嘉陵江流域非點(diǎn)源氮磷污染及其對(duì)重慶主城段水環(huán)境影響研究.pdf

1、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的含量偏高是水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的基本條件，隨著三峽水庫(kù)的蓄水運(yùn)行，長(zhǎng)江和嘉陵江庫(kù)區(qū)段的水文情勢(shì)發(fā)生明顯變化，庫(kù)區(qū)水體潛在的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在點(diǎn)源污染逐步得到控制的情況下，非點(diǎn)源污染成為庫(kù)區(qū)水環(huán)境污染的主要形式。嘉陵江是三峽水庫(kù)流域面積最大的一級(jí)支流，是庫(kù)區(qū)氮磷污染的主要背景輸入之一。為改善庫(kù)區(qū)水質(zhì)，保障庫(kù)區(qū)水環(huán)境安全，對(duì)嘉陵江流域非點(diǎn)源氮磷污染的時(shí)空變化規(guī)律和控制措施進(jìn)行研究具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

2、　　 由于非點(diǎn)源污染具有隨機(jī)性、廣泛性和潛伏性的特點(diǎn)，研究和控制難度大，運(yùn)用模型對(duì)其產(chǎn)生和輸移過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬是目前非點(diǎn)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(lèi)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(kù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入具有物理機(jī)制的半分布式水文模型-SLURP模型，建立了由不同土地利用類(lèi)型、農(nóng)村居民生活和畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的溶解態(tài)非點(diǎn)源氮磷污染的年負(fù)荷模型；以用于預(yù)測(cè)多年平均土壤侵蝕

3、量的通用土壤流失方-RUSLE方程為基礎(chǔ)，通過(guò)考慮引起流域土壤流失年際變化的水文條件和人類(lèi)活動(dòng)因素，提出了能夠反映流域輸沙量逐年動(dòng)態(tài)變化的新估算方法，建立了流域吸附態(tài)非點(diǎn)源氮磷污染年負(fù)荷模型。由此構(gòu)建了嘉陵江流域非點(diǎn)源氮磷污染年負(fù)荷模型，并進(jìn)行了驗(yàn)證。應(yīng)用所建模型，在GIS平臺(tái)下，采用空間柵格算法，對(duì)1990～2007年嘉陵江流域溶解態(tài)和吸附態(tài)非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷進(jìn)行了時(shí)空分布模擬，對(duì)各種污染來(lái)源的貢獻(xiàn)率、污染形態(tài)、關(guān)鍵“源”區(qū)進(jìn)行了定量

4、分析，并依據(jù)分析結(jié)果指出了需要重點(diǎn)治理的區(qū)域及相應(yīng)的最佳治理措施。為深入研究陸域產(chǎn)生的非點(diǎn)源氮磷污染進(jìn)入河道后在受納水體中的輸移轉(zhuǎn)化規(guī)律及其對(duì)水環(huán)境的影響，將非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷動(dòng)態(tài)模型與受納水體生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型有機(jī)耦合，對(duì)嘉陵江重慶主城段的水動(dòng)力特征、氮磷濃度時(shí)空分布和藻類(lèi)生長(zhǎng)情況進(jìn)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(diǎn)源污染的模擬研究中，利用其具有物理機(jī)制、適合大型山地流

5、域且以土地利用類(lèi)型為研究單元的優(yōu)點(diǎn)，代替大多數(shù)非點(diǎn)源污染模型采用的SCS-CN統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)法，作為嘉陵江流域非點(diǎn)源污染模型的水文子模型，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化，提高了非點(diǎn)源污染的驅(qū)動(dòng)力——降雨-徑流的模擬精度，進(jìn)而提高了非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷估算的準(zhǔn)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(zhǎng)治”水土保持重點(diǎn)工程治理進(jìn)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(shì)，因而多數(shù)非點(diǎn)源污染模型中使用的、用于預(yù)測(cè)

6、多年平均土壤侵蝕量的美國(guó)RUSLE方程不能滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)研究需要，因此本研究以RUSLE方程為基礎(chǔ)，從影響土壤流失年際變化的水文條件和人類(lèi)活動(dòng)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(dòng)態(tài)變化的新估算方法，由此建立了流域吸附態(tài)非點(diǎn)源污染動(dòng)態(tài)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流域水土流失、吸附態(tài)非點(diǎn)源氮磷污染的時(shí)空分布模擬。
　　 ③在流域輸沙量動(dòng)態(tài)模型的建立中，由于研究時(shí)段長(zhǎng)、研究流域尺度大，對(duì)輸沙量各影響因子進(jìn)

7、行全流域逐年動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(dòng)的影響，首次提出與地表徑流模數(shù)和治理時(shí)間相關(guān)的綜合影響因子，并通過(guò)因次分析法和二元非線(xiàn)型回歸法確定了具體的表達(dá)式。
　　 ④針對(duì)嘉陵江水文、氣候和地形等特點(diǎn)，構(gòu)建嘉陵江重慶主城段的生態(tài)動(dòng)力學(xué)模型，鑒于水動(dòng)力條件對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)有明顯的影響，在模型中引入了水動(dòng)力因子，提出了該因子的表達(dá)式，并應(yīng)用實(shí)測(cè)資料對(duì)表達(dá)式中的參數(shù)進(jìn)行了率定。將水體