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《中国地质大学(北京)》 2012年
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基于BMPs的农业非点源污染主导流域总氮总量控制目标研究

谢阳村  
【摘要】:本论文为解决“十二五”期间农业非点源污染主导流域的水污染物总量控制目标确定问题,以石头口门水库汇水流域为例,建立了流域ReNuMa污染负荷模型,开展了分期、分区、分源的总氮输出特征分析;通过对规划年(2020年)人口规模、点源排放的预测,建立了规划年ReNuMa模型,并以模型灵敏参数和规划年流域水质目标为依据,制定了流域在规划期(2010~2020年)拟实施的6种BMPs(农业最佳管理措施);以实现经济、环境和社会效益最大化为目标,利用多目标优化方法对上述6种BMPs进行了优化集成,得到了每种BMP在流域的优化实施比例;建立了基于水质管理与污染源管理的流域总量控制目标模型,提出了考虑规划年BMPs削减作用的流域总氮(包括点源和非点源)总量控制目标,并将该目标合理分配至流域所辖区(县)。论文主要成果包括: (1)基于流域长期连续的水文水质监测数据,在石头口门水库汇水流域建立了ReNuMa污染负荷模型,其径流、总氮模拟精度R2均大于0.6,Ens均大于0.5,可满足中尺度流域水环境管理需求;通过对规划年流域人口规模、点源排放的预测,建立了规划年ReNuMa模型,作为规划年流域BMPs优化集成、总氮总量控制目标确定的主要工具。 (2)根据ReNuMa模型灵敏参数与规划年流域水质目标,选取了流域在规划期(2010~2020年)拟实施的6种BMPs,并分别针对耕地、草地和农村居民点制定了每种BMP的实施方案,即通过“实施退耕还林”、“设置等高植物篱”、“推行少免耕作法”、“控制氮肥施用量”等4种BMPs控制耕地产生的污染,通过“实施退草还林”控制草地产生的污染,通过“推广农村沼气池”控制农村居民点产生的污染。 (3)以实现经济、环境和社会效益最大化为目标,建立了流域BMPs优化集成模型,并在Matlab软件环境下采用遗传算法对模型进行求解,得到规划年上述6种BMPs在流域的优化实施比例依次为99.97%、13.82%、99.98%、99.99%、0.05%和99.99%。 (4)以水质管理与污染源管理相结合为出发点,建立了流域总量控制目标模型,确定考虑规划年BMPs削减作用的流域总氮(包括点源和非点源)总量控制目标为2.48万吨;构建了区域总量分配决策模型,确定规划年双阳区、永吉县、磐石市总氮总量控制目标分别为0.97万吨、0.59万吨和0.92万吨。
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X71

【参考文献】
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