三峡库区典型小流域非点源污染模拟研究

论文摘要

三峡库区地处大巴山断褶带、川东褶皱带和川鄂湘黔隆起褶皱带三个构造单元的交汇处,北靠大巴山麓,南依云贵高原北缘。三峡水库的建成,使得区域水土环境倍受注目,而由于其特殊的地理位置和农业结构,库区非点源污染压力越来越大。本研究通过L-THIA模拟研究区域的降雨径流及非点源污染状况,深入分析非点源污染与区域土地利用变化的关系,以期揭示流域非点源污染的现状及其与流域土地利用类型转变的关系,为流域未来发展的规划和管理工作提供可以参考的信息及科学依据。主要研究结果如下:（1）研究确定适合该区域的SCS-CN方程初损率（Ia/S）取值为0.05,对初损率（Ia/S）的修正很大程度的改善了SCS-CN模型在研究区的适用度。经过修正后,模型对流域的模拟效果良好,决定系数R2为0.804、线性回归斜率为0.834、模型效率系数E为0.768。（2）利用王家桥流域六年的降雨量观测数据、1995年的土地利用数据和流域水文土壤组对流域的年平均产流深度进行模拟,模拟值与观测值的相对误差为8.2%,认为模型对流域的模拟效果较好。（3）分别以1995、1999、2005年的土地利用为背景对流域三个时期（1989-1996年、1997-2002年、2003-2007年）的年平均径流量进行模拟,得到的模拟结果分别为465.89mm、458.96mm和441.81mm,呈逐年下降的趋势,是流域内各上地利用类型转变综合作用的结果。（4）利用L-THIA GIS模型非点源污染模块对非点源污染负荷进行模拟,结果显示:流域内对TN、TP较为敏感的土地利用类型包括水田、旱地、果园、居民地,而对泥沙比较敏感的土地利用类型为:早地、果园和居民地。（6）对流域的调查发现,受到果树对生长环境最低温要求的限制,到2005年流域农用地（水田、旱地）向果园的转变已经基本停止,流域现有农用地对降雨产流和非点源污染的影响已基本稳定。流域未来的发展中,居民地和林地的变化将成为影响流域产流和非点源污染的主要因素。本研究对王家桥流域土地利用进行了优化,并对流域未来的规划管理王作提出了几点建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 非点源污染概述
• 1.1.1 非点源污染的概念
• 1.1.2 非点源污染的来源
• 1.1.3 非点源污染的影响因素
• 1.1.4 国内外研究现状
• 1.2 非点源污染模型研究
• 1.2.1 非点源污染常用模型及其概况
• 1.2.1.1 基于事件的非点源模拟模型
• 1.2.1.2 连续性非点源模型
• 1.3 非点源污染与区域管理
• 2 研究区概况
• 2.1 三峡库区概况
• 2.2 王家桥流域概况
• 2.2.1 地理位置
• 2.2.2 地形地貌
• 2.2.3 气候特征
• 2.2.4 水文
• 2.2.5 植被
• 2.2.6 土壤
• 2.2.7 土地利用
• 2.2.8 社会经济
• 3 研究的内容与方法
• 3.1 研究内容
• 3.2 技术路线
• 3.3 基础数据的处理
• 3.3.1 原始数据来源
• 3.3.2 流域边界的生成
• 3.3.2.1 流域数字地形模型DEM
• 3.3.2.2 流域边界的计算生成
• 3.3.3 流域土地利用图的获取
• 3.3.4 流域土壤图
• 3.3.5 气象水文数据
• 4 流域的径流模拟研究
• 4.1 SCS-CN简介
• 4.2 SCS-CN参数修正
• 4.2.1 数据收集
• 4.2.2 SCS-CN初损率计算
• 4.3 SCS径流预测结果对比
• 4.3.1 对比方法和对比过程
• 4.3.1.1 传统的Ia/S值
• 4.3.1.2 改进的Ia/S值
• 4.3.2 结果对比
• 5 流域的非点源污染研究
• 5.1 L-THIA简介
• 5.1.1 L-THLA的发展和应用
• 5.1.2 L-THIA与GIS的结合
• 5.1.3 L-THIA对基础数据的要求
• 5.1.4 L-THIA的CN取值
• 5.2 L-THIA在王家桥流域的应用
• 5.2.1 输入文件的生成
• 5.2.2 L-THIA径流模块的模拟研究
• 5.2.2.1 径流模块模拟结果
• 5.2.2.2 L-THIA的验证
• 5.2.2.3 土地利用变化对径流的影响
• 5.2.3 L-THIA非点源污染模块的模拟
• 5.2.3.1 非点源污染模块模拟结果
• 5.2.3.2 典型污染物分布分析
• 5.2.4 小结
• 6 流域土地利用优化
• 6.1 土地利用优化的必要性和方向
• 6.2 土地利用优化的原则
• 6.3 王家桥流域的土地利用优化
• 6.4 土地利用优化后流域的非点源污染情况
• 7 结论
• 参考文献:
• 攻读硕士学位期间发表论文:
• 致谢