【摘要】：受高強(qiáng)度人為活動(dòng)和氣候變化影響,亞熱帶地區(qū)河流營(yíng)養(yǎng)鹽(氮、磷)濃度和入海通量呈現(xiàn)高度動(dòng)態(tài)變化。傳統(tǒng)水環(huán)境監(jiān)測(cè)頻率低、參數(shù)少,無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估河流氮磷通量及其變化。本研究于2014～2016年在福建省九龍江開(kāi)展逐日觀(guān)測(cè)(其中2014年為平水年,2015年為偏豐水年,受ENSO影響2016年為極豐水年),探明河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸送過(guò)程及其水文調(diào)控機(jī)制,建立適用于九龍江流域的LOADEST模型,并分析氨氮(NH_4-N)、硝氮(NO_3-N)和活性磷酸鹽(SRP)的模擬效果差異及原因。主要研究結(jié)果如下:(1)受亞熱帶季風(fēng)氣候的影響,水文條件控制著河流營(yíng)養(yǎng)鹽濃度和通量輸出的時(shí)序與量級(jí)。營(yíng)養(yǎng)鹽年均濃度呈現(xiàn)“平水年偏豐水年極豐水年”基本趨勢(shì)。平水年(2014年),營(yíng)養(yǎng)鹽表現(xiàn)出豐水期稀釋和枯水期富集的季節(jié)特征。營(yíng)養(yǎng)鹽污染在枯水期存在累積效應(yīng),各形態(tài)濃度在春季(3月中下旬)達(dá)到峰值。由地表徑流輸送主控的NH_4-N,其濃度峰值出現(xiàn)時(shí)間比地下徑流主控的NO_3-N早1周。受ENSO影響,極豐水年(2016年)的暴雨事件增多、強(qiáng)度增大,營(yíng)養(yǎng)鹽稀釋效應(yīng)更為顯著。暴雨徑流引起河流營(yíng)養(yǎng)鹽的變化受控于源供應(yīng)(富集效應(yīng))和降雨徑流(稀釋效應(yīng))的疊加影響。2014年豐水期(5～9月)貢獻(xiàn)全年59%～73%的營(yíng)養(yǎng)鹽(NH_4-N、NO3-N和SRP)通量;2015年豐水期(5～10月)貢獻(xiàn)全年73%～83%的營(yíng)養(yǎng)鹽通量。2014～2016年,每年7～10場(chǎng)洪水事件歷時(shí)占比24%～53%,卻貢獻(xiàn)了當(dāng)年40%～68%的溶解態(tài)總氮(DTN)通量和48%～73%的溶解態(tài)總磷(DTP)通量。(2)LOADEST模型估算河流營(yíng)養(yǎng)鹽通量的效果受模擬時(shí)段長(zhǎng)短、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度極值比和采樣頻率的影響,且存在形態(tài)差異。LOADEST季節(jié)分段(分豐水期前、豐水期、豐水期后三段)模型估算營(yíng)養(yǎng)鹽通量的效果優(yōu)于多年模型(2014～2016年)和單年模型。相對(duì)于平水年,極豐水年?duì)I養(yǎng)鹽月通量的模擬誤差明顯增大。分段模型估算不同時(shí)間尺度的營(yíng)養(yǎng)鹽通量的相對(duì)誤差(RE)范圍:洪水事件營(yíng)養(yǎng)鹽通量月通量年通量。洪水事件營(yíng)養(yǎng)鹽通量的模擬效果與營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的變化程度密切相關(guān),洪水期間營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的極值比和模擬誤差的極差呈顯著正相關(guān)(R~20.75,p0.01)。分段模型估算NO_3-N年月通量的誤差小于NH_4-N和SRP。平水年(2014年),洪水事件NH_4-N通量(RE10%)的模擬誤差整體小于NO_3-N通量(RE15%)和SRP通量(RE30%);但在豐水年(2015～2016年),分段模型估算洪水事件NO3-N通量(RE10%)的效果優(yōu)于NH_4-N和SRP。基于每周一采或每周兩采的頻率,模型可以較合理地模擬NO_3-N的年月通量(月通量誤差-0.3±8%,年通量誤差-1±3%),降低采樣頻率會(huì)導(dǎo)致更大的誤差。NH_4-N和SRP濃度的動(dòng)態(tài)變化(極值比更大)強(qiáng)于NO3-N,要求NH_4-N和SRP有更高的采樣頻率。捕捉洪水樣品和增大采樣頻率(小時(shí)頻率)可以有效改善LOADEST模型估算洪水事件營(yíng)養(yǎng)鹽通量的效果(RE5%)。(3)結(jié)合水質(zhì)水量在線(xiàn)高頻監(jiān)測(cè)技術(shù),將“水質(zhì)水量直接估算模型”和“LOADEST通量模型”集成于九龍江河流入海通量智能監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽通量的全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。以“年通量模擬誤差5%,月通量模擬誤差10%”為目標(biāo),要求在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)量NO_3-N和NH_4-N時(shí)維護(hù)時(shí)限小于7天,測(cè)量SRP時(shí)最多2天。本文在不同時(shí)間尺度(月、季、年際、洪水事件)進(jìn)行觀(guān)測(cè)與模型研究,總結(jié)了九龍江河流營(yíng)養(yǎng)鹽輸出的水文控制機(jī)制和形態(tài)差異,通過(guò)模型評(píng)估與優(yōu)化,應(yīng)用于河流入海通量高頻監(jiān)測(cè)與模擬信息系統(tǒng),可為全球變化背景下我國(guó)河口灣污染總量控制、藻華監(jiān)測(cè)預(yù)警、海陸統(tǒng)籌管理提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：廈門(mén)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P333;X52
【圖文】：

現(xiàn)對(duì)河流入海污染通量的數(shù)據(jù)管理和智能監(jiān)控。逡逑１．３．３研究技術(shù)路線(xiàn)逡逑研宄思路（圖１－１）：通過(guò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)研究支撐模型研究，并將研究結(jié)果應(yīng)用于逡逑實(shí)踐示范中。首先，基于營(yíng)養(yǎng)鹽濃度觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和流域氣象水文參數(shù)總結(jié)不同時(shí)間逡逑尺度下九龍江流域水文和營(yíng)養(yǎng)鹽輸出的基本特征。其次，進(jìn)行九龍江ＬＯＡＤＥＳＴ逡逑模型效果的評(píng)估與優(yōu)化。建立不同時(shí)間尺度（多年、單年、水文期）的數(shù)據(jù)集分逡逑別率定ＬＯＡＤＥＳＴ模型，得到多年模型、單年模型、分段模型（縱向?qū)Ρ龋�，比逡逑較各營(yíng)養(yǎng)鹽形態(tài)（Ｎ０３－Ｎ、ＮＨ４－Ｎ、ＳＲＰ）的通量誤差（橫向?qū)Ρ龋�，�?yōu)選適用于逡逑以九龍江為代表的亞熱帶河流的ＬＯＡＤＥＳＴ模型。評(píng)估不同采樣頻率（主要包括逡逑高頻采樣和低頻懫樣）對(duì)模型行為的影響�？偨Y(jié)水文條件對(duì)模型行為的影響。最逡逑后，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，將ＬＯＡＤＥＳＴ模型集成于九龍江河海界面營(yíng)養(yǎng)鹽通量智能監(jiān)逡逑控系統(tǒng)，以“年通量誤差＜５％，月通量誤差＜１０％”為目標(biāo)，分營(yíng)養(yǎng)鹽形態(tài)對(duì)在逡逑線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器的穩(wěn)定性提出要求。逡逑８逡逑

第２章材料與方法逡逑２．１研究區(qū)概況逡逑九龍江位于中國(guó)東南沿海地區(qū)（圖２－１），是福建省第二大河流，流域面積為逡逑１４７４０邋ｋｍ２。九龍江流域東經(jīng)范圍１１６°４６＇５５＂￣１１８°０２＇１７＂，北緯范圍逡逑２４°２３Ｗ￣２５°５３３８”，一級(jí)支流主要包括北溪、西溪和南溪，流經(jīng)龍巖、漳平、逡逑華安、長(zhǎng)泰、南靖、平和、漳州、龍海等８?jìng)�(gè)縣（市、區(qū)）。逡逑２．１．１自然環(huán)境逡逑九龍江發(fā)源于博平嶺山脈東麓和戴云山南端，北溪的（最大的干流）流域面逡逑積為９５７０邋ｋｍ２，河道平均坡降為２．４％。；西溪流域面積為３９４０邋ｋｍ２，河道平均坡逡逑降為３．１％。。北溪主流發(fā)源于龍巖市西北方向的博平嶺山脈梅花山一帶，上游為逡逑雁石溪，主要支流包括萬(wàn)安溪、寧洋溪、永福溪、新橋溪、西浦溪和龍津溪等。逡逑北溪從河源到河口全長(zhǎng)２７４邋ｋｍ，橫貫海拔范圍３２５邋ｍ邋（流域內(nèi)９１％的地區(qū)海拔逡逑高于２００邋ｍ）。北溪由西北向東南流經(jīng)龍巖山區(qū)（農(nóng)業(yè)集約化水平較高

和１６７７邐浦南站、鄭店站多年平均年徑流量分別是２６２邋ｍ３邋ｓ—１和１２６邋ｍ３邋ｓ＇逡逑北溪的流量明顯高于西溪。２０１４年龍巖和漳州的年降雨量分別為１７２４邋ｍｍ和逡逑１５９６邋ｍｍ，浦南和鄭店年均徑流量分別為２１８邋ｍ３邋ｓ—１和１１２邋ｍ３邋ｓ—１（圖３－１、表３－１邋）。逡逑九龍江流域降雨量具有年內(nèi)分配不均的特征，流域的主要降水形式為春季鋒面雨逡逑（３￣４月）以及夏季臺(tái)風(fēng)雨（５￣８月）。逡逑７００邋邐—－１邋邐邐邋邐１逡逑ａ）邋Ｎｏｒｔｈ邋Ｒｉｖｅｒ邐｜ｉ＝ＤＰｕｎａｎ邋（１９７０－２００７）￣￣￣邋ｂ）邋Ｗｅｓｔ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｉ邐Ｚｈｅｎｇｄｉａｎ邋（１９７０－２００７）逡逑一邋９ｓ邋６００邋－邐費(fèi)邋0ａ＊Ｐｕｎａｎ邋（２０１４）邐Ｚｈｅｎｇｄｉａｎ邋（２０１４）逡逑＇灄邐Ｌｏｎｇｙａｎ邋（１９７０－２００７）邐－邋Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ邋（１９７０－２００７）逡逑＿邋－ｏ－邋Ｌｏｎｇ＼ｒａｎ邋（２０１４）邐邋—Ｏ？邋Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ邋（２０１４）逡逑５００邋■邐／Ｉ逡逑ｓ．｜邐１邐ｆｌ逡逑？Ｓ邋ｆ邋４００邋－逡逑：邋Ｍｉｌ邋１邋ｌｉＪｉ邋丨邋Ｉｆｌｗ，逡逑１邐２邐３邐４邐５邐６邐７邐８邐９邐１０邋１１邋１２邐１２３４５６７８９邐１０邋１１邐１２逡逑Ｍｏｎｔｈ邐Ｍｏｎｔｈ逡逑注：柱狀表示流量；圓圈表示降雨量。逡逑圖３－１邋２０１４年月降雨量、流量與１９７０？２００７年期間多年月均水平的比較逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｃｈａｒｇｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋２０１４邋ａｎｄ邋１９７０－２００７逡逑近年來(lái)

【參考文獻(xiàn)】

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1 魯婷;陳能汪;陳朱虹;王龍劍;吳杰忠;;九龍江河流-庫(kù)區(qū)系統(tǒng)沉積物磷特征及其生態(tài)學(xué)意義[J];環(huán)境科學(xué);2013年09期

2 儲(chǔ)茵;潮洪武;馬友華;鄭珊珊;潘應(yīng)生;;巢湖流域豐樂(lè)河洪水事件營(yíng)養(yǎng)鹽輸出動(dòng)態(tài)研究[J];長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境;2013年08期

3 李娜;盛虎;何成杰;郭懷成;;基于統(tǒng)計(jì)模型LOADEST的寶象河污染物通量估算[J];應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

4 陳能汪;王龍劍;林暉;吳杰忠;劉韜;;九龍江流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與河流水質(zhì)時(shí)空關(guān)聯(lián)分析[J];生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào);2012年01期

5 黃金良;李青生;洪華生;林杰;曲盟超;;九龍江流域土地利用/景觀(guān)格局-水質(zhì)的初步關(guān)聯(lián)分析[J];環(huán)境科學(xué);2011年01期

6 黃秀琴;;九龍江流域水文特性[J];水利科技;2008年01期

7 蔡毅;邢巖;胡丹;;敏感性分析綜述[J];北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年01期

8 鮑名;黃榮輝;;近40年我國(guó)暴雨的年代際變化特征[J];大氣科學(xué);2006年06期

9 王衛(wèi)平;洪華生;張玉珍;曹文志;;九龍江污染物入海通量初步估算[J];海洋環(huán)境科學(xué);2006年02期

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1 王衛(wèi)平;九龍江流域水環(huán)境容量變化模擬及污染物總量控制措施研究[D];廈門(mén)大學(xué);2007年

2 陳能汪;九龍江流域氮的源匯過(guò)程及其機(jī)制[D];廈門(mén)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2777504