汉江流域陕西段非点源污染特征及控制研究

前言 第1章绪论1 1.1流域非点源污染研究背景及意义1 1.1.1研究背景1 1.1.2研究意义2 1.2流域非点源污染研究现状3 1.2.1非点源污染通量特征及过程研究3 1.2.2非点源污染模拟模型及不确定分析方法研究12 1.2.3非点源污染控制研究24 1.2.4汉江流域陕西段非点源污染研究进展26 1.2.5非点源污染研究展望28 1.3本书主要内容及技术路线29 1.3.1研究内容29 1.3.2技术路线30 1.4本章小结31 参考文献31 第2章研究流域概况44 2.1自然地理概况44 2.1.1自然地理范围44 2.1.2地形地貌44 2.1.3气候气象46 2.1.4土壤植被46 2.1.5水文水系48 2.2社会经济概况50 2.2.1人口数量50 2.2.2国民经济概况51 2.2.3农业产业发展51 2.3污染源状况与河库水质现状54 2.3.1点源污染54 2.3.2非点源污染55 2.3.3“河流-水库”水质情况58 2.4本章小结61 参考文献61 第3章流域气象水文要素变化特征分析62 3.1研究数据与方法62 3.1.1研究数据62 3.1.2研究方法62 3.2降水变化特征67 3.2.1趋势分析67 3.2.2周期分析70 3.2.3年际及持续分析71 3.2.4空间分布特71 3.3气温变化特征72 3.3.1趋势分析72 3.3.2周期分析74 3.3.3年际及持续分析74 3.3.4空间分布特75 3.4径流变化特征76 3.4.1趋势分析76 3.4.2周期分析80 3.4.3年际及持续分析81 3.5泥沙变化特征81 3.5.1趋势分析81 3.5.2周期分析84 3.5.3年际及持续分析84 3.6本章小结88 参考文献89 第4章流域非点源污染的通量特征及过程研究90 4.1不同空间尺度流域非点源污染监测方案90 4.1.1小流域及径流小区概况91 4.1.2采样布点及方法102 4.1.3分析方法102 4.2丹江鹦鹉沟小流域非点源污染特征及过程研究102 4.2.1降雨径流过程及其响应关系102 4.2.2径流-泥沙和污染负荷过程及其响应关系113 4.2.3小结127 4.3丹江流域非点源污染特征分析127 4.3.1丹江区域概况127 4.3.2流域水质评价129 4.3.3典型断面非点源污染特征分析133 4.3.4非点源污染负荷估算139 4.3.5小结144 4.4汉江上游张家沟小流域非点源污染的特征及过程研究145 4.4.1径流小区非点源污染研究145 4.4.2张家沟小流域非点源污染特征分析155 4.4.3小结159 4.5汉江中游杨柳小流域非点源污染特征分析及过程研究159 4.5.1径流小区径流-泥沙-污染物过程研究159 4.5.2杨柳小流域径流-泥沙-污染物过程研究175 4.5.3非点源污染特征分析及负荷估算183 4.5.4小结188 4.6汉江洋县断面以域非点源污染特征分析189 4.6.1汉江洋县断面以域概况189 4.6.2流域水质评价190 4.6.3非点源污染负荷估算194 4.6.4小结196 4.7洋县-安康断面区间流域非点源污染负荷研究197 4.7.1洋县-安康断面间流域概况197 4.7.2年径流量分割198 4.7.3负荷量计算199 4.7.4小结201 4.8汉江干流安康断面以域径流-泥沙-污染物特征研究201 4.8.1材料与方法201 4.8.2降雨特征变化及径流预测分析204 4.8.3降雨-径流-泥沙过程211 4.8.4水质评价及过程分析213 4.8.5不同尺度非点源输出对比分析216 4.8.6小结218 4.9基于输出系数法的流域农业非点源污染负荷估算及分析218 4.9.1材料与方法218 4.9.2丹江流域农业非点源污染负荷估算及分析219 4.9.3汉江流域农业非点源污染负荷估算及分析223 4.9.4小结228 4.10本章小结228 参考文献229 第5章基于时变增益和暴雨径流响应的流域分布式非点源污染模型构建及应用232 5.1非点源污染模型的构建232 5.1.1降雨径流过程233 5.1.2土壤侵蚀过程240 5.1.3污染物迁移转化过程242 5.2模型的校准与应用245 5.2.1数据库建立246 5.2.2模型效率评价指标252 5.2.3径流的校准与验证252 5.2.4泥沙的校准与验证261 5.2.5营养物的校准与验证264 5.3其他模型的改进及应用270 5.3.1TOPMODEL和新安江模型在半湿润地区径流模拟中的应用比较270 5.3.2基于RUSLE的非点源颗粒态氮磷污染定量评估282 5.4本章小结293 参考文献294 第6章流域非点源污染模型模拟研究及关键源区识别299 6.1SWAT模型介绍及原理299 6.1.1概述299 6.1.2模型基本原理及结构299 6.2MIKE模型介绍及原理304 6.2.1概述304 6.2.2MIKE11模型基本原理及结构304 6.2.3MIKESHE模型原理310 6.3基于SWAT模型的鹦鹉沟小流域非点源污染模拟314 6.3.1模型数据准备315 6.3.2模型率定及验证318 6.3.3时间分布特征及相关分析321 6.3.4空间分布特征及关键源区识别323 6.3.5不同土地利用类型的非点源污染特征及关键污染负荷识别325 6.3.6小结328 6.4丹江流域非点源污染模拟329 6.4.1基于SWAT模型的丹江流域非点源污染模拟329 6.4.2基于MIKE模型的丹江流域非点源污染模拟355 6.4.3不同模型非点源污染模拟结果对比分析379 6.5汉江洋县断面以域非点源污染模拟379 6.5.1基于SWAT模型的汉江洋县断面以域非点源污染模拟379 6.5.2基于MIKE模型的汉江洋县断面以域非点源污染模拟392 6.5.3不同模型非点源污染模拟结果对比分析405 6.6基于MIKE模型的洋县安康断面间流域非点源污染研究406 6.6.1模型建立与参数估算406 6.6.2模型率定和验证411 6.6.3洋县-安康断面间流域非点源污染定量化研究413 6.6.4小结416 6.7基于SWAT模型的安康断面以域非点源污染研究416 6.7.1模型构建416 6.7.2模型率定与验证419 6.7.3非点源污染特征分析及关键源区识别423 6.7.4小结432 6.8本章小结432 参考文献433 第7章基于“源-汇”景观理论的非点源污染风险评价436 7.1汉江流域安康段以域土地利用/景观格局特征436 7.1.1研究方法436 7.1.2土地利用特征分析436 7.1.3景观格局特征分析438 7.2非点源污染负荷估算441 7.3“源”“汇”景观对非点源污染的贡献445 7.3.1“源”“汇”景观分布特征445 7.3.2污染负荷空间对比指数446 7.3.3非点源污染与“源-汇”景观响应研究447 7.4非点源污染风险评价449 7.4.1非点源污染风险评价方法构建449 7.4.2汉江流域安康段以域非点源污染风险评估453 7.5本章小结459 参考文献460 第8章土地利用变化对汉江流域非点源污染的影响462 8.11995～2020年土地利用类型变化462 8.21995～2020年土地利用空间格局变化465 8.3汉江流域陕西段非点源污染空间分布467 8.3.1颗粒态氮磷负荷的空间分布468 8.3.2溶解态氮磷负荷的时空分布469 8.3.3模型间结果对比473 8.4土地利用/地形与非点源污染关系探讨474 8.4.1土地利用/地形与颗粒态非点源污染关系探讨474 8.4.2土地利用/地形与溶解态非点源污染关系探讨477 8.4.3土地利用空间格局与负荷的关系讨论479 8.5汉江洋县断面以域景观格局变化及非点源污染响应关系479 8.5.1流域土地利用特征分析479 8.5.2土地利用转换分析481 8.5.3景观格局特征分析482 8.5.4景观格局与流域非点源污染间相关分析483 8.5.5景观格局与非点源污染的逐步回归分析484 8.6本章小结485 参考文献486 第9章气候变化对汉江流域非点源污染的影响488 9.1气候变化预测488 9.1.1NCC/GU-WG模拟结果的验证488 9.1.2未来气候情景模拟493 9.2气候变化环境下非点源污染负荷的响应497 9.2.1未来情景下径流量的响应497 9.2.2未来情景下NH3-N的响应498 9.2.3未来情景下TP的响应499 9.3本章小结499 参考文献500 第10章流域非点源污染控制规划研究501 10.1基于SWAT模型的丹江鹦鹉沟小流域非点源污染控制研究501 10.1.1情景方案设置501 10.1.2污染负荷削减效果评估502 10.1.3优化控制方案综合评价分析504 10.1.4小结507 10.2基于不同模型的丹江流域非点源污染控制研究508 10.2.1基于SWAT模型的丹江流域非点源污染控制研究508 10.2.2基于MIKE模型的丹江流域非点源污染控制研究520 10.2.3不同模型结果对比分析527 10.3基于不同模型的汉江洋县断面以域的非点源污染控制研究528 10.3.1基于SWAT模型的洋县断面以域非点源污染控制研究528 10.3.2基于MIKE模型的洋县断面以域非点源污染控制研究533 10.3.3不同模型结果对比分析539 10.4基于MIKE模型的洋县-安康断面间非点源污染控制研究540 10.4.1聚类分析540 10.4.2非点源污染控制措施模拟研究542 10.4.3水环境容量计算543 10.4.4非点源污染对策546 10.4.5小结547 10.5基于SWAT模型的汉江安康断面以域非点源污染控制研究547 10.5.1控制措施布设547 10.5.2非点源污染控制措施模拟549 10.5.3生态缓冲带对非点源污染的响应分析555 10.5.4控制措施综合评价分析557 10.5.5小结558 10.6污染控制对策及建议559 10.7本章小结560 参考文献560