基于关键源区识别的饮用水水源保护区划研究

准确划定饮用水水源保护区是实现饮用水安全精细化管理的重要前提.基于源头削减和全过程协同管理的思路,将GIS平台、Arc SWAT模型、成本-效益分析技术相结合,以贵州省红枫湖饮用水水源保护区为例,通过对近5年(2010—2014年)水污染负荷特征进行模拟,识别影响水环境污染控制的关键源区,在此基础上划定水源保护区.结果表明:(1)研究区总氮、总磷污染负荷主要来源为农业面源,其中农业种植和畜禽养殖的负荷贡献分别达到89.7%和91.8%,总氮和总磷负荷高风险区主要集中在流域西北部地势较高且农业耕作活动频繁区域;(2)污染控制措施的成本效益分析表明,测土配方施肥、1°~15°坡耕地等高植物篱、保护性耕作、植被缓冲带的成本-效益比较高,在该区域水环境污染控制中具有较高的推广应用价值;(3)基于水污染关键源区识别结果,划定饮用水源四级风险区,其中一级、二级风险区总面积为97.6 km^2,仅占原饮用水水源一、二级保护区面积的41.4%,可削减总氮、总磷负荷的60%~70%,所需的搬迁成本仅为原划定方案的35%.研究结果可为我国中西部人口密度大且逐水而居的地区饮用水水源保护区及管控政策的制订提供理论基础和技术参考.

泰州地区非点源污染关键源区识别

非点源污染对水生态、水环境影响很大,识别流域的关键源区并进行整治是控制流域非点源污染的重要方法。以磷指数模型为基础,提出以土地利用类型为源因子、以区域至水体距离为迁移因子的半定量非点源污染流失风险评价模型,结合GIS空间分析技术识别泰州地区非点源污染关键源区。结果表明:泰州地区大部分区域非点源污染流失风险等级为中高风险,低风险区域主要集中在兴化市西北部和和通南地区,非点源污染输出的关键源区分布在城市、建制镇、村庄等人类活动强度大的区域以及主要河道的两侧区域内。对非点源污染输出的关键源区需重点治理,严格控制污染输出。

长江流域氮磷污染物的空间分布特征及关键源区识别研究

通过SWAT模型将长江流域划分为13个子流域,分析氮磷污染物的空间分布特征与关键源区识别。实证研究表明,氮污染物的主要污染源是畜禽养殖和化肥施用,在总排放量中占比分别为32.19%和30.32%;磷污染物的主要污染源是畜禽养殖,在总排放量中占比为34.7%;氮污染物与产流属于显著正相关关系,与产沙呈不显著相关,说明流域中氮污染物负荷的形态主要为溶解态;磷与产流、产沙均属于显著正相关关系,说明该流域中磷污染物负荷的形态主要为吸附态;丰水期是形成氮磷污染物的主要时期,决定氮磷污染的严重程度,降雨量多的月份会导致土壤侵蚀情况加剧,提高了氮磷污染物的负荷量。

基于ArcSWAT模型的老鹳河流域面源氮识别和分析

进行流域面源氮污染负荷估算和关键源、区识别,推进流域面源污染的溯源和控制,可为流域非点源氮污染控制和治理提供理论支撑。本文以老鹳河流域为研究区域,通过模型数据库构建、流域空间单元划分以及参数率定和验证建立老鹳河流域氮污染过程的ArcSWAT模型;以2017年的气象资料为背景,设置4种情景模式,模拟估算流域不同面源氮的入河量,分析和识别不同污染源的关键期以及不同土地利用类型的关键污染源。结果表明,化学氮肥施用和大气沉降是老鹳河流域面源氮的主要污染源,分别贡献了47.6%和38.6%;大气沉降、畜禽养殖和化学氮肥施用入河氮量最大值均出现在3月,农村生活入河氮量最大值出现在8月,而4类污染源入河氮量的最小值均出现在12月;雨季是老鹳河流域控制面源污染氮的关键期;减控的关键污染源旱地、园地和水田是化学氮肥施用,林地和人居地分别是大气沉降和农村生活。应分时、分区、分类制定老鹳河流域面源氮污染减控方案,对于人为氮源(化学氮肥施用、畜禽养殖和农村生活)还要关注在作物播种期和生长季节进行减控。

汉江流域陕西段非点源污染特征解析

基于收集的汉江流域陕西段27个气象站点的逐日降雨数据、安康站水量水质数据及2017年流域内各区县统计年鉴数据,利用小波分析法、径流分割法、输出系数法及等标污染负荷法等方法分析降雨周期及空间分布、非点源污染负荷通量量化及农业源污染物负荷空间分布特性三方面内容。结果表明:1)研究区域降雨量有27 a的主周期,降雨量和降雨强度空间分布趋势不一致,但高值中心均位于镇巴县;2)汉江干流安康段2011—2017年的水文频率在5%~97%之间,非点源污染物TN、TP、COD、NH 3-N通量的多年均值分别为:4260.1 t、351.8 t、8.67万t和1987.6 t,其占比在41.4%~86.7%之间;3)等标污染负荷空间分布有较强的一致性,TN污染主要来源是农业用地,TP、NH 3-N污染主要来源是畜禽养殖,COD污染主要来源是农村生活。未来汉江流域陕西段非点源污染治理应根据各区县污染源情况制定因地制宜的方案,最大程度地减轻源头污染。

基于SWAT的泗河流域非点源污染物时空分布特征

利用水土评价工具(soil and water assessment tool,SWAT)构建分布式水文模型,模拟流域内主要非点源污染物输出量(总氮输出质量mTN、总磷输出质量mTP),结合Arcgis分析了mTN、mTP时空分布特征,并识别了关键源区。结果表明,2014-2018年流域的年均mTN、mTP为1973.08、134.41 t,年内变化具有明显季节性特征,汛期平均总氮、总磷输出负荷分别占全年的73.5%、78%,年均mTN、mTP集中在流域坡耕地较多的东北部、东南部,以及流域内种植水稻、玉米较多并在汛期施肥的中部。研究结果可为有效制定泗河流域非点源污染物的消减措施提供技术支撑。