【摘要】：發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明,單純對(duì)點(diǎn)源進(jìn)行治理無(wú)法從根本上解決水質(zhì)惡化問(wèn)題,非點(diǎn)源污染已逐漸成為人們關(guān)心的污染形式。阿什河流域是我國(guó)的糧食主產(chǎn)區(qū)之一,區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)期高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式導(dǎo)致化肥施用總量持續(xù)增加,有效利用率降低,大量殘留的化肥養(yǎng)分遷出土體,污染地表水及地下水。相關(guān)研究結(jié)果表明,阿什河目前已成為松花江干流水質(zhì)的主要污染源之一,并且流域內(nèi)的非點(diǎn)源污染已經(jīng)超過(guò)了點(diǎn)源污染。強(qiáng)烈的人類(lèi)活動(dòng)在不斷的改變土地利用的方式與景觀格局,影響了流域內(nèi)的產(chǎn)匯流狀況,進(jìn)而影響了流域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量。因此,探討土地利用與非點(diǎn)源污染的之間的關(guān)系,對(duì)阿什河流域水質(zhì)的污染過(guò)程認(rèn)知與控制管理具有重要的實(shí)踐意義。首先本研究以阿什河流域?yàn)檠芯繀^(qū),建立了本地化的非點(diǎn)源污染數(shù)據(jù)庫(kù),并以此為基礎(chǔ)建立了研究區(qū)的SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型。率定與驗(yàn)證結(jié)果表明,所構(gòu)建的模型適用于阿什河流域的徑流與總氮及總磷模擬�；诮⒌腟WAT模型,本研究對(duì)阿什河流域的非點(diǎn)源污染時(shí)空特征進(jìn)行了解析。研究結(jié)果表明:在年際間,非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷負(fù)荷的變化受到地表徑流與施肥量的共同影響,但受到地表徑流的影響更直接;在年內(nèi),非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染主要集中在汛期(5-9月),非點(diǎn)源總氮汛期產(chǎn)生的污染物在豐水年、平水年、枯水年分別占全年總量的72.47%、59.86%和53.92%,非點(diǎn)源總磷汛期產(chǎn)生的污染物在豐水年、平水年、枯水年分別占全年總量的87.25%、87.02%和87.30%;在空間上,阿什河流域非點(diǎn)源總氮與總磷空間差異顯著,下游左岸區(qū)域?yàn)榉屈c(diǎn)源污染最嚴(yán)重的區(qū)域,中游次之,下游右岸與上游區(qū)域最低。利用Arc GIS與Fragstat軟件分析了流域內(nèi)各時(shí)期土地利用類(lèi)型與景觀格局的變化,探討了土地利用與非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明:耕地與林地是流域內(nèi)的主要土地利用方式,兩者合計(jì)超過(guò)了流域面積的92%,非點(diǎn)源污染與土地利用類(lèi)型及景觀格局關(guān)系密切,非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷的污染輸出風(fēng)險(xiǎn)為耕地城鎮(zhèn)用地草地林地;景觀格局多樣性越豐富,且分布越不均衡,則非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染越嚴(yán)重,景觀格局最大斑塊的優(yōu)勢(shì)度越大,破碎性越小,且相互之間的連通性越好,則非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染越小。通過(guò)情景模擬技術(shù)分別模擬了退耕還林、等高種植、化肥減量與植被過(guò)濾帶等非點(diǎn)源管理措施及其綜合效果。結(jié)果表明:通過(guò)坡耕地退耕還林,可減少1.03-5.35%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與0.94-8.09%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷;通過(guò)等高耕作,可減少0.51-2.77%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與0.49-4.54%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷;通過(guò)20%的化肥減量,可減少0.65-6.52%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與0.01-2.95%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷;20 m的植被過(guò)濾帶可減少42.62-69.51%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與80.09-86.27%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷。通過(guò)綜合管理措施,可減少34.90-54.36%的總氮負(fù)荷以與35.32-60.89%的總磷負(fù)荷。為達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中Ⅳ類(lèi)水體總氮與總磷的濃度標(biāo)準(zhǔn),2006-2010年尚需削減45.87-82.53%的點(diǎn)源總氮負(fù)荷與35.58-66.85%的點(diǎn)源總磷負(fù)荷。最后,綜合地理位置、土地利用、坡度、干濕性與非點(diǎn)源污染負(fù)荷等因素將阿什河流域進(jìn)行了污染控制單元的劃分,并給出了相應(yīng)的非點(diǎn)源污染控制管理建議,進(jìn)而指導(dǎo)流域管理與規(guī)劃。綜上所述,本研究綜合應(yīng)用了數(shù)值模擬、地理信息學(xué)、景觀學(xué)以及生態(tài)學(xué)等方法與原理,對(duì)阿什河流域的非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行了定量化計(jì)算,分析了非點(diǎn)源總氮、非點(diǎn)源總磷污染與土地利用之間的關(guān)系,應(yīng)用情景模擬技術(shù)對(duì)污染削減措施及其效果進(jìn)行了定量化評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上對(duì)阿什河流域進(jìn)行了污染控制區(qū)的劃分,并給出了綜合管理措施建議。本研究對(duì)全面認(rèn)識(shí)阿什河流域水污染的成因具有重要科學(xué)意義,并且對(duì)為阿什河流域水環(huán)境綜合治理與水資源保護(hù)提出了有科學(xué)依據(jù)的控制措施。同時(shí),也可為其他相似條件流域的水資源綜合管理與決策工作提供科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：X52
【圖文】：

技術(shù)路線(xiàn)圖

第 2 章 流域概況與基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)收集及標(biāo)準(zhǔn)化 2 章 流域概況與基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)收集及標(biāo)準(zhǔn)究區(qū)概況河流域地理位置位于 126°40′20″E～127°43′33″E 與 45°″N 之間，如圖 2-1 所示。流域面積 3545 平方公里，流域總?cè)丝诮?jīng)過(guò)阿城市區(qū)及周邊 18 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，并接納信義溝等溝渠排水。什河是松花江右岸一級(jí)支流，發(fā)源于松峰山鎮(zhèn)大個(gè)子嶺腳下北向西南流入西泉眼水庫(kù)，由水庫(kù)瀉下，折向西北，流經(jīng)尚志外等區(qū)縣后，于哈爾濱市東北方位匯入松花江，全長(zhǎng) 257 公

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本文編號(hào)：2722200