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《西安理工大学》 2007年
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基于土地利用/覆被变化的陕西黑河流域非点源污染研究

胥彦玲  
【摘要】: 随着工业点源污染控制水平的提高,非点源污染已成为当今水环境污染的主要污染源,而人类的土地利用是非点源污染的主要影响动因。不同的土地利用活动和管理模式会导致土壤侵蚀和营养物随地表径流流失,从而形成对流域的大面积非点源污染。 陕西黑河引水工程是西安市的主要供水水源,其水质与水量直接关系到西安市300万市民的身体健康与西安市社会经济的可持续发展。其水源区处于秦岭北麓深山区,区内山高坡陡,土壤脊薄,世代栖居的农民只能靠“广种薄收”来维持生计,因而由耕作活动所产生的非点源污染是水源区的主要污染源。因此,进行黑河水源区不同土地利用格局下的非点源污染研究,提出控制流域非点源污染的土地利用优化管理模式及措施,对保护黑河水源具有现实意义。 本研究旨在通过GIS与环境模型(SWAT2000)结合的技术手段和景观生态学的研究方法,探讨流域土地利用与非点源污染的关系,通过建立流域环境经济协调的最优化模型来探讨流域最佳土地利用开发和管理模式,进而从根本上提出了解决流域非点源污染的控制对策。取得了以下成果: 1.建立流域非点源污染研究的基础数据库。采用美国ESRI公司提供的ARCGIS软件以及ArcView扩展模块为平台,建立流域数字高程模型(DEM);通过遥感解译软件ERDAS8.5解译遥感图像获得两期(2000年和1976年)土地利用类型图;对黑河流域1:2000的土壤类型图数字化并进行校准获得研究区域的土壤类型图。从而为非点源污染的研究提供了基础数据库。 2.通过对SWAT2000模型的率定、模拟与验证,分析和评价了SWAT2000模型在黑河流域的适用性和可靠性。从本研究率定与模拟结果来看,水文部分的模拟误差基本在15%以内,泥沙部分的误差大部分在20%以内,各主要非点源污染物的误差在25%以内,满足模型率定要求。这样的结果表明:率定后的模型具有一定的精确度,可用于研究区非点源污染过程的模拟研究。 3.运用径流差值法来估算流域非点源污染负荷。根据非点源污染的产生受降雨径流过程的影响,其负荷与降雨径流具有密切的相关性的特点,建立了非点源污染负荷的估算方法——径流差值法。应用该方法来估算流域非点源污染负荷,为解决实测资料短缺的条件下流域水质估算提供了一种计算方法。 4.通过不同土地利用情景非点源污染负荷的定量化研究,分析了土地利用对非点源污染的影响。在SWAT2000模型参数率定结果的基础上,从土地利用恶化与改善两个角度考虑,将土地利用设置为5种情景,运用该模型对这5种情景下的非点源污染负荷进行了模拟,并对模拟结果进行了对比分析,其结果表明:(1)林地可有效削减非点源污染负荷;(2)流域现状土地利用下总氮、总磷的负荷量分别为173.334t和38.653t,流域水环境存在着潜在的威胁,未来水环境的保护关键在于土地的合理利用及有效管理;(3)当黑河流域土地利用恶化为红草河流域时,流域水质会遭到极大地恶化,反之,随着水源涵养林保护工程的实施,林地面积逐渐增加,流域环境也会逐渐得到改善;(4)理论联系实际,为了有效改善流域水环境,控制非点源污染,未来土地利用将要达到的土地利用最佳状况为,响应国家水源保护政策,流域人口逐渐搬离,15o以上的坡地全部还林,在满足源头水水质标准情况下,允许15o以下坡度中有少量适宜农耕的耕地,无未利用地,且植被覆盖较好。在该土地利用情景下,林地的非点源污染氮的单位负荷为0.67kg/ (hm2·a),磷的单位负荷为0.11kg/ (hm2·a);耕地的非点源污染氮的单位负荷为8.85kg/ (hm2·a),磷为4.2kg/ (hm2·a)。 5.黑河流域土地利用变化趋势与非点源污染的研究。用模型模拟与景观生态学方法结合,探讨了1976~2000年来土地利用变化对非点源污染的影响,得出如下结论: 1976~2000年这25年,土地利用的演化趋势向更合理、更有利于水环境保护的方向发展,林地面积逐渐增加,耕地和未利用地逐渐减少,且土地的合理化利用程度得到了极大地提高,但土地利用在不同坡度等级上的分布比例没有明显的变化,居民及工矿用地逐渐扩大,水环境仍存在着潜在的危险;为了保护水源区,未来应实施人口搬离政策,并继续加大植树造林的力度和水源保护政策实施力度,限制开采业和人为扰动,政府应继续发挥主导作用,引导居民更合理地利用土地,特别是更合理地利用15o以上的坡地。 6.建立流域土地利用环境经济协调最优化模型。在土地利用情景模拟的基础上,考虑当地的经济产出与水环境保护,建立了流域土地利用环境经济协调最优化模型,其求解结果表明:未来土地利用达到的最佳利用状况为15o以上的坡地全部还林,在满足饮用水源水质标准的情况下,允许15o以下坡地中有4.24 km2适宜农耕的耕地,无未利用地,且植被覆盖较好。 7.针对未来流域土地利用与管理,提出了非点源污染控制的措施。针对流域非点源污染负荷与流域人类活动密切相关的特点,从流域土地合理利用与管理方面,提出了非点源污染控制与治理的措施。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X522

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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5 康义;王存海;邸宝珠;;稀油润滑系统的污染控制[A];2007年河北省轧钢技术与学术年会论文集(下册)[C];2007年
6 魏全伟;柳领君;刘金霞;;白洋淀淀中村生活垃圾污染机制及治理措施[A];新农村建设与环境保护——华北五省市区环境科学学会第十六届学术年会优秀论文集[C];2009年
7 马忠;;液压系统介质的选用及其污染控制[A];液压(液力)用油品质及污染控制技术论文集[C];2004年
8 易金成;吴定才;;论发动机润滑系统污染及对策[A];四川省第九届(2009年)汽车学术交流年会论文集[C];2009年
9 田顺;王海涛;杨亮;;小清河水质情况调查报告[A];济南市水资源优化配置战略研究[C];2004年
10 周新萌;;武汉市地面水污染控制战略[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集(上卷)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 季英德;滨州探索建立总量控制体系[N];中国环境报;2007年
2 谭宁曹小佳;南江整肃纪律严格管理[N];中国环境报;2007年
3 本报记者 杨蕾;手机、固话机、打印机被率先列入[N];中国质量报;2010年
4 屈明光;滇池蓝藻水华污染控制研究有突破[N];农民日报;2004年
5 记者 王笑梅;我省部署“十一五”污染控制五大任务[N];辽宁日报;2006年
6 杨帆;电子信息产品污染控制标识标准解读[N];人民邮电;2007年
7 叶国标;我国电子信息产品污染控制法规有望出台[N];中国信息报;2006年
8 王秉科;加强执法 部省共同推进电子产品污染控制工作[N];中国电子报;2007年
9 胡静宜;电子产品污染控制有了技术支持组织[N];中国国门时报;2007年
10 记者 员娟绸 张剑雯;明年起我省对22个城市进行“城考”[N];山西经济日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胥彦玲;基于土地利用/覆被变化的陕西黑河流域非点源污染研究[D];西安理工大学;2007年
2 吴磊;三峡库区典型区域氮、磷和农药非点源污染物随水文过程的迁移转化及其归趋研究[D];重庆大学;2012年
3 蔡明;渭河陕西段氮污染及控制规划研究[D];西安理工大学;2005年
4 韩成伟;寒冷地区非点源氮磷环境行为与模拟预测研究[D];大连理工大学;2012年
5 沈晔娜;流域非点源污染过程动态模拟及其定量控制[D];浙江大学;2010年
6 邱君;中国农业污染治理的政策分析[D];中国农业科学院;2007年
7 史淑娟;大型跨流域调水水源区生态补偿研究[D];西安理工大学;2010年
8 李爽;基于SWAT模型的南四湖流域非点源氮磷污染模拟及湖泊沉积的响应研究[D];山东师范大学;2012年
9 吕唤春;千岛湖流域农业非点源污染及其生态郊应的研究[D];浙江大学;2002年
10 欧洋;密云水库上游流域多尺度景观与水质响应关系研究[D];首都师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王玲杰;农业非点源污染年负荷量估算方法研究[D];合肥工业大学;2005年
2 王照蒸;密云水库上游土地利用方式对地表水非点源污染的影响[D];首都师范大学;2004年
3 孙莉宁;基于WARMF模型的流域非点源污染分析[D];合肥工业大学;2005年
4 谷丰;杭州市农村非点源污染及其控制对策研究[D];浙江大学;2005年
5 毛致伟;地表水环境优化管理模型及实例研究[D];吉林大学;2005年
6 张军;镜泊湖流域非点源污染研究[D];东北师范大学;2006年
7 邵兰霞;城市非点源污染及其控制研究[D];东北师范大学;2006年
8 梁博;密云水库流域非点源污染总量控制研究[D];首都师范大学;2005年
9 黄宗楚;上海旱地农田氮磷流失过程及环境效应研究[D];华东师范大学;2005年
10 钱德安;湖库水环境管理模型及实例研究[D];吉林大学;2006年
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