平原河網(wǎng)典型區(qū)域非點(diǎn)源污染規(guī)律與調(diào)控模擬研究.pdf

1、平原河網(wǎng)區(qū)域水系縱橫交錯(cuò),湖泊眾多,河道水流平緩,水環(huán)境承載能力低,大量工業(yè)廢水、生活污水、含農(nóng)藥化肥的農(nóng)田灌溉排水等直接排入水體,導(dǎo)致整個(gè)流域湖泊水系污染嚴(yán)重。太湖是我國(guó)第三大淡水湖,太湖流域分布在平原河網(wǎng)區(qū)域,太湖流域小城鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,漁業(yè)、水果、茶園等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,化肥和農(nóng)藥等化學(xué)品施用量明顯增加,但小城鎮(zhèn)污水處理能力有限,處理率普遍低,大量城鎮(zhèn)、農(nóng)村廢污水進(jìn)入水體,致使大部分河道水質(zhì)污染嚴(yán)重,小城鎮(zhèn)非點(diǎn)源污染問題愈發(fā)突出,

2、負(fù)荷越來越大,比例份額越來越高。
　　 本文通過廣泛的調(diào)查分析,選擇平原河網(wǎng)典型區(qū)域太湖流域雪堰鎮(zhèn)作為研究區(qū)域,收集雪堰鎮(zhèn)自然地理、社會(huì)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況等基本資料,定期對(duì)研究區(qū)進(jìn)行常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè),分別運(yùn)用單因子分析法與BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法評(píng)價(jià)雪堰鎮(zhèn)水系污染現(xiàn)狀。采用定性與定量分析相結(jié)合、野外調(diào)查與室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的研究手段,運(yùn)用2009年4月至2010年3月雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析次降雨事件下上澗村流域、龍泉河流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口氮、磷、

3、COD流失特征,研究雪堰鎮(zhèn)雅浦港氮、磷、COD沿程變化規(guī)律,探討雪堰鎮(zhèn)不同土地利用類型氮、磷、COD的流失,并在上澗村小流域針對(duì)氮、磷做進(jìn)一步機(jī)理流失規(guī)律研究。借助于水文模擬中“流域離散化”理論,找出最能代表流域特征的典型匯水區(qū),對(duì)其非點(diǎn)源污染進(jìn)行系統(tǒng)、全面和深入研究,選用連續(xù)型分布式參數(shù)模型——AnnAGNPS,建立AnnAGNPS模型數(shù)據(jù)庫,對(duì)其進(jìn)行計(jì)算、模擬,檢驗(yàn)?zāi)Ｐ驮谘┭哝?zhèn)的可行性與適用性,模擬計(jì)算雪堰鎮(zhèn)全年及各月氮、磷污染負(fù)荷

4、,識(shí)別氮、磷污染的關(guān)鍵源區(qū),對(duì)該模型進(jìn)行參數(shù)敏感性分析,設(shè)計(jì)污染控制管理措施并定量分析最佳管理措施(BMPs)效果,提出非點(diǎn)源污染控制的對(duì)策和措施。通過上述工作,得到以下結(jié)論:
　　 1、對(duì)雪堰鎮(zhèn)進(jìn)行常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè),分別運(yùn)用單因子分析法與BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法研究評(píng)價(jià)雪堰鎮(zhèn)地表水質(zhì)污染程度和環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀,識(shí)別關(guān)鍵污染指標(biāo)。評(píng)價(jià)結(jié)果表明,雪堰鎮(zhèn)水質(zhì)總體較差,基本為Ⅴ類或劣Ⅴ類,總氮污染最為嚴(yán)重,超過Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)3.25倍。三條主要河流雅浦港

5、水質(zhì)較好,武進(jìn)港與龍泉河水質(zhì)相對(duì)較差。汛期6月～9月水質(zhì)相對(duì)較好,而枯水期11月～4月水質(zhì)相對(duì)較差,雅浦港汛期水質(zhì)改善最為明顯,武進(jìn)港、龍泉河枯水期水質(zhì)變差最為突出。
　　 2、研究次降雨過程中上澗村流域、龍泉河流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口氮、磷、COD濃度變化規(guī)律,探討雪堰鎮(zhèn)流域內(nèi)不同土地利用類型地表徑流氮、磷、COD流失特征,分析研究上澗村小流域氮、磷的流失特征。結(jié)果表明:
　　 上澗村小流域、龍泉河小流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口氮

6、隨時(shí)間變化不大,基本呈平穩(wěn)狀態(tài),隨著降雨強(qiáng)度的增大,氮流失濃度隨之增大?？扇苄缘S時(shí)間推移變化不明顯,氮濃度在雅浦港中沿程變化穩(wěn)定,工業(yè)區(qū)印刷廠氮輸出量最高。上澗村小流域上游總氮濃度隨時(shí)間呈先下降后上升的趨勢(shì),而下游出口總氮呈先上升后下降的趨勢(shì),氮濃度在上澗村小流域沿程下降進(jìn)而呈平緩狀態(tài),小流域中菜園總氮輸出較高,溝渠中可溶性氮、硝氮輸出較高,魚塘氨氮輸出較高。雪堰鎮(zhèn)總氮以可溶性氮為主,可溶性氮以硝氮為主,氨氮含量較低,上澗村小流域氨氮

7、均小于1 mg/L,占可溶性氮的20％左右。總體來看,氮濃度輸出較大,污染特別嚴(yán)重,基本為劣Ⅴ類。
　　 上澗村小流域、龍泉河小流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口磷流失濃度在降雨強(qiáng)度較低時(shí)較為平緩,隨著降雨強(qiáng)度增大,流失也隨之加重,可溶性磷流失濃度平緩。磷流失濃度在雅浦港沿程先下降再上升進(jìn)而穩(wěn)定,鎮(zhèn)區(qū)菜場(chǎng)磷輸出量最高。上澗村小流域出口總磷先上升后下降,沿程呈上升狀態(tài),小流域菜園總磷、可溶性磷輸出最高。雪堰鎮(zhèn)總磷以顆粒態(tài)磷為主,但偶爾也出現(xiàn)可溶

8、性磷含量較大甚至略大于顆粒態(tài)磷的情況。上澗村小流域上游以溶解性磷為主,下游以顆粒態(tài)磷為主,可溶性磷以溶解態(tài)活性磷為主?？傮w來看,磷濃度輸出較大,污染較為嚴(yán)重,基本為Ⅳ類。
　　 上澗村小流域、龍泉河小流域、雪堰鎮(zhèn)流域出口COD流失濃度隨時(shí)間呈鋸齒波狀變化,在雅浦港中沿程變小直至雅浦橋處略有回升,工業(yè)區(qū)印刷廠COD輸出量較大?？傮w來看,COD濃度輸出不大,沒有造成明顯的有機(jī)污染,基本達(dá)到水質(zhì)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。
　　 3、通過對(duì)研究

9、區(qū)資料收集和野外勘察、室內(nèi)測(cè)試分析及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等技術(shù)途徑,確定模型中水文地質(zhì)、土壤理化性質(zhì)、作物情況等的輸入?yún)?shù),應(yīng)用RS遙感解譯、GIS技術(shù)及GPS空間定位技術(shù),參考武進(jìn)區(qū)雪堰鎮(zhèn)政府提供的資料,建立了研究區(qū)數(shù)字高程模型、土壤數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等匯水流域非點(diǎn)源污染空間數(shù)據(jù)庫,利用降雨事件的同步監(jiān)測(cè)資料,調(diào)整AnnAGNPS模型參數(shù),驗(yàn)證該模型在雪堰鎮(zhèn)流域的可行性與適用性,模擬計(jì)算雪堰鎮(zhèn)全年及各月的氮、磷污染負(fù)荷,識(shí)別氮、磷污染的