东江源头典型山区小流域农业面源污染解析——以定南县东江流域为例

对东江源头典型山区小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该流域农业面源污染源、污染负荷量和污染负荷强度,以期为保障粤港澳大湾区水源安全,促进流域精准治污提供参考依据。从县域乡镇尺度上对定南县东江流域内的人居生活、农业种植、畜禽养殖和水产养殖等污染类型进行分类调查,采用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷量与污染负荷强度进行估算,应用聚类分析法和ArcGIS分析污染物空间分布,发现定南县东江流域农业面源主要污染物为TN、NH_(4)^(+)-N,主要来自人居生活和农业种植,污染源集中在历市镇和鹅公镇。加强居民水环境保护意识,加快配套污水管网建设,强化污水设备运行管理,合理施用氮肥和磷肥,对促进东江源头山区流域农业面源污染持续减排具有重要意义。

溶蚀丘陵型岩溶流域概念性水文模型及其应用

为弥补传统概念性水文模型在岩溶水文模拟上的缺陷,基于三水源新安江模型,采用多个线性水库表达岩溶地下系统的异质性,同时引入流域虚拟面积系数修正岩溶流域的非闭合性。将改进的概念性水文模型应用于湘中南典型溶蚀丘陵型岩溶流域,并在此基础上探讨岩溶流域非闭合性的动态变化。研究结果表明:①改进模型的日径流模拟精度提高11.21%,水量平衡误差及低水误差分别降低23.29%、27.64%;②岩溶地下汇流系统的多向性导致流域非闭合状态具有双重性;③地下汇流面积与时段降雨量呈正相关,然而受地下饱和程度的制约,地下汇流面积的变化率随时段降雨量的增大而减小;④由于岩溶地貌的蓄水滞水作用,地下流域受外侧补给的过程存在滞后性。模型的改进与拓展研究可为岩溶水文模拟提供新思路。

上海滴水湖集水区非点源污染物输移通量的时空分布特征

基于经典的输出系数法,以上海滴水湖集水区为例,初步探讨了适合于中国东部平原河网地区的半分布式集水区非点源输移通量测算方法及其应用.结果表明:(1)结构方面,滴水湖集水区非点源类型主要包括土地利用、降雨以及分散排放的农村生活污水3类,土地利用是最主要的非点源类型;(2)时间尺度,1965～2008年,滴水湖集水区非点源污染物输移通量呈现增加态势,非点源污染问题基本经历了从不明显到初步显现再到凸显的3个阶段;(3)空间尺度,13个二级集水区和137个三级集水区的输移通量分布与功能定位、城市化程度以及有效绿地面积比例有关.

果树LAI快速检测的随机分布模型构建

目前对精确喷施机具本身研究较多,而对喷施对象—果树叶面积指数(LAI)的快速检测方面达不到与机具对接的要求。其中,LAI快速检测样机构建中,光学模型的构建是关键。针对果树具有单一、独立、冠层不规则、不均匀的特点,进行了计算机随机分布模型的仿真和LAI计算。基于从简单到复杂、一般到个别的原则,用VC语言构建了平面随机分布矩形叶子及其LAI测试界面。根据真实番石榴果树的具体参数如投影区域面积和叶宽度等进行匹配,构建随机分布计算分析模型,并应用在基于真树和人造树的虚拟番石榴树LAI计算中,得到虚拟果树阴影率的变异系数与合理采用数目的关系表,以及阴影率变异系数的合理采样数和置信度的关系表,为实际果树的阴影率和LAI测量提供预采样数和合理采样数。

多支路同时断开潮流转移输电断面快速搜索

针对多支路断开后引起的有功潮流转移问题,定义并提出一种基于虚拟支路模型与潮流越限风险指数的多支路同时开断输电断面搜索新方法。建立了双支路断开的潮流转移虚拟模型:在双支路断开时,将其等效为一条虚拟支路,并结合有功潮流的虚拟折返过程推导出等效支路的虚拟开断分布系数;多支路同时断开时,在双支路断开的基础上,将虚拟支路与第三条支路组成虚拟双支路模型,推导出下一代虚拟支路的开断分布系数。结合虚拟开断分布系数定义得到各线路的潮流越限风险指数,通过线路的潮流越限风险指数对潮流转移区域中的线路进行筛选,得到组成输电断面的所有支路。通过IEEE39节点系统进行仿真计算,结果表明,本文所提方法在保证结果准确性的前提下,较其他方法更加具有时效性。

流域尺度非点源总氮输出系数改进模型的应用

非点源态氮流失是地表水体水质恶化的重要因素,引发水体富营养化等一系列水环境问题。而准确评估流域内非点源总氮的负荷及分布和影响因素是流域综合管理的必要前提。该研究提出了一个综合考虑产污强度、降雨径流、土壤水分下渗和流域下垫面植被景观截留等作用的氮输出系数模型,将其应用于密云水库潮河流域,并结合流域实测水质数据对构建的模型结果进行验证。在此基础上,识别了流域总氮关键源区,利用增强回归树模型确定了总氮流失的关键影响因子。主要结论:1)与实测总氮负荷相比,改进输出系数模型模拟精度(相对误差8.23%)明显高于传统输出系数模型(相对误差18.94%);2)总氮关键源区主要分布于潮河中上游干流西侧和下游干流两侧区域,从行政区划来看主要位于丰宁满族自治县(大阁镇、黑山嘴镇)与滦平县(虎什哈镇和巴克什营)与密云区(高岭镇、古北口镇和太师屯镇);总氮关键源区具有明显的南高北低,沿河分布的特征;3)人为因素是潮河流域总氮流失的主要影响因素,其中,氮肥施用(54.74%)、畜禽养殖(17.48%)和坡度(16.35%)此3个对潮河流域总氮流失影响最大。该研究可为潮河流域水环境综合调控和氮污染精准管控提供科学依据。

基于投入产出模型的黄河“几字弯”城市群用水特征与节水关键区域

黄河“几字弯”区域是黄河流域的关键节点,是实现中西部崛起的关键区域,也是黄河流域生态环境保护和高质量发展的战略支撑。然而,缺水已经成为制约“几字弯”地区经济社会发展的最大瓶颈。利用投入产出模型,从生产侧的实体水和消费侧的虚拟水出发,分析“几字弯”地区18个城市的用水量、结构变化和流入流出特征,结合生产与消费两个方面提出了“几字弯”地区城市群节水的重点区域及产业供水调整的建议。(1)“几字弯”区域虚拟水用量由2007年648.5亿m^(3)增加至2017年778.4亿m^(3),增加了20%,但实体水用量仅变化了-0.04%,各城市虚拟水增长类型差异较大。(2)18个城市实体水占虚拟水的比例由2007年41.7%下降至2017年34.8%,水资源利用效率逐步提高;实体水的用水大户是农业,虚拟水的用水大户是制造业和农业,服务业实体水和虚拟水用量剧增。(3)区域18个城市虚拟水流入量增长明显,但整体仍呈现出虚拟水净流出的特征。制造业虚拟水流出量均在188.9亿m^(3)以上,流入量均不足108.9亿m^(3),制造业在区域经济中具有一定的比较优势。(4)巴彦淖尔、中卫、吴忠、石嘴山和白银市是“几字弯”18个城市中重点节水的对象。在这些城市中,农业用水比重较大,产出较低,农业是今后节水的重点。鄂尔多斯、包头、石嘴山、乌海制造业具有比较优势,巴彦淖尔的农业用水系数远远高于18个城市的平均值,需要控制其农业用水。对于鄂尔多斯、包头、石嘴山、乌海、巴彦淖尔5市,需要向当地的优势产业制造业和服务业进行供水倾斜、提高比较优势。

“稻转旱”对低山丘陵区氮素流失通量的影响——以三峡库区渠溪小流域为例

为探究“稻转旱”的土地利用变化对区域氮素流失的影响,以三峡库区渠溪小流域为研究对象,利用土地利用转移矩阵揭示了该流域2001—2019年的土地利用变化,基于输出系数模型并利用流域氮负荷实测数据进行模型参数修订后,对该流域2001年和2019年氮负荷进行了估算并比较。结果表明:该流域2001—2019年土地利用总体演变趋势为水稻田向旱地转化、旱地向林地转化,且以“稻转旱”为主。这种演变使流域氮素流失增加,2019年相对于2001年氮流失量增加了26%,平均每公顷氮流失量增加了约7.8 kg。这种变化表明在农业结构调整时应考虑到水稻田对面源污染物氮素良好的净化拦截作用,控制其面积的缩减以及在小流域氮素输移关键节点上的布局。

典型农业小流域面源污染源解析与控制策略--以丹江口水源涵养区为例

【目的】对丹江口库区典型小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该地区农业面源污染负荷和污染源,以期为制定针对性防控策略及促进农业绿色发展提供参考依据。【方法】通过问卷调查形式对谭家湾流域进行实地走访调研,对两个村域内的种植、养殖和人居生活等污染源进行分类调查,应用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷进行估算。【结果】谭家湾流域农业面源污染实际产生量由2015年的162.32 t降低至2020年的27.79 t,等标污染负荷总量由62.44 m^(3)下降至21.14 m^(3),主导污染源由土地利用转变为畜禽养殖。流域内总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)的年负荷总量分别为5.56、0.86和21.37 t。各类污染源的贡献率表现为:畜禽养殖>土地利用>农村生活,其中生猪养殖的TN、TP和COD负荷量分别占流域负荷总量的50.91%、64.20%和46.66%,是该地区最重要的污染源。TN是流域内最主要的农业面源物,其污染等标负荷占负荷总量的52.6%,其次为TP,污染负荷率为40.7%,COD的等标污染负荷率最小为6.7%。环境污染风险评价结果显示,流域内畜禽粪便耕地负荷警报值为0.489,分级级数为Ⅱ,对环境构成污染的威胁为“稍有”,流域养殖总量在现有基础上还有10815头猪当量的扩增空间。【结论】2015年以来,流域农业面源污染强度显著降低,保持合理的禽养殖规模,同时做好污染物消减措施,对促进丹江口库区典型流域农业面源污染持续减排具有重要意义。

西南岩溶区小流域划分与水文特征分析

由于存在地表地下双层水文结构,因此岩溶区小流域划分一直是一个难题。选取西南地区岩溶发育的羊鸡冲小流域作为研究对象,综合运用地形分析、水文监测和野外调查等方法,以期合理划分岩溶区小流域。研究结果表明,采用地形分析、水文监测与野外调查相结合的方法划分岩溶区的小流域,能够囊括小流域绝大部分的降雨和径流,更符合闭合小流域的特征,使西南岩溶区小流域的划分更加准确。

封闭内流区域的子流域划分方法研究

对封闭内流区域而言,四周高内部低,水系主要向区域内部汇集,最终消散于湖泊。针对现有子流域划分方法划分封闭内流区子流域时,存在模拟河网提取错误、子流域上下游关系错误等问题,提出一种面向封闭内流区域的子流域划分方法,主要通过对DEM数据进行虚拟出口设置、虚拟河网绘制、流域边界加高3步预处理后再使用现有子流域划分方法实现,并以柴达木盆地为例进行子流域划分应用。结果表明,所提方法提取的模拟河网比较符合实际,且能正确提取出相对独立的四级区和整个柴达木盆地范围,为分布式水文模型模拟应用提供了技术支撑。

强震区急陡沟道泥石流特征研究

汶川地震分布着大量的泥石流沟,在强降雨条件下诱发了大量的泥石流。通过野外调查和遥感解译发现,震区泥石流沟形成区的平均坡度为35.9°,平均形状系数值为0.26,强震区泥石流纵比降与泥石流沟的面积呈负相关。在此基础上,初步定义强震区急陡沟道泥石流为平均纵比降为400‰的沟道泥石流。为震区泥石流类型的认识提供参考。

基于格子-玻尔兹曼方法的三维虚拟树冠阻力特性

为了给预测实际树冠的风阻提供理论依据,运用Visual Basic程序设计语言建立三维虚拟树冠模型,使用基于格子-玻尔兹曼方法(Lattice-Boltzmann method,LBM)的计算流体动力学软件——XFlow进行模拟计算,研究不同叶面积指数和风速条件下,树冠对空气流动阻力特性的影响。采用叶面积指数表征树冠的形态结构特征,讨论其对树冠流动阻力的影响规律,并提出阻力系数与叶面积指数、风速之间的关联表达式。利用风洞对人工树模型进行试验,测试结果与关联表达式的预测结果吻合较好。研究结果表明:树冠的阻力系数与叶面积指数、风速呈指数函数关系;当风速大于5m/s时,阻力系数接近常数,风速对阻力系数的影响不再显著。

基于各类单因素组合的泥石流容重计算方法

以甘肃省陇南山地地质灾害集中发育的1区9县为研究对象,分析了其中的20条典型泥石流沟的流域形态指数与发生的泥石流容重之间的关系.基于单因素组合分析理论对原有泥石流容重计算公式进行了修正与完善.结果表明,在一定的流域面积条件下,陇南山地泥石流容重随流域形态指数的增加而不断增加.通过泥石流容重修正计算公式得出的泥石流容重与现场实测容重之间的计算误差绝大部分小于5%,且在应用于流域形态指数大于0.3的泥石流沟的容重计算时具有很高的可信度,修正的泥石流容重计算公式能够用以计算并反映陇南山地泥石流的真实容重.

山丘区小流域水面蒸发特性实例分析

分析流域蒸散发对水文预报和区域水资源量评价都具有重要意义。限于研究条件,当前主要以研究流域水面蒸发为主,通过水面蒸发与陆面蒸发和流域总蒸发建立关系来间接推算流域整体蒸散发能力。文章以伊春市带岭区永翠河流域为例,对高海拔小流域水面蒸发的规律特征进行实例分析。具体分析了流域代表站水面蒸发量的年际、年内变化规律。利用相关要素对比法进行了资料合理性检查。流域不同口径蒸发资料的换算进行了分析,得出了20cm口径与E-601型蒸发器观测资料的换算关系,可为当地分析天然水体蒸发量和流域总蒸发提供了参考借鉴。