农业非点源污染迁移转化机理及规律研究

农业非点源污染迁移转化机理及规律研究作者：周利学位授予单位：河海大学相似文献(10条)1.期刊论文潘沛.刘凌.梁威.PANPei.LIULing.LIANGWei非点源污染模型ANSWERS-2000的水文子模型研究-水土保持研究2008,15(1)非点源污染的前期过程,是在流域面上污染物质或是营养元素随着降雨径流的产生而产生.利用实验室大型土槽试验,研究ANSWERS-2000模型的水文子模型对于人工降雨事件的模拟精度,探索ANSWERS-2000在理想坡面上的适用情况,并且尽可能准确地给出其水文模型的部分参数的取值.经过计算发现该水文子模型模拟理想坡面的误差较小,但是存在系统偏大的情况;整个计算单元的Manning糙率取0.03～0.07.存在的问题有参数土表面结皮层厚度只能定性无法准确的定量描述;降雨装置测流装置对于径流模拟产生的影响较大.2.学位论文潘沛太湖丘陵地区农业小流域非点源污染研究2007目前，对于太湖流域河网地区的非点源污染研究较多也较深入，但是对于山丘区的农业非点源污染关注较少。本文从实际出发，结合国家自然科学基金项目“太湖流域富营养化控制机理研究”的需要，通过实验室大型人工土槽试验和宜兴野外原位试验，研究了坡面非点源污染的产污规律和主要影响因子，并建立了坡面非点源污染负荷模型和山丘区小流域非点源污染模型，为山丘区农业非点源污染的估算和控制提供有利的科学依据。主要的结论有以下几点：(1)影响坡面非点源污染产生的主要因子有：径流量、坡度、植被覆盖情况和土壤表层污染物含量。其中植被覆盖情况和径流量为较敏感的两个因子，对坡面非点源污染的产生影响较大。(2)建立了径流中水相污染物迁移通量与土壤表层污染物含量、径流通量、坡度系数和植被覆盖率4个因子之间的定量关系。通过与土壤中非点源污染物氮素和磷素转化模型的耦合，建立坡面非点源污染氮素和磷素负荷模型，可以很好的模拟次降雨条件下土壤表层非点源污染物的损失量和表层非点源污染物的浓度变化，模拟误差在20％以内。(3)室内土槽试验中所建立的水文模型和泥沙侵蚀模型，经过土槽试验率定参数，并在宜兴野外原位试验中得到了验证。水文模型和泥沙侵蚀模型精度较高，由于具有物理意义较适合应用在缺乏长期观测资料的小流域上。(4)通过对小流域坡面非点源污染输出过程的研究，建立整个小流域非点源污染模型。模型能较好的模拟小流域出口径流量和各水相非点源污染物浓度过程，为预测单次降雨非点源污染输出过程和输出量提供了很好的计算工具。(5)农业非点源污染控制需要从源头控制，包括：改良化肥和农药；学习国外先进的农业生产管理经验，推广农业生产的最佳管理模式；利用有效的地形与湿地，配合当地优势植物、水生经济作物建立农业非点源污染缓冲带，吸收降解农业非点源污染。3.期刊论文周利.刘凌.孙宁.ZHOULi.LIULing.SUNNing硝酸盐氮产污规律研究-河海大学学报（自然科学版）2006,34(3)利用大型可变坡土槽和室内人工降雨,模拟没有任何作物的裸土坡地在不同雨强下非点源硝酸盐氮产污过程.通过多次全过程的降雨量、径流、水质的同步观测,分析污染物浓度随降雨过程的动态变化规律.在物理机理研究的基础上提出降雨径流污染物浓度计算模型.4.学位论文肖洋北京山区森林植被对非点源污染的生态调控机理研究2008本文在密云水库上游流域选取北京山区的2个典型林分(油松人工林和栎柏人工混交林)作为研究对象，设置固定和临时标准地进行了长期的对大气降水和凋落物等生态因子的连续观测，同时在野外建立径流小区和在室内利用土槽，通过便携式和针头式人工降雨器模拟人工降雨试验的方法，分析了典型森林生态系统的水文生态特征、非点源污染物氮、磷、钾在典型森林生态系统的生物地球化学循环规律和非点源污染物在坡面尺度的迁移规律以及森林植被对非点源物迁移的影响，揭示了森林植被生态调控非点源污染的机理，在此基础上使用非点源污染模拟模型SWAT，对流域尺度上的非点源污染进行了模拟。得出如下结论：单次降水过程的观测表明，油松人工林和栎柏混交林林冠截留量、穿透降水量和树干茎流量占林外降水的比例分别为7.23～87.39％、12.56～91.58％、0.007～1.77％和0.53％～33.67％、64.57％～93.71％、1.76％～5.76％；平均截留率分别为31.67％和18.94％。油松人工林和栎柏混交林枯落物最大持水量分别为2.45mm和1.27mm。油松林地0～30cm土层的最大贮水能力和有效贮水能力分别为204.90mm和68.23mm，栎柏林地的为160.80mm．和41.87mm，灌木林地的为161.10mm和38.90mm，荒草地的为123.45mm和12.36mm。研究结果表明，森林生态系统的林冠层、林地枯落物层和林地土壤层改变和调节水文的作用显著，能够有效减少非点源污染发生的原动力。大气降水经过油松人工林后，其穿透降水与树干茎流中N、P、K含量均有不同程度的增加，通过降水淋溶输入的归还量为31.56kg·hm-2。33年生油松人工林年凋落物量为2193.75kg·hm-2，凋落物中N、P、K的年归还量为18.00kg·hm-2；油松人工林凋落物现存量为13.70t．hm-2，油松人工林凋落物层N、P、K总贮量为162.44kg·hm-2。油松林乔木层的现存生物总量为82152.01kg·hm-2，乔木层现存生物量N、P、K积累总量为612.37kg·hm-2。油松人工林生态系统从土壤中吸收N、P、K的总量为126.58kg·hm-2.a-1，其中77.01kg·hm-2.a-1存留于油松人工林中，48.56kg·hm-2.a-1通过淋溶和凋落物归还土壤。大气降水经过栎柏混交林冠层和树干后N、P、K含量在穿透降水中均呈增加趋势，树干茎流中的N、K含量也大幅度增加，但P含量却略微减少，通过降水淋溶输入的归还量为16.48kg·hm-2。12年生栎柏混交林的年凋落物量为1455.71kg·hm-2，混交林凋落物中N、P、K的年归还总量为14.06kg·hm-2；凋落物层现存量约为5.66t·hm-2，凋落物层N、P、K总贮量为50.72kg·hm-2。栎柏混交林乔木层生物现存量为31624.13kg·hm-2，现存生物量的N、P、K积累量为273.25kg·hm-2。栎柏混交林生态系统从土壤中吸收N、P、K总量为54.96kg·hm-2.a-1，其中24.42kg·hm-2.a-1(44.43％)存留于混交林中，30.54kg·hm-2·a-1(55.57％)通过凋落物和淋溶归还土壤。研究结果表明森林生态系统有较强的吸收和转化非点源污染物的能力。室内人工降雨试验结果表明，降雨强度、坡度和前期土壤含水量对坡地溶质迁移影响显著。径流中N、P、K含量和流失量一般随着雨强、坡度和前期含水量的增加而增高。野外人工降雨试验结果表明，枯落物覆盖度越大，消减径流和泥沙的作用越明显；枯落物覆盖对非点源污染物氮、磷、钾的流失有双重效应，一方面增加了降雨径流与表层土壤的相互作用，加剧了磷和钾向地表径流中的释放，使得径流中磷和钾含量增大以及泥沙中氮、磷、钾含量的增加；另一方面，由于枯落物覆盖降低了雨滴的溅蚀能力，拦蓄和减缓了径流、泥沙的产生，从而减少了非点源污染物的流失总量。SWAT模型模拟结果表明，森林植被的增加能够有效减少非点源污染物的流失；不同土地利用类型对土壤侵蚀和非点源污染的产生具有很大的影响，其中以植被覆盖较少的其他土地利用类型土壤侵蚀和非点源污染物负荷模数较大，而林地减少土壤侵蚀和非点源污染负荷的作用显著；随着降水量的递增，泥沙量、有机氮负荷量、有机磷负荷量和硝态氮负荷量呈现出幂函数递增趋势，而泥沙吸附态磷负荷量呈指数函数递增趋势。本文针对北京山区非点源污染的现状和特点，结合国内外的研究成果，提出了植物篱和河岸带森林植被缓冲系统两种有效的控制非点源污染的对策。5.期刊论文徐金阳.王建中溶解态氨氮产污过程模拟及分析-黑龙江科技信息2009,(5)利用室内人工降雨系统和大型可变坡土槽,模拟了裸土坡地在不同雨强及初始土壤铵态氮含量下的产污过程,分析了径流中溶解态氨氮浓度在降雨过程中的动态变化规律.结果表明:径流中溶解态氨氮的浓度不仅受表层土壤铵态氮含量的影响.而且与降雨强度呈显著正相关.产流初期氧氮浓度比较高,随后急剧下降,最后变化过程趋于平缓.在物理机理研究的基础上提出了氨氮浓度计算模型.6.学位论文刘静渭北坡地果园主要非点源污染物输移模型研究2008“高投入、高产出”的农业经营方式所导致氮、磷以及重金属等元素的流失是土壤质量退化和造成水体污染的重要原因之一。选择水土流失严重的渭北黄土高原区，开展坡地果园非点源污染物输移机理和预测模型的研究，对坡地果园施肥管理和有效预测污染物流失均具有重要意义。本文在国内外非点源污染研究的基础上，通过野外采集土样，采用土槽和人工降雨相结合的微小区试验方法，选择总氮、总磷、重金属镉和铬为研究对象，从果园施肥强度从发模拟污染物随径流和泥沙的输出过程，并提出了水蚀条件下污染物输移模型，旨在为渭北坡地果园施肥管理和非点源污染的评价和预测提供科学依据。在降雨历时为1.5min，降雨强度为1.2mm/min，土槽坡度为8°，装土容重为1.20g/cm3，土壤含水率在10％的人工模拟降雨试验条件下，得出的主要研究结果如下：(1)土槽产流时间发生在降雨开始后的5min左右，于降雨12min后径流模数Mw达到最大值，峰值高于2000m3/km2；输沙模数Ms最大值出现在降雨7.5min，比径流模数峰值提前，峰值约为65t/km2。并且四种不同施肥处理下的降雨试验所得到的产流时间、径流模数和输沙模数比较相近，这说明在人工降雨条件下，坡面产流输沙特征与土壤的施肥强度没有太大关系。径流模数Mw和输沙模数Ms随降雨历时延长的输移模型可以用拟合公式Mw：f(t)、Ms=f(t)表达，并且预测结果与测定结果基本吻合。(2)按照当地苹果低产园、中产园和高产园所施用的化肥强度水平设置CK、A、B、C四种施肥处理，其中包括一个无肥处理CK作为对照。四种施肥处理下径流中Nw变化范围分别为0.74-1.02mg/L，0.76-1.01mg/L，0.87-1.26mg/L和0.98-1.67mg/L；Pw变化范围分别为1.05-1.71mg/L，1.63-2.3mg/L，2.18-2.74mg/L和2.42-3.39mg/L；Cdw变化范围分别12.7-18.8ug/L，15.9-19.3ug/L，17.4-21.8ug/L和21.0-28.3ug/L；Crw变化范围分别为61.4-68.2ug/L，65.8-68.6ug/L，72.2.83.9ug/L和83.0-94.6ug/L。径流样中氮素浓度Nw和径流模数Mw随降雨历时的变化过程相似，在降雨12min时都会出现峰值的变化；其他污染物的浓度Pw、Cdw.Crw随降雨历时呈波浪状变化。(3)CK、A、B、C施肥处理下径流中Ns变化范围分别为85.47-114.16mg/kg，93.31-126.18mg/kg，108.16-135.27mg/kg和110.36-146.38mg/kg；Ps变化范围分别为76.47-80.33mg/kg，78.51-83.29mg/kg，82.63-89.39mg/kg和80.06-114.28mg/kg；Cds变化范围分别为77.4-98.7ug/kg，79.2-98.5ug/kg，86.4-114.3ug/kg和93.3-120.7ug/kg；Crs变化范围分别为163.75-564.49mg/kg，221.04-807.9mg/kg，369.96-1003.41mg/kg，225.96-124.59mg/kg。泥沙样中氮素含量Ns和磷素含量Ps在产流初期呈上升趋势，于降雨7.5min达到其峰值点后，又随降雨历时的延长有所下降；重金属镉含量Cds和铬的含量Crs随降雨历时呈波浪状略微上升趋势。(4)在人工模拟降雨条件下非点源污染物的流失量均与施肥强度有密切关系。施肥