嘉陵江流域非點源氮磷污染及其對重慶主城段水環(huán)境影響研究.pdf

1、氮磷營養(yǎng)鹽的含量偏高是水體發(fā)生富營養(yǎng)化的基本條件，隨著三峽水庫的蓄水運行，長江和嘉陵江庫區(qū)段的水文情勢發(fā)生明顯變化，庫區(qū)水體潛在的富營養(yǎng)化問題成為人們關注的焦點。在點源污染逐步得到控制的情況下，非點源污染成為庫區(qū)水環(huán)境污染的主要形式。嘉陵江是三峽水庫流域面積最大的一級支流，是庫區(qū)氮磷污染的主要背景輸入之一。為改善庫區(qū)水質，保障庫區(qū)水環(huán)境安全，對嘉陵江流域非點源氮磷污染的時空變化規(guī)律和控制措施進行研究具有重要的理論意義和實踐價值。

2、　　 由于非點源污染具有隨機性、廣泛性和潛伏性的特點，研究和控制難度大，運用模型對其產生和輸移過程進行數值模擬是目前非點源污染研究的重要手段。本研究在建立嘉陵江流域包含氣象、地形地貌、土地利用、土壤類型、植被覆蓋以及農業(yè)人口、畜禽養(yǎng)殖量等空間和屬性環(huán)境數據庫的基礎上，通過引入具有物理機制的半分布式水文模型-SLURP模型，建立了由不同土地利用類型、農村居民生活和畜禽養(yǎng)殖產生的溶解態(tài)非點源氮磷污染的年負荷模型；以用于預測多年平均土壤侵蝕

3、量的通用土壤流失方-RUSLE方程為基礎，通過考慮引起流域土壤流失年際變化的水文條件和人類活動因素，提出了能夠反映流域輸沙量逐年動態(tài)變化的新估算方法，建立了流域吸附態(tài)非點源氮磷污染年負荷模型。由此構建了嘉陵江流域非點源氮磷污染年負荷模型，并進行了驗證。應用所建模型，在GIS平臺下，采用空間柵格算法，對1990～2007年嘉陵江流域溶解態(tài)和吸附態(tài)非點源氮磷污染負荷進行了時空分布模擬，對各種污染來源的貢獻率、污染形態(tài)、關鍵“源”區(qū)進行了定量

4、分析，并依據分析結果指出了需要重點治理的區(qū)域及相應的最佳治理措施。為深入研究陸域產生的非點源氮磷污染進入河道后在受納水體中的輸移轉化規(guī)律及其對水環(huán)境的影響，將非點源氮磷污染負荷動態(tài)模型與受納水體生態(tài)動力學模型有機耦合，對嘉陵江重慶主城段的水動力特征、氮磷濃度時空分布和藻類生長情況進行了模擬與分析。
　　 論文的主要研究成果為：
　　 ①首次將SLURP水文模型引入非點源污染的模擬研究中，利用其具有物理機制、適合大型山地流

5、域且以土地利用類型為研究單元的優(yōu)點，代替大多數非點源污染模型采用的SCS-CN統(tǒng)計經驗法，作為嘉陵江流域非點源污染模型的水文子模型，通過參數優(yōu)化，提高了非點源污染的驅動力——降雨-徑流的模擬精度，進而提高了非點源氮磷污染負荷估算的準確性。
　　 ②鑒于嘉陵江流域水沙量不僅受降雨-徑流的影響，還受“長治”水土保持重點工程治理進度的影響，因而不僅呈現(xiàn)大水大沙的現(xiàn)象，還呈現(xiàn)輸沙量顯著減少的趨勢，因而多數非點源污染模型中使用的、用于預測

6、多年平均土壤侵蝕量的美國RUSLE方程不能滿足動態(tài)研究需要，因此本研究以RUSLE方程為基礎，從影響土壤流失年際變化的水文條件和人類活動因素著手，并從泥沙輸移路徑的角度考慮泥沙輸移比的空間分布，提出了能反映流域輸沙量逐年動態(tài)變化的新估算方法，由此建立了流域吸附態(tài)非點源污染動態(tài)模型，實現(xiàn)了對流域水土流失、吸附態(tài)非點源氮磷污染的時空分布模擬。
　　 ③在流域輸沙量動態(tài)模型的建立中，由于研究時段長、研究流域尺度大，對輸沙量各影響因子進

7、行全流域逐年動態(tài)監(jiān)測十分困難，考慮輸沙量的年際變化主要受降雨-徑流水文條件和水土保持措施等土地管理活動的影響，首次提出與地表徑流模數和治理時間相關的綜合影響因子，并通過因次分析法和二元非線型回歸法確定了具體的表達式。
　　 ④針對嘉陵江水文、氣候和地形等特點，構建嘉陵江重慶主城段的生態(tài)動力學模型，鑒于水動力條件對藻類生長有明顯的影響，在模型中引入了水動力因子，提出了該因子的表達式，并應用實測資料對表達式中的參數進行了率定。將水體