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典型平原河网地区非点源污染特征与控制研究

李奇宸

典型平原河网地区非点源污染特征与控制研究

李奇宸1
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作者信息

  • 1. 西安理工大学
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摘要

近年来,随着国家对水环境治理的不断重视,点源污染情况已经得到了很大的改善,非点源污染成为水环境污染的主要原因。在我国南方平原河网地区,一方面由于人口众多,农业发达,导致生活和农业非点源污染问题严重;另一方面由于河网密布,水系发达,雨季持续时间长,雨量大,因此地表径流携带大量污染物进入河道,使平原河网地区非点源污染更加显著和敏感。因此定量分析平原河网地区非点源污染特征,探究污染来源及影响因素,对控制流域水环境污染具有重大意义。本研究基于安徽省清洁小流域建设项目需求,以兆河流域为研究区,通过构建流域非点源污染模型,模拟研究区流域氮磷污染入河量与非点源污染负荷,分析流域非点源污染时空分布特征;并预测流域规划年污染特征,识别非点源污染关键区,同时结合耕种管理措施与工程拦截措施提出流域非点源最佳管理措施,研究结果为项目建设提供参考。 本文的主要研究内容如下: (1)对研究区兆河流域的主要河流水体采样分析发现,12条检测河流中有5条为劣V类水,污染超标严重,主要超标指标为总氮、总磷;根据研究区干流序列水质评价与MK突变检验,干流水质总氮超标严重,个别监测断面为V类水质,水体污染趋势总体呈不显著的下降趋势。 (2)建立了基于SWAT模型的流域非点源污染预测模型,通过对模型的率定和验证,表明该模型在兆河流域具有良好的适用性。模拟结果表明研究区总氮年平均入河量为1619吨/年,总磷年平均入河量为94.82吨/年,在不同的水文年,入河污染物总量有所差别,表现为洪水年(2016年)>丰水年(2014年)>平水年(2013年)>枯水年(2011年)。在各子流域中县河流域在丰水年和平水年污染排放占比最高,而在枯水年环圩河流域非点源污染排放量最大。 (3)根据研究区土地利用规划与点源增长预测数据,对研究区规划年污染进行预测,结果表明规划年流域总氮污染入河量1855.27-2550.46吨,比现状年增加37.47%-4.89%,总磷74.79-120.55吨,比现状年增加7.96%-6.97%;质预测评价显示规划年流域内有8个子流域总氮含量超过Ⅴ类水标准;有2个子流域总磷含量达到劣Ⅴ类水质。同时表明规划年入河污染物中由非点源污染贡献的总氮达到58.23%以上,总磷38.57%-61.89%。 (4)根据单元负荷指数法对规划年各子流域非点源污染强度分级,将处于“重度”流失强度的县河、失曹河、裴河、盛桥河与“较重”流失强度的环圩河子流域作为非点源污染负荷关键区施加非点源控制措施。结果表明不同控制措施对非点源污染的控制效果不尽相同,具体表现为植草河道>植被过滤带>增加化肥埋深>削减化肥施用量。通过优化组合最终确定流域最佳管理措施为:增加化肥施用埋深、削减50%化肥施用量、1米长植草河道、田间面积与植被过滤带面积比45,在关键区流域实施以上措施后,各子流域中总氮为“重度”流失强度的仅剩下失漕河子流域,总磷已无“中度”流失强度以上的子流域。

关键词

平原河网/非点源污染/SWAT模型/时空分布

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授予学位

硕士

学科专业

环境科学与工程;环境工程

导师

程文/王敏

学位年度

2020

学位授予单位

西安理工大学

语种

中文

中图分类号

X5
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