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《吉林大学》 2012年
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松花湖流域水土侵蚀和水体富营养化综合防治研究

孙立新  
【摘要】:湖泊储存着地球上丰富的淡水资源,具有供水、灌溉、调蓄、水运、发电、旅游、养鱼以及维持生物多样性和生态平衡等多种功能,是人类赖以生存和经济社会发展的基础。随着人们对农产品的需求日益增长,为了提高农产品产量,耕地大量开发、化肥施用量和农药施用量的增加,导致地表水水质变差,湖泊尤甚,水体中的TN、TP严重超标,富营养化现象严重,给环境带来了巨大的压力。保护湖泊水资源,确保生活、生产、生态用水安全已成为当前研究的热点课题,开展吉林省湖泊水库的水环境污染特别是面源污染的研究具体有重要的现实意义。 松花湖流域位于吉林省中南部,跨13个市县区,约占全省总面积的22.7%。松花湖流域生态环境现状影响到全流域综合功能。多年来,由于未统筹考虑生态保护、环境治理和综合开发工作,使得流域内资源破坏严重,生态平衡失调,水土流失现象加剧,入湖泥沙及污染物排放量呈逐年增加趋势,水质污染加重。本研究结合多种理论技术和方法,以遥感与地理信息系统为技术支撑,参照多年水质监测数据,基于Landsat TM/ETM+遥感数据,开展松花湖流域水土流失及湖泊富营养化的综合防治研究。 在广泛收集国内外相关文献资料的基础上,结合研究区实际情况,通过信息整合,开展了如下研究: 首先,针对流域内自然环境、社会经济现状,分别评估了点源和面源污染贡献率,筛选了主要污染源和污染限制因子,确定各区域污染现状。研究表明,松花湖流域点源污染贡献率为21.31%,面源污染贡献率为78.69%,污染主要集中在松花湖区,同时,点源和面源污染贡献率在此区内最大。 松花湖上游内两条支流辉发河和蛟河,是松花湖的重要污染来源,辉发河较蛟河对松花湖区间的污染贡献率较大,具体表现在工业污染源数量、废水总排放量和四类污染物总排放量等三个方面。 其次,基于松花湖流域内存在不同程度的水土流失,加速了夏季降水对农药、化肥、畜禽粪便等污染物带入河流影响水质的影响。利用3S (RS、GIS、GPS)技术进行水土流失监测,并运用中国坡面水蚀预报模型RKLSGCP进行松花湖流域水土流失量计算,结合土壤侵蚀模数估算土壤营养物质流失量,对比分析了各分区N、P流失原因,筛选土壤营养物质损失的影响因素。结果表明,全流域大部分为微度侵蚀,强度侵蚀面积小且集中,松花江流域土壤侵蚀介于-192~5561.14t/(hm2·a),松花湖流域内土壤侵蚀呈现出自东南向西北逐渐加重的分布格局,且强度侵蚀集中在辉发河入湖口的中部地区。在侵蚀区域中,土壤侵蚀情况以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,其面积分别占松花湖流域的65.72%和33.83%;土壤侵蚀量亦以微度侵蚀和轻度侵蚀为主,分别占侵蚀总量的15.90%和81.87%,中度侵蚀占2.15%,而强度侵蚀仅占0.07%。松花江源头区和辉发河区具有较高的N、P流失量,对松花湖流域富营养化影响较大。 再次,选取合理的富营养化反演模型,收集松花湖流域2001~2010年的ETM+/TM影像数据,利用ENVI、ArcGIS软件反演近10年松花湖流域的富营养化因子(叶绿素、总氮、总磷、COD、透明度),反演结果可以看出松花湖、红石湖、白山湖是以中度富营养化为主。 最后,主要从污染物总量控制、加强城乡垃圾和污水处理、防治农业面源污染、完善监测和执法体系四个方面提出了松花湖流域面源污染综合整治措施。 本文将多源空间信息,利用RS和GIS技术手段相结合,构造了以栅格数据为单元的数字环境模型,同时开展基于空间技术的水土流失评价与基于监测数据的富营养化评价相结合,分析流域水生态环境现状。本文在反映松花湖流域水土流失现状、湖泊富营养化现状等方面有重要意义,研究结果为松花湖流域富营养化的科学治理提供了充足科学依据。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S157.2

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