山东沂蒙山区祊河流域非点源氮磷污染负荷研究

山东沂蒙山区祊河流域非点源氮磷污染负荷研究

论文摘要

近年来,随着社会和经济的迅速发展,人们对环境质量的要求逐渐提高,在点源污染得到一定控制的情况下,非点源污染越来越受到国内的关注。非点源污染涉及面广,不确定因素多,测算难度大。本文以祊河流域为研究对象,其主要研究内容和取得的成果如下:(1)通过对祊河流域进行实地调查、查阅文献资料,了解流域农业非点源污染现状,其中调查内容包括化肥农药污染、生活污染、畜禽污染,进而计算出流域的污染物排放量;(2)通过水质监测数据和降雨监测数据,分析和讨论流域氮磷的流失规律,并对主要入祊河支流在降雨过程中的非点源污染的产生、变化规律、空间变异特征进行了深入研究;(3)运用Acrview3.1和ARC/INFO8.3软件建立地形状况和非点源污染专题图,并建立流域空间数据库,包括生成祊河流域数字高程模型(DME),同时获取流域土壤、植被、地形地貌、降雨量、社会管理等相关资料。(4)采用SCS模型对祊河流域径流过程进行了模拟。提出了适合祊河流域径流计算的CN值表,并完成了年降雨量的插值,最终得到流域的年降雨量等值线图和年径流量的空间分布图。结果表明,模型模拟的径流量与监测径流值相对误差为9%,所以模型可应用于该流域。(5)将传统的土壤流失方程与GIS有效结合(GIS-USLE模型)计算土壤侵蚀量,根据土地利用类型、土壤植被、降雨等资料,以ArcView为操作平台,借助地理信息系统(GIS)的空间分析功能,对USLE各因子进行赋值,完成流域空间内降雨侵蚀因子R值的插值和各因子栅格图等。最终得到得出祊河流域的土壤侵蚀分布图,为祊河流域土壤侵蚀控制和管理提供决策的依据。(6)在ArcView下实现流域非点源污染负荷的空间分布。其中,溶解态氮、磷的年负荷分别为2572.13t,190.14t;颗粒态氮、磷的年负荷分别为799.39t,533.04t;总氮、总磷的年负荷分别为3371.52t,723.18t。与实测数据比较得到总氮、总磷的模拟误差分别为11.9%和18.8%,通过分析模拟结果较为合理。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 1 引言
  • 1.1 非点源污染
  • 1.1.1 非点源概念
  • 1.1.2 非点源污染基本特征
  • 1.1.3 非点源污染现状
  • 1.1.4 非点源污染危害
  • 1.1.5 国内外非点源污染研究进展
  • 1.1.6 非点源污染模型研究进展
  • 1.1.7 非点源污染控制与管理
  • 1.2 GIS 与非点源污染模型结合的常见机理模型
  • 1.3 本文研究目的
  • 1.3.1 背景
  • 1.3.2 祊河流域非点源污染研究的迫切需要
  • 1.3.3 结合GIS 选取SCS 模型和USLE 方程估算非点源负荷的缘由
  • 1.4 研究内容及技术路线
  • 1.4.1 研究内容
  • 1.4.2 技术路线
  • 2 材料与方法
  • 2.1 流域概况
  • 2.1.1 研究区范围
  • 2.1.2 自然概况
  • 2.1.3 人口与社会经济
  • 2.1.4 土地资源
  • 2.1.5 矿产资源
  • 2.1.6 污染源现状分析
  • 2.2 流域氮磷流失规律研究
  • 2.2.1 监测布点设计
  • 2.2.2 监测内容
  • 2.2.3 监测指标
  • 2.2.4 监测方法
  • 2.3 流域GIS 数据库的建立
  • 2.3.1 流域GIS 数据
  • 2.3.2 流域内其它基础资料
  • 3 结果与分析
  • 3.1 常规监测
  • 3.1.1 总氮浓度的时空变异特征分析
  • 3.1.2 总磷浓度的时空变异特征分析
  • 3.1.3 氮、磷流失的时空变异系数分析
  • 3.2 降雨监测
  • 3.2.1 河流水流量分布分析
  • 3.2.2 河流降雨污染物浓度分析
  • 3.2.3 非点源污染物间的相关性分析
  • 3.3 年径流量的计算—SCS 曲线方程
  • 3.3.1 SCS 径流曲线模型机理
  • 3.3.2 输入参数的确定
  • 3.3.3 径流量计算结果与分析
  • 3.4 土壤侵蚀量估算—USLE 方程
  • 3.4.1 USLE 模型与运算基本流程
  • 3.4.2 USLE 模型因子的确定
  • 3.4.3 土壤侵蚀量计算结果与分析
  • 3.5 非点源污染物氮磷负荷输出计算
  • 3.5.1 非点源污染物的输移转化特征
  • 3.5.2 基于GIS 的氮磷负荷计算
  • 4 流域非点源污染控制对策与措施
  • 4.1 控源措施
  • 4.1.1 合理施肥
  • 4.1.2 合理施用农药
  • 4.1.3 加强农村生态环境建设
  • 4.2 节流措施
  • 4.3 转化措施
  • 4.3.1 微生物肥料修复污染
  • 4.3.2 构建人工湿地
  • 5 结论
  • 6 创新之处
  • 7 研究不足和展望
  • 7.1 研究不足
  • 7.2 展望
  • 8 参考文献
  • 9 致谢
  • 10 攻读学位期间发表论文情况
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