论文部分内容阅读
非点源污染是指溶解的或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（如河流、湖泊、水库、海湾等）所引起的水体污染。农业非点源污染主要是指农业生产活动中，农田中的土粒、氮素、磷、农药及其它有机或无机污染物质，在降水或灌溉过程中通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏使大量污染物质进入水体造成的污染。 湖南省为农业大省，再加之其“粮猪”型的农业产业结构，农业非点源污染形势严峻，平均每年施用化肥190万t、农药2.52kg/ha，排放禽畜粪便2亿t/a，其中又以湘江、资江流域最为严重。湘江是湖南的母亲河，也是洞庭湖流域与长江的重要支流之一，在湖南省范围内面积为85383km2，占全省面积的40.3％，流经湖南省14个市州中的8个，是洞庭湖水系中流域面积最大、产水最多的河流。湘江流域属于亚热带季风湿润气候，雨量丰沛，年平均雨量1300～1500mm，年内分布不均，多集中在4-6月之间。流域由于土地利用变化造成的农业非点源污染问题越来越引起人们的重视。 本文采用模型与监测相结合的方法，一方面，利用ArcGIS软件结合RUSLE计算模型、SCS径流曲线模型、溶解态氮磷负荷模型、颗粒态氮磷负荷模型，基于流域近30年的日降雨数据，流域水文监测站水质监测数据，土地利用图，土壤普查数据、DEM数字高程模型、植被分布图等数据与矢量图模拟分析区域尺度的流域基于不同土地利用类型的降雨径流溶解态、颗粒态氮磷分布特征;另一方面，在长沙、衡阳、岳阳、永州市建立了4个监测区域，28个监测点，监测降雨事件后不同土地利用类型降雨径流的溶解态氮磷、颗粒态氮磷的浓度，对监测区域降雨事件后的氮磷流失特征进行分析，将分析结果与流域氮磷负荷模型结合，得到更为精确的流域氮磷分布特征。经模型运算结果与实测结果进行比较分析，得到以下结论: (1)选取的降雨侵蚀力R因子计算方法在研究区域不适用，计算结果误差较大，进一步对各种计算方法进行修正，建立了新的研究区域适用的计算方法。进行降雨侵蚀力计算时，用侵蚀降雨进行计算比直接利用观测降雨计算结果更为准确。 (2)采用土壤侵蚀力模型估算时，各个因子的计算结果由于选取方法的不同也有较大差别，其中土壤可蚀性因子的精度:EPIC模型＞TORRI模型＞NOMO图模型;坡长坡度因子的精度:FJ省方法＞USLE+LBY方法＞USLE方法;插值方法精度:反距离权重插值方法(IDW)＞克里格插值方法(KRIGING)＞样条曲线插值方法(SPLINE)，本研究最后确定采用改进的R计算方法（IDW方法插值）·K因子(EPIC方法)·LS因子(FJ省方法)·C·P的组合方式估算流域土壤侵蚀力。 (3)流域土壤侵蚀面积约为17657.20km2，平均侵蚀量为2904.02kg/hm2，呈现东部、西部、南部三面向中部与东部包围的分布格局。 (4)经过对4个监测区域为期1年的降雨事件后不同土地利用类型的氮磷流失浓度进行监测，分析得出溶解性氮的流失浓度为:禽畜养殖＞菜地＞果园＞生活用地＞水田＞林地＞草地;颗粒态氮的流失浓度为:禽畜养殖＞菜地＞果园＞草地＞生活用地＞水田＞林地;溶解性磷的流失浓度:禽畜养殖＞菜地＞果园＞生活用地＞水田＞林地＞草地;颗粒态磷的流失浓度:禽畜养殖＞菜地＞草地＞生活用地＞果园＞林地＞水田。 (5)流域溶解态氮污染负荷范围在5.11-14.55kg/hm2之间，平均为9.6kg/hm2;颗粒态氮范围在1.12-5.6kg/hm2之间，平均为3.32kg/hm2;溶解态磷范围在0.32-3.58kg/hm2之间，平均为1.8kg/hm2;颗粒态磷范围在0.59-2.11kg/hm2之间，平均为1.18kg/hm2。流域农业非点源污染物氮、磷负荷分布广泛，呈现出由东部、南部、西部三面向中部与北部包围的趋势。溶解氮的负荷呈现出生活用地＞菜地＞水田＞城市用地＞草地＞林地＞荒地的特征，颗粒态氮呈现出生活用地＞荒地＞草地＞林地＞城市用地＞菜地＞水田＞的特征，而溶解磷呈现出菜地＞生活用地＞水田＞＞林地＞草地＞城市用地＞荒地的特征，颗粒态磷呈现出菜地＞生活用地＞荒地＞草地＞水田＞林地＞城市用地。 (6)根据本研究得出，流域农业非点源氮、磷污染较为严重，禽畜养殖、农村生活、不合理的土地利用以及过量的施肥对氮磷污染起着主导的贡献，建议控制流域的非点源氮磷污染主要可以采取以下措施:加强对于坡耕地的管理;加强土地利用的结构优化管理，通过合理的土地利用，从源头减少非点源污染的产生量;加强对禽畜养殖与农村生活的管理，减少乱排乱放，其产生的废水经过集中处理后排放;开展农业非点源污染空间风险控制的示范区建设，来逐步全面设计并逐步实施和管理农业非点源污染空间风险的各项政策。