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39600字硕士毕业论文太湖水质成分及其对景观背景的响应

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:39600字
论点:太湖,流域,水质
论文概述:

本文对2006—2010年太湖流域河流水质状况及主要水质指标对土地利用结构等景观背景因素的多尺度响应及各因素在不同尺度上对主要水质指标的作用方向及强度等进行了研究,以期廓清太湖流域

论文正文:

第一章总结了研究背景和进展

1.1研究背景和意义
水作为生命之源,不仅是支持地球上生命生存和繁衍的物质基础,也是支持人类生产、生活和社会经济发展的重要保障。目前,由各种原因造成的水资源危机已经成为一个全球性的环境问题,在很大程度上威胁着许多生物的生存,严重制约着人类社会和经济的发展(Biswas,1991;格雷克,1993年;志洛马诺夫,1999年).探索水污染的原因以及如何有效防治水污染是生态学、环境科学、地理学、化学等学科的热门话题(唐斯,1972;维克斯,1999年).水污染的主要来源是土地,包括点源污染和非点源污染(卡尔德龙,1998年)。随着一系列有针对性的政策法规的颁布,点源污染基本得到有效控制,但非点源污染由于分布范围广、潜在周期长、形成过程随机性大、影响因素复杂、形成机制不清等原因而无法得到有效控制。目前,它被广泛认为是水污染的最主要原因(Aim,1990;线金属,1998年;陈李丁等人,2002)。非点源污染的形成不仅与物质来源密切相关,而且在很大程度上取决于其分布和迁移过程,特别是迁移路径上不同景观类型对非点源污染物的释放、吸收和拦截的差异,这将极大地影响非点源污染的最终结果(Ebbert&Kim,1998;陈李丁等人,2003年;晓和纪,2007).景观的组成和格局在包括区域水文和水生态在内的生态过程中起着决定性的作用(丰南&戈登,1986)。对于非点源污染的形成和迁移过程,这一决定性作用受到区域气候、土壤、地形、水分布等自然地理条件和土地利用类型的综合影响(Millere/a/...,1998年;Mosello等人,2002年;郭青海等人,2009年),并显示出与空尺度变化的巨大差异(艾伦1997年;;Buck,etal,2004年;).因此,从景观生态学的角度研究多尺度景观背景因素对水文水质的影响已成为一个极具研究价值的科学问题。a/。,1997年;Basnyat等人,1999年;特纳。a/。2004年).国外相关研究起步较早,国内研究尚处于起步阶段。现有研究主要集中在水系结构相对简单的地区,较少集中在人为干扰严重、水系复杂的地区。
太湖流域是我国重要的工农业基地,也是我国经济最发达、人口密度最高的地区之一。它也是我国水质类型缺水最严重的流域之一。近几十年来,太湖流域社会经济的快速发展和人类活动的强劲,导致了区域用水量和污水排放量的急剧增加。同时,由于缺乏有效的污染防治措施,水环境问题日益严重(高永年等人,2010年)。20世纪80年代初,太湖水质较好,以ⅱ类、中营养和中营养水体为主,满足饮用水源水质要求。然而,在过去的20年里,太湖水质明显恶化。水质水平下降了两个等级,从原来的二类水下降到现在的四类水。富营养化程度增加了1.5-2个等级,从1980年代初的初级中等收入和中等收入富营养化水平增加到初级富营养化水平(钱宜春等人,2009年)。2007年5月太湖蓝藻爆发严重影响了无锡等城市的供水,使得太湖流域水环境管理成为全社会关注的焦点。据统计,2009年太湖流域河流水质评价总河流长度为5582.1公里,只有11.8%的评价河流长度达到或超过三级(水利部太湖流域管理局,2010年)。水环境质量不容乐观。
目前,太湖流域是我国“三江三湖”重点水污染防治流域中的第一个“三湖”。其水环境综合改善已被纳入国家计划。参与该流域的江浙两省也通过各种水资源控制措施和污染物减排政策加强了太湖水污染的防治。十一五期间,国家重大科技项目“水污染控制与治理”在太湖流域投资5.86亿元,带动地方投资近12.56亿元。然而,太湖流域社会经济的快速发展和独特的自然地理条件也决定了太湖流域水环境综合治理的复杂性、长期性和艰巨性。近年来,国内外研究者在太湖流域水环境分析和水环境恢复与管理方面做了大量研究,也取得了一定的成果(秦强波、罗连聪,2004;李恒鹏等,2007;高永年和高俊峰,2010;胡建等人,2011年)。然而,由于难以获得整个流域的长期观测数据,仍然缺乏对整个流域尺度的研究。

第二章研究领域和研究方法概述

2.1研究区概况
2.1.1自然地理条件
太湖流域位于中国东部长江三角洲地区,面积3.69xl04km2,介于东经199° 3 \'-121° 55 \'和北纬30° 7 \' ~ 32° 15 \'之间(图2.1)。它北至长江,东临东海,南接钱塘江,西接天目山和茅山。它是长江三角洲地区的核心区域。行政区划隶属于江苏、浙江、安徽和上海省市(图2.2),其中江苏占52.6%,浙江占32.8%,安徽占0.6%,上海占14.0%(钱宜春等,2009年;高永年等人,2010)。该盆地属于亚热带季风气候区,是世界上最严重的气候脆弱区之一。这里雨量充沛,气候潮湿,四季分明,热量充足。流域年平均降雨量为1177毫米,季节性变化明显,雨量分布不均,主要集中在每年的6-8月份,年平均气温为14.9?16.2伏,南部高,北部低,分布在禁忌的方向。冬季受大陆冷空气团、盛行北风的影响,气候寒冷干燥。在海洋气团的控制下,夏季盛行东南风,气候炎热,雨量充沛,台风频繁(钱宜春等,2009;刘浏等人,2010年)。盆地地形为西南高东北低、外围高中部低的碟形地形。主要地貌包括山地丘陵(16%)和平原(68%),其中山地丘陵主要分布在盆地西部,平原主要分布在盆地北部、东部和南部,海拔3?4米,2?比杭州湾最高潮汐沙低3米,5米?6m .太湖位于流域中心,是整个流域的水利枢纽(高永年等,2010;刘浏等人,2010年)。
太湖流域是长江中下游七大湖泊之一。流域水域面积5551平方公里,约占流域总面积的15%。其中,湖泊面积3160平方公里(以大于0.5平方公里的水域计算),占流域平原面积29557平方公里的10.7%,湖泊总蓄水能力为5716亿(石弘,2009年)。流域主要水系为典型的平原河网,总长度1.2x105公里,平均密度3.3公里/平方公里(高永年,2010年),三级以上河流密度1公里/平方公里,总面积2,392平方公里。

第三章河流水质现状时间空分布特征……31-38 [/BR/] 3.1基本水质状况……31-34 [/BR/] 3.2空分布特征……34-35 [/溴/] 3.3时间动态特性……35-36
3.4概述……36-38
第四章河流水质对景观背景的响应……38-45
4.1景观因子效应的尺度相关性……38-40 [/BR/] 4.1.1结果和分析……38-40[/比尔/] 4.1.2讨论……40[/比尔/] 4.2景观因子与水质指标的相关性……40-44 [/BR/] 4.2.1结果和分析……40-43[/比尔/] 4.2.2讨论……43-44[/比尔/] 4.3概述……44-45
第五章总结和展望……45-48
5.1结论……45-46
5.2创新……46
5.3展望……46-48

结论

基于太湖流域管理局公布的2006-2010年太湖流域80个重点水功能区水质等级和水质监测断面超标指标数据,采用空自相关和非参数检验方法,分析了同期整个太湖流域的河流水环境状况、空分布特征和时间动态特征。基于遥感影像、数字高程数据、河网分布数据和年鉴降水数据,利用冗余分析方法研究了河流水质与土地利用、降水、河网密度、高程和坡度等景观背景因子的关系及其尺度相关特征。结果表明,[/BR/](1)2006-2010年,本研究覆盖的太湖流域80个河段水质总体较差。5年和每年的平均水质主要为劣ⅴ类、劣ⅴ类和劣ⅳ类。超标的主要水质指标有总流量(TP)、氨氮(AN)、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)和溶解氧(DO)
(2)空。流域不同位置的水质等级和主要水质指标超标频率差异较大,其中上游差异主要表现在林区和平原水网区,下游差异主要表现在河流的上游和下游。水质等级分布和各水质指标超标频率在空之间呈正相关,具有不同的显著性。
(3)非参数测试结果表明,从水质等级的角度来看,过去5年,大部分监测点的水质呈现出不同的显著改善趋势。从水质指标超标频率来看,各指标超标频率的变化趋势差异很大,且不同步。除溶解氧超标频率逐年下降外,其他指标都有不同程度的波动。与2006年和2010年相比,总磷超标频率显著降低,氨氮和溶解氧超标频率显著降低,而生化需氧量和化学需氧量没有显著增加。
(4)冗余分析表明,太湖流域河流水质受到各种景观背景因素的综合影响。在一定尺度上,各因子对水质有显著的解释力,各因子对水质数据的解释力随着尺度的增加而变化,具有显著的尺度相关性。
(5)总方差贡献率随着上下游尺度的增加呈现出相对一致的变化趋势,在0.5—1公里和16公里左右的尺度上具有较高的解释能力。在上游地区,自然湿地和坡度分别是小尺度(1公里)和大尺度(16公里)解释能力最高的景观因子。下游地区河网密度和耕地分别是小尺度(0.5公里)和大尺度(16公里)解释能力最高的景观因子。
(6)各水质指标对景观背景因子的响应不同,上下游具有尺度依赖性和区位差异。例如,氮、磷、溶解氧超标的频率主要与上游的居民点用地呈正相关,而与下游的耕地和河网密度呈正相关。化学需氧量和生化需氧量超标频率主要与自然湿地呈负相关,与人工湿地呈正相关,与坡度呈负相关,与上下游河网密度呈正相关。

参考
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