【摘要】：非點(diǎn)源污染由于具有來源途徑多、污染嚴(yán)重、難以實(shí)時監(jiān)測和治理等特點(diǎn)，成為當(dāng)今世界上難以治理的主要課題之一，在全球范圍內(nèi)引起廣泛的關(guān)注。農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染（Agricultural Non-point Source Pollution）是非點(diǎn)源污染的重要方面，因其對水環(huán)境污染的貢獻(xiàn)越來越突出，已經(jīng)引起了高度重視，近年來我國政府加大了對流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的研究和治理工作，特別是河流的發(fā)源地污染的防治工作，并取得了很多成果。 招蘇臺河發(fā)源于吉林省，于遼寧省境內(nèi)匯入遼河，是重要的農(nóng)業(yè)灌溉水源和污染物受納水體，其污染防治對下游水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，河流多個斷面為劣V類水質(zhì)，無法滿足水功能要求，流域內(nèi)以農(nóng)業(yè)種植和畜禽養(yǎng)殖為支撐產(chǎn)業(yè)，工業(yè)企業(yè)較少，且易于管理控制，水體污染以農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染為主。鑒于此，本文以水文學(xué)、地理學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)等理論為指導(dǎo)，利用3S技術(shù)和SWAT模型對吉林省招蘇臺河流域的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染進(jìn)行模擬研究，有針對性的提出流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制措施，為研究區(qū)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的控制和管理及流域的水環(huán)境保護(hù)提供決策依據(jù)。 針對研究區(qū)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源的特點(diǎn)，對農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活污染，以及管理措施進(jìn)行調(diào)查和資料收集，結(jié)果顯示，研究區(qū)的土地利用類型以耕地為主，農(nóng)業(yè)種植的面積占總面積的77.61%，糧食作物包括玉米、稻谷、豆類及薯類等，農(nóng)藥、化肥的多年平均施用量為369.50t和66180.86t，施用的總量有逐年增加的趨勢；研究區(qū)共有養(yǎng)殖場91家，主要分布在河流的兩岸，養(yǎng)殖的數(shù)量總計(jì)290.55萬頭（只），排放的糞和尿量為12.70和11.18萬t/a；招蘇臺河流域共有人口30.93萬人，生活污水、生活垃圾和人糞尿的產(chǎn)生量分別是790.28、1.13、5.31萬t。 在3S技術(shù)的支持下，構(gòu)建了流域的數(shù)字高程模型（DEM）、土地利用/覆被和土壤類型圖等一系列的空間數(shù)據(jù)庫；通過資料收集、軟件模擬計(jì)算和調(diào)查統(tǒng)計(jì)，完成氣象、土壤屬性等農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模擬的屬性數(shù)據(jù)庫，用于模型模擬農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的工作。分析和評價SWAT模型在招蘇臺河流域的適用性，利用梨樹縣水文站2000-2010年的監(jiān)測數(shù)據(jù)和SWAT模型的Sensitivity Analysis模塊對徑流和泥沙過程的35個參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，，篩選出最為敏感的參數(shù)。其中，CN2是影響徑流和泥沙模擬結(jié)果最為顯著的參數(shù)，對徑流模擬過程較為敏感的參數(shù)還有ESCO、SOL_AWC、ALPHA_BF等。模型參數(shù)的校準(zhǔn)和驗(yàn)證利用相對誤差、相關(guān)系數(shù)和Nash-Suttcliffe系數(shù)來對模型結(jié)果進(jìn)行評價，結(jié)果表明SWAT模型對招蘇臺河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模擬具有較好的適用性，可用于農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模擬研究。 利用SWAT模型模擬結(jié)果得到招蘇臺河流域的總氮（TN）、總磷（TP）和泥沙年均負(fù)荷，其值分別為1296.07t、137.68t和36427.36t。招蘇臺河流域泥沙、TN和TP的污染負(fù)荷最大值出現(xiàn)在每年的7月和8月雨季，降雨量和徑流量均較大，通過相關(guān)性分析，降雨量、徑流量與泥沙、TN和TP有較好的相關(guān)性，降雨量和強(qiáng)度對泥沙和農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷有較大的影響，徑流量對污染物的運(yùn)移過程起著重要的作用。分析了污染物的空間分布，土壤侵蝕強(qiáng)度最大的是子流域8、19、26，而TN污染負(fù)荷最大的是子流域7、12、19，TP輸出強(qiáng)度最大的是12、19。農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的空間分布與降雨量、土壤侵蝕的空間分布有較好的相關(guān)性，土地利用類型、土壤類型、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活對其空間分布也有一定的影響。 入河系數(shù)是描述污染物入河途徑的重要參數(shù)，本文以模型模擬結(jié)果為依據(jù)，計(jì)算了各子流域入河系數(shù)，并利用空間插值的方法得到整個研究區(qū)入河系數(shù)的空間分布。入河系數(shù)的變化特征顯示，泥沙、TN和TP的入河系數(shù)具有一致的規(guī)律特征，即從西南到東北方向呈現(xiàn)遞增，主要的影響因素是坡度、土地利用類型及土壤類型等。在此基礎(chǔ)上，模擬了退耕還林（還草）、河流兩岸植被緩沖帶等控制措施的情景，結(jié)果表明，在河流兩岸修建植被緩沖帶對污染物的削減作用更為顯著，且緩沖帶的寬度設(shè)定為15m時，可以滿足水體功能的需要。最后，針對研究區(qū)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染特征，從農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活及管理措施提出了污染的控制措施。 通過本文的研究，較全面地揭示了招蘇臺河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的產(chǎn)生、分布、進(jìn)入河流的途徑及其影響因素，了解其動態(tài)變化，進(jìn)而提出有針對性的治理措施。研究結(jié)果為河流水質(zhì)安全和流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、制定農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染防治措施提供技術(shù)支持和理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：X71;X52

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本文編號：2626197