湖北省土壤吸附态氮磷量的模拟研究

论文摘要

水土流失携带的氮磷元素是导致受纳水体(如湖泊、河流等)发生富营养化的重要原因。在侵蚀性降雨冲刷作用下,表层土壤中吸附态氮磷流失量增加,导致土地贫瘠化和地表水环境的富营化趋势日益明显。流域输沙及其带来的大量吸附态氮、磷对湖泊水库水体构成了严重威胁。有效的污染控制技术依赖于科学可靠的污染负荷计算,正确估算水土流失引发的吸附态氮磷流失量具有重要的现实意义。本研究以湖北省为研究对象,首先简要介绍了湖北省的自然环境概况(如地貌、降雨、土壤、植被等),进行了多年平均(1989年~2008年)土壤侵蚀量的模拟,采用USLE方程作为建立侵蚀模型的基本理论,使用GIS等空间信息技术作为研究的技术平台,从建模思路、土壤侵蚀模型六个参数因子的含义和获取、参数因子图的处理等方面对模型的结构进行了详细的阐述,根据收集的可利用的图件及数据,采用ArcGIS软件对其进行处理,获得研究区域的六个因子值图件,因子图相乘得到土壤侵蚀量模拟的栅格数据,以水利部遥感调查的土壤侵蚀栅格数据对模拟结果进行验证;最后对研究区吸附态氮磷量进行模拟,以GIS为基础,利用土壤普查资料获得氮磷营养物含量图层,在确定泥沙输移比与污染物富集比的前提下,运用模拟的土壤流失量,计算吸附态总氮、总磷负荷,并进行空间分析,为湖泊营养物的生态分区提供了依据。主要结论如下:(1)研究并建立湖北省多年平均状况的土壤侵蚀模型。利用USLE方程和栅格计算方法得到的土壤侵蚀强度等级大体上可以与水利部土壤侵蚀遥感调查值相当,存在显著相关关系,由此验证了建立的湖北省土壤侵蚀模型的可行性;(2)对湖北省吸附态氮磷负荷进行了模拟。进行流域吸附态氮磷状况分析,土壤吸附态氮磷负荷整体结构与土壤侵蚀量分布的整体规律相似,以长江、江汉盆地为输沙沉积中心,分别从南、北向中部,由西向东依次下降。综上所述,本文基于经验模型建立了一个相对粗略但有效的湖北省土壤侵蚀模型,模拟了研究区多年平均状况的土壤侵蚀量,进而完成流域吸附态氮磷量模拟,以期能够使流域水土资源的保护和整治更有效更有针对性,为流域生态环境可持续发展与管理决策提供技术支持。由于吸附态氮磷的模拟对于泥沙输移比和污染物富集比的研究不够深入,还需要更进一步的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 相关研究进展
• 1.2.1 土壤侵蚀研究概述
• 1.2.2 非点源污染研究概述
• 1.3 研究方案
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容与技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 自然环境
• 2.1.1 地质地貌
• 2.1.2 气候特征
• 2.1.3 水文特征
• 2.1.4 土壤
• 2.1.5 植被
• 2.2 社会经济概况
• 3 流域数据库建设
• 3.1 空间数据库的构建
• 3.2 空间数据的处理与分析
• 3.2.1 模拟用基础资料
• 3.2.2 图形及数据的处理、编辑和空间数据库的建立
• 3.3 空间数据库的功能
• 4 吸附态氮磷负荷模拟
• 4.1 原理与方法
• 4.1.1 土壤侵蚀量模拟
• 4.1.2 吸附态氮磷负荷模拟
• 4.2 模拟结果与分析
• 4.2.1 土壤侵蚀量模拟结果与分析
• 4.2.2 吸附态氮磷负荷模拟结果分析
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• 在读期间发表的学位论文
• 作者简历
• 致谢