天目湖流域茶园不同施肥水平与方式对茶叶品质和土壤氮磷淋失浓度的影响

[目的]出于对天目湖流域水环境保护的需要,揭示施肥对茶叶品质和土壤氮磷淋失的影响机制,遴选流域内茶园最佳施肥模式,进而为天目湖流域面源污染治理提供理论支撑。[方法]基于长期定位试验,考虑了两种施肥方式(传统复合肥CF和优化缓释肥OF),并设置了CF/OF 1(214.73,74.26 kg/hm^(2)),CF/OF_(2)(245.40,84.86 kg/hm^(2)),CF/OF 3(306.75,106.08 kg/hm^(2))和CF/OF_(4)(368.10,127.30 kg/hm^(2))4个氮磷施用水平,以探讨其对天目湖茶园土壤氮磷淋失浓度和茶叶品质的影响。[结果]在同等施肥水平下,相较于CF处理,基于OF的茶园土壤溶解性总氮、硝态氮、溶解性总磷和正磷酸盐淋失浓度分别减少40.22%~82.31%,44.86%~62.39%,26.67%~96.36%和20.00%~97.29%;不同施肥水平和方式对茶叶水浸出物含量的影响很小(变化范围47.4%~48.7%),但对茶叶酚氨比的影响显著,其中2022年春茶以CF_(4)最低(2.52),其次为CF 1(2.71)和OF 1(2.76)。[结论]综合考虑茶叶品质和土壤氮磷淋失浓度等因素,采用OF 1施肥模式可在确保研究区茶叶品质不降低的条件下有效减少土壤的氮磷淋失。

不同尺度流域地表径流氮、磷浓度比较

选择太湖上游为研究对象,采集了1-400 km2不同尺度小流域产出径流TN、TP浓度实测数据,结合前期开展的地表坡面流人工暴雨实验监测结果,开展不同尺度流域水质监测对水体面源污染产出浓度估算影响的比较研究,探讨流域尺度之间入渗、汇流以及伴随的流域生态系统营养盐调节机制的差异．结果表明,流域监测尺度对土地利用面源污染产出浓度估算有较大影响．地表坡面流由于未经过流域汇流过程伴随的下渗滤过与吸附等过程,产出径流TN、TP浓度一般高于小流域．小流域林地生态系统具有较强的入渗机制、接近自然的生态沟谷汇流网络,对面源污染TN、TP有较强的削减作用．农业生态系统较弱的入渗机制、人工沟渠汇流网络对面源污染TN、TP的削减作用较弱．现代农业造成流域面源污染增加不仅仅是因为人类农业活动对流域局部土体及养分的改变,农业生态系统改变流域自然生态系统整体水文过程及营养盐调节机制也是面源污染增加的重要因素之一,恢复小尺度的生态沟谷网络系统对削减流域面源污染具有重要的意义．

中国东南丘陵山区水质良好水库现状与天目湖保护实践

东南丘陵山区是我国水库分布最为集中的区域之一,这些水库在保障区域供水安全方面具有极其重要的作用,应该优先保护.然而,水库水环境保护正面临丘陵山区开发强度持续增加,开发方式和空间布局不合理,氮、磷污染及富营养化趋势严峻,缺乏完善监测和管理体系等众多问题.本文以2000年以来天目湖水库保护实践过程为例,从库体水环境治理、流域污染物削减和综合管理3个方面介绍天目湖沙河水库保护的措施和成效,在此基础上提出良好湖库优先保护的建议:建立具有部门协调能力的水库管理机构,实行基于湖库水生态目标的水质目标管理,治理丘陵山区茶果园的面源污染,注重流域生态系统整体的恢复,禁止上游水源涵养区和临湖地带的开发,划定生态保护红线,明确禁止和限制的开发类型与规模,加强湖库及流域的监测和预警,开展必要的水库水体治理工程,并针对性地制定湖库管理条例.天目湖十几年的保护实践中有效地解决了流域开发与水库水质保护之间的矛盾,使天目湖水质由快速恶化转为稳步好转,为东南丘陵山区经济发展过程中水库的环境保护探索了一条道路.

基于湖库水质目标的流域氮、磷减排与分区管理——以天目湖沙河水库为例

湖库水环境保护在保障生产与生活用水、维系生态平衡、发展旅游等方面发挥着重要的作用.水质目标管理是保护湖库水质的最佳管理办法.本文以天目湖地区沙河水库及其流域为研究区域,建立模型模拟沙河水库流域的水文与水质,评估入库污染通量和主要来源;依据水质目标测算氮、磷污染的容量和减排量,结合土地的生态保护与开发适宜性评估,提出氮、磷污染分区减排和土地管控的对策和措施.研究结果表明,沙河水库氮、磷污染物入库通量分别为206.01和3.29 t/a,面源总氮和总磷分别占总入库量的85.7%和67.5%.不同土地利用类型氮、磷输出强度有显著差异,总氮输出强度依次为茶园>耕地>建筑用地>裸地>草地>退耕地>林地>河湖漫滩,总磷输出强度与地表覆盖度有关,依次为裸地>建筑用地>茶园>耕地>草地>退耕地>林地和河湖漫滩.从氮、磷输移过程来看,沙河水库流域总氮排放量为321.64 t/a,进入河流的为255.53 t/a,在河道输送过程中损失19.4%,最终有206.01 t/a进入水库;沙河水库流域总磷排放量为13.42 t/a,进入河流的为7.90 t/a,在河道输送过程中损失58.3%,最终有3.29 t/a进入水库.不同分区河流氮、磷滞留降解率有很大的差异,中田河总氮、总磷滞留降解能力最强,分别为34.71%和84.31%.2009年的通量计算结果显示,沙河水库总氮达到Ⅳ类水质目标需要的入湖减少量为32.01 t/a,入湖削减比例为15.50%,总氮达到Ⅲ类水质目标需要的入湖减少量为59.66 t/a,入湖削减比例为29.00%;总磷达到Ⅲ类水需要的入湖减少量为0.682 t/a,入湖削减比例为20.70%,总磷达到Ⅱ类水需要的入湖减少量为1.479 t/a,入湖削减比例为44.90%.为了实现基于土地利用的面源污染减排管控,选定植被覆盖度、水源涵养能力、地形坡度、土地利用、氮磷分区贡献量、与道路和村落距离等指标综合评估生态保护价值和开发适宜性,并划定禁止开发区、限制开发区和保护性开发区3个管理分区,最终确定各分区的开发强度限制和管控方式.

流域土地利用变化的长周期水文效应及管理策略——以太湖上游地区蠡河流域为例

长周期水文效应作为不同强度暴雨事件的综合反映,对流域规划和管理决策非常重要。以太湖地区蠡河流域为研究区,通过解译1984年、1995年和2000年3个时段TM/ETM获得土地利用分布地图,分析其土地利用变化的模式,并基于研究区30年的降水序列,应用长周期水文分析模型L-THIA(Long-TermHydrologicImpactAssess-ment),计算3个时段土地利用特征对暴雨地表径流的影响,分析不同土地利用类型水文效应的敏感性,在此基础上总结了减少流域水文效应的土地利用管理策略。分析结果显示,该区土地利用有明显变化,主要表现为水田、旱田向建筑用地的转化,从1984年到2002年,城镇及居民地扩展占流域总面积的4.1994%,地表径流量增加了6.170%,不同土地利用方式的水文效应有较大差别,林地、湖滩湿地的敏感性最大,其次是水田和旱田。

太湖流域浙西区不同土地类型的面源污染产出

以太湖流域浙西水利分区为研究区,采用Arcgis的水文分析模块,对浙西区进行流域划分,选取以单一农业用地为主的子流域,利用GIS叠加分析方法,获取各子流域的降水、径流深度、土地利用结构信息,分析研究区主要土地利用类型与径流量的统计关系,建立该区年尺度的径流估算模型。基于林地、耕地为主的子流域水质监测数据,结合径流估算模型,分析占该区90%土地利用面积的林地、耕地与径流污染物浓度的定量关系,研究结果显示,该研究区以林地为主的流域径流各水环境指标为:COD浓度为2.95 mg/l,BOD浓度为1.080 mg/l,总氮浓度为0.715 mg/l,总磷浓度为0.039 mg/l;耕地为主的流域径流水环境指标为:COD浓度为5.721mg/l,BOD浓度为3.097 mg/l,总氮浓度为2.092 mg/l,总磷浓度为0.166 mg/l。这一研究结果适合应用于太湖流域上游山区、丘陵地区年尺度面源污染估算。

太湖上游地区面源污染氮素入湖量模拟研究

以太湖上游地区为研究对象，通过TM／ETM解译获取土地利用信息，应用IDRISI软件的水文分析模块，对太湖上游地区进行流域划分，选择代表性小流域进行野外监测，分析流域土地利用与河流水质的联系，估算林地、耕地产出径流的面源污染总氮浓度特征；在此基础上采用代表性流域实测参数与分布式水文模型相结合的思路，开发基于单元格网的面源污染模拟模型，应用1980～2000年水文站实测序列对模型进行率定和校验，模拟太湖上游地区面源污染总氮的空间分布及入湖量。研究结果显示，太湖上游地区林地产出径流的总氮浓度参数为0．778mgL^-1，耕地产出径流的总氮浓度参数为2．518mgL^-1。模型及参数在太湖上游地区具有较好的应用效果，验证区径流模拟的平均误差为13％，总氮输出量模拟的平均误差为11．6％。应用模型估算太湖上游面源污染总氮入湖量为7632ta^-1，约占总入湖量的40．8％。研究区内不同土地利用类型的面源污染总氮输出差异较大，其中耕地面源污染总氮输出量为4289ta^-1，占面源污染输出总量的56．20％；林地和城镇用地面源污染总氮输出量分别为1849ta^-1和1270ta^-1，占面源污染输出总量的24．22％和16．64％。

太湖地区蠡河流域不同用地类型面源污染特征

以太湖上游蠡河流域为研究区,通过对面源污染为主子流域和城镇地表径流进行监测,结合GIS空间分析方法,分析了流域林地、耕地及城镇用地等土地利用类型的面源污染流失特征.结果表明,林地产出径流面源COD、TN和TP浓度分别为2.987±1.582,1.690±0.349,0.019±0.009mg/L;耕地的产出径流面源COD、TN和TP浓度分别为9.874±5.146,2.534±2.459,0.185±0.149mg/L;小城镇的产出径流面源COD、TN和TP浓度分别为7.729,1.790,0.117mg/L.蠡河流域的面源污染COD、TN和TP负荷量分别为919.9,306.0,13.5t/a.

太湖上游典型城镇地表径流面源污染特征

选择太湖上游典型城镇,在不同临前降雨条件下,对城镇地表径流系统地进行空间采样,分析采样样本的统计分布特征。结果显示,受城镇复杂人类活动的影响,城镇地表径流面源污染输出具有较大的空间差异,针对典型城镇整体的空间采样样本符合对数正态分布,基于样本频率分布特征,统计城镇地表径流的面源污染浓度,其中COD为7.729(7.299,8.184)mg.L-1,TN和TP分别为1.790(1.752,1.829)mg.L-1和0.117(0.107,0.129)mg.L-1。对不同临前降雨条件下、不同用地类型的样本分别进行统计,获得不同临前降雨条件、不同城镇用地类型的地表径流面源污染浓度统计特征,证实了临前降雨条件、城镇用地类型对城镇地表径流面源污染输出有较大影响。

太湖流域土地利用变化的水文响应模拟

以城市化快速发展的太湖流域为研究对象,采用1985、1995和2000年TM/ETM土地利用解译资料,应用区域尺度单元格网分布式水文模型,进行长序列水文模拟,定量评估太湖流域土地利用变化及其水文响应特征,为流域用地规划、水资源管理以及灾害防治提供决策参数.研究显示,自1985年到2000年,太湖流域城镇面积扩展了40.38%,增加量占太湖流域总面积的3.88%.在1980-2000年的雨情下,全流域土地利用变化导致产流量平均增加4.11%,约为7.56×10~8m^3,最高值为11.76%,约为10.0×10~8m^3.受土地利用变化空间差异影响,产流量增加具有较大区域差异,城镇快速扩展的苏锡常地区和浦东浦西地区,土地利用变化导致产流量平均增加为10.07%和7.03%,最高增量达20%-30%.

模拟降雨条件下农田地表径流与壤中流氮素流失比较

选择太湖流域平原河网地区为试验地点,采用3次重复人工暴雨试验方法,研究暴雨径流过程中地表径流与壤中流氮素流失特征。结果表明:地表径流与壤中流氮素流失特征具有较大差异,地表径流水相TN平均浓度为12.41 mg/L,壤中流水相TN平均浓度低于地表径流约50.65%。地表径流氮素流失以PN为主,DN和PN的流失量比为1∶2.65,壤中流氮素流失以DN为主,DN和PN流失量比为2∶1。整个暴雨径流过程中氮素流失以地表径流为主,占总流失量的81.66%,壤中流氮素流失量相对较少,仅占氮素总流失量的18.34%。地表径流与壤中流氮素流失量比较分析结果证实,土壤的水分下渗滤过机制对氮素具有较强的削减作用,对PN的削减作用尤为明显,可达70%以上。在流域产汇流过程中,充分发挥洼地和高透水地段对地表径流的蓄渗功能,对面源营养盐污染控制具有重要的作用。

流域综合管理方法与技术

流域作为一个具有明确边界的地理单元,流域以水为纽带,将上、中、下游组成一个普遍具有因果联系的复合生态系统,是实现资源和环境管理的最佳单元.流域综合管理已经被认为是实现资源利用和环境保护相协调的最佳途径.然而,由于流域综合管理涉及多学科,多部门,内容非常广泛.近年的流域管理还主要停留在一个目标.本文在流域模拟管理研究及实践的相关经验基础上,系统地讨论了流域综合管理实施方法、关键技术以及主要技术问题.

新月形沙丘迎风坡气流加速模拟

迎风坡气流加速是决定新月形沙丘发育和形态的动力因子 ,研究这一加速过程的定量关系有利于认识沙丘的发育、沙丘的形态、沙丘的运动等。通过大量的野外实测数据和前人的理论分析 ,得出沙丘迎风坡气流加速量主要和沙丘坡度、迎风坡前来流风速以及沙丘高度有关 ,并建立了新月形沙丘迎风坡气流加速和沙丘形态特征的定量关系。根据这一关系得出在风力较强的风沙环境中 ,沙丘坡度较小 ;在风力较弱的风沙环境中 ,沙丘坡度较陡。地表粗糙度越大 ,迎风坡坡度越陡。沙丘地貌发育高度存在一上限 。

采用Geodatabase技术构建流域水文系统地理数据库——以太湖地区西苕溪流域为例

如何表达流域复杂的系统结构是实现流域信息与模型集成,构建流域决策支持系统需要研究的首要问题.在分析现有流域数据库存在问题的基础上,以太湖流域西南部的西苕溪流域为研究区,采用面向对象的Geodatabase地理数据技术,通过分析流域系统的组成要素及过程,提出面向流域水文、水质应用需求的数据库信息组织体系;应用Arcgis的Archydro水文分析模块,基于国家基础地理数据库中的数字地形提取流域要素信息,构建了包括河流流线、集水区出水口、监测台站位置、湖库出口等要素的完整水文网络,并分析水文网络要素上下游关系,对流域集水区与河流的水力联系进行表达;通过分析流域监测台站空间信息、监测项目、时间序列的信息特征,设计Geodatabase的表结构和连接类,实现流域空间特征与状态序列的一体化表达,研究可以为流域数据库建设及流域决策支持系统信息平台构建提供一些技术参考.

塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄的流场和上覆沙丘组合及动态特征

复合沙垄是最大的沙丘地貌类型之一 ,表现为简单沙丘类型的垂直叠加和水平连接 ,在沙垄的高大地形影响下 ,沙垄不同部位形成不同的风沙环境特征。以塔克拉玛干沙漠腹地 /复合沙垄为例 ,通过野外实地观测研究其流场和上覆沙丘组合特征。研究结果表明 ,复合沙垄的流场可分为沙垄迎风坡气流加速区、沙垄背风坡气流转向减速区、垄间粗沙平地气流风速风向恢复区和气流风速稳定区。受沙垄流场和地形的控制 ,沙垄上覆新月形沙丘链 ,垄间地分布有简单新月形沙丘、沙堆、沙片、侵蚀地、简单线形沙丘。上覆沙丘分布特征表现为 :垄间地上覆新月形沙丘疏密度较小 ,沙垄迎风坡和沙垄背风坡上覆新月形沙丘疏密度较大 ,而且超过 1,说明沙垄迎背风坡上覆沙丘有叠置现象。沙垄上覆沙丘高度自沙垄迎风坡底部到顶部增高 ,背风坡上覆沙丘高度自沙垄顶部到背风坡底部减小 ,上覆沙丘在自身形态、地形和流场的共同影响下 ,存在相对运动 ,表现为分布进一步集中 ,因此沙垄有增高的趋势。

流域土地利用变化的面源污染输出响应及管理策略——以太湖地区蠡河流域为例

以太湖地区蠡河流域为研究区,通过解译1984,1995和2000年3个时段TM/ETM获得的土地利用分布地图,采用GIS叠加功能分析土地利用变化的模式,应用长周期水文分析模型L-THIA(long-term hydrologic Impact assessment),基于30年的降水日序列模拟了3个时段土地利用分布特征对地表径流量的影响,并通过流域土地利用类型与地表径流污染物浓度的定量关系参数,估算了不同时段土地利用模式下营养盐污染的产出量,分析了面源污染对土地利用变化的输出响应。分析结果显示,营养输出变化主要源于土地利用向面源污染高产出的建筑用地转变,以及径流总量的增加。1984年总氮产出为70.103t/a,2000年增加到86.667 t/a,16年间共增加了23.628%;1984年总磷产出为10.497 t/a,到2000年增加到15.413 t/a,16年间共增加了46.832%。营养盐输出变化主要集中于丘陵间地和下游湖滨平原河网地区。最后,基于土地利用变化的面源污染输出响应的定量研究,分析了控制面源污染物增加的土地利用管理策略。

基于单元格网的STREAM分布式水文模型及其应用——以太湖上游西苕溪流域为例

STREAM模型是基于单元格网的分布式水文模型，可以利用易于获取的地理信息，揭示气候变化及下垫面改变对水循环的复杂影响。选择太湖上游西苕溪流域为研究区，采用1979～1999年的26个降水站实测序列和不同时段的土地利用数据，应用GIS流域分析方法与空间插值技术建立300m的流域格网信息，并通过BLAISE脚本语言实现STREAM模型与GIS的集成，应用1979-1999年水文站实测序列对模型进行率定和验证。结果显示月径流量和年径流量模拟与实测值吻合良好，1980-1988年模型率定期，月径流量的确定性系数为0．78，年径流量的确定性系数为0．86，各年平均相对误差仅为6％；1989-1999年模型验证期，月径流量的确定性系数为0．75，年径流量的确定性系数为0．82，各年平均相对误差为9．5％。研究证实模型有较强的预测能力，在流域管理与决策中具有较好的应用前景。

长江三角洲与苏北海岸动态类型划分及侵蚀危险度研究

利用统计分析模型对长江三角洲与苏北海岸动态类型及海岸侵蚀灾害危险度进行了初步研究．首先根据形态一致性将该区域海岸划分为２１个岸段，选取年平均高潮位，潮滩宽度、潮滩平均坡度、平均高潮位以上潮滩滩高、０—５ｍ海水年平均含沙量、年淤进率、年蚀退率、年下蚀率、年积高率和潮滩年沉积量等１０个变量描述海岸潮滩动力、形态和演变特征，利用因子分析和聚类分析，提取共通性变量、综合反映潮滩的自然特征，对海岸进行定量化类型划分，并根据各岸段主成分得分评价各岸段海岸侵蚀的危险度．

太湖流域土地利用变化的营养盐输出响应模拟

通过解译1985年、1995年和2000年3个时段TM／ETM影像，分析太湖流域80年代以来的土地利用变化特征。采用不同土地利用类型产出营养盐实测参数与分布式水文模型相结合的思路，建立基于单元格网的流域营养盐污染估算模型，定量评估太湖流域土地利用变化对氮素输出的影响。研究结果显示，模型模拟径流量及总氮输出量与实测值吻合良好；自1985年到2000年，太湖流域城镇面积扩展了40．38％，增加量占太湖流域总面积的3．88％；在1980～2000年的雨情下，全流域土地利用变化导致产流量平均增加4．11％，TN输出量平均增加5．35％，最高值为21．62％，各年差异与降雨分布和雨情特征有关；受土地利用变化空间差异影响，在城镇快速扩展的苏锡常地区和浦东浦西地区，土地利用变化导致TN输出量平均增加17．11％和10．72％，最高可达60．43％和28．689%。

基于GIS的淤泥质潮滩侵蚀堆积空间分析

通过野外滩地长期水准详测资料 ,利用地理信息系统的 GRID和 TIN模块产生潮滩高程、坡度、二维剖面、侵蚀与堆积分布图 ,并获取测点所在位置的高程、坡度和侵蚀量。对获取的数据及空间分布图进行分析 ,结果表明 :侵蚀主要发生在 - 7m以上的岸坡和潮滩 ,堆积主要出现于广阔的深水岸坡和部分高滩 ,侵蚀速率以滩前深槽岸坡最快 ,年侵蚀率达 1 7.9cm/a,并呈加速趋势 ,海岸线向陆后退速率为 31 m/a,侵蚀、堆积的闭合深度约为 - 9.5m。空间分布表现为自北而南的 3个明显分带 ,即潮滩轻微侵蚀区 ,滩前深槽岸坡强烈侵蚀区和深水岸坡缓积区 ,东西向比较 ,东部。