HSPF水文水质模型应用研究综述

HSPF(Hydrological Simulation Program-Fortran)模型采用FORTRAN语言编写,以Stanford水文模型为基础,能够综合模拟径流、土壤流失、污染物传输、河道水力等过程,并大量应用于气候变化与土地利用变化的流域水环境效应情景模拟.该模型是半分布式水文水质模型的优秀代表,在国外得到广泛的应用.HSPF模型包括PERLND、IMPLND与RCHRES等3个主要模块,分别实现对透水地段、不透水地段与地表水体的水文水质模拟.总体来看,HSPF模型在国外水文、水质过程模拟,以及涉及气候变化和土地利用影响的情景分析中发挥重要作用,但是国内该模型的应用非常有限.HSPF模型存在的主要问题包括:①模型中某些方案和算法还有改进和完善的空间;②模型对数据输入要求较高,模拟的精度受到空间和属性等数据的限制;③模型只限于均匀混合的河流、水库和一维水体模拟,对于复杂流域或水体的模拟研究,需要与其它模型整合以解决更加综合的问题.目前,针对发展与完善HSPF模型的研究仍在继续,包括模型平台开发、模型功能扩展、模型校正方法研究、参数敏感性研究等方面.随着我国基础数据的积累及共享程度的提高,HSPF模型在我国的应用也将更加广泛.     

湘中矿区不同用地类型面源Cd输出负荷的原位实验研究

受污染土壤重金属随降雨径流输出已成为河流、湖泊等水体重金属超标的主要来源之一,近年来日益受到关注.研究表明湘江中下游农田土壤重金属超标问题日益严峻,以镉超标最为严重.研究以湘中矿区Cd超标农业小流域为实验场,选取流域内水稻、旱田、荒草地这3类土地利用模式设置径流小区进行自然降雨水文过程的原位观测.结果表明,雨水pH值由春季到夏季呈升高趋势,径流水相溶解态Cd浓度呈明显的季节性差异,春季显著高于夏季,雨水pH值可显著影响土壤溶解态Cd向径流水相迁移,与径流水相溶解态Cd浓度呈负相关关系.相同降雨条件下,稻田径流水相溶解态Cd浓度显著低于旱田和荒草地,旱田与荒草地Cd面源输出负荷显著高于水稻田,由于降雨量差异,3类土地利用类型溶解态Cd面源输出负荷的季节性规律不明显.本研究可为流域尺度重金属面源输出负荷定量估算以及湘江流域水环境安全与水质预警提供数据支持和科学依据.     

新安江流域土地利用结构对水质的影响

以新安江上游流域为研究区域,用该流域2010年5月TM遥感影像图作为底图,通过实地野外调查获取了新安江流域的土地利用图.运用ArcGIS的水文、空间分析功能,将流域划分为8个子流域,并分析各子流域的土地利用结构.根据2010年1～12月的水质监测数据,分析TN、TP、高锰酸盐指数、NH4+-N、粪大肠菌群的时空变化特征,以及与土地利用结构之间的定量关系.结果表明,TN和NH4+-N有明显的时间变化特征,为枯时期>丰水期>平水期,而其他几种指标没有明显的时间变化.在空间上,整体上呈现出渔梁、浦口污染最为严重.流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:耕地、水体、建筑用地起源作用,林地、草地起汇作用.在年度上看,耕地对TN、NH4+-N、高锰酸盐指数影响最大,草地对TP影响最大;不同水期上,枯水期和丰水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地,在平水期,对TN、TP、粪大肠菌群影响最大的土地利用类型分别为耕地、草地、林地.     

农地利用对露天煤矿废弃地土壤质量的影响

露天采矿对土壤质量造成了剧烈扰动,采矿废弃地的土地利用方式是影响复垦地生态恢复的重要原因。文章选择平朔露天煤矿区的设施农用地、耕地、人工草地、裸荒地和原始农田等5种典型土地利用方式为研究对象,通过野外调查,对比分析了土壤物理性质、团聚体稳定性、养分状况和酶活。结果显示受采矿扰动后的废弃裸荒地土壤质量严重下降,农地复垦有利于恢复和保护矿区废弃地土壤,但不同农地利用方式对土壤质量恢复存在显著差异。设施农用地有利于土壤的理化性质、团聚体稳定性、养分状况和土壤生物活性的全面恢复,耕地和人工草地的复垦对容重、团聚体稳定性和土壤酶活具有一定改善作用,但难以在2年内达到原地貌相当水平,养分状况较废弃裸荒地几乎没有改善。研究结果说明,设施农用地可以较快地恢复矿山废弃地土壤质量,耕地和人工草地如果缺乏科学合理的肥力管理措施很难在短期内取得成效。     

生态适宜度评价在曹山现代农业示范区环评中的应用

本文结合曹山农业示范区环境影响评价工作,将土地利用生态适宜度评价方法应用于农业示范区环境影响评价,以曹山农业示范区为研究区域,建立农业用地、观光农业建设用地生态适宜度评价指标体系及评价模型,并采用GIS技术,进行综合的定量分析,为农业示范区的规划和管理提供准确、可靠的决策依据.     

工业园区的绿色转型

开发区是我国改革开放的产物,已经走过了30多年的发展历程,作为国家战略实施载体,成为全国引进外资密集、高新技术集聚、经济增长迅猛的区域。随着经济的迅速发展和园区的快速扩张,开发区面临着土地资源既浪费严重又非常紧缺、能源供给紧张、环保压力增大、发展后劲不足等问题。金桥开发区结合自身特点,以国家生态工业示范园区建设为契机,着力改造传统制造业,大力发展生产性服务业、战略性新兴产业、高新技术产业,通过优化第二产业,发展第三产业,实现了园区产业结构的转型。同时,以生态创建为抓手,积极引导园区企业加强节能环保,使整个园区的可持续发展能力获得提升。     

武夷新区土地利用变化及景观格局研究

以2010年的LandsatTM遥感影像图和武夷新区总体规划中新区2030年土地利用规划图为基础数据,在RS和GIS技术支持下,结合马尔科夫模型和景观生态学方法分析了未来武夷新区的土地利用与案观格局变化。结果表明：在规划实施后,建设用地通过占用耕地和林地而大面积增加,使得林地和耕地相应减少,人类活动对景观的干扰强度增大,区域景观斑块形状趋于规则简单化,斑块总数有所减少,平均斑块面积增大,景观连接度增强,破碎化程度降低,景观多样性增加。     

土地利用变化对土壤硝化及氨氧化细菌区系的影响

以西藏高原相邻的原始森林、天然草原和农田土壤为研究对象,分别采用室内培养法和nested PCR-DGGE技术,对比研究了这3个生态系统的土壤硝化势、硝态氮浓度以及土壤氨氧化细菌（AOB）菌群区系.结果表明,农田土壤的硝化势和硝态氮（NO 3--N）浓度显著高于相邻的草原和森林土壤,硝化势分别是森林和草原土壤的9倍和11倍,NO 3--N是农田土壤无机氮（Nmin）的主要成分,占无机氮的70%～90%.铵态氮（NH 4＋-N）则是森林和草原土壤中主要的无机氮形态.原始森林和天然草原间的硝化势和硝态氮浓度没有显著差异.原始森林的土壤AOB菌群数量、多样性及均匀度最低.天然草原生态系统转换为农田后,土壤AOB菌群的多样性和均匀度显著降低,但是农田土壤的AOB菌群结构仍与其前身草原生态系统有较高的相似性.原始森林的AOB菌群数量、多样性及均匀度最低直接导致了其硝化势最低;农田土壤的硝化势和硝态氮浓度最高意味着农田生态系统中优势AOB的活性最高.以上结果表明,土地利用变化导致土壤氮素内循环及其关键微生物AOB的多样性与活性均发生显著变化,这些变化会影响土壤环境质量以及生态系统的持续与稳定.     

土地利用方式改变对红树林沉积物中营养元素含量的影响

以广西、广东、海南等地代表性红树林湿地为对象,研究红树林湿地利用方式的改变对沉积物有机碳、总硫、总氮和总磷等营养元素的含量变化和影响,结果表明：1）广东和海南红树林区总氮和总磷变化相似,均为：沉积物〉农田〉鱼塘〉光滩,广西大冠沙稍有不同,光滩的氮磷含量最低;有机碳和总硫含量各地稍有差异,但是红树林沉积物中的有机碳,总硫...     

河南省产业结构演化及其生态环境效应分析

文章分析了河南省产业发展轨迹以及不同产业发展对生态环境的影响,利用不同产业的生态环境影响指数计算了1980年以来该省产业结构演化的生态环境效应,得出河南省产业转型轨迹与产业转型引起的生态环境效应轨迹在变化趋势上存在着一致性、产业转型对生态环境的影响滞后于产业转型等结论,并提出一些基于生态环境保护的河南省经济持续发展的长效产业政策。