平原河網典型區(qū)域非點源污染規(guī)律與調控模擬研究.pdf

1、平原河網區(qū)域水系縱橫交錯,湖泊眾多,河道水流平緩,水環(huán)境承載能力低,大量工業(yè)廢水、生活污水、含農藥化肥的農田灌溉排水等直接排入水體,導致整個流域湖泊水系污染嚴重。太湖是我國第三大淡水湖,太湖流域分布在平原河網區(qū)域,太湖流域小城鎮(zhèn)農業(yè)結構的調整,漁業(yè)、水果、茶園等產業(yè)的迅速發(fā)展,化肥和農藥等化學品施用量明顯增加,但小城鎮(zhèn)污水處理能力有限,處理率普遍低,大量城鎮(zhèn)、農村廢污水進入水體,致使大部分河道水質污染嚴重,小城鎮(zhèn)非點源污染問題愈發(fā)突出,

2、負荷越來越大,比例份額越來越高。
　　 本文通過廣泛的調查分析,選擇平原河網典型區(qū)域太湖流域雪堰鎮(zhèn)作為研究區(qū)域,收集雪堰鎮(zhèn)自然地理、社會環(huán)境、農業(yè)生產情況等基本資料,定期對研究區(qū)進行常規(guī)水質監(jiān)測,分別運用單因子分析法與BP人工神經網絡法評價雪堰鎮(zhèn)水系污染現(xiàn)狀。采用定性與定量分析相結合、野外調查與室內試驗相結合的研究手段,運用2009年4月至2010年3月雨量監(jiān)測數據,分析次降雨事件下上澗村流域、龍泉河流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口氮、磷、

3、COD流失特征,研究雪堰鎮(zhèn)雅浦港氮、磷、COD沿程變化規(guī)律,探討雪堰鎮(zhèn)不同土地利用類型氮、磷、COD的流失,并在上澗村小流域針對氮、磷做進一步機理流失規(guī)律研究。借助于水文模擬中“流域離散化”理論,找出最能代表流域特征的典型匯水區(qū),對其非點源污染進行系統(tǒng)、全面和深入研究,選用連續(xù)型分布式參數模型——AnnAGNPS,建立AnnAGNPS模型數據庫,對其進行計算、模擬,檢驗模型在雪堰鎮(zhèn)的可行性與適用性,模擬計算雪堰鎮(zhèn)全年及各月氮、磷污染負荷

4、,識別氮、磷污染的關鍵源區(qū),對該模型進行參數敏感性分析,設計污染控制管理措施并定量分析最佳管理措施(BMPs)效果,提出非點源污染控制的對策和措施。通過上述工作,得到以下結論:
　　 1、對雪堰鎮(zhèn)進行常規(guī)水質監(jiān)測,分別運用單因子分析法與BP人工神經網絡法研究評價雪堰鎮(zhèn)地表水質污染程度和環(huán)境質量現(xiàn)狀,識別關鍵污染指標。評價結果表明,雪堰鎮(zhèn)水質總體較差,基本為Ⅴ類或劣Ⅴ類,總氮污染最為嚴重,超過Ⅴ類標準3.25倍。三條主要河流雅浦港

5、水質較好,武進港與龍泉河水質相對較差。汛期6月～9月水質相對較好,而枯水期11月～4月水質相對較差,雅浦港汛期水質改善最為明顯,武進港、龍泉河枯水期水質變差最為突出。
　　 2、研究次降雨過程中上澗村流域、龍泉河流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口氮、磷、COD濃度變化規(guī)律,探討雪堰鎮(zhèn)流域內不同土地利用類型地表徑流氮、磷、COD流失特征,分析研究上澗村小流域氮、磷的流失特征。結果表明:
　　 上澗村小流域、龍泉河小流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口氮

6、隨時間變化不大,基本呈平穩(wěn)狀態(tài),隨著降雨強度的增大,氮流失濃度隨之增大?？扇苄缘S時間推移變化不明顯,氮濃度在雅浦港中沿程變化穩(wěn)定,工業(yè)區(qū)印刷廠氮輸出量最高。上澗村小流域上游總氮濃度隨時間呈先下降后上升的趨勢,而下游出口總氮呈先上升后下降的趨勢,氮濃度在上澗村小流域沿程下降進而呈平緩狀態(tài),小流域中菜園總氮輸出較高,溝渠中可溶性氮、硝氮輸出較高,魚塘氨氮輸出較高。雪堰鎮(zhèn)總氮以可溶性氮為主,可溶性氮以硝氮為主,氨氮含量較低,上澗村小流域氨氮

7、均小于1 mg/L,占可溶性氮的20％左右?？傮w來看,氮濃度輸出較大,污染特別嚴重,基本為劣Ⅴ類。
　　 上澗村小流域、龍泉河小流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口磷流失濃度在降雨強度較低時較為平緩,隨著降雨強度增大,流失也隨之加重,可溶性磷流失濃度平緩。磷流失濃度在雅浦港沿程先下降再上升進而穩(wěn)定,鎮(zhèn)區(qū)菜場磷輸出量最高。上澗村小流域出口總磷先上升后下降,沿程呈上升狀態(tài),小流域菜園總磷、可溶性磷輸出最高。雪堰鎮(zhèn)總磷以顆粒態(tài)磷為主,但偶爾也出現(xiàn)可溶

8、性磷含量較大甚至略大于顆粒態(tài)磷的情況。上澗村小流域上游以溶解性磷為主,下游以顆粒態(tài)磷為主,可溶性磷以溶解態(tài)活性磷為主?？傮w來看,磷濃度輸出較大,污染較為嚴重,基本為Ⅳ類。
　　 上澗村小流域、龍泉河小流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口COD流失濃度隨時間呈鋸齒波狀變化,在雅浦港中沿程變小直至雅浦橋處略有回升,工業(yè)區(qū)印刷廠COD輸出量較大?？傮w來看,COD濃度輸出不大,沒有造成明顯的有機污染,基本達到水質Ⅲ類標準。
　　 3、通過對研究

9、區(qū)資料收集和野外勘察、室內測試分析及數理統(tǒng)計等技術途徑,確定模型中水文地質、土壤理化性質、作物情況等的輸入參數,應用RS遙感解譯、GIS技術及GPS空間定位技術,參考武進區(qū)雪堰鎮(zhèn)政府提供的資料,建立了研究區(qū)數字高程模型、土壤數據、土地利用數據、氣象數據等匯水流域非點源污染空間數據庫,利用降雨事件的同步監(jiān)測資料,調整AnnAGNPS模型參數,驗證該模型在雪堰鎮(zhèn)流域的可行性與適用性,模擬計算雪堰鎮(zhèn)全年及各月的氮、磷污染負荷,識別氮、磷污染的