基于SWAT模型的渭河流域污染控制效果模拟

在实测数据的基础上,利用率定验证后的SWAT模型对渭河流域污染负荷进行模拟计算,并对非点源和点源污染控制措施的模拟效果进行评价。结果表明:非点源污染综合控制措施可较好地削减污染物,且削减效果明显高于单一非点源措施。点源污染控制措施对N、P削减效果较明显,且削减效果随着强度的增加而增强。点源和非点源相结合的污染控制综合方案对流域N、P的削减效果比单一措施效果明显,采取综合措施后2020年渭河流域污染负荷产出均有所下降,且满足"十二五"规划中主要污染物控制目标,说明综合措施治理效果较好,流域水环境质量得到明显提高。     

密云水库潮白河流域非点源污染负荷

利用密云水库两大入库河流一潮河和白河的常规监测数据，引用平均浓度法，估算流域非点源污染负荷，结果表明，73％COD、71％COD、94％NH3—N、75％T—N及94％T—P来自非点源污染，非点源污染是造成水库污染的主要原因。流域非点源污染的发生具有明显的地域分异特征。CODmn、BOD5等有机物主要来自白河流域，这可能与白河流域水土流失严重有关。而NH3—N、T—N及T—P等营养物质主要来自潮河流域。     

基于SWAT模型的淠河流域土地利用变化的水文响应模拟

以淮河南岸最大支流——淠河流域为研究区域,采用嵌套入ArcGIS软件的SWAT分布式机理性水文模型定量评估土地利用变化对降水-径流关系的影响.结果表明,1996-2010年淠河流域的土地利用变化主要表现为水田、旱地向建设用地转化以及林地向园地转化.相较于1996年的土地利用情景,2010年土地利用情景下的多年平均径流增加5.87％,年径流的增加主要表现为汛期径流增加,非汛期径流则呈减少趋势,径流量年内变幅加大.对于不同水文年份而言,平水年对土地利用变化的水文响应最明显,变幅最大,枯水年则略大于丰水年,淠河流域的水源涵养能力呈现减退趋势.     

洱海流域农业面源污染研究进展

农业面源污染控制是洱海水质保护必须直面的不可逃避的问题。在系统调研洱海流域农业面源污染领域研究成果的基础上,归纳了洱海流域不同农业产业、行政区域、农用地、入湖河流和入湖河口湿地农业面源污染分布及特征,介绍了洱海流域农业面源污染研究采用的技术,总结了入湖河口湿地、农田灌排沟渠和湖滨缓冲带对洱海流域农业面源污染治理产生的积极作用,阐明大蒜不合理的施肥和轮作模式,奶牛、猪和肉牛等大牲畜的养殖以及土地利用的频繁改变等是导致洱海流域农业面源污染负荷产生的主要原因。通过合理的化肥减量施用、有机肥替代化肥、水稻-蚕豆轮作以及蚕豆间作大蒜模式,既能削减农业面源污染负荷,又能保证作物优质适产。针对洱海流域农业面源污染综合防治存在的问题,提出今后应加大农村生产生活、入湖河流生态系统以及养殖业等对洱海流域农业面源污染影响的研究。     

云南星云湖流域种植业面源污染驱动力分析

种植业面源污染是湖泊水的主要污染源之一,但是有关种植业面源污染驱动力的研究甚少。为了研究星云湖流域种植业面源污染的驱动力,通过流失系数法计算2005、2010和2015年种植业化肥流失量,由多元线性回归分析其影响因素。结果表明:(1)农业人口占总人口的比重、耕地比重、经济作物和果树的播种面积、经济作物与粮食作物的播种面积比、第一产业产值均与化肥流失量呈正相关;粮食作物的播种面积、人均非农收入、环保投资指数均与化肥流失量呈负相关。(2)经济作物和果树的播种面积、经济作物与粮食作物播种面积比与化肥流失量正相关程度最高,均大于0. 9,所以星云湖流域种植业面源污染大小的决定因素是种植结构。建议下一步对星云湖流域种植业结构和空间布局进行优化。     

SWAT模型在国内外非点源污染研究中的应用进展

模型模拟是定量估算非点源污染负荷的有效工具,也是对其进行规划、控制和管理的前提.近年来SWAT模型在国内外得到了快速的发展和应用,是目前全球评价大范围和环境变化条件下非点源污染问题的一个有效工具.简介SWAT模型的发展历程及原理,概述了SWAT模型目前在国内外的水文评价、污染物流失模拟、输人参数、土地利用及气候变化对水文响应的影响等方面的研究现状,并对SWAT模型的发展方向提出了建议,为模型的进一步完善与应用提供参考.结果显示,SWAT模型对水文评价(如径流量、泥沙量)可得到较好的模拟和预测结果,能够模拟污染物(如农药和化肥)在农田和河网中的迁移过程,模拟与分析土地利用/覆被变化及气候变化对水文过程的影响.模型参数的确定及其对地下水流与溶质运移的模拟是模型的主要问题,需要进一步研究与完善.     

基于GIS的龙墩水库典型小流域面源污染氮磷负荷研究

以南京市高淳区龙墩水库流域为研究对象,运用地理信息系统(GIS)和通用土壤流失方程模型(USLE)预测氮磷的污染负荷.利用SWAT模型的子流域划分模块进行流域分区,运用等标污染负荷和等标污染强度进行面源污染评价,最后通过聚类分析完成氮磷污染负荷的分级,从而确定关键源区.结果表明,研究区总磷(TP)污染强度为4.95 t·km-2,污染负荷为124.25 t;总氮(TN)污染强度为10.96t·km-2,污染负荷为274.87 t.整个流域的等标污染负荷为2.76× 109 m3,其中TN为2.75× 108 m3,等标污染负荷比为9.96％;TP为2.48× 109 m3,等标污染负荷比为90.04％,TP为流域面源污染的主要污染物.不同土地利用方式的TP和TN污染负荷和流失模数均以旱地为最高,旱地是流域内面源污染物的主要来源.     

基于种植业面源污染控制的星云湖流域种植业结构优化

以星云湖流域为研究对象,种植业化肥流失量最低为目标函数,种植面积、粮食需求、经济状况等为约束构建线性规划模型,得到2020年星云湖流域种植结构的优化结果:(1)2005—2015年种植面积最大的是经济作物(1 1069.93 hm~2),最小的是果树(909.40 hm~2),缓坡地的种植面积远远大于陡坡地。总体上水稻、旱粮的种植面积逐渐减少,经济作物逐渐增加,果树先增加后稳定。(2)优化后预测2020年星云湖流域水稻的种植面积为3 471.56 hm~2,旱粮为2 571.53 hm~2,经济作物为7 966.92 hm~2,果树为2 149 hm~2。相对于2015年,2020年水稻面积增长1 276.49 hm~2,旱粮增长1 051.84 hm~2,果树增加1 239.6 hm~2,经济作物减少3 103.01 hm~2。(3)预测2020年优化后的种植结构下化肥流失量总计663.79 t,2015年为890.55 t,减少25.47%。在各种污染物中总氮减少最多,其次为总磷和氨氮,硝态氮和可溶性磷的流失量有所增加。     

派河流域农村生活垃圾非点源污染负荷研究

运用生活垃圾非点源污染负荷估算模型估算派河流域农村生活垃圾及污染物的污染负荷量,并提出解决措施。2014年派河流域农村生活垃圾产生量为45 521.92 t,流失量为23 136.14 t,TN、TP、TOC和COD的污染负荷量分别为73.77、5.05、514.89和680.01 t。各乡镇(开发区)比较而言,上派镇农村生活垃圾污染负荷量最大,TN、TP、TOC和COD入河量分别为35.01、2.40、244.33和322.69 t,占派河流域农村生活垃圾总污染负荷量的47.45%;南岗镇污染负荷量最小,TN、TP、TOC和COD入河量分别为1.11、0.08、7.72和10.20 t,所占比例为1.50%。上派镇是派河流域农村生活垃圾非点源污染的主要来源,这是因为在派河流域农村生活垃圾收集率、污染物入河系数等相差不大的情况下,该镇农业人口数最多。     

农业非点源污染SWAT模型研究态势及研究前沿知识图谱

农业非点源污染已成为全球重要的环境问题,模型是当前非点源污染研究的核心内容.为全面了解农业非点源污染SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型研究概况,并获得学科发展趋势、研究力量与研究热点,利用引文分析工具进行数据挖掘与科学知识图谱呈现.自1994年第1篇SWAT模型研究论文发表以来,论文数量呈逐年上升趋势:美国处于绝对领先的地位;中国发文量407篇,排名第2位,其中中国科学院与北京师范大学研究表现突出.研究热点主要集中在SWAT模型特点、模型演化、运算法则以及在农业非点源污染方面的应用. SWAT模型应用于国外各大流域以及我国众多流域研究. SWAT模型在农业非点源污染、泥沙产量、农药输移等方面研究得到了大量应用.未来我国应积极开展SWAT模型基础研究,并开发出适用于我国各地河流水域特点的组件,为流域管理与污染控制提供有效决策支撑与科学依据.     

城市降雨径流长期污染负荷模型的探讨

本文以成都市为例,使用修正的STORM模型计算一次标准降雨的径流污染负荷;使用“降雨负荷法”进行城市径流污染年负荷量的估算.文章指出年负荷中非标准降雨冲刷将起着主导作用,仅用标准降雨来估算一个城市的长期污染负荷是不可行的.     

北运河下游流域典型设施农田非点源污染负荷定量化研究

为定量研究北运河下游流域设施农业非点源污染负荷情况,选择北辰双街大棚葡萄示范园为研究对象,通过对降雨径流污染负荷模型(SCS模型,USLE模型,吸附态N、P污染负荷模型以及溶解态N、P污染负荷模型)和灌溉污染负荷模型(改进的输出系数法模型)进行研究与修正,对径流和灌溉过程进行模拟分析,估算大棚种植区的污染负荷.结果显示,研究区雨季吸附态N、P输出负荷分别为40.98和1.42 kg·a-1,溶解态N、P输出负荷分别为628.77和4.57 kg· a-1,灌溉期TN、TP、NH4+-N和NO3--N输出负荷分别为182.15、2.56、60.49和62.82kg·a-1.示例验证表明所建模型具有较好的模拟效果,可进一步推广应用.     

农业政策对种植业面源污染的影响分析

基于公共政策外部性理论,选择政策评估的侧面影响模型作为农业政策环境评价的基本模型;采用多元线性回归分析方法识别我国不同区域种植业面源污染的农业政策影响因素,研究现有农业政策如何通过调整单位面积化肥使用量而对种植业面源污染产生影响。结果表明,现行的农业土地政策、农业结构政策、农业财政政策和农村人力资源政策均对种植业面源污染有显著影响,农业政策对种植业面源污染风险的缓解有正向、负向2种效应;影响各区域种植业面源污染的农业政策指标组合互有差异,同一个农业政策指标对不同区域种植业面源污染影响的正负效应也有差异。侧面影响模型结合多元线性回归分析适用于农业政策环境评价研究;农业政策对种植业的面源污染影响分析能够为政策层面进行种植业面源污染风险控制与管理提供理论参考。     

广东省各区县农业面源污染负荷估算及特征分析

全国第二次污染源普查公报显示,广东省农业面源污染对全省氮磷污染的贡献率分别为39%和63%。农业面源污染成为广东省水体污染、湖泊富营养化和农村环境恶化的主要原因之一,理清全省各区县农业面源污染负荷量和特征对面源污染防治和生态环境改善具有重要意义。基于2020年广东省农业统计年鉴数据,采用改进输出系数法,分析了2019年广东全省102个单位的农业面源污染年和月负荷量及时空分布特征,利用单位面积负荷系数评价了农业面源对环境的影响程度。结果表明：(1)2019年广东省农业面源氮、磷排放量分别为16.09×10⁴ t和1.71×10⁴ t,其中畜禽养殖业贡献较大,其对水体总氮(TN)、总磷(TP)的贡献率分别为67.2%、64.6%。(2)空间上广东省农业氮磷流失主要来源于粤西地区,时间上全省4—9月TN和TP排放量占全年60%。全省TN和TP年排放量最高的3个区县分别是信宜、新兴和高州,年排放量最低的3个区县分别是宝安、佛山市区和龙岗。(3)全省35.3%和40.2%的区县农业TN、TP流失对环境不构成威胁,33.3%和36.3%的区县农业TN和T...     

鄱阳湖生态经济区畜禽养殖污染负荷分析

以2011年鄱阳湖生态经济区各类畜禽养殖数量为基础,采用参数估算法估算了该区畜禽养殖产生的粪便及其中的污染物化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量,结合各县(市、区)耕地面积计算得到畜禽粪便耕地负荷量,并以畜禽粪便耕地负荷警报值评价各县(市、区)畜禽粪便负荷量的承受程度。结果显示,2011年该经济区畜禽养殖共产生3 129.42万t粪尿,83.34万t CODCr,6.97万t NH3-N,17.19万t TN,5.79万t TP,该区这些污染物产生量约占全省的40%。对畜禽粪便耕地负荷警报值的分析表明,该经济区有9个县(市、区)畜禽粪便负荷量尚未对环境构成潜在威胁,其余26个县(市、区)畜禽粪便负荷量从理论上来讲都对环境构成了潜在威胁,尤以南昌市青云谱区和九江市浔阳区畜禽粪便负荷量对环境的污染威胁最大。     

城市湖泊流域面源污染的源-汇效应研究--以武汉市东湖为例

随着城市点源污染控制不断完善,城市面源污染已成为危害中国城市水体的重要污染源.由城市土地利用变化引起的地表径流污染是导致湖泊水质恶化和富营养化的主要因素,加强面源污染的源-汇效应研究是控制、管理流域污染的重要途径之一.研究选取中国最大的城市湖泊武汉市东湖为研究对象,运用遥感和GIS技术,进行流域划分和地类解译,建立土地利用基础数据库,后对水质统计数据进行定量化处理,通过建立了地类——湖泊水质关系模型,科学地分析了用地与水质的关系,并对城市湖泊水质的季节动态、影响因素进行了初步探索.研究结果表明土地利用和气候变化对流域内湖泊水质的影响显著.其中,农田和建设用地是城市湖泊面源污染的主要来源,绿地和坑塘水面能够有效的截流、吸收污染物,起到保护湖泊水质的作用;受降水、温度等气候因子的影响,湖泊水质状态呈现季节性波动.研究选取东湖为研究对象,研究面源污染的源-汇效应,具有代表性,对于更好保护城市湖泊,合理利用湖泊资源提供了理论依据.     

基于文献数据再分析的中国城市面源污染规律研究

目前有关城市面源污染的研究多为分散的独立研究,缺乏对现有研究及监测数据成果的系统分析。在全面进行文献调研的基础上,整合从文献中提取的面源污染监测数据成果,综合识别全国范围典型城市下垫面的面源污染规律,并初步定量了城市面源污染对雨污合流制排水分区雨水径流污染的贡献率。数据资料覆盖中国中东部地区的37个市,监测对象包括屋面、道路和绿地等城市下垫面类型,考虑SS、COD、TN、NH_3-N和TP共5种污染物指标。从总体特征分析的角度,除屋面TP和绿地NH_3-N指标外,其他面源污染质量浓度均值均远超出国家V类水标准。对于不同下垫面的径流污染规律,SS、COD和TP指标在道路雨水径流污染中最为突出(均值分别为505.04、67.92、0.89 mg·L~(-1)),TN和NH_3-N指标在屋面雨水径流污染中最为突出(均值分别为8.85mg·L~(-1)和6.43mg·L~(-1)),绿地雨水径流污染物质量浓度相对最低,但SS指标有较大的波动范围。在不同指标之间的相关关系方面,SS在道路下垫面中与其他指标存在较高的相关性(决定性系数约为0.50),而在屋面和绿地中与其他指标相关性较差。较分流制排水系统而言,雨污合流制排水系统的径流污染更加严重,其中生活污水对SS的贡献率较低,仅为17.19%,但对其他污染物的贡献较为明显,按照贡献率由高到低,依次为TP(84.45%)、NH_3-N(79.06%)、COD(51.06%)和TN(40.81%)。研究成果系统反映了中国城市面源污染的主要特征,能够为城市面源污染控制研究提供基础数据与总体规律参考。     

城市面源污染特征及排放负荷研究——以内江市为例

城市面源污染已引起国内外的重视,研究城市面源污染特征及排放负荷,为城市面源防治提供借鉴有重要意义。在内江市将城市下垫面按照水文效应和面源污染特性不同划分为屋面,庭院,交通道路,城市水环境四类,每类下垫面中选取一定数量的点进行监测,根据选取的典型点位的监测结果,研究城市面源污染特征及污染物负荷,结果表明:(1)各类下垫面中,交通干道污染质量浓度普遍较高,屋面污染物质量浓度相对较低,交通干道COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为215.31 mg·L-1、280.20 mg·L-1、0.35 mg·L-1、2.29 mg·L-1、4.06 mg·L-1;屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为85.56 mg·L-1、117.25 mg·L-1、0.13 mg·L-1、2.03 mg·L-1、3.63 mg·L-1。(2)不同材质屋面中,沥青屋面的污染物质量浓度普遍较高,陶瓦屋面的污染物质量浓度相对较低。沥青屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为73.4 mg·L-1、56.0 mg·L-1、0.181 mg·L-1、2.529 mg·L-1、5.254 mg·L-1;陶瓦屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为30.8 mg·L-1、45.4 mg·L-1、0.106 mg·L-1、2.099 mg·L-1、4.167 mg·L-1。(3)单次降雨COD污染负荷在34.6~73.7 t之间,相当于整个城区城镇生活污水不加处理排放1天;根据3次降雨监测结果估算全年COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮排放量分别为2177.1 t、2778.3 t、3.855 t、41.410 t、69.133 t,城市面源COD污染负荷是城镇生活源的近20%。(4)各类下垫面中,屋面的污染物排放负荷贡献率最大,其次为庭院、交通干道、一般道路、城市水环境,一次典型降雨中,屋面对COD污染负荷的贡献率为30.9%,庭院为28.7%,交通干道为24.7%,一般道路为14.9%,城市水环境仅为0.8%。(5)各类下垫面中,交通干道的初始冲刷效应最明显,其次为一般道路、庭院、屋面。根据分析得出结论:城市面源中COD、悬浮物的污染不容忽视;不同下垫面呈现不同的污染特征,屋面的污染物质量浓度较低,但由于面积贡献率大,污染物负荷贡献率较高,均在25%以上,交通干道、一般道路五类污染物由于质量浓度较高,各污染物负荷贡献率均超过其面积贡献率,可作为城市面源防治的重点;截留和处理城市降雨初期径流对于城市面源污染处理非常重要。     

城市面源污染特征及排放负荷研究--以内江市为例

城市面源污染已引起国内外的重视,研究城市面源污染特征及排放负荷,为城市面源防治提供借鉴有重要意义。在内江市将城市下垫面按照水文效应和面源污染特性不同划分为屋面,庭院,交通道路,城市水环境四类,每类下垫面中选取一定数量的点进行监测,根据选取的典型点位的监测结果,研究城市面源污染特征及污染物负荷,结果表明：（1）各类下垫面中,交通干道污染质量浓度普遍较高,屋面污染物质量浓度相对较低,交通干道 COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为215.31 mg·L-1、280.20 mg·L-1、0.35 mg·L-1、2.29 mg·L-1、4.06 mg·L-1;屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为85.56 mg·L-1、117.25 mg·L-1、0.13 mg·L-1、2.03 mg·L-1、3.63 mg·L-1。（2）不同材质屋面中,沥青屋面的污染物质量浓度普遍较高,陶瓦屋面的污染物质量浓度相对较低。沥青屋面 COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为73.4 mg·L-1、56.0 mg·L-1、0.181 mg·L-1、2.529 mg·L-1、5.254 mg·L-1;陶瓦屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为30.8 mg·L-1、45.4 mg·L-1、0.106 mg·L-1、2.099 mg·L-1、4.167 mg·L-1。（3）单次降雨COD污染负荷在34.6~73.7 t之间,相当于整个城区城镇生活污水不加处理排放1天;根据3次降雨监测结果估算全年COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮排放量分别为2177.1 t、2778.3 t、3.855 t、41.410 t、69.133 t,城市面源COD污染负荷是城镇生活源的近20%。（4）各类下垫面中,屋面的污染物排放负荷贡献率最大,其次为庭院、交通干道、一般道路、城市水环境,一次典型降雨中,屋面对COD污染负荷的贡献率为30.9%,庭院为28.7%,交通干道为24.7%,一般道路为14.9%,城市水环境仅为0.8%。（5）各类下垫面中,交通干道的初始冲刷效应最明显,其次为一般道路、庭院、屋面。根据分析得出结论：城市面源中COD、悬浮物的污染不容忽视;不同下垫面呈现不同的污染特征,屋面的污染物质量浓度较低,但由于面积贡献率大,污染物负荷贡献率较高,均在25%以上,交通干道、一般道路五类污染物由于质量浓度较高,各污染物负荷贡献率均超过其面积贡献率,可作为城市面源防治的重点;截留和处理城市降雨初期径流对于城市面源污染处理非常重要。