本文關(guān)鍵詞：基于SWAT模型的哈爾濱磨盤山水庫流域非點源污染模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：哈爾濱磨盤山水庫是哈爾濱市市區(qū)473.6萬人的唯一飲用水水源地,隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們環(huán)保和健康意識的提高,越來越關(guān)注水源地的環(huán)境安全問題。哈爾濱磨盤山水庫流域主要污染源為非點源污染,采取有效的非點源污染防治措施,減少非點源的污染負荷是保障哈爾濱市的飲水安全,乃至對保證哈爾濱市社會穩(wěn)定和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展起到重大作用。本文通過構(gòu)建分布式的物理模型SWAT,結(jié)合RS、GIS等方法對土地利用LUCC過程,對哈爾濱磨盤山水庫流域非點源污染情況進行模擬,揭示了哈爾濱磨盤山水庫流域非點源污染的規(guī)律,對不同土地利用情景模式預測非點源污染負荷,采用畜禽養(yǎng)殖非點源污染負荷預警值(A值)方法進行了環(huán)境風險分析,探討研究區(qū)域非點源污染的最佳管理措施和成本分析,提出生態(tài)移民和生態(tài)補償?shù)淖罴压芾泶胧?研究的結(jié)果對進一步深入研究類似水源地保護、土地管理和利用具有重要的理論意義和參考價值。全文共分為4個部分,8個章節(jié),第1部分即第1章,對非點源污染和水源地保護國內(nèi)外最新進展進行了綜述；第2部分包括第2章、第3章和第4章,主要對研究區(qū)域和SWAT模型進行了介紹,基礎數(shù)據(jù)的處理和模型的率定、驗證以及研究區(qū)非點源污染的現(xiàn)狀進行分析；第3部分包括第5章、第6章、第7章、第8章,主要對研究區(qū)域進行了非點源污染的模擬,探討如何有效保護水源地；第4部分是結(jié)論。通過研究,主要得出下述結(jié)論：(1)成功在哈爾濱磨盤山水庫流域構(gòu)建分布式的物理模型SWAT,進行敏感性分析、率定和驗證,相對誤差RE不大于20%,模型效率系數(shù)Ens不低于0.7,相關(guān)系數(shù)R2不低于0.68,表明模型當中參數(shù)的調(diào)教是可信的,模型預測的準確度是有一定保障的,可以滿足模型預測的要求。(2)通過對哈爾濱磨盤山水庫流域非點源污染的模擬,揭示了研究區(qū)域非點源污染的特征,找到主要的人為非點源貢獻率是農(nóng)業(yè)非點源。通過分析非點源污染的時空分布規(guī)律,說明非點源污染物流失大多數(shù)是發(fā)生在降雨和地表徑流產(chǎn)生期間,汛期泥沙流失量占總流失量86%以上,汛期TN污染負荷占總污染負荷51.29%,汛期TP污染負荷占總污染負荷58.07%。距離水體較近的農(nóng)村居民點和農(nóng)田非點源污染負荷較高,對水體水質(zhì)影響較大。(3)分析磨盤山水庫流域土地利用變化情況,得出林地是磨盤山水庫流域的主要土地利用類型,其次是未利用地占具較大大比重,從2009年到2013年,土地利用面積變化最大的是草地,由占區(qū)域面積1.8%增加到3.12%,增加了1.32%,增加草地面積1503.63hm2,其次是旱田面積變化較大,由占區(qū)域面積6.05%減少到5.08%,減少旱田面積1109.79hmz,其他類型土地利用面積變化均不大。(4)通過不同土地利用對非點源污染的影響分析,得出林地具有較強的減水、減沙效應,從非點源污染控制的角度考慮,現(xiàn)有的未利用地及大于15。不宜農(nóng)耕的坡耕地應一律植樹造林、種草,距離水體較近的大貴村、三人班村應盡早搬遷,耕地應退耕還林還草。(5)結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況,分析了畜禽養(yǎng)殖非點源污染的環(huán)境風險。研究區(qū)域全年排放養(yǎng)殖廢水總量為4.993萬噸,其中含有TN1.073噸,TP3.92噸,糞便負荷量估算結(jié)果表明了三人班村、永勝林場承受畜禽糞便的能力最強,承受能力最弱的是長征經(jīng)營所和曙光林場。對該流域村屯分別進行預警值A的求算,只有三人班和大貴村的預警級別達到Ⅲ級,其他地區(qū)均為Ⅱ級。(6)對磨盤山水源地非點源污染,采取最佳管理措施是生態(tài)移民和采取生態(tài)補償機制。對流域的現(xiàn)有非點源污染負荷進行估算,結(jié)果表明研究區(qū)域土壤侵蝕的污染價值損失量最大約占45%,農(nóng)村生活污染損失其次37%,畜禽養(yǎng)殖污染的價值損失最小約18%。本文主要創(chuàng)新點：首次對哈爾濱磨盤山水庫流域土地利用LUCC過程的時間和空間變化特征對水庫水量和水質(zhì)的影響進行定量研究,提出了采取態(tài)移民和生態(tài)補償?shù)淖罴压芾泶胧�。為定量化研究、分析和預測哈爾濱磨盤山水庫流域非點源污染提供了新的方法。
【關(guān)鍵詞】：磨盤山水庫 非點源污染 SWAT模型 土地利用/覆被變化
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X524
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外非點源污染和水源地保護研究進展13-17
• 1.2.1 國內(nèi)外非點源污染研究進展13-15
• 1.2.2 國內(nèi)外水源地保護研究進展15-17
• 1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-19
• 1.3.2 技術(shù)路線19-20
• 2 研究區(qū)概況及非點源污染現(xiàn)狀20-31
• 2.1 研究區(qū)概況20-25
• 2.1.1 五常市自然概況20-22
• 2.1.2 五常市社會環(huán)境概況22-23
• 2.1.3 磨盤山水庫自然概況23-25
• 2.1.4 磨盤山水庫社會經(jīng)濟狀況25
• 2.2 非點源污染現(xiàn)狀25-30
• 2.2.1 水源地保護區(qū)情況25-26
• 2.2.2 非點源污染來源26
• 2.2.3 研究區(qū)非點源污染現(xiàn)狀分析26-29
• 2.2.4 研究區(qū)點源污染現(xiàn)狀分析29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 3 SWAT模型基本原理和基礎數(shù)據(jù)處理31-44
• 3.1 SWAT模型基本原理31-33
• 3.2 基礎數(shù)據(jù)處理33-43
• 3.2.1 空間數(shù)據(jù)庫的建立33-36
• 3.2.2 屬性數(shù)據(jù)庫的建立36-43
• 3.2.3 模型初始化管理情景43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 4 參數(shù)敏感性分析、模型率定和驗證44-56
• 4.1 參數(shù)敏感性分析44-46
• 4.2 模型率定和驗證46-55
• 4.2.1 水量部分的參數(shù)率定和驗證48-50
• 4.2.2 泥沙參數(shù)率定和驗證50-51
• 4.2.3 水質(zhì)參數(shù)率定和驗證51-54
• 4.2.4 模型參數(shù)的確定54-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 5 非點源污染負荷的估算和分析56-64
• 5.1 非點源污染負荷的估算56-58
• 5.2 非點源污染的貢獻率分析58-59
• 5.3 非點源污染負荷的時空變化規(guī)律59-63
• 5.3.1 非點源污染的時間變化規(guī)律59-60
• 5.3.2 非點源污染的空間變化規(guī)律60-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 6 土地利用變化對非點源污染的影響分析64-68
• 6.1 數(shù)據(jù)預處理64
• 6.2 土地利用動態(tài)變化分析64-67
• 6.2.1 土地利用類型面積變化分析64-65
• 6.2.2 土地利用類型變化65-67
• 6.3 本章小結(jié)67-68
• 7 情景模擬和非點源污染風險分析68-77
• 7.1 土地利用情景設定68-69
• 7.2 土地利用情景模型的模擬結(jié)果與分析69-70
• 7.2.1 徑流水量的模擬結(jié)果與分析69
• 7.2.2 泥沙的模擬結(jié)果與分析69
• 7.2.3 水質(zhì)的模擬結(jié)果與分析69-70
• 7.3 畜禽養(yǎng)殖非點源污染風險分析70-76
• 7.3.1 畜禽養(yǎng)殖非點源污染現(xiàn)狀70-71
• 7.3.2 畜禽養(yǎng)殖非點源污染風險分析71-74
• 7.3.3 畜禽養(yǎng)殖非點源污染風險分析74-75
• 7.3.4 畜禽養(yǎng)殖非點源污染的控制75-76
• 7.4 本章小結(jié)76-77
• 8 非點源污染的最佳管理模式和成本效率分析77-86
• 8.1 非點源污染控制措施77-80
• 8.1.1 從源頭控制,對一級保護區(qū)內(nèi)居民進行搬遷77-78
• 8.1.2 從源頭控制,實施農(nóng)田養(yǎng)分管理,減少化肥流失78
• 8.1.3 推廣生態(tài)有機農(nóng)業(yè)技術(shù),減輕農(nóng)藥污染78
• 8.1.4 推廣農(nóng)村用沼氣技術(shù)78-79
• 8.1.5 實施多種措施減少水土流失79
• 8.1.6 啟動生態(tài)補償機制保護森林79-80
• 8.2 成本效益分析80-85
• 8.2.1 非點源污染價值估算80-82
• 8.2.2 非點源污染控制措施的效果及價值估算82-85
• 8.3 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-90
• 參考文獻90-97
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文97-98
• 致謝98-99

【參考文獻】

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本文編號：317318