流域非点源污染模型的建立与应用实例

针对国内外现有模型的不足，从我国的实际出发，建立了一个完整的流域非点源污染模型系统，提出了流域汇流与非点源污染物迁移逆高斯分布瞬时单位线模型及流域产污过程模型，该模型既考虑了水动力学与污染物迁移机理，又便于求解与应用，在一定程度上解决了机理与实用性之间的矛盾。     

抚仙湖尖山河小流域山地典型地类非点源污染特征与分析

通过在尖山河小流域建立径流场.在自然降雨条件下采集水样,检测分析地表径流中各污染物的浓度,研究自然状态下和人为干扰下山地不同地类污染物的输出量,探讨高原湖泊山地非点源污染的特征与规律.研究结果表明:研究区内各地类产流量的关系是坡耕地>人工林>灌草丛>次生林,各地类产沙量大小关系是坡耕地>人工林>次生林>灌草丛,产流量与降雨量相关性更为显著;次生林、坡耕地、灌草丛、人工林4种土地类型产流的总无机氮输出量平均值分别为0.94 mg·m-2、19.70mg·m-2、1.74 mg·m-2、17.22 mg·m-2,总磷平均值分别为0.32mg·m-2、3.58 mg·m-2、1.12 mg·m-2、2.85 mg·m-2;产沙过程中单位面积水解氮输出量平均值为0.41 mg·m-2、7.17 mg·m-2、0.89 mg·m-2、0.23 mg·m-2,速效磷平均值为0.04 mg·m-2、1.14 mg·m-2、0.03 mg·m-2、0.02 mg·m-2;产流过程中输出的污染物大于产沙过程中的输出量,尖山河小流域农业非点源污染控制应以控制产流污染物为主.     

北京市清河水体非点源污染特征

为揭示城市水体非点源污染特征,以北京市清河流域为研究对象,于2013年8月—2014年12月对流域不同河段河水、雨水、降雨前后河水、降雨径流以及不同下垫面（居民区、商业区、绿地、街道、农田）的土壤或降尘中主要污染物进行了采样分析.结果表明:清河水体污染严重,大部分污染物浓度均超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的V类标准,营养盐浓度甚至超过GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准.河水主要污染物浓度远高于雨水污染物浓度,长期来看,受雨水影响较小.丰水期河水ρ（TDP）（TDP为溶解性总磷）显著高于枯水期和平水期,而丰水期ρ（TDN）（TDN为溶解性总氮）却低于枯水期和平水期（P < 0.05）,ρ（COD_Mn）和ρ（NH₄+-N）在3个水期没有显著差异.与降雨前相比,降雨后河水ρ（TDN）显著降低,ρ（TDP）却显著升高（P < 0.05）,ρ（COD_Mn）、ρ（NH₄+-N）在降雨前后没有显著差异.研究显示,清河流域的降雨径流增加了河水外源磷输入,磷的初期冲刷效应最为显著,且水体磷的非点源特征明显,而氮主要来源于生活污水排放,受非点源影响较小,清河水体COD_Mn、NH₄+-N则同时受点源和非点源的影响.      

长三角典型村域次降雨条件下氮素非点源输出特征

研究长三角典型都市农业村镇不同土地利用下的氮素非点源输出特征,以期为治理该区域的面源污染提供科学依据.通过典型次降雨径流事件中氮形态和输出负荷变化的研究发现:监测点总氮(TN)的事件平均浓度(EMC)为20.01～22.83mg/L,其中溶解态氮(DN)占TN的比例最大;研究区非点源氮流失以溶解态为主,DN又以溶解态有机氮(DON)为主.耦合各形态氮浓度与径流量特征,发现非点源氮素输出呈现2个峰值,且出现在径流峰值之前4～55min;TN、DN和硝态氮(NO3--N)浓度随降雨时间增加呈现减少趋势;氮素负荷受其浓度和径流量的共同作用,基本上呈现与氮素浓度相同的变化特征,但起伏变化较为平缓.氮素污染负荷积累曲线分析表明,村域地表径流各形态氮素均存在初期冲刷效应.     

沂蒙山区典型小流域特殊降雨的磷素输出特征

为揭示沂蒙山区不同降雨条件下的磷素流失规律,对当地孟良崮小流域2010年13场自然降雨径流量及磷素浓度的动态过程进行实地监测,研究了年内产生有效径流的首场和最大强度2场特殊降雨的径流、磷素输出负荷、初期冲刷效应及径流量同磷素负荷之间的关系.结果表明,首场降雨径流中溶解态有机磷(DOP)、溶解态无机磷(DIP)、溶解态全磷(DP)、颗粒态全磷(PP)和总磷(TP)浓度明显高于最大强度降雨,而其输出负荷分别为最大强度降雨的168%、54%、71%、48%和54%;2场降雨对小流域磷素年输出负荷有重要影响,DOP、DIP、DP、PP和TP的输出总量分别占整个雨季输出的48%、81%、70%、87%和81%,其中DIP占DP流失的77%,PP占TP流失的71%;2场降雨均存在污染物的初期冲刷效应,最大强度降雨的初期冲刷效应较首场降雨强烈;2场降雨的各磷素累积输出负荷同累积径流量之间均呈线性关系,且拟合度较好,但首场降雨各形态磷素直线方程的斜率均大于最大强度降雨.根据气象预报尽量减少在特殊降雨期间翻耕、施肥等农事活动,以及有针对性地建立沟渠、池塘等截污措施减少初期冲刷效应,是降低农业非点源污染的有效途径.     

沂蒙山区典型小流域降雨径流的磷素输出特征

以沂蒙山区孟良崮小流域为研究对象,通过监测2010年自然降雨条件下流域出口污染物的流失状况,选取降雨量>2mm的10场降雨,分析降雨径流特征对磷素流失的影响.结果表明,次降雨径流中总磷(TP)、颗粒态全磷(PP)、水溶性全磷(DP)、水溶性无机磷(DIP)浓度变化与流量变化过程不一致,浓度峰值均出现于流量峰值之前,而磷素通量与流量变化过程较为一致,且两者呈较好的线性关系;次降雨径流TP、PP、DP、DIP的浓度最大值及平均浓度(EMCs)差异均较大,其主要受降雨量、最大雨强和平均雨强影响,与降雨历时无显著相关关系,而浓度最小值差异较小;TP以PP流失为主,DP以DIP流失为主,DIP/DP的动态变化与降雨历时、降雨量、最大雨强和平均雨强均无显著相关关系,而PP/TP的动态变化与最大雨强显著相关.DIP、DP、TP的输出受地表径流(DR)和基流(BF)的影响较大,DIP/DP的动态变化及DIP、DP、TP的EMCs与DR/TR(地表径流/总径流量)存在多项式关系,而PP/TP的动态变化和PP的EMCs受DR/TR影响较小.     

SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算

以温州市典型住宅区非点源污染为对象,基于SWMM(storm water management model)模型的模拟机理,借鉴国内外相关研究的模型参数,结合降雨径流实测数据率定模型参数,将模型"本地化",构建了基于SWMM模型的研究区非点源污染负荷计算模型,并设计了4种不同降雨情景,分析在不同降雨条件下研究区非点源污染固体悬浮物(TSS)、CODCr、TN和TP的污染负荷量及其累积变化过程.结果表明,构建的SWMM模型的模拟值可以较好地与实测值相吻合,4种污染物模拟的相对误差均小于10%.在设计的4种降雨情景下:①污染物浓度峰值出现在降雨30～40 min内,降雨强度越大,出现浓度峰值的时间越早;②高强度降雨较低强度降雨可对受纳水体造成更大的污染.      

农田非点源污染研究中的降雨径流关系——SCS法的修正

SCS法是当前被广泛应用于非点源污染研究中降雨径流关系的一种方法，但是由于地理环境的差异，直接将该方法应用在上海郊区时误差较大，因此，笔者根据实测资料对模式的2个系数（前期损失量和径流曲线数）予以修正，并提出相应的模型。     

城市径流非点源污染运动波模型初探

在城市径流非点源污染研究中,选择或建立一个实际可行的负荷模型很重要。本文给出的运动波模型,较好地解决了这一问题。用于成都市降雨径流污染计算.得到了满意的结果。     

三峡库区大宁河流域非点源污染输出风险分析

在国内外相关研究的基础上,利用随机模拟法,结合GIS技术,对三峡库区大宁河流域非点源污染输出风险进行评估,并探讨不同土地利用/覆盖变化对流域非点源污染输出风险的影响.结果表明,大宁河流域非点源污染输出风险的概率较小,氮素1980年和2000年的输出风险平均值为24.5%和24.4%,磷素1980年和2000年的输出风险...     

Loss coefficient of nitrogenous non-point source pollution under various precipitation conditions

In this study, calibrations of non-point source (NPS) pollution models are performed based on Black River basin historical real-time runoff data, sedimentation record data, and NPS sources survey information. The concept of NPS loss coefficient for the watershed or the loss coefficients (LC) for simplicity is brought up by examining NPS build-up and migration processes along riverbanks in natural river systems. The historical data is used for determining the nitrogenous NPS loss coefficient for five land use types including farmland, urban land, grassland, shrub land, and forest under different precipitation conditions. The comparison of outputs from Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model and coefficient export method showed that both methods could obtain reasonable LC. The high Pearson correlation coefficient (0.94722) between those two sets of calculation results justified the consistency of those two models. Another result in the study is that different combinations of precipitation condition and land use types could significantly affect the calculated loss coefficient. As for the adsorptive nitrogen, the order of impact on LC for different land use types can be sorted as: farm land > urban land > grassland > shrub land > forest while the order was farmland > grass land > shrub land > forest s>urban land for soluble nitrogen. __________ Translated from Acta Scientiae Circumstantiae, 2006, 26(3): 392–397 [译自: 环境科学学报]     

官厅水库周边不同土地利用方式下氮、磷非点源污染模拟研究

利用小型人工降雨模拟器 ,选择官厅水库周边 4种典型土地利用类型 ,通过进行天然大暴雨实验 ,研究了氮、磷随暴雨径流及径流沉积物的迁移过程 ,同时估算了总氮、总磷在不同土地利用方式下的流失速率 .研究结果表明 ,在相同降雨条件下 ,4种土地利用类型的产流量和沉积物产生量大小顺序均为 :不施肥菜地 >葡萄果园 >施肥玉米地 >海棠果园 ,产流量和沉积物流失量成显著正相关 .氮、磷流失速率和流失量随土地利用类型的不同表现出明显差异 ,地表径流水相TN、TP的流失大小顺序为葡萄果园 >施肥玉米地 >海棠果园 >不施肥菜地 ,其中大部分是以悬浮颗粒态形式流失 .单位面积表层 10cm土壤氮、磷流失量分别高达 17.5 3～ 41 14g·m- 2 和 1 99～ 14 2 5g·m- 2 ,其中随径流沉积物相迁移的氮、磷占绝大部分 .地表径流水相氮、磷的流失速率分别在 2 5 9～ 4 47mg·m- 2 ·min- 1 和 0 43～ 0 63mg·m- 2 ·min- 1 之间 ,而径流沉积物相氮、磷流失速率则分别高达 3 86 42～ 13 61 76mg·m- 2 ·min- 1 和 2 10 5 6～ 5 3 0 19mg·m- 2 ·min- 1 .     

不同降雨条件下非点源污染氮负荷入河系数研究

以黑河流域为研究区,利用1998年河道实测径流量、泥沙负荷和非点源污染调查资料,对所建的非点源污染模型进行了参数率定.在此基础上,分析了非点源污染负荷的坡面-入河过程,提出了非点源污染负荷的"流域损失系数-入河系数"的概念;利用研究区的资料,对不同降水条件下农田、城镇、草地、灌木及森林等土地利用类型的各亚流域氮的入河系数进行了研究,对比分析了2种计算方法(SWAT模型方法和输出系数法)所得到的氮的入河系数.结果表明,2种方法所计算的氮的入河系数均较为合理,其计算结果的Pearson相关系数为0.94722(p＜0.05).此外,研究还表明,不同的降水条件和土地利用类型下氮的入河系数存在差异.对于吸附态氮,入河系数的大小排列依次为农田＞城镇＞草地＞灌木＞森林;对于溶解态氮,其入河系数的大小排列次序为农田＞草地＞灌木＞森林＞城镇.     

Reducing non-point source pollution with enhancing infiltration

The rainfall system was set up on a slope land, which was used with some materials to enhance soil infiltration. The results showed that it was effective to enhance the infiltration of rainwater in soil and reduce the pollutants of surface runoff. After the soil meliorated by the lignin polymer and zeolite, runoff was delayed about 10 min and reduced by 44.40%--50.00%, synchronously, the pollutant loads, such as total suspended solids （TSS）, chemical oxygen demand by ditromate （CODCr）, total nitroger （TN） and total phosphorus （TP）, were reduced on averages by 44.58%, 37.80%, 51.62% and 44.11%, respectively. It is an available technique to control the pollution of non-point source from sources.     

北京市农业面源污染负荷特征分析及控制分区

运用清单分析法、等标负荷法、聚类分析和地理信息系统(GIS)软件等对北京市2016年农业面源的污染源、污染物及其空间分布特征进行分析。结果表明:北京市农业面源主要污染源为农村生活和畜禽养殖,农业面源污染管控中应加强对农村生活和畜禽养殖污染的控制;北京市农业面源污染呈较强的区域分异特征,水产养殖污染主要集中在平谷区,农村生活污染以房山区为最严重;房山、通州、顺义、昌平和大兴等区的总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)等标污染指数均超过全市平均水平,其中房山区最高。通过农业面源污染风险空间聚类可将北京市划分为高度、中度和轻度风险区3个一级分区,进一步结合各区主要污染源类型可划分为8个二级分区,由此可对农业面源污染进行分类管控,并提出北京市农业面源污染的防治对策。     

洛河流域非点源污染负荷不确定性的影响因素

以黄河流域下游的洛河流域为研究区,利用1998年实测径流量、泥沙负荷和非点源污染资料,对非点源污染模型中的水文模型、土壤侵蚀模型与污染负荷模型进行了参数率定.并以此为基础,针对非点源污染负荷计算的影响因素,采用摩尔斯分类筛选法,分析它们对径流量、泥沙负荷、吸附态氮和溶解态氮模拟计算的敏感性.结果表明,在湿润、半湿润地区对径流量、泥沙负荷、吸附态氮和溶解态氮影3个因子分别是土壤可利用水量、土壤蒸发补偿量、SCS曲线系数.其中,土壤可利用水量产生负效应影响.坡度、坡长和作物管理因子对泥沙负荷和吸附态氮影响也比较显著.吸附态氮与泥沙负荷影响因子一致,说明吸附态氮污染主要与泥沙流失有关.     

Monitoring of non-point source pollutants load from a mixed forest land use

The aim of this study was to determine the unit load of NPS (non-point source) pollutants including organic variables such as BOD (biochemical oxygen demand),COD (chemical oxygen demand) and DOC (dissolved organic carbon),nitrogen and phosphorus constituents,and suspended solids (SS) and their event mean concentration (EMC) of runoff flows from a water-shed of mixed forest land use by intensive field experiments.Field monitoring for continuous measurements of rainfall,flow,and water quality was conducted over 12 storm events during 2008–2009 using automated and manual sampling methods.The EMCs of individual runoff event were estimated for each water quality constituent based on the flow rate and concentration data of runoff discharge.The average EMCs of BOD,COD,DOC,SS,TN (total nitrogen),NH 4+ -N,NO 3- -N,TP (total phosphorus),PO 43- -P from the mixed forest land were 1.794,3.498,1.462,10.269,0.862,0.044,0.634,0.034,and 0.005 mg/L,respectively.The annual unit loads of BOD,COD,DOC,SS,TN,NH 4+ -N,NO 3- -N,TP and PO 43--P were estimated as 66.9,133.2,55.5,429.8,36.5,1.6,26.9,1.3 and 0.1 kg/(ha·yr),respectively.In addition,affecting parameters on the EMCs were investigated by statistic analysis of the field data.As a result,significant correlations with precipitation,rainfall intensity,and total runoff flows were found in most constituents.     

基于HSPF模型的滇池流域非点源污染模拟

介绍HSPF模型的主要结构和功能,通过对该模型参数的灵敏度分析和参数调整,利用滇池流域各入湖河流1988,1989年的水质监测数据及相关统计资料,分别对该流域的水文、水质过程进行了模拟.结果表明,SS是滇池流域非点源污染的首要污染物,大约80%的入湖SS来自非点源.在枯水年(1988年),非点源贡献了约1/3的TN、TP入湖负荷量.而BOD的主要贡献者则是点源污染.     

深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响

随着点源污染逐步得到有效控制,面源与截排溢流污染对水环境的胁迫日益突出。基于土地遥感数据、城市排水管网等资料,构建流域—海湾一体化水环境模型,探讨深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响,研究表明:(1)雨季COD、NH3-N和TP单位面积面源与截排溢流污染负荷分别为17.21 t/km2与10.21 t/km2、0.17 t/km2与0.69 t/km2、0.04 t/km2与0.07 t/km2;(2)面源与截排溢流污染时间上主要集中于大雨及以上等级降水较多的5月和8月,空间上主要分布在截排工程集中、下垫面面积较大且坡度较陡的深圳河、大沙河和新洲河流域;(3)面源与截排溢流水体COD、NH3-N和TP浓度可达地表水V类标准的3.7倍、18.2倍和8.5倍;(4)雨季COD、NH3-N和TP浓度高于旱季的区域分别超过深圳湾总面积的40%、60%和65%。