京津水源区生态输水型小流域清洁输水模式研究

【摘要】：本研究在京津水源区生态输水型小流域这一概念的基础上，开展清洁输水模式研究。水源区建设包括“质”和“量”两个方面，在输水量得到保证后，如何提高水质成为迫切需要解决的问题。在以农业为主的小流域中，农业面源污染是主要的污染类型，但面源污染的复杂特性使人们对其的模拟和控制十分困难。而侵蚀模型和GIS技术的广泛应用为面源污染的甄别提供了现实、高效、便捷的方法。 本文以承德市平泉县东北沟小流域为研究区，使用多种方法全面、立体的对流域的污染状况进行了评价，最终从污染源和污染迁移途径两个方面提出了一系列的治理建议。取得的进展如下： （1）以研究区DEM、遥感影像和实地调查为基础，利用GIS技术构建了基础数据库，包括研究区的土地利用、土壤类型和水系分布等。为面源污染的估算和模拟提供了基础数据。 （2）通过实地调查探明了研究区的污染源结构，同时利用水质监测掌握了流域水质概况，监测结果表明流域水质呈现明显的区域性，生态输水区点位属一类水质，生产生活复合区点位属二类水质，生产生活区水质点位多属于三类水质。另外，利用输出系数模型对农业污染、畜禽养殖污染和居民生活污染的总氮和总磷负荷进行了初步估算。结果表明东北沟小流域总氮年负荷为10038kg，而总磷年负荷为1191.37kg。在各污染源中耕地的污染负荷最大，总氮年负荷为4151.67kg，总磷年负荷为578.71kg。 （3）使用MUSLE模型，以研究区土地利用、土壤性质、地质地貌和水系分布为基础数据，对小流域面源污染进行了关键区识别和分级。结果表明，面源污染风险区的位置主要沿水域分布，尤其是流域北部和东部的坡耕地。而随着风险等级的增加耕地逐渐占据主导地位，在高风险区中耕地占比高达92.4%。 （4）将AnnAGNPS模型引入研究区的面源污染研究中。首先利用降雨数据对其适用性进行了评价，结果表明径流、泥沙、总氮和总磷的相关系数均大于0.8，模拟结果可以接受。经过AnnAGNPS模型的处理得出，东北沟小流域年均径流量为29.98×105m3，年均泥沙量为7.17×103t，年均总氮负荷8.28t，年均总磷负荷1.24t。其中耕地的污染贡献率均为最大，泥沙负荷占到了46.39%，总氮负荷占到53.96%，总磷占到44.84%。而污染发生的时间主要分布在6-8月份，泥沙、总氮和总磷在这一时段的负荷量分别占各自全年负荷总量的70.5%，65.1%和64.1%。 （5）根据分析结果和小流域的分区状况给出了污染控制的建议，包括针对污染源的减少施肥、改善农村生态环境和针对污染途径的水土保持工程和植被缓冲带等。 【关键词】：京津水源区 清洁输水 面源污染 东北沟小流域 AnnAGNPS
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 研究目的和意义10-11
• 1.3 文献综述11-18
• 1.3.1 面源污染概述11-12
• 1.3.2 小流域面源污染关键区识别的研究进展12-13
• 1.3.3 面源污染模型的研究进展13-16
• 1.3.4 面源污染治理模式概述16-18
• 第二章 研究内容与方法18-21
• 2.1 研究内容18
• 2.2 研究方法18-19
• 2.3 技术路线19-20
• 2.4 研究的主要创新点20-21
• 第三章 小流域概况与基础数据库构建21-26
• 3.1 小流域基本概况21-22
• 3.1.1 小流域区位概况21
• 3.1.2 小流域自然资源环境概况21-22
• 3.1.3 小流域社会经济概况22
• 3.2 小流域基础数据库构建22-26
• 第四章 小流域污染关键因子调查及污染负荷估算26-31
• 4.1 小流域水质评价与关键因子调查26-28
• 4.2 小流域污染负荷估算28-31
• 第五章 小流域面源污染关键区识别31-37
• 5.1 模型选择31
• 5.2 MUSLE 各因子的计算方法31-32
• 5.2.1 土壤 K 因子31-32
• 5.2.2 地形因子32
• 5.2.3 河道因子32
• 5.2.4 土地利用因子32
• 5.3 MUSLE 模型的运算32-34
• 5.3.1 土壤因子图33
• 5.3.2 地形因子图33
• 5.3.3 土地利用因子图33
• 5.3.4 河道因子图33-34
• 5.4 运算结果及关键区分析34-37
• 第六章 小流域面源污染模拟37-55
• 6.1 ANNAGNPS 简介37-42
• 6.1.1 AnnAGNPS 的模型结构37-38
• 6.1.2 AnnAGNPS 的模型机理38-41
• 6.1.3 AnnAGNPS 的主要模型参数41-42
• 6.2 ANNAGNPS 模型在东北沟小流域的应用42-55
• 6.2.1 AnnAGNPS 模型主要参数的确定42-46
• 6.2.2 AnnAGNPS 模型的校准和验证46-50
• 6.2.3 AnnAGNPS 模型模拟结果分析50-55
• 第七章 东北沟小流域污染控制措施55-59
• 7.1 面源污染控制措施评价55-56
• 7.2 污染源控制建议56-59
• 7.2.1 污染源控制56-57
• 7.2.2 污染途径控制57-59
• 第八章 结论与讨论59-61
• 8.1 结论59-60
• 8.2 问题与讨论60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

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