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基于3S技术的艾比湖流域农业非点源污染对水环境的影响研究

作　者: 弥艳
导　师: 师庆东
学　校: 新疆大学
专　业: 环境科学
关键词: 农业非点源污染污染负荷空间分布景观格局景观优化措施
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

农业非点源污染具有随机性大、分布范围广、形成机理复杂、潜伏性强、发生滞后和管理控制难度大的特点,常常与气温、气候等气候因素有关。随着经济的发展艾比湖流域水环境质量有恶化趋势,而农业非点源污染已成为影响水环境质量的重要污染源,直接制约着各地区社会和经济的发展。随着经济的快速发展,艾比湖流域水环境质量有恶化趋势,而农业非点源污染已成为影响艾比湖流域水环境质量的重要污染方式,直接制约着各地区社会和经济的发展。本论文以艾比湖流域为研究对象,通过现场数据采集、GIS与地图、统计资料相结合的方法,对全流域尺度下的农业非点源污染的来源、贡献进行定量研究,识别了污染的关键区域;利用综合污染指数法和主成分分析法对艾比湖流域水环境质量进行评价,并运用TM影像和实测数据将艾比湖流域主要水质污染物浓度分级,绘制专题地图,并论证了流域内景观格局与河流水质关键指标之间的相关关系,以及河流水质受景观类型和人类活动的影响程度。在此基础上,提出了流域景观格局优化措施。论文的主要结论包括以下四个方面:(1)艾比湖流域主要污染源——畜禽粪尿污染、城镇生活污染、农田中农药和化肥污染源,各非点源污染源流失到水环境中的污染物CODcr、BOD5、TN和TP中,TN的等标污染负荷比最高,其次是TP和BOD5;从地区看,全年等标排放量最高的是乌苏市,其次是博乐市,独山子区最低。(2)运用综合污染指数法和主成分分析法对艾比湖流域2008年和2009年水环境质量进行现状评价,结果表明:2009年艾比湖流域水环境质量整体好于2008年,平水期水质好于枯水期;主要污染物因子有TN、TP、As、Cd、Pb、CODcr和BOD5。(3)利用3S技术,对2008年艾比湖流域水体主要污染物的空间分布进行了探讨。水体中主要污染物空间分布特点为:中游水质受污染最严重,上游水质好于下游;通过对河道两侧8km缓冲区内景观特征分析,可以得出景观类型与河流污染指标之间有一定的相关性。(4)利用GIS和遥感技术提取景观信息、进行景观分类、分析景观格局特征,绘制景观类型图,最终将艾比湖流域非点源污染控制的景观格局优化控制区域分为四类:河流源头生态保护区、流域生态保护带、自然保护区生态保护带和水库生态保护区。本论文的研究思路和方法可为干旱区水环境农业非点源污染研究提供理论依据和技术方法支持,研究结果可作为今后农垦规划与流域综合治理的重要参考依据。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-23
  1.1 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 水环境农业非点源污染的概述  11-20
    1.2.1 水环境农业非点源污染的内涵  11-12
    1.2.2 水环境农业非点源污染的特点  12-13
    1.2.3 水环境农业非点源污染类型  13-14
    1.2.4 水环境农业非点源污染国内外研究进展  14-20
  1.3 研究目标和内容  20-21
    1.3.1 研究目标  20
    1.3.2 研究内容  20-21
  1.4 研究方法和技术路线  21-23
    1.4.1 研究方法  21-22
    1.4.2 技术路线  22-23
第二章研究区概况  23-29
  2.1 自然地理概况  23-25
    2.1.1 地质地貌  23-24
    2.1.2 水文  24
    2.1.3 气候  24-25
  2.2 自然资源概况  25-27
    2.2.1 土壤和植被  25-26
    2.2.2 野生动植物概况  26-27
  2.3 社会经济  27-29
    2.3.1 社会人口  27-28
    2.3.2 经济状况  28-29
第三章农业非点源污染的综合调查及评价  29-57
  3.1 农业非点源污染调查和评价方法  29-31
    3.1.1 调查范围  29
    3.1.2 调查内容  29
    3.1.3 评价方法  29-31
  3.2 畜禽养殖非点源污染负荷调查  31-36
    3.2.1 艾比湖流域畜牧业发展现状  31-32
    3.2.2 畜禽污染物的排放量  32-34
    3.2.3 畜禽粪便污染源污染物的流失量  34-35
    3.2.4 畜禽粪尿污染物的污染负荷估算  35-36
  3.3 农村生活污染源的调查与评价  36-41
    3.3.1 艾比湖流域人口分布情况  36-37
    3.3.2 生活污染污染物的排放量  37-38
    3.3.3 生活污染源污染物的流失量  38-39
    3.3.4 生活污水污染物的污染负荷估算  39-41
  3.4 化肥施用的非点源污染调查与评价  41-44
    3.4.1 研究区化肥施用情况  41-42
    3.4.2 化肥污染污染物的流失量  42-43
    3.4.3 化肥施用的非点源污染负荷估算  43-44
  3.5 农业非点源污染的综合评价  44-54
    3.5.1 污染源综合评价  44-45
    3.5.2 污染物综合评价  45-47
    3.5.3 各个地区的综合评价  47-54
  3.6 艾比湖流域农业非点源污染源控制措施  54-57
    3.6.1 畜禽养殖污染的管理措施  54-55
    3.6.2 农村生活污染的管理措施  55
    3.6.3 化肥农药污染控制措施  55-57
第四章艾比湖流域水环境质量评价  57-83
  4.1 引言  57-58
  4.2 水质监测  58-60
    4.2.1 水质监测断面设置  58-59
    4.2.2 水质监测项目  59
    4.2.3 监测频率和方法  59-60
  4.3 水环境质量评价  60-81
    4.3.1 评价标准  60-62
    4.3.2 评价方法  62-66
    4.3.3 评价结果与分析  66-81
  4.4 小结  81-83
第五章艾比湖流域水质时空变化及其与景观格局的关系  83-104
  5.1 引言  83
  5.2 数据来源与处理  83-88
    5.2.1 数据来源  83-84
    5.2.2 数据处理  84-88
  5.3 艾比湖流域农业非点源污染因子时空分析  88-97
    5.3.1 以化学需氧量为参照指标  89-90
    5.3.2 以生化需氧量为参照指标  90-91
    5.3.3 以总磷为参照指标  91-93
    5.3.4 以总氮为参照指标  93-94
    5.3.5 以氨氮为参照指标  94-96
    5.3.6 以硝酸盐氮为参考标准  96-97
  5.4 缓冲区景观格局与水质的关系影响  97-103
    5.4.1 缓冲区内景观空间特征  98-99
    5.4.2 缓冲区内景观结构与流域水质的关系  99-101
    5.4.3 缓冲区内景观空间格局与水质的关系  101-103
  5.5 小结  103-104
第六章基于非点源污染控制的流域景观格局优化  104-117
  6.1 景观格局理论  104-105
  6.2 景观格局优化原理  105-107
    6.2.1 人工水塘  105-106
    6.2.2 植被缓冲区  106
    6.2.3 湿地景观  106-107
  6.3 艾比湖流域景观格局分析  107-113
    6.3.1 景观类型的划分  107-108
    6.3.2 景观分析指标的选取  108-110
    6.3.3 景观格局特征及其变化分析  110-113
  6.4 艾比湖流域景观格局优化控制区划  113-117
    6.4.1 控制区划分原则  113
    6.4.2 控制区划分  113-114
    6.4.3 艾比湖流域景观格局优化措施  114-117
第七章结论与展望  117-120
  7.1 结论  117-118
  7.2 问题与展望  118-120
参考文献  120-128
发表文章  128-129
致谢  129-130

基于3S技术的艾比湖流域农业非点源污染对水环境的影响研究

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