非点源污染负荷的水环境影响及其定量化方法研究
【摘要】：
本论文结合国家自然科学基金项目——“农业面源污染负荷的产生及土壤背景参数的影响(49973029)”和近三年来所从事的科研及生产课题，对农业非点源营养类污染因子磷素和氮素在土壤环境和受纳水体环境中的迁移转化规律，农业非点源污染负荷及城市非点源污染负荷的定量化评价方法、非点源污染负荷对地表水体和地下水体的环境影响进行了较系统深入的研究，提出了相应的定量化评价方法。一定的土壤背景参数影响下的营养源(N、P)潜在流失量预测模型；建立了平原河网区农业非点源污染负荷模型、城市非点源污染负荷模型；一维平原河网地表水水质响应模型、一维垂向渗透地下水水质响应模型。本论文的主要成果有：
1、土壤背景参数对土壤中营养类污染物磷素和氮素的流失性影响分析
近年来，由于人工神经网络在非线性拟合方面的优势，使其在复杂系统的模拟中的应用越来越广泛。本文将此方法首次应用于对土壤中非点源营养类污染物磷素的潜在流失量预测，提出多变量插值的径向基函数(RBF)较之环境模拟中常用的反向传播网络(BP)在土壤磷素的流失性预测方面具有更好的拟合性。
2、非点源污染负荷定量化评价方法：
(1)建立了城市径流污染负荷模型。模型考虑了城区土地利用的不同类型、街区非点源污染负荷的积累速率、干旱期污染负荷在雨水管网中的沉降过程，并分别建立了干旱期非点源沉降过程模拟模型、暴雨期径流过程的非点源模拟模型、污水管网非点源排放过程模拟模型，公式概念清晰，计算方便。
(2)建立了平原河网区农田径流污染负荷模型。模型考虑旱地径流、旱作径流、稻田排水、稻田渗漏等不同的土地利用类型下径流污染负荷特征，首次将产、汇流理论中陆域宽度的概念应用于农业非点源污染负荷的时、空分配，算例证明这种非点源污染负荷的分配方法对提高水质模型的预测精度有明显效果，为水质模型的实时预报提供了理论基础。
3、非点源污染负荷对地表及地下水环境的影响
(1)将水质分析模拟程序(WASP5)成功地应用于平原河网营养源污染物质组分的模拟及预测，并对模型作了进一步的改进和完善：将一维河网水量模型与水质分析模拟模型中的水质模拟模块相耦合，水质分析模拟模型与污染负荷模型相耦合，使水质模拟更方便、更具可操作性。
(2)建立了非点源污染负荷影响下的一维垂向渗透地下水水质响应模型，利用多孔介质中物质运移的基本理论推导了上述公式，利用实测资料进行了模型的验证和回灌区非点源对地下水的水环境影响分析。
【关键词】：非点源 营养物 非点源污染负荷模型 地表 地下水污染 【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2002
【分类号】：X52
【目录】：
- 第1章 绪论8-23
- 1．1 选题的意义8-11
- 1．1．1 非点源及其基本特征9-11
- 1．1．2 非点源的污染状况11
- 1．1．3 非点源污染问题的研究意义11
- 1．2 非点源污染负荷定量化研究进展11-21
- 1．2．1 国外非点源污染负荷定量化方法研究进展11-20
- 1．2．2 我国非点源污染负荷定量化方法研究现状20-21
- 1．2．3 国内外研究的不足和趋势21
- 1．3 本文研究的主要内容及技术方法21-23
- 1．3．1 研究的主要内容21-22
- 1．3．2 研究的技术方法22-23
- 第2章 非点源污染负荷定量化评价方法研究23-54
- 2．1 土壤中非点源污染物磷素、氮素的流失机理23-30
- 2．1．1 土壤磷素和氮素的存在状态及形态23
- 2．1．2 土壤磷素和氮素的转化和积累23-27
- 2．1．3 土壤磷素和氮素的流失途径27-28
- 2．1．4 影响氮素和磷素流失的土壤背景参数分析28-30
- 2．2 土壤背景参数影响下的磷素循环模型的建立30-42
- 2．2．1 函数逼近方法的选择及人工神经网络30-31
- 2．2．2 BP网络31-34
- 2．2．3 RBF网络34-36
- 2．2．4 数据的收集和整理36-39
- 2．2．5 BP、RBF网络的率定39-41
- 2．2．6 RBF网络模型的验证41-42
- 2．3 土壤氮素循环模型的建立42-44
- 2．3．1 氮素循环模型的选择42
- 2．3．2 氮迁移转化数学模型42-44
- 2．4 城市非点源污染负荷的定量化评价方法44-45
- 2．4．1 干旱期非点源沉积过程44
- 2．4．2 径流过程中的非点源估算44
- 2．4．3 污水管网排放的非点源44-45
- 2．4．4 城市径流估算45
- 2．5 农业非点源污染负荷的评价方法45-48
- 2．5．1 水田排灌子模型45-46
- 2．5．2 旱地产水子模型46-48
- 2．5．3 城镇、道路产流子模型48
- 2．6 应用实例48-53
- 2．6．1 模型参数48-49
- 2．6．2 计算结果49-53
- 2．7 本章小结53-54
- 第3章 非点源污染负荷对平原河网区地表水环境影响分析54-94
- 3．1 平原河网水动力特征模拟54-66
- 3．1．1 河网水流模拟的基本方程55-58
- 3．1．2 河网水流模拟及水流计算过程中有关问题的处理58-59
- 3．1．3 模型的应用59-66
- 3．2 平原河网水质模拟66-85
- 3．2．1 河流水质运移方程66-67
- 3．2．2 污染物模拟系统67-82
- 3．2．3 模型的参数系统及边界条件82-83
- 3．2．4 水量水质模型的耦合83-85
- 3．3 非点源污染负荷对平原河网水环境影响分析85-87
- 3．3．1 模型参数确定85
- 3．3．2 点源和非点源污染负荷在平原河网水域的分配85-86
- 3．3．3 水质模型的率定和验证86-87
- 3．4 本章小结87-94
- 第4章 回灌区非点源污染负荷对地下水水质的影响94-106
- 4．1 污染物非饱和迁移的基本理论94-97
- 4．1．1 污染物迁移方程及求解94-95
- 4．1．2 简化推流迁移模型及求解95-97
- 4．1．3 两种迁移模型的比较97
- 4．2 实验研究97-99
- 4．2．1 地下水观测井系统98-99
- 4．2．2 水质监测99
- 4．3 河流沉积物、地表水及地下水化学成分特征分析99-103
- 4．3．1 回灌区水文地质条件99-102
- 4．3．2 地下水污染扩散调查102
- 4．3．3 河流沉积物成分分析102-103
- 4．3．4 结果分析103
- 4．4 污染河流对地下水水质的影响分析103-105
- 4．5 本章小结105-106
- 第5章 结论106-108
- 5．1 国内外非点源污染研究成果及存在问题106
- 5．2 本论文的主要研究成果106-107
- 5．3 需要进一步开展的研究工作107-108
- 参考文献108-118
- 致谢118
|
|
|
|
| 1 |
施为光;城市降雨径流长期污染负荷模型的探讨[J];城市环境与城市生态;1993年02期 |
| 2 |
何强,王增欣,李惠鹏;地理信息系统(GIS)在非点源污染控制中的应用[J];重庆环境科学;2001年01期 |
| 3 |
刘枫,王华东,刘培桐;流域非点源污染的量化识别方法及其在于桥水库流域的应用[J];地理学报;1988年04期 |
| 4 |
阮晓红，王超，朱亮;氮在饱和土壤层中迁移转化特征研究[J];河海大学学报;1996年02期 |
| 5 |
彭奎,朱波;试论农业养分的非点源污染与管理[J];环境保护;2001年01期 |
| 6 |
吕耀;苏南太湖流域农业非点源污染及农业持续发展战略[J];环境科学动态;1998年02期 |
| 7 |
朱萱,鲁纪行,边金钟,吴英辅,韩永彦,宋竞历;农田径流非点源污染特征及负荷定量化方法探讨[J];环境科学;1985年05期 |
| 8 |
陈西平,黄时达;涪陵地区农田径流污染输出负荷定量化研究[J];环境科学;1991年03期 |
| 9 |
贺缠生,傅伯杰,陈利顶;非点源污染的管理及控制[J];环境科学;1998年05期 |
| 10 |
徐向阳,刘俊;农业区氨氮流失模型[J];环境污染与防治;1999年04期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
刘枫,王华东,刘培桐;流域非点源污染的量化识别方法及其在于桥水库流域的应用[J];地理学报;1988年04期 |
| 2 |
褚君达;徐惠慈;;河网水质模型及其数值模拟[J];河海大学学报;1992年01期 |
| 3 |
郭慧光,闫自申;滇池富营养化及面源控制问题思考[J];环境科学研究;1999年05期 |
| 4 |
金士博,杨汝均;解关于河流的一维污染物质迁移方程的有限差分法[J];环境科学;1981年01期 |
| 5 |
张福珠,熊先哲,戴同顺,韩淑华;应用~(15)N研究土壤-植物系统中氮素淋失动态[J];环境科学;1984年01期 |
| 6 |
朱萱,鲁纪行,边金钟,吴英辅,韩永彦,宋竞历;农田径流非点源污染特征及负荷定量化方法探讨[J];环境科学;1985年05期 |
| 7 |
温灼如,苏逸深,刘小靖,曾桂菊,莫庆源,姚静华,万绍基;苏州水网城市暴雨径流污染的研究[J];环境科学;1986年06期 |
| 8 |
施为光;街道地表物的累积与污染特征——以成都市为例[J];环境科学;1991年03期 |
| 9 |
贺缠生,傅伯杰,陈利顶;非点源污染的管理及控制[J];环境科学;1998年05期 |
| 10 |
夏青;城市径流污染系统分析[J];环境科学学报;1982年04期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
贾洪玉,慕金波,刘英民,薛靖;青岛市崂山区非点源污染负荷的估算[J];山东环境;2000年05期 |
| 2 |
王少平,俞立中,许世远,程声通;苏州河非点源污染负荷研究[J];环境科学研究;2002年06期 |
| 3 |
谢红梅,朱波;农田非点源氮污染研究进展[J];生态环境;2003年03期 |
| 4 |
鲍全盛,王华东;我国水环境非点源污染研究与展望[J];地理科学;1996年01期 |
| 5 |
付永锋,陈文辉,赵基花;非点源污染的研究进展与前景展望[J];山西水利科技;2003年03期 |
| 6 |
朱萱,鲁纪行,边金钟,吴英辅,韩永彦,宋竞历;农田径流非点源污染特征及负荷定量化方法探讨[J];环境科学;1985年05期 |
| 7 |
鲍全盛,毛显强,王华东;我国水环境非点源污染研究与展望[J];上海环境科学;1996年05期 |
| 8 |
李怀恩,蔡明;非点源营养负荷—泥沙关系的建立及其应用[J];地理科学;2003年04期 |
| 9 |
杨爱玲,朱颜明;地表水环境非点源污染研究[J];环境污染治理技术与设备;1999年05期 |
| 10 |
曹丽萍,王晓燕,广新菊;非点源污染控制管理政策及其研究进展[J];地理与地理信息科学;2004年01期 |
|
快捷付款方式
订购知网充值卡
订购热线
帮助中心