【摘要】：當(dāng)今社會(huì)水環(huán)境污染的嚴(yán)重性已受到國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注,水污染問(wèn)題通常分為點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染兩種。在點(diǎn)源污染的控制能力逐步提升并得到有效治理的情況下,非點(diǎn)源污染成為了水源污染的主要污染源。特別是進(jìn)入21世紀(jì),中國(guó)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的影響將進(jìn)一步加劇,農(nóng)業(yè)和農(nóng)村發(fā)展引起的水污染將成為中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的最大挑戰(zhàn)之一。影響非點(diǎn)源污染的因素很多,其中土地利用/覆被變化是造成非點(diǎn)源污染的關(guān)鍵影響因素,它通過(guò)影響徑流量、泥沙量,進(jìn)而影響著非點(diǎn)源污染的產(chǎn)生及其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化的過(guò)程,從而影響非點(diǎn)源污染的氮磷負(fù)荷量。秦皇島依山傍海,境內(nèi)水系豐富,分屬灤河與冀東沿海河流兩大水系,是華北地區(qū)水資源相對(duì)豐富的地區(qū)。但近年來(lái)該地區(qū)水資源環(huán)境呈現(xiàn)污染加劇的趨勢(shì),水環(huán)境的安全度相對(duì)較低,目前水環(huán)境點(diǎn)源污染的問(wèn)題得到了一定的控制和解決,非點(diǎn)源污染的危害還沒(méi)有完全表現(xiàn)出來(lái),但從發(fā)展的角度看,有必要對(duì)該地區(qū)的非點(diǎn)源污染進(jìn)行研究,為該地區(qū)非點(diǎn)源污染的防治和治理提供一定科學(xué)依據(jù)。因此本文在重點(diǎn)考慮非點(diǎn)源污染的基礎(chǔ)上,以秦皇島地區(qū)為研究對(duì)象,探討了不同的土地利用方式對(duì)非點(diǎn)源氮磷污染的影響。主要包括以下內(nèi)容:(1)在實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上,進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和整理,根據(jù)秦皇島地區(qū)主要河流流域、水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水文站點(diǎn)資料、雨量站點(diǎn)資料、氣象站資料等數(shù)據(jù),依托ArcGIS等軟件構(gòu)建SWAT模型的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)以空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),運(yùn)用SWAT模型,對(duì)秦皇島地區(qū)的徑流、泥沙、非點(diǎn)源污染總氮、總磷負(fù)荷進(jìn)行模擬。通過(guò)參數(shù)敏感性分析,獲得徑流、泥沙、總氮和總磷的較為敏感的參數(shù),進(jìn)行模型參數(shù)的校準(zhǔn),并對(duì)模型的有效性和適用性進(jìn)行驗(yàn)證,構(gòu)建模型適用性評(píng)價(jià)指標(biāo)Re、R2和Ens都在要求的范圍內(nèi)的SWAT模型。(3)基于2000年、2005年、2010年和2014年秦皇島地區(qū)土地利用/覆被數(shù)據(jù),通過(guò)空間疊加分析流域土地利用/覆被的時(shí)空變化特征,對(duì)秦皇島地區(qū)土地利用/覆被變化進(jìn)行分析。(4)根據(jù)四個(gè)不同時(shí)期的土地利用類(lèi)型圖得到各時(shí)期土地利用類(lèi)型之間的面積和比例的變化,并運(yùn)用SWAT模型分別添加四期不同的土地利用類(lèi)型圖進(jìn)行研究區(qū)徑流、泥沙、非點(diǎn)源總氮、總磷負(fù)荷的模擬,分析土地利用變化對(duì)徑流、泥沙、非點(diǎn)源污染總氮、總磷負(fù)荷的時(shí)空變化影響情況。(5)對(duì)比研究時(shí)段內(nèi)非點(diǎn)源污染總氮、總磷負(fù)荷量與徑流量、泥沙量時(shí)空變化發(fā)現(xiàn),四種情景的的時(shí)空變化情況相對(duì)一致,說(shuō)明徑流量和產(chǎn)沙量是總氮總磷負(fù)荷的關(guān)鍵制約因素。徑流量大,攜帶的溶解態(tài)的氮磷元素就多,泥沙量大,攜帶的吸附態(tài)的氮磷元素負(fù)荷就大,從而使總氮總磷負(fù)荷增大。(6)進(jìn)行土地利用情景預(yù)測(cè),運(yùn)用SWAT模型對(duì)三種土地利用情景下的非點(diǎn)源污染的氮磷負(fù)荷進(jìn)行模擬,在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上定量分析三種不同預(yù)測(cè)情景導(dǎo)致不同土地利用方式對(duì)秦皇島地區(qū)非點(diǎn)源污染氮磷元素的時(shí)空影響。
[Abstract]:The severity of water pollution in today's society has been paid close attention at home and abroad, and the water pollution problem is usually divided into point source pollution and non-point source pollution. The non-point source pollution is the main pollution source of the water source pollution in the case of the gradual improvement of the control ability of point source pollution and the effective treatment. Especially in the 21st century, the effects of non-point source pollution on the eutrophication of the water body will be further increased, and the water pollution caused by the development of agriculture and rural areas will become one of the biggest challenges for China's sustainable development. The factors that affect the non-point source pollution are many, among which the land use/ cover change is the key influencing factor of non-point source pollution, and it influences the process of the generation of non-point source pollution and the migration and transformation of the nutrient substances by influencing the runoff and the amount of the sediment, so as to influence the nitrogen and phosphorus load of the non-point source pollution. Qinhuangdao is rich in water system, which is a relatively rich area of water resources in North China. However, in recent years, the situation of water resources in the area has become more and more serious, and the safety of the water environment is relatively low. At present, the problem of point source pollution in the water environment has been controlled and solved, and the harm of non-point source pollution has not been shown completely, but from the viewpoint of development, It is necessary to study the non-point source pollution in the area and provide a scientific basis for the prevention and treatment of non-point source pollution in the area. Therefore, on the basis of the consideration of non-point source pollution, this paper discusses the effects of different land-use methods on the pollution of non-point source, nitrogen and phosphorus in the area of Qinhuangdao as the research object. It mainly includes the following contents: (1) On the basis of field survey, data collection and sorting are carried out, according to the data of main river basin, water quality monitoring data, hydrological station point data, rainfall station point data and weather station data in Qinhuangdao area, The spatial database and the property database of SWAT model are constructed with the software of ArcGIS. (2) Based on spatial data and attribute data, SWAT model is applied to simulate the total nitrogen and total phosphorus load of runoff, sediment and non-point source pollution in Qinhuangdao area. Through the parameter sensitivity analysis, the more sensitive parameters of runoff, sediment, total nitrogen and total phosphorus are obtained, the model parameters are calibrated, and the validity and applicability of the model are verified. The model suitability evaluation indexes Re, R2 and Ens are all within the required scope. (3) Based on the data of land use/ cover in Qinhuangdao area in 2000, 2005, 2010 and 2014, the spatial and temporal change of land use/ cover in Qinhuangdao area is analyzed by the spatial superposition analysis. and (4) according to the land-use type map of the four different periods, the change of the area and the proportion between the land-use types of each period is obtained, and the SWAT model is used for respectively adding four different land-use type maps to study the simulation of the total nitrogen and the total phosphorus load of the area runoff, the sediment, the non-point source total nitrogen and the total phosphorus load, The influence of land-use change on total nitrogen and total phosphorus load of runoff, sediment and non-point source pollution was analyzed. (5) The time-and-spatial variation of total nitrogen, total phosphorus load and runoff and sediment volume of non-point source pollution in the comparative study period were found to be relatively consistent with the time-and-spatial variation of the four scenarios, indicating that the runoff and sediment concentration are the key factors of total nitrogen total phosphorus load. and the total nitrogen total phosphorus load is increased. (6) using the SWAT model to simulate the nitrogen and phosphorus load of the non-point source pollution in the three land use scenarios, The spatial and temporal effects of different land-use patterns on the nitrogen and phosphorus elements of non-point source pollution in Qinhuangdao area were quantitatively analyzed on the basis of the simulation results.
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：X52

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本文編號(hào)：2321753