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大沽河流域非点源氮输出及其对胶州湾水质影响的数值研究

作　者: 浦祥
导　师: 高会旺
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境科学
关键词: 非点源污染水质模型 SWAT模型大沽河胶州湾
分类号: X522
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

胶州湾是中国近海受人类活动影响较为典型的半封闭海湾,长期以来人们对点源污染的过度关注而导致忽略了环湾各流域的非点源污染对胶州湾水质的影响,本文以流域非点源模型和输出系数法相结合的方式定量评估了大沽河流域长期非点源污染的年总氮入海通量,并在此基础上使用近海水动力及水质模型研究了该污染源作用下胶州湾水质的响应,评估了大沽河流域长期非点源污染对胶州湾水质的影响。对1973-2001年大沽河流域非点源总氮年产量的计算显示:自70年代以来,总氮入海通量存在一定的年际间波动,但保持着较快上升的趋势,通过分析土地利用图发现,该地区70年代至90年代并非处在土地利用方式快速变化的时期,导致非点源污染强度上升的主要原因是该地区快速上升的化肥施用量和禽畜养殖量;另一方面,各非点源污染源的贡献比例也在发生着较为明显的变化,水土流失在污染总量中所占的份额逐渐下降,由1973年约80%下降到2001年的约50%,而化肥施用和禽畜养殖源所占的比例却快速上升,至2001年已占总量的约35%和13%,同时,农村生活源排放虽然也一直处于上升状态,但始终不是非点源污染的主要来源。综上所述,在制定该流域非点源污染的控制措施时,应该主要考虑以下几个方面:减少化肥施用量、提高化肥有效利用率、增加禽畜养殖所产排泄物的处理率并改进处理工艺。使用水动力、水质模型模拟了大沽河输出的非点源总氮在胶州湾的时空分布情况,结果显示:在每年的1~6月,由于大沽河输入胶州湾的径流和总氮较少,故只有大沽河河口一带的小范围内受到非点源污染,7~9月是每年径流、总氮向胶州湾输送的高峰期,这段时间整个湾内甚至湾外一些区域都会不同程度的受到大沽河排放的影响,而浓度分布则是从大沽河河口至湾口递减,10~12月是胶州湾水质的恢复期,在水交换的过程中,水质会逐渐恢复到初始水平,另一方面,由于大沽河非点源污染存在源强的年际变化,所以其对胶州湾水质的作用基本呈现出逐步变强的趋势。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 研究背景和意义  10-11
    1.1.1 研究背景  10-11
    1.1.2 研究意义  11
  1.2 非点源污染概述  11-12
    1.2.1 非点源污染概念  11
    1.2.2 非点源污染研究方法  11-12
  1.3 文献回顾与研究进展  12-13
    1.3.1 总体研究进展  12-13
    1.3.2 区域研究进展  13
  1.4 研究内容和技术路线  13-17
    1.4.1 研究内容  13-15
    1.4.2 技术路线  15-17
2 大沽河流域概况  17-24
  2.1 地理位置  17-19
  2.2 气候条件  19-21
  2.3 水文状况  21-24
  2.4 植被土壤  24
3 大沽河流域非点源污染模拟  24-41
  3.1 SWAT 模型简介  24-26
  3.2 SWAT 模型原理  26-31
    3.2.1 水文过程模型  27-29
    3.2.2 土壤侵蚀模型  29
    3.2.3 污染负荷模型  29-31
  3.3 研究区SWAT 模型的建立  31-33
    3.3.1 空间数据的处理  31-33
    3.3.2 属性数据库的建立  33
    3.3.3 气象数据库的建立  33
  3.4 SWAT 模型的率定与验证  33-37
  3.5 化肥施用、禽畜养殖、农村生活非点源总氮输出计算  37-38
  3.6 大沽河流域长期非点源污染模拟  38-40
  3.7 小结  40-41
4 大沽河流域非点源污染对胶州湾水质的影响研究  41-59
  4.1 胶州湾水动力数值模式的建立  41-49
    4.1.1 基本控制方程  42-43
    4.1.2 边界条件  43-45
    4.1.3 初始条件  45
    4.1.4 网格设置  45-47
    4.1.5 模型验证  47-49
  4.2 大沽河流域非点源氮输出对胶州湾水质的影响  49-59
    4.2.1 1998 年模拟结果分析  49-52
    4.2.2 情景模拟及分析  52-59
  4.3 小结  59
5 结语  59-61
  5.1 本文的主要工作与创新点  59-60
  5.2 不足及展望  60-61
参考文献  61-65
个人简历  65
在学期间发表的学术论文  65-66
致谢  66

大沽河流域非点源氮输出及其对胶州湾水质影响的数值研究

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