长江上游总磷通量时空变化特征研究

磷是河流生态的重要限制因子,水库调度带来的下泄沙量减少、出库泥沙细化等效应将导致磷通量和输移过程改变,从而给长江上游流域水生态环境带来影响。该文基于水文-水质同步观测站点水文、泥沙及总磷长时间序列资料,系统分析溪洛渡、向家坝水库蓄水运用前后长江上游磷通量时空变化特征,初步建立总磷通量变化与水沙条件的定量响应关系,明确重点支流入汇对干流磷污染的影响及贡献率。结果表明,长江上游磷通量沿程变化表现为向家坝至清溪场增加,后清溪场至万县有所减少,清溪场站为长江上游磷通量峰值所在站点。溪洛渡、向家坝蓄水运用后,长江上游水量相对稳定、沙量锐减,干流各站点磷通量多年均值呈减小态势,磷通量与输沙量存在较好的相关关系。支流岷江、嘉陵江、乌江入汇对干流磷污染影响相对较大,而横江贡献率较小,基本稳定在1%左右。     

乌江流域梯级水库的氮磷分布及其滞留效率研究

河流梯级水坝建设不仅造成营养元素在水库累积,向下游的输送通量降低,而且由于对不同元素的不同拦截效率会影响到元素的计量关系,从而影响水库生态系统和水质变化。为了厘清水库对N、P的拦截效率,本研究于2013~2015年分三次对乌江流域七个大型梯级水库水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度进行了采样分析,探讨了不同梯级水库中氮磷营养元素的分布及其滞留效率。结果发现,乌江流域各梯级水库中TN浓度从上游到下游有逐级降低的趋势,每一级水库拦截了2%~13%的氮。乌江流域梯级水库较低的生产力和较高的氧浓度使其对TP的拦截效率更高,但水库较低的TP浓度使得拦截效果容易受到外源P输入的抵消。水库对TN、TP的拦截效率差异导致水库N/P比值发生了明显变化,因而在流域管理控制N、P的方法选择上应充分考虑这一自然过程的影响。     

梯级水库建设下的水沙营养盐协同变化规律研究：以嘉陵江为例

水库建设在兴利防洪的同时对多个环境要素造成了影响,现有研究主要分析水、沙、营养盐等单一要素变化,缺乏不同要素间的协同分析.本研究基于IHA指标、MK分析、Spearman相关分析等方法讨论了1995—2017年嘉陵江梯级水库建设对流域水-沙-污染物等单个要素和多个要素协同性的综合影响.结果表明,水库建设对河流流量具有"削峰填平"作用,其中枯水期流量增加13.3%～47.0%,丰水期流量下降率最高则达19.4%;相对于流量,水库建设对泥沙的削减作用更为明显,且对上游河流泥沙输移影响更大.同时,水库建设后其下游水、沙、营养盐过程线趋同,尤其是丰水期,水、沙、营养盐指标相关系数显著提升,均达0.75以上.该结果补充了目前水库建设对水、沙、营养盐综合影响研究的不足,为水利工程影响下的水环境综合管理提供了支撑.     

AnnAGNPS模型在九龙江流域农业非点源污染模拟应用

运用连续-分布式参数模型(AnnualizedAgriculturalNonPointSourceModel,AnnAGNPS)进行中国南方山区中等尺度流域———九龙江流域农业非点源污染负荷估算和对流域过程和管理措施的模拟.利用4个典型汇水区校正模型参数,并进一步在九龙江的北溪和西溪两大支流流域验证模型的适宜性.以此为基础模拟西溪总氮负荷为24.76kg/(hm²·a),总磷负荷为0.67kg/(hm²·a);北溪总氮负荷10.28kg/(hm²·a),总磷负荷为0.40kg/(hm²·a).运用AnnAGNPS模型对典型汇水区特定集水单元、西溪和北溪流域的土地利用管理措施进行分别模拟.模拟结果显示坡地种植退耕返林后,天宝仙都集水单元92地表径流、泥沙、总氮和总磷负荷可分别削减了21.6%、25.9%、96%和79.2%;下庄集水单元93地表径流、泥沙总氮和总磷负荷削减率分别为94.1%、54.9%、99.2%,和79.7%;模拟西溪香蕉地改种双季稻,西溪总氮、可溶态氮、总磷和可溶性磷依次削减了23.83%、25.44%、9.08%和19.84%;模拟北溪流域内生猪场全部搬迁,流域出口总氮和可溶态氮的削减率分别为63.54%和76.92%.     

惠女水库氮、磷控制方案工程措施研究

惠女水库是惠安县的主要水源.近年来统计分析表明,总氮、总磷是造成惠女水库水质超标和轻度富营养化的最主要因子.惠女水库上游流域已无工业污染源.流域上游的污染源主要来自畜禽养殖污水、城镇生活污水、农村生活污水、农村生活垃圾、农田径流、城镇径流等.为保护惠女水库水源地,本文估算了汇入惠女水库流域的总氮、总磷量,从源头控制、中间过程控制和末端处理的方法削减氮、磷入库污染负荷,开展氮、磷控制方案研究,提出氮、磷控制的工程措施.     

长江朱沱断面磷浓度与通量变化及来源解析

磷(P)是长江流域备受关注的污染物.金沙江下游向家坝水库和溪洛渡水库分别于2012年和2013年蓄水成库,极大改变了库区及长江宜宾至江津段(金沙江、岷江和长江“三江口”与三峡水库之间)水沙条件和磷的赋存及输移规律.朱沱断面是宜宾至江津段代表断面,既可以反映金沙江梯级水库及岷沱江水环境变化等所产生的综合效应,又是三峡水库的入库断面.研究了2002～2019年长江朱沱断面径流量、悬浮泥沙(SS)浓度与输沙量、磷浓度与通量[分总磷(TP)、溶解态磷(DP)、颗粒态磷(PP)]年际变化及水期特征,基于河流基流分割原理对磷的来源进行了解析.结果表明,18年来朱沱TP和PP浓度与通量丰水期高于平、枯水期;PP与SS正相关性的规律未变.从2002～2019年,TP、 PP和DP浓度与通量总体上呈先升高后下降趋势,且向家坝水库运行是SS、输沙量和TP、 PP浓度与通量下降的重要时间节点.相对于2002～2012年,2014～2019年SS与输沙量分别下降了94%和77%,TP与PP浓度分别下降了46%和70%,TP与PP通量分别下降了58%和74%,下降主要发生于丰水期,其次是平水期.两座水库形成后,...     

流溪河水库流域非点源溶解态氮磷污染负荷估算

流溪河水库作为广州市最重要的水源地之一,其水环境质量受到广泛关注. 利用基于SCS模型的污染负荷输出,对流溪河水库流域非点源溶解态氮磷污染负荷进行估算. 结果表明:流域非点源溶解态氮污染负荷为384.31 t/a,溶解态磷污染负荷为20.68 t/a.其中氮贡献最大的为林地,占50.93%;其次为园地,占18.10%.磷贡献最大的亦为林地,占49.22%;其次为旱地,占15.85%.溶解态氮单位面积污染负荷道路最高,为50.57 kg/(hm2·a);其次是水田,为33.60 kg/(hm2·a).而溶解态磷单位面积污染负荷最大是水田,为3.43 kg/(hm2·a);其次是道路,为3.19 kg/(hm2·a). 与水库流域颗粒态氮磷污染负荷比较表明,溶解态氮大于颗粒态氮,氮以溶解态迁移为主;溶解态磷则小于颗粒态磷,但由于颗粒态磷易随泥沙受阻或沉降,溶解态磷对水库水质的影响依然是总磷关注的重点.      

DEM分辨率及子流域划分对AnnAGNPS模型模拟的影响

 针对大中尺度流域非点源污染模拟精度与运算效率的突出矛盾,选取数据精度与空间离散化2个关键影响因素,讨论数字高程模型(DEM)分辨率和临界源面积(CSA)取值对AnnAGNPS模型模拟结果的影响.分别比较了7组CSA取值及8组不同DEM分辨率对华北潮河流域大阁子流域AnnAGNPS模型参数提取及模拟结果的影响.研究发现,CSA取值对汇水单元的数量、地表径流量、泥沙以及总氮的模拟有很大的影响.随着CSA取值的增大,地表径流量变化不大;泥沙先逐渐增大,后呈减少趋势;总磷负荷的变化趋势不明显;总氮负荷呈逐渐减少的趋势.选择合适的CSA是流域AGNPS模型模拟的基础.DEM是分布式水文模型的基础数据,研究表明:DEM分辨率对坡度有较大的影响.随着DEM分辨率的降低,径流量变化不大;土壤侵蚀和总氮负荷变化却十分明显,当DEM分辨率从30m逐渐降低至60m时,泥沙输出及总氮负荷迅速减小,总磷呈现先减小后逐渐稳定的趋势,但变化幅度小于总氮和泥沙.当DEM分辨率小于60m,泥沙和总氮的输出随分辨率降低下降缓慢.以30m和50m DEM为例,通过不同精度的DEM坡度回归分析,建立了低精度DEM坡度修正的方法.用修正后的坡度进行AnnAGNPS模型模拟计算,结果表明坡度修正对泥沙、总氮、总磷的模拟有不同程度的改善.     

入库河流输入对密云水库磷滞留过程的影响分析

上游河流输入是密云水库磷最主要的来源,目前多数研究集中在对输入负荷的估算上,但分析其对库区总磷负荷影响的研究并不多见.本文估算了2002—2011年间总磷的出、入库质量负荷,并分析了其对库区磷滞留量、滞留率和内源释放的影响.结果表明,密云水库TP入库浓度和负荷都呈现逐年降低趋势,并主要受流量的影响.出库和库区内TP负荷基本稳定,而滞留量的变化趋势与河流入库输入一致.库区TP年均滞留率达到61.4%.与许多研究结果不同的是,因密云水库大集水面积、高水位和低流量的库区特征,总磷滞留率受水力负荷和水力滞留时间的影响不大,主要决定于河流入库负荷.另外,入库负荷的降低也可能促进底泥磷的释放.因此,控制上游TP负荷输入是降低库区TP滞留量最根本的措施,但因底泥释放补给,在短时间内库区内磷含量不会出现明显降低.     

太湖流域沉积物碳氮磷分布与污染评价

对太湖流域14个湖泊、8条河流和7座水库的沉积物碳氮磷进行了测定,对不同水体类型沉积物碳氮磷含量及其比值进行了比较,并对沉积物污染程度进行了评价.结果发现,太湖流域有机碳、总氮和总磷含量分别为14.453、1.748和0.760 g·kg-1.沉积物有机碳和总氮含量在不同水体类型间存在显著差异,两者均是水库最高,河流最低;总磷相反,但不同水体类型间无显著差异.C∶N、C∶P和N∶P比在不同水体类型间差异显著,C∶N比河流最高、水库最低,C∶P和N∶P比相反,河流最低、水库最高.沉积物有机碳含量与总氮(p0.01)、总磷(p0.05)含量均显著正相关,但总氮与总磷不相关.水产养殖活动和水草导致沉积物碳氮显著增加,但对磷无显著影响.有机氮指数和综合污染指数显示,太湖流域84.9%~91.9%的站点的污染水平为Ⅲ~Ⅳ级,且水库的污染程度甚于湖泊和河流.结果显示,水库沉积物氮、磷和湖泊沉积物氮主要以有机态存在,湖泊沉积物磷中存在更多的无机磷.     

水库上游污染源的控制对水库水质的影响分析

在水资源日益危机的情况下,保护水源不容忽视,尤其做为饮用水水源的大型水库,库区水质的富营养化提示了水质有机污染的程度,而氮、磷是富营养化的重要元素.本文运用了托马斯和坂本的判定标准,以总磷、无机氮、总氮几项指标的含量来划分水库水质的营养程度,并采用了Caalson提出的TSI指数来评价水质的营养状况,确认控制水库上游污染源,是保护水库水质的重要前提条件.     

谷昌坝疏浚工程与松华坝水库水质保护

谷昌坝水库对松华坝水库起前置库作用，可拦截入库泥沙的92．4％，入库总氮的39．2％和入库总磷的83．5％。以每年疏浚清淤10万方计，除清走当年新入库泥沙和部分沉积泥沙外，还可清除颗粒态氮126吨和颗粒态磷144吨，对保护松华坝水库水质起到重要作用 。     

乌江流域三个梯级水库氮磷形态的比较研究

为揭示河流梯级开发对生源要素氮磷输运的影响,本研究选择乌江流域的普定、乌江渡、思林作为上、中、下游梯级水库的代表,于2020年8月采集各水库水体剖面和沉积物柱样品,测定氮磷含量,并用SMT法提取沉积物磷形态。结果发现,受中下游人为污染输入影响,乌江渡水库水体总氮浓度最高,为3.92±0.50mg/L,总磷浓度在此坝前到下游急剧抬升为上游的2～3倍,达到0.04～0.06mg/L;坝前沉积物含有大量的高释放风险的铁铝活性磷(1310.3±1003.3mg/kg),可能成为下游的潜在污染源。中下游水库较高的生物量加快了氮磷的活化速度,提高了活性磷的浓度,反而减低了沉积物有机磷的生物拦截效率。除乌江渡水库外,其它水库沉积物中以钙结合态磷为主(占无机磷的60%以上)。梯级水库修建后,泥沙含量大幅降低,可能是下游水库沉积物钙结合态磷浓度降低的主要因素。总体上,梯级水库的累积效应使得水库对生源要素的“活化”效率增强、“拦截”效应减弱,增大了富营养化发生的风险。     

洋河水库流域土壤与库区沉积物中磷形态特征研究

应用SMT法研究了洋河水库流域土壤、河道及库区沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)等5种形态,分析了不同区域各形态磷的分布特征.结果表明,洋河水库流域土壤、沉积物中TP、总氮(TN)和有机质(OM)的均值含量总体变化趋势为河道>库区>土壤,其中TP含量变化不大,这说明营养盐不仅通过土壤径流、河道迁移进入库区,而且库区沉积物的释放作用同样明显.库区柱状沉积物有明显的“表层富积”现象,随着沉积物深度的增加,TP、TN和OM含量逐渐减少,在0~16cm下降趋势明显,16cm以下基本保持不变,说明库区沉积物主要以表层污染为主.土壤、沉积物中的磷以IP为主,大约占TP的46%~79%之间,且研究区各磷形态中以Ca-P为主,大约占TP的22%~68%,这与库区地质—地球化学特征有关.土壤中TP的增加主要来自于Ca-P,与该地区土壤的地质背景有关,河道沉积物中TP的增加主要来自于Fe/Al-P,即河道受到人类活动污染的影响较大,而库区TP的增加主要来自于OP,说明洋河水库的富营养化与流域的工业、生活污染以及农业面源污染有关.     

白鹤滩电站库区底泥氮磷吸收规律实验研究

中国正在建设各种大、中型水电站,各种大、中型水库数量也相应增加.水流进入库区后,流速将减缓,因此,库区水体更容易出现富营养化问题,而氮、磷是影响水体富营养化发生的主要因素,为保护库区生态环境,有必要将库区底泥对氮磷的吸收规律进行研究,以便对库区水体中的总氮和总磷进行控制,从而防止库区水体发生富营养化.文章采用实验方法将白鹤滩库区底泥对水体中总氮和总磷的吸收进行了研究,得到了底泥中总氮和总磷的吸收规律,为进一步进行白鹤滩库区富营养化研究提供了基础数据.     

基于AnnAGNPS模型四岭水库小流域氮磷流失特征的模拟研究

采用流域尺度的农业非点源污染模型——AnnAGNPS模拟预测苕溪流域四岭水库小流域氮磷流失情况,分析氮磷流失空间分布特征.结果表明,单位面积总氮、总磷流失量在空间分布上有一定的相似性,均呈现出南部大于北部,西部高于东部的特点.以竹林地为主的林地是氮磷输出的最主要来源,其对氮、磷流失总量的贡献率在90%以上.设定不施肥处理(CK)、适地养分管理(SSNM)、当地高产竹农普遍采用的施肥方法(FFP)这3种施肥方式对林地主要植被类型竹林进行情景分析,模拟结果表明,与FFP相比,SSNM在一定程度上减少了氮磷输出,其中溶解性氮和颗粒态氮流失量分别削减8.17%、4.33%,溶性磷和颗粒态磷流失量依次减少9.08%、1.02%.     

大伙房水库水体氮、磷污染分析

分析了大伙房水库水体中氮、磷污染物来源及份额，结果表明：1992～2005年均入库总氮、总磷量分别为1731t和84t，总氮、总磷主要水库上游的的种植业、养殖业、林业和生活污水。     

三峡库区古夫河小流域氮磷排放特征

本文以三峡库区古夫河小流域为研究对象,在自然降雨条件下,自2014年1月至2014年12月对古夫河小流域出水口断面水质水量进行了连续监测,分析了流域出水口断面污染物氮磷输出浓度、排放负荷随降雨的季节变化特征及其形态组成.结果表明,古夫河小流域年度水流量为0.6×108m3,7~9月丰水期径流量占全年的63.9%,流域出口径流流量与年降雨量间存在极显著(P0.01)的线性相关关系.小流域总氮的年排放负荷为1 432 t·a-1,溶解态氮是氮的主要排放形态,各月份溶解态氮排放负荷占总氮比例的变化范围为55.4%~91.3%,7~9月丰水期总氮排放负荷达853 t·a-1,占全年的59.6%;硝态氮输出浓度与降雨量间存在显著(P0.05)线性相关关系,其他形态氮浓度与降雨量、泥沙量间线性相关关系均不显著.总磷的年排放负荷为563.1 t·a-1,颗粒态是磷的主要排放形态,各月份颗粒态磷排放负荷占总磷比例的变化范围为41.9%~79.5%,丰水期总磷的排放负荷占全年的71.2%,总磷、可溶性总磷和颗粒态磷与降雨量和泥沙流失量之间均存在显著(P0.05)线性相关关系.     

阿哈水库枯水期入库河流可溶性氮、磷含量分布特征

以贵阳市阿哈水库五条入库河流为研究对象,研究了阿哈水库枯水期入库河流水体可溶性氮、磷含量分布特征,可溶性氮组分比例及沿程变化规律。结果表明：五条入库河流水体可溶性氮、磷含量差异较大,可溶性总氮（DTN）、可溶性总磷（DTP）平均含量分别为1.71~9.74 mg/L和0.03~0.52 mg/L。蔡冲河、烂泥沟河、金钟河受人类活动影响较大,水体DTN、DTP含量较高。不同河流水体可溶性氮组分比例差异显著,受人类活动影响小的游鱼河、白岩河,其水体可溶性氮以可溶性有机氮（DON）为主,DON占DTN的比例高达94%。受人类活动影响大的蔡冲河、烂泥沟河、金钟河则相反,以可溶性无机氮（DIN）为主。不同河流氮、磷含量自上到下游沿程波动较大,人为源造成的氮、磷污染远高于自然源。金钟河的DTN、DTP年输入量分别为97.03 t、46.64 t,对阿哈水库的DTN、DTP输入贡献最大,分别达到45%和66%。     

基于分布式水文模型的三峡库区污染负荷对气候变化的响应研究

在建立的耦合了污染负荷模拟模块的三峡水库分布式水文模型的基础上,结合多个全球气候模式的集合平均模拟结果,采用统计降尺度模型SDSM将全球气候模式和分布式水文模型耦合,评估了未来气候变化对三峡库区污染负荷的影响,考虑到研究中存在的不确定性,采用假设情景法,分析了三峡库区污染负荷对不同降水量变化的响应情况.结果表明,库区总氮和总磷负荷均与降水量成正相关,在降水量增加量相同的情况下,总氮负荷变化比总磷更剧烈,而在降水量减少量相同的情况下,总磷负荷变化比总氮更剧烈.另外,降水变化主要对三峡库区4—8月的污染负荷量有较大影响.