• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      溫州市城區(qū)非點源總氮和總磷負荷量估算研究

      2019-04-24 03:23王學(xué)東黃宏
      中國科技縱橫 2019年5期
      關(guān)鍵詞:河量蒙特卡羅溫州

      王學(xué)東 黃宏

      摘 要:大尺度區(qū)域/流域非點源污染定量仍然是本領(lǐng)域研究的難點之一。本文將輸出系數(shù)模型、GIS和蒙特卡羅模擬技術(shù)相結(jié)合,建立了大尺度區(qū)域/流域非點源污染負荷量估算方法,估算了溫州城區(qū)非點源總氮(TN)和總磷(TP)入河量。結(jié)果表明,TN負荷量在644.2-1364.0ton a-1范圍內(nèi),平均1004.1 ton a-1,其中建設(shè)用地、耕地、園地、林地和其他用地的分擔(dān)率分為27.2%、46.2%、6.5%、5.1%和14.9%。TP負荷在64.0-134.9 ton a-1范圍內(nèi),平均99.4 ton a-1,其中建設(shè)用地、耕地、園地、林地和其他用地的分擔(dān)率分為28.7%、43.3%、10.9%、3.6%和13.6%。耕地和建設(shè)用地是兩大主要污染源,未來要采取措施加強非點源污染治理。

      關(guān)鍵詞:地表徑流;非點源污染;總氮;總磷;溫州市

      中圖分類號:X799.3 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2019)05-0015-03

      城市地表徑流污染是城市水環(huán)境污染的重要因素。美國環(huán)保署把城市地表徑流列為導(dǎo)致全美河流和湖泊污染的第三大污染源。大量研究和實踐表明,即使點源污染完全被控制而忽略非點源污染,受納水體的水質(zhì)很難實現(xiàn)根本性改善。非點源污染具有形成過程復(fù)雜、隨機性大、分布范圍廣和潛伏周期長等特點,難以定量監(jiān)測[5]。因此,城市地表徑流非點源污染負荷的定量化是非點源污染控制的重要環(huán)節(jié)之一。

      近年來,隨著溫州城市化的不斷推進,不透水面積不斷增加,綜合徑流系數(shù)也不斷增加,同時隨著城市人口的增長和汽車尾氣等的增加,導(dǎo)致城區(qū)地表徑流污染物濃度的增加,城市非點源污染已成為溫瑞塘河流域的主要污染源之一[4]。定量估算非點源污染負荷量,是進一步開展城區(qū)污染治理和水環(huán)境保護的前提和關(guān)鍵。本文基于輸出系數(shù)模型,結(jié)合GIS和蒙特卡羅模擬技術(shù),估算了溫州城區(qū)非點源TN和TP入河量,為開展城區(qū)污染防控提供依據(jù)。

      1 材料與方法

      1.1 輸出系數(shù)模型

      輸出系數(shù)模型于20世紀(jì)70年代初期在北美地區(qū)首先提出,其主要用來評價土地利用和湖泊富營養(yǎng)之間的關(guān)系,John等在實際應(yīng)用中不斷改進輸出系數(shù)模型,使其得到了進一步完善和廣泛應(yīng)用。模型的一般表達式為:

      在輸出系數(shù)模型中,確定合理的輸出系數(shù)是關(guān)鍵所在。影響流域非點源污染物輸出系數(shù)的因素很多,主要包括流域內(nèi)地形地貌、水文、氣候、土地利用、土壤類型和結(jié)構(gòu)、植被、管理措施以及人類活動等。根據(jù)溫州城區(qū)土地利用現(xiàn)狀,將土地利用類型劃分為5類,即建設(shè)用地、耕地、園地、林地和其他用地(圖1)。參照國內(nèi)外的相關(guān)研究成果,結(jié)合溫州實際,初步確定溫瑞塘河流域非點源污染負荷的輸出系數(shù)如表1所示。

      1.2 蒙特卡羅模擬

      在土地利用的矢量化、合并、重分類等過程中,土地利用面積的統(tǒng)計結(jié)果難免存在一定不確定性。因此,假設(shè)各種土地利用的面積不是確定值,而是服從均勻分布的變量,范圍為統(tǒng)計值的90%和110%(表2)。此外,假設(shè)各種土地利用的TN和TP輸出系數(shù)也不是確定值,也是服從均勻分布的變量,范圍為統(tǒng)計值的70%和130%(表3和表4)。

      確定各種土地利用類型面積和輸出系數(shù)的分布和取值范圍之后,采用蒙特卡羅模擬技術(shù)模擬計算10000次,最后統(tǒng)計出各種土地利用類型的TN和TP入河量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和95%置信區(qū)間。

      2 結(jié)果與討論

      2.1 TN入河量

      根據(jù)溫州城區(qū)土地利用空間分布(圖1)以及土地利用TN輸出系數(shù)空間分布(圖2),基于輸出系數(shù)模型和蒙特卡羅模擬技術(shù),估算了溫州城區(qū)各種土地利用類型的TN入河量(表5)。由表可見,溫州城區(qū)地表徑流TN入河量在644.2-1364.0ton a-1范圍內(nèi),平均1004.1ton a-1其中,建設(shè)用地、耕地、園地、林地和其他用地TN入河量分別為273.0±50.1ton a-1、463.9±84.6ton a-1、65.8±11.9ton a-1、51.4±9.4ton a-1和150.0±27.6ton a-1,分擔(dān)率分為27.2%、46.2%、6.5%、5.1%和14.9%。建設(shè)用地TN入河量約占地表徑流TN入河量的30%,意味著加強城區(qū)地表徑流污染削減對改善溫瑞塘河水質(zhì)是非常必要的。

      2.2 TP入河量

      根據(jù)溫州城區(qū)土地利用空間分布(圖1)以及土地利用TN輸出系數(shù)空間分布(圖3),基于輸出系數(shù)模型和蒙特卡羅模擬技術(shù),估算了溫州城區(qū)各種土地利用類型的TP入河量(表6)。由表可見,溫州城區(qū)地表徑流TP入河量在64.0-134.9ton a-1范圍內(nèi),平均99.4ton a-1其中,建設(shè)用地、耕地、園地、林地和其他用地TP入河量分別為28.5±5.2ton a-1、43.0±7.8ton a-1、10.8±2.0ton a-1、3.6±0.7ton a-1和13.5±2.5ton a-1,分擔(dān)率分為28.7%、43.3%、10.9%、3.6%和13.6%。建設(shè)用地TP入河量約占地表徑流TP入河量的30%,進一步意味著加強城區(qū)地表徑流污染削減對改善溫瑞塘河水質(zhì)是非常必要的。

      2.3 研究結(jié)果的啟示

      大尺度的非點源污染負荷估算一直是非點源污染研究中的薄弱環(huán)節(jié)。在眾多非點源污染負荷估算模型中[1],輸出系數(shù)模型避開了非點源污染發(fā)生的復(fù)雜過程,所需參數(shù)少,又具有一定的精度[7],因此具有廣泛的適用性,特別是對于缺乏長系列監(jiān)測數(shù)據(jù)的大尺度流域,發(fā)揮著重要的作用[6]。

      不確定性是流域尺度非點源污染模型共同面臨的問題[8],而蒙特卡羅模擬技術(shù)則是量度不確定性的有效辦法,可以為環(huán)境決策提供更豐富的信息[9]。考慮到不論是土地利用面積的統(tǒng)計結(jié)果,還是輸出系數(shù)的取值等等,都存在一定不確定性,因此引入蒙特卡羅模擬技術(shù)是十分必要的。

      大尺度的非點源污染的空間變異性也十分顯著,而GIS則為研究空間變異性提供了有效的手段[3]。利用GIS技術(shù),可以對非點源污染的關(guān)鍵源區(qū)進行精準(zhǔn)定位,為采取針對性的防控措施提供明確的依據(jù)。輸出系數(shù)模型、蒙特卡羅模擬和GIS技術(shù)的有機結(jié)合,為在大尺度區(qū)域/流域準(zhǔn)確量化非點源污染提供了可靠手段。

      3 結(jié)論

      將輸出系數(shù)模型、GIS和蒙特卡羅模擬技術(shù)相結(jié)合,建立了大尺度區(qū)域/流域非點源污染負荷量估算方法,估算了溫州城區(qū)地表徑流TN和TP入河量。結(jié)果表明,溫州城區(qū)地表徑流TN入河量在644.2-1364.0ton a-1范圍內(nèi),平均1004.1ton a-1;溫州城區(qū)地表徑流TP入河量在64.0- 134.9ton a-1范圍內(nèi),平均99.4ton a-1。

      建設(shè)用地TN和TP入河量的分擔(dān)率約達30%,指示加強城區(qū)地表徑流污染削減對改善溫瑞塘河水質(zhì)是非常必要的。耕地TN和TP入河量的分擔(dān)率都超過40%,指示要進一步加強農(nóng)業(yè)非點源污染治理。研究結(jié)果為開展城區(qū)地表徑流削減提供了科學(xué)依據(jù)。

      參考文獻

      [1]Al-Abed NA, White HR. Calibration of the Hydrological Simulation Program Fortran (HSPF) model using automatic calibration and geographical information systems[J]. Hydrological Processes,2002,16(16):3169-3188.

      [2]Nasr A,Bruen M,Jordan P,Richard M, Kiely G, Byrne P. A comparison of SWAT, HSPF and SHETRAN/GOPC for modelling phosphorus export from three catchments in Ireland[J].Water Research,2007,41(5):1065-1073.

      [3]巴特,楊昆,朱彥輝,等.基于開源GIS的城市非點源污染負荷模擬研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2015,36(11):233-238.

      [4]陳強,朱慧敏,何溶,等.基于地理加權(quán)回歸模型評估土地利用對地表水質(zhì)的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2015,35(5):1571-1580.

      [5]杜新忠,李敘勇,張汪壽,郝韶楠.基于GWLF模型的流域總氮負荷模擬及污染源解析[J].水資源與水工程學(xué)報,2014,25(3):19-23.

      猜你喜歡
      河量蒙特卡羅溫州
      溫州瑞奧工貿(mào)有限公司
      溫州瑞奧工貿(mào)有限公司
      溫州,詩意的黃昏
      遼河保護區(qū)退耕封育措施消減污染物入河量估算
      廊坊市面污染源入河量調(diào)查與分析
      難忘九二溫州行
      安陽市入河排污口調(diào)查分析與研究
      探討蒙特卡羅方法在解微分方程邊值問題中的應(yīng)用
      復(fù)合型種子源125I-103Pd劑量場分布的蒙特卡羅模擬與實驗測定
      基于蒙特卡羅仿真的CRC檢錯能力驗證
      凤山县| 札达县| 东光县| 康定县| 宁化县| 天津市| 焦作市| 日喀则市| 岳池县| 西城区| 建湖县| 马尔康县| 翁牛特旗| 沐川县| 南投县| 甘孜县| 长武县| 顺平县| 平顺县| 五家渠市| 山西省| 梓潼县| 大连市| 澄江县| 金坛市| 九寨沟县| 乐清市| 太和县| 通河县| 商都县| 进贤县| 肇州县| 新蔡县| 揭西县| 石屏县| 葵青区| 历史| 宁晋县| 通辽市| 镇沅| 淅川县|