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基于GIS和RS的非点源污染分布式模拟研究——以深圳铁岗-石岩水库流域为例

专 业: 环境科学
关键词: 点源污染 污染控制 生态动力学模型
分类号: X11
形 态: 共 93 页 约 60,915 个字 约 2.914 M内容
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内容摘要


在过去的几十年,我国在点源污染控制方面做了许多努力,而在非点源污染控制方面的工作仍很不足,但后者在引起地表水质恶化方面的贡献越来越大。

要合理而有效地控制非点源污染,必须对流域的非点源污染负荷进行评价。

本文以深圳铁岗—石岩水库流域为例,结合GIS和RS技术,开展基于物理机制的分布式水文模型SWAT的非点源污染模拟研究,为流域水资源的合理配置、面源污染的综合治理和生态系统保护等决策提供了有力的技术支撑。

主要研究成果归纳如下:

(1)应用GIS技术、RS技术、SPAW软件和数值插值等工具和手段,成功地构建了SWAT模型数据库,模拟结果表明模型适用于以山地为主的地区,数字高程模型正确地反映了流域貌特征,通过土壤质地插值并由SPAW软件得出的土壤物理属性基本反映了流域内土壤物理特性的空间分布特征。

(2)对SWAT模型进行了径流参数敏感性分析、径流与污染负荷参数率定和验证,结合前人研究成果,确定了模型的主要参数,模拟值与监测值的比较结果表明参数的取值具有一定的可信性,模型的精度在允许的范围之内,为研究铁岗—石岩水库流域的非点源污染提供可靠的技术手段。

(3)运用模拟手段定量研究铁岗—石岩水库流域的非点源污染负荷,揭示了非点源污染时空分布特征,结果表明径流主要产生在汛期,汛期泥沙流失量占到80%以上,铁岗、石岩流域的氮、磷负荷汛期都占到至少60%;空间分布特征表明地表径流是土壤侵蚀的重要影响因素,营养物的流失与土壤侵蚀密切相关。

(4)分析流域营养物污染的贡献率,结果表明:

在铁岗水库流域,点源排放对于氨氮负荷的贡献率最大,所占比例高达64.77%以上;农业生产过程中的化肥流失对于总氮负荷的贡献率最大;土壤背景值对于总磷的贡献率最大,丰水年达到67.31%。

在石岩水库流域,点源排放是氨氮、总氮、总磷的最大来源。

(5)对流域的土壤侵蚀和营养物流失的关键区进行识别,结果表明铁岗—石岩水库流域的土壤侵蚀并不严重,大部分区域为轻度或微度侵蚀区。

为预防生物损害和控制富营养化,采用USEPA颁布的水质标准,对各子流域出口的硝态氮和可溶解磷的浓度进行了估算,其结果表明,部分子流域的河流中可溶解磷的浓度存在过高的风险,应采取措施予以减缓。

(6)分析了不同土地利用类型的非点源污染负荷,研究表明耕地、园地、中低密度城镇用地是非点源污染的主要来源,未利用地是重要的有机污染负荷流失源,需加强管理。

(7)针对本流域非点源污染负荷来源特征,定量评价了园地非点源污染的不同控制措施的效果,为流域管理和非点源污染控制提供了科学依据。

(8)将SWAT与WASP结合,建立水库的生态动力学模型,实现流域营养物集成模拟,模型中没有考虑硅营养的影响,并以叶绿素a作为代表物质进行模型的适用性评价,模拟值与监测值的月平均相对误差为3.63%,两者之间的差异初步可归结于一方面模型的精度所致,另一方面主要由于水库的硅营养以及除对流扩散之外的水动力条件本身。

总体而言,流域集成模拟体系基本能满足实际应用..……

全文目录


文摘
英文文摘
第1章 绪论
1.1研究背景和意义
1.2前人研究进展
1.3研究目标
1.4研究内容和技术路线
1.5创新点
第2章 分布式流域模型SWAT系统研究
2.1模型概述
2.2模型基本原理
第3章 研究区域概况与基础数据库建立
3.1自然地理概况
3.2空间数据库
3.3属性数据库
3.4亚流域划分
3.5水文响应单元(HRU)分配
3.6农业管理情景分析
3.7小结
第4章 模型参数率定与验证
4.1径流率定与验证
4.2污染负荷参数的确定
4.3小结
第5章 基于SWAT模型的非点源污染模拟应用
5.1非点源污染负荷估算与分析
5.2非点源污染关键区识别
5.3不同土地利用类型的非点源污染负荷
5.4不同控制措施效果评价
5.5流域营养物集成模拟
第6章 结论与展望
6.1主要结论
6.2不足与展望
参考文献

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