过对渭河流域主要污染源的分析发现,农业非点源污染是受纳水体N、P污染的主要来源,而化肥的大量施用且利用率低下是造成这一污染的主要原因,因此减小农业化肥的施用量,提高其利用率,从源头上降低流域内N、P排放是控制污染的关键。本文从以上角度出发,分析了缓释保水型复混肥的施用对非点源污染减排的重要意义,并且重点研究了缓释材料的制备机理及其应用开发。     

辽河流域非点源污染负荷估算

在国内非点源污染研究中还没有关于大中型流域非点源污染负荷的估算分析。本文运用输出系数线性模型，根据统计资料估算了辽河流域非点源污染负荷：TN4、11万t，TP0．60万t，CODl5．62万t。结果表明：整体而言，非点源污染不是辽河流域水污染的最主要因素，但在辽河的内蒙古段内，非点源污染已成为最主要的污染因素。     

基于ArcSWAT模型的长乐江流域非点源氮素污染源识别和分析

本研究以我国东南沿海地区的典型农业流域——长乐江流域为对象,通过实地调查、数据收集和分析,构建模型所需的各类空间数据库和属性数据库,将流域内各种非点源污染过程的概化设置和相应管理操作与模型进行有效耦合,利用近3年的流域水质监测资料进行模型参数的率定和验证,建立了该流域氮污染过程的ArcSWAT模型,模拟估算了流域不同非点源氮的入河量,并着重分析和识别不同时段土地利用类型的关键性污染源.结果表明,长乐江流域非点源氮素污染的主要来源是氮肥施用、大气沉降和土壤氮库,对河流总氮负荷的贡献率分别为35%、32%和25%.不同时段、不同土地利用类型的关键性污染源具有明显差异.从时间分布来看,土壤氮库和大气沉降所产生的非点源氮素污染的关键时期在雨季,而氮肥污染则主要发生在作物生长季节.从土地利用分布来看,园地和人居地非点源氮素的控制性污染源分别是氮肥施用和生活排污;而水田和旱地的三大污染源(氮肥施用、大气沉降和土壤氮库)入河量相差不大,需要同时控制.因此,治理流域非点源氮素污染问题,应分时、分区、分类制定控制方案.     

濑溪河流域(泸县境内)畜禽养殖污染现状与防治措施

目前中国面临着严峻的农业非点源污染形势,而畜禽养殖是其中的一个重要方面。以濑溪河流域(泸县境内)10个城镇为例,对畜禽养殖所引起的农业非点源污染进行了研究。结果表明:濑溪河流域(泸县境内)集中式畜禽养殖对水体污染小;散养型畜禽养殖对水体污染严重,主要污染物为COD和NH_3~-N,其中福集镇的畜禽养殖污染贡献度最大,对此提出了合理的建议及措施来减轻研究区的畜禽养殖污染。     

农业非点源氮磷污染对水环境的影响研究

通过对连云港市农业非点源氮磷污染对水环境影响研究，掌握了连云港市农业非点源氮磷污染情况、氮磷在土壤环境中的转化机制，监测分析了水环境氮磷污染现状及氮磷对水环境影响途径，提出了控制农业非点源氮磷对水环境污染的措施。     

全国非点源污染分区分级

从非点源污染产生和迁移的水文过程机理出发,结合中国<水资源分区>和<中国水文区划>,提出了全国非点源污染分区分级体系;在地理信息系统(GIS)空间数据库支持下,基于非点源污染负荷产生和迁移的规律分析,在全国范围内进行了非点源污染分区分级,进而初步绘制全国非点源分区分级图,确定了全国非点源污染负荷估算模型的空间框架.全国非点源污染分区分级体系包括5级,非点源污染一级区为中国主要十大流域;主干河流自然流域分区作为非点源污染的二级区,共80个;在二级区基础上,依据非点源污染产生的水文气候特征,划分三级区共214个;在三级分区内,以影响非点源污染产生、迁移和转化的产汇流条件、社会经济结构、地形条件等为指标,划分非点源污染的四级分区322个;五级分区以非点源污染类型为标准进行划分.     

基于SWAT模型的沙塘川流域非点源氮磷污染特征及关键源区识别

湟水是黄河上游最大的支流,沙塘川流域是湟水重要且具有代表性的支流.通过建立SWAT非点源污染模型,研究沙塘川流域氮磷非点源污染特征,并识别面源污染发生的关键源区,对湟水流域水污染治理具有重要意义.研究结果表明:沙塘川进入湟水河的非点源总氮污染负荷为236.77 t?·?a?1,非点源总磷污染负荷为51.02 t?·?a...     

水文水质模型联合应用于水库水质预测研究

联合应用流域水文非点源AnnAGNPS模型和水库水质CE-QUAL-W2模型,AnnAGNPS模型输出黑河流域非点源污染负荷,将其转化为金盆水库入库浓度作为CE-QUAL-W2模型的输入,对黑河金盆水质进行预测,研究非点源污染对陕西金盆水库水质影响.结果表明,在对水库水质进行预测时,应对洪水期和非洪水期的非点源污染区别对待.非点源污染在洪水期时对金盆水库水质有较大影响,而在非洪水期时非点源污染对水库水质影响不显著.非点源污染对水库纵向和垂向水质影响存在差异性.林地对流域非点源污染削减起到很大作用.     

非点源污染控制与管理研究现状

阐明了国内外非点源污染控制与管理的现状，指出了目前非点源污染问题但有某些分支尚未有深入研究的报道，指出目前陆上污染源监测技术及点位的代表性方面等尚存在某些困难，并说明非点源污染在流域管理上存在的问题，尤其论述了针对行政划分的省界，市界，县界的流域管理上存在的一些问题。     

估算非点源污染负荷的平均浓度法及其应用

不了满足水质预测和流域水污染控制规划的迫切需要，结合我国非点源污染监测资料少的实际，以非点源污染的形成过程为基础，提出了一种简便易用的流域非点源污染负荷估算方法－平均浓度法，应用实例表明，该方法是可行的。