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(zhì)，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(chǎn)生和輸移過程進行數(shù)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(nóng)業(yè)人口、畜禽養(yǎng)殖量等空間和屬性環(huán)境數(shù)據(jù)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(nóng)村居民生活和畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)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(gòu)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(jù)分析結(jié)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(chǎn)生的非點源氮磷污染進入河道后在受納水體中的輸移轉(zhuǎn)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(shù)非點源污染模型采用的SCS-CN統(tǒng)計經(jīng)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(shù)優(yōu)化，提高了非點源污染的驅(qū)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(shù)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(shù)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(gòu)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(shù)進行了率定。將水體