面向跨界环境功能管理的非点源污染影响研究——以曹娥江上游为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘洋 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 李丽娟 |
| 关键词 | 水环境评价 非点源污染 SWAT模型 跨界污染 压力源解析 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 水资源管理是全球性问题。随着点源污染得到有效管理，非点源污染对水体的影响逐渐凸显，引起广泛关注。由于非点源污染来源、产生量、产生时间、产生场所、迁移路径的不确定性，使非点源污染的控制管理十分困难。 长三角地区社会经济发达，人口和农业集中，水环境问题突出。在一体化发展的背景下，长三角在面临更大发展机遇的同时，也对生态环境提出了更高的要求。水环境跨界污染已成为制约地区发展的重要问题，合理界定污染物来源地、排放量及影响程度，进而实现不同行政区、流域上下游的跨界管控，一直是流域综合治理的难点。探索面向跨界环境功能管理的非点源污染影响综合研究方法具有重要意义。 本研究选取曹娥江上游的嵊州市作为典型区域，进行水环境综合研究，结合多种统计学方法及SWAT模型，构建“水量-水质-污染源-空间负荷-出境水质”区域水环境综合研究方案。基于SWAT非点源污染模型，模拟子流域及乡镇（街道）单元污染空间负荷，实现出境水环境压力源解析，解决行政区之间、干支流之间、上下游之间的跨界非点源污染问题。 论文主要成果及结论如下： （1）曹娥江上游径流演变特征（1980-2018年） 曹娥江上游1980-2018年平均径流呈现下降趋势，年径流在2003年发生突变。季节性变化方面，春季平均径流三个水文站均呈显著下降趋势，冬季黄泽站呈显著上升趋势。径流年内分配不均，分配过程线均呈“三峰”形态，峰值分别出现在3-4月、6月和8-9月，峰值表现为“低—高—低”的特征，汛期集中了全年66.5%的径流量。近年来径流年内分配不均的态势加剧。变化期（2003-2018年）与基准期（1980-2002年）相比，降雨因素对径流变化的贡献率为26%，人类活动的贡献率高达74%。 （2）曹娥江上游嵊州段水质综合评价结果及时空变化规律（2013-2018年） 曹娥江上游水质具有明显的空间差异性，三大主要支流的水质情况为：新昌江水质最差，长乐江次之，黄泽江最佳。支流水质较干流表现出更高的波动性，具有相似位置特征的采样点，也表现出类似的水质特征。水质指标表现出季节差异性，湿季有更为明显的有机物污染倾向，而干季氮磷污染风险更高。水质呈现向好趋势，2013年和2014年水质状况接近，2015年和2016年水质状况相似，2017年的水质状况最佳。水环境存在的主要问题包括：存在跨界污染问题，含氮物质和有机物是关键污染物，非点源污染需要持续控制等。 （3）曹娥江上游县级行政区污染源调查及排污核算（2015-2018年） 嵊新污水处理厂处理效率较高。2015-2018年嵊新污水处理厂平均年排放量为4973万t，平均年TN排放351 t，平均年TN削减1182 t；平均年氨氮排放35 t，平均年氨氮削减1001 t；平均年TP排放4 t，平均年TP削减344 t。 基于产排污系数法，嵊州市非点源污染年均TN排放总量为1375.57 t，其中农地利用1012.46 t（74%），农村生活286.69 t（21%），畜禽养殖76.43 t（6%）；年均TP排放总量为194.43 t，其中农地利用164.80 t（85%），农村生活19.08 t（10%），畜禽养殖10.55 t（5%）。新昌县非点源污染年均TN排放总量为738.88 t，其中农地利用567.11 t（77%），农村生活158.82 t（21%），畜禽养殖12.96 t（2%）；年均TP排放总量为104.67 t，其中农地利用92.31 t（88%），农村生活10.57 t（10%），畜禽养殖1.78 t（2%）。 （4）曹娥江上游的SWAT模型构建及非点源污染负荷时空变化 SWAT模型在曹娥江上游径流模拟和污染物模拟方面具有一定的适用性。基于SWAT模型模拟结果，获得氮磷污染负荷空间分布。子流域年均TN负荷强度范围为4.09 kg/ha-79.81 kg/ha，年均TP负荷强度范围为0.12 kg/ha-3.24 kg/ha，高值区集中出现在长乐江流域及曹娥江干流流域。在流域污染投入没有明显变化的情况下，流域污染物负荷量和月降雨量之间存在明显的相关关系。长乐江是非点源污染负荷最大的支流，贡献了流域37.27%的TN负荷总量及34.86%的TP负荷总量。对37个乡镇（街道）研究单元的非点源污染负荷进行汇总，为区域管理提供理论支持。 （5）曹娥江嵊州段出境水污染负荷压力源解析 2015-2018年嵊州市出水口年均TN总输出量为6988.73 t，其中点源贡献率为5.19%，人类活动非点源贡献率为34.58%，背景污染物贡献率为60.23%。年均TP总输出量为169.13 t，点源贡献率为2.78%，人类活动非点源贡献率为58.12%，背景污染物贡献率为39.10%。对于出境水污染负荷，背景污染物输出是TN最大来源，人类活动非点源输出是TP最大来源。面向跨界管理的角度的污染溯源为区域水环境管理指明方向。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 138 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199820]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘洋. 面向跨界环境功能管理的非点源污染影响研究——以曹娥江上游为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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