雨强和土地利用差异对长江流域磷输送的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 严俊 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 专业学位 |
| 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 | 王芳 |
| 关键词 | 总磷浓度 总磷通量 降水 长江流域 土地利用 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 资源与环境 |
| 英文摘要 | 降水-径流变化对河流物质输送（如磷等）具有重要影响。以往研究发现降水-径流变化导致河流极端径流事件增多，究竟其对大型河网尺度水质关键指标总磷（TP）浓度和通量的影响缺乏系统研究。本研究基于长江流域不同级别河流54 个站点的高频监测数据（2021 年1 月1 日-2022 年12 月31 日），采用季节性分析、空间差异性对比分析、河流等级对比分析等研究方法，分析了降水强度和土地利用差异对磷输送的影响。本研究取得的主要进展和结果如下。 （1）研究发现长江流域河流总磷浓度整体呈上游至下游递增态势，其中，大通以下支流子流域河流总磷浓度最高（0.141 mg/L），洞庭湖流域最低（0.047mg/L）。在季节变化上，长江大部分子流域河流总磷浓度呈现"夏季>春季>秋季>冬季"的特征。总磷通量空间分布则表现为长江干流显著高于支流，不同子流域河流总磷通量差异较大。 （2）本研究在大型河网尺度揭示了不同等级河流径流量、总磷浓度、总磷通量与降水响应的关联性规律，发现低等级河流的总磷浓度及通量对极端降雨事件响应更显著。具体表现为： 长江流域降水量与径流量呈显著正相关，各子流域径流量对不同强度降水呈非线性响应关系。轻度降水（10-25mm/天）导致径流增幅65%，中度降水（25-50mm/天）引发180%径流增长，强降水（>50mm/天）促使径流量剧增278%-516%。研究还发现河流等级显著影响水文响应时间，低级别河流（2-3 级）滞后4-8 小时形成径流响应，高级别河流（4-5 级）需12-24 小时。降水对磷浓度影响表现出复杂性，65.8%监测点降水量与总磷浓度呈正相关变化，18.6%监测点降水量与总磷浓度呈负相关（"稀释效应"），15.6%监测点降水量与总磷浓度呈复合模式（先正相关后负相关）。不同强度降水（轻度降水、中度降水、强降水）分别导致总磷浓度增幅为100%、225%、350%，影响持续3-10 天。研究发现低等级河流（2-3 级）磷浓度对强降水事件反应更迅速，峰值出现时间提前，增幅显著，消退速度较快，高等级河流（4-5 级）呈现滞后响应模式，峰值浓度较低，污染物滞留效应明显。强降水-径流变化显著提升总磷通量，各子流域在强降水时总磷通量平均增幅342%，强降水-径流事件虽仅为全年时间9.7%-15.3%，却贡献了全年总磷通量的50-80%，说明强降水对总磷输送具有主导作用，尤其是低级别河流（2-3 级）其强降水-径流贡献率平均为79.09%，显著高于高级别河流（4-5 级）的61.96%。这表明低级别河流对降水事件的响应更为敏感，其磷输送过程更依赖于极端降水事件。 （3）对不同土地利用下降水对河流磷输送的影响研究，发现土地利用类型对磷输送具有重要调控作用。对于林草类河流（林草地面积占比>70%），其总磷基准浓度低（河流平均0.042 mg/L），河流59.38%监测点在强降水时总磷浓度随降水呈稀释效应；对于混合类河流（耕地+城市用地面积占比>30%），其基准浓度高（河流平均0.073 mg/L），在强降水期间河流总磷浓度大幅上升，增幅达69.9%。林草类河流和混合类河流的总磷通量差异随降水强度进一步扩大，混合类河流在强降水时径流增加对总磷通量增加的贡献率（65.3%）显著高于林草类（37.8%），表明人类活动强度大的区域更依赖极端降水事件输送磷。河流等级与土地利用的交互作用使得低等级混合类河流总磷通量对降水响应最为敏感，通量增幅平均为425.5%。 本研究揭示的不同等级河流径流量、总磷浓度、总磷通量与降水响应的关联性规律，为大型河网尺度磷污染分级管控提供理论基础。研究量化了强降雨扩大土地利用异质性河流磷通量差异的现象，为气候变化对水环境影响评估提供了关键参数支持。研究成果对流域水质管理具有重要实践意义，建议构建分区分级管理体系，混合类区域低等级河流应加强雨季监测与管控，林草类地带则着重维护生态缓冲功能。 |
| 学科主题 | 资源与环境 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 93 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/215683]  |
| 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 | 严俊. 雨强和土地利用差异对长江流域磷输送的影响[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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