长沙市非点源污染的研究

论文摘要

随着工业和生活污染源等点源污染的有效控制,面源污染日益成为水体污染的主要原因。由于非点源污染有随机性、广泛性、滞后性、模糊性的特点,其预测和治理都有较大难度。本文通过建立非点源污染的数学模型,将模型用于长沙市非点源氮、磷污染的预测,并采用GIS技术进行计算和可视化显示。为了进一步了解长沙市地区非点源污染对水质的影响情况,采用改进的综合污染指数法对长沙市地区内的一个典型流域——浏阳河流域水质进行评估,分析该流域的地表水水环境的时空特征。从模拟得到的长沙市非点源污染图中提取浏阳河流域非点源污染图,并结合流域的地表水水环境时空特征分析非点源污染对流域水质的影响。研究得到结论如下:(1)长沙市非点源污染研究结论长沙市非点源氮污染单位面积年源强平均为9.9kg/(hm2·a),非点源氮污染总量为11666.18t/a。长沙市非点源磷污染单位面积年源强平均为1.49 kg/(hm2·a) ,非点源磷污染总量为1759.41t/a。长沙市地区非点源氮污染主要以溶解态氮的形式存在,溶解态氮污染量是吸附态氮污染量的2.59倍,非点源氮污染的产生与降雨过程中产生的地表径流密切相关,污染来源较大的主要是城市用地,该区域土地的下垫面不透水率大,降雨过程中产生地表径流量大;非点源磷污染的主要以泥沙中携带的吸附态磷的形式存在,吸附态磷污染量是溶解态磷污染量的1.43倍,污染来源较大的区域主要为坡度大易发生土壤流失的区域。(2)浏阳河水环境特征研究结论从时间上的特征来看,浏阳河的污染程度在近十年是呈加剧的趋势。分析河流污染因子的特征,发现氨氮浓度整体呈增加的趋势与河流综合污染指数的变化趋势较相似。土地的大量开发、林地的覆盖率的降低、周围居民生活污水的排入,造成的面源污染增加了河流中氨氮的含量,从而加重了水质的污染。从空间上的特征看,从上游到下游,河流的污染呈增加的趋势,上游的水质较好,而中游表现为重金属铅和汞的污染较大,而下游则是氨氮的污染加剧。根据提取的浏阳河流域非点源污染矢量图计算得到:上、中、下游非点源氮污染源强分别为1.8kg/(hm2·a)、3.4kg/(hm2·a)、10.6kg/(hm2·a),主要是由于上游的森林覆盖率高,而下游的人口更密集,人口和工业用地也在增加;而且河流上游和中游主要是以中风化砂岩为主,而下游主要是残积土和粘土,下游土壤的侵蚀模数更大更易发生侵蚀造成非点源污染。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 非点源污染特点及其对水质影响
• 1.2.1 非点源污染的特点
• 1.2.2 非点源污染的危害
• 1.3 非点源污染的研究概况
• 1.3.1 非点源污染的研究国内外现状
• 1.3.2 非点源污染的研究发展趋势
• 1.4 非点源污染预测与GIS 技术结合
• 1.4.1 结合的现状
• 1.4.2 结合的方式
• 1.4.3 结合的要点
• 1.4.4 发展趋势
• 1.5 水质评价的研究现状
• 1.6 研究内容和技术路线
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 技术路线
• 第2章 研究区域概况
• 2.1 地理位置
• 2.2 地质地貌
• 2.3 气候条件
• 2.4 土壤
• 2.5 水文
• 第3章 基于GIS 的长沙市非点源污染量预测
• 3.1 模型的建立
• 3.2 模型理论基础
• 3.2.1 USLE 土壤侵蚀通用方程
• 3.2.2 PLOAD 产流系数方程
• 3.3 模型中相关因子的研究
• 3.3.1 降雨径流因子 R
• 3.3.2 土壤侵蚀因子 K
• 3.3.3 地形学因子LS
• 3.3.4 植被覆盖与作物管理因子C 的确定
• 3.3.5 水土保持措施因子 P
• 3.4 数据提取与处理
• 3.4.1 长沙市地区数据库的建立
• 3.4.2 模型中各因子的计算结果
• 3.5 结果分析
• 3.5.1 氮、磷含量的分布
• 3.5.2 溶解态和吸附态氮、磷污染量
• 第4章 浏阳河流域水环境特征及非点源污染影响分析
• 4.1 监测断面
• 4.2 水环境评估方法和过程
• 4.2.1 河流水质评价方法
• 4.2.2 评价标准及监测数据
• 4.2.3 选取评价因子
• 4.3 水环境特征分析
• 4.3.1 综合污染指数时间变化
• 4.3.2 典型断面污染指数时间变化
• 4.3.3 各断面污染指数变化
• 4.3.4 各断面几种典型污染物单因子污染指数变化
• 4.4 流域非点源污染量分析
• 4.5 流域非点源污染对水环境的影响分析
• 4.6 浏阳河流域非点源控制分析
• 第5章 非点源污染治理措施分析
• 5.1 农业非点污染治理措施
• 5.1.1 控制水土流失
• 5.1.2 科学、合理的施肥措施
• 5.1.3 加强政策法规建设和宜传教育工作
• 5.2 城市非点污染治理措施
• 5.2.1 源的治理
• 5.2.2 汇的治理
• 第6章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢