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38120字硕士毕业论文区域性农业径向流产污染量模拟研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38120字
论点:非点源,污染,径流
论文概述:

本论文拟通过对流域内水污染物农业种植情况的调查,充分考虑了种植区可能的影响因素,并结合MM5模型来进行农业非点源污染模拟的研究,选取TN、TP为研究因子,利用降雨量综合修正适应于

论文正文:

介绍

1.1研究背景
随着人口增长和社会经济发展,湖泊富营养化已成为当前人类面临的主要环境问题之一。我国许多湖泊呈现极高的富营养化状态。据研究,这些湖泊中农业面源污染的比例逐年增加,农业面源中氮和沙司的流失已逐渐成为[3-6]水体富营养化的重要原因,制约了我国经济和社会的和谐可持续发展。城市生活污水、含氮和沙司的工业废水、农田氮肥和沙司肥料共同构成了[8\'9]水体中营养氮和沙司的主要来源。统计数据显示,世界上有30%的人?50%的地表水受到非点源污染,农业非点源污染的最大贡献率在美国。河流中73%的生化需氧量、83%的细菌和92%的悬浮物来自非点源。64%的河流和57%的湖泊被农田径流污染。瑞士径流中携带的空气和盘子的总量相当于瑞士城市污水和工业废水中此类污染物的总量,欧洲农业活动输入北海河口的总氮分别占60%和25%,[15];丹麦270条河流中94%的氮负荷和52%的盘负荷来自农业非点源污染[I6];荷兰总氮的60%和总水污染的40%?50%的菜肴来自农业面源污染。中国湖泊富营养化是由氮和营养负荷引起的,50%以上的非点源污染来自农业。根据2010年2月全国污染源普查公报,全国农业污染源总量为284,700吨,总氮为274.6万吨,分别占总氮和总板污染物排放量的67.27%和57.19%。重庆单位面积氮肥和农药施用量分别达到3公斤/hm2和9.55公斤/hm2[i6〔[i6〕。因此,农业非点源受到了广泛关注。与工业和生活污水排放的点源污染不同,农业面源污染影响因素复杂多样,来源不确定性高,形成过程随机性大,影响因素复杂,分布范围广,形成过程复杂,造成危害。由于东亚季风气候的控制,我国大部分农业利用区的降雨量呈现季节性特征。随着降雨径流的淋溶和冲刷,大气、地面和土壤中的点源污染物和非点源污染物将扩散到污染地表水和地下水的[22],降雨径流对农业非点源污染的影响不容忽视。然而,降雨径流污染源分散,受当地自然条件和降雨条件的影响。因此,农业径流非点源污染的排放时间空不确定,迁移转化较为复杂,研究和控制难度很大。因此,有必要确定农业面源污染的主要来源及其变化规律,为农业面源污染的具体控制提供科学依据。

1.2研究意义
目前,我国农业面源污染越来越严重,已逐渐成为影响流域水质的重要因素。我国农业面源污染的研究和控制起步较晚。目前,对农业面源污染模型的研究不够全面,应用相对较少。传统的农业径流排污系数污染负荷计算方法受到作物轮作波动的影响。计算结果不够准确,使得水污染物总量的最终估算结果难以完全符合实际情况。然而,不同作物不同耕作周期中农业非点源污染物的产生各不相同,因此需要考虑作物轮作规律。本文通过对流域内农业养殖水污染物的调查,充分考虑了养殖区可能的影响因素,并结合MM5模型对农业面源污染进行了模拟。选择总氮和总磷作为研究因子,通过降雨对适合犀首流域的计算系数进行综合修正。根据不同作物种植和轮作周期的特点,利用产出系数模型对东溪河农业径流和污水排放现状进行了综合科学的评价。主要污染物主要来源分析空为流域面源污染控制提供了理论和实践依据,为后期进一步研究提供了新思路,对其他地区农业面源污染研究具有一定的指导意义。

1.3研究内容
本文共分为六章。
(1)导言。本文论述了本课题的背景和依据,提出了本文的主要研究目的和内容,明确了技术路线。
(2)文献综述。介绍了农业面源污染的主要来源、特点及其对水环境的影响。总结了农业面源污染的研究方法,详细介绍了输出系数模块的研究进展及其在国内外的应用现状。
(3)研究领域概述。本文介绍了太湖和东首西河流域的自然环境、社会经济、水资源和水环境质量概况。
(4)模型构造和基础数据。以2007年东西湖流域农业种植面积统计数据为研究对象,综合考虑太湖东峻溪流域水环境特征,采用产出系数模型,估算了农田径流排入水体的月总氮和总磷排放量。
(5)农业径流污染状况评价。根据不同作物和不同行政区域氦盘排放现状,分析了各作物和各行政区域的污染排放分担率,确定了主要污染物的作物源和月源,拟合并验证了农业径流估算值与浓度监测值的相关性。
(6)结论和建议。总结本文的主要研究工作,并提出进一步深入研究的方向和建议。

2文献综述

2.1农业非点源污染源
伴随着灌溉和摆动(降雨)的水动力效应,农业活动产生的各种污染物通过农田排水、农田地表径流和入渗等逐渐从土壤圈扩散到水圈。一般来说,污染物浓度低,扩散范围广。这种污染过程包括两个方面:一是污染物通过各级排水沟横向迁移,污染外表面水体;另一种是污染物在水动力作用下向下迁移,污染地下水。由于农业面源污染的形成过程受到人类活动和自然因素、地形、土地利用、降水等的影响。将影响它的迁移和转变[26]。中国农业结构复杂,农业非点源主要来自农田施用化肥和农药、农田污水灌溉、土壤入侵和蜡烛、农村禽畜粪便和垃圾[27]。化肥和农药的过度使用已成为灌区农业面源污染的关键因素。农田施肥量受农民种植技术、文化水平、经济条件和种植结构变化等多种因素的影响。许多农民在生产过程中盲目施肥,以增加粮食和蔬菜的产量。肥料使用比例失调,施用方法过于广泛。土壤无机现象普遍,肥料有效利用率低。大量剩余养分通过各种途径进入地表水和地下水环境,造成土壤和水污染。研究表明,2005年中国化肥使用量为4766万吨(纯),占世界化肥使用总量的35%。根据当年农作物播种面积,每公顷化肥平均用量为306.5公斤,而中国化肥平均利用率仅为35%左右,比美国[29等发达国家低5-0个百分点,其中氮肥利用率为30%-35%,平板肥料利用率为10%?20%[3G].此外,一些种植农作物的农民对农药的合理性缺乏了解,应用技术有限,导致农作物中使用的大部分农药毒性高、残留高,对环境的影响更为明显[31]。由于其半衰期长,一些有机氯农药在土壤中富集后,在水流冲刷作用下直接排入附近水体,而一些有机氯农药则随水渗入地下,造成地下水污染。农药在土壤环境和水环境之间的迁移和转化也成为[污染的主要原因。

3研究领域概述……16
3.1太湖流域特征.........16
3.2东条溪盆地特征.........17
4模型构造和基础数据.........20
4.1考虑作物轮作和月降雨量的产量.........20 [/br/ ]4.2东条溪总氮和总磷污染浓度监测值.........25[/比尔/] 5农业径流污染状况评价.........26[/溴/] 5.1水环境污染物排放状况.........26[/比尔/] 5.2种植区养分负荷估算结果分析.........29[/比尔/] 5.3排放分担率分析.........30[/比尔/] 5.4农业径流估算值与浓度监测值的拟合.........34

结论

全面、科学地评价了东条溪流域农业径流污染水环境的现状,分析了主要农作物源和月非点源污染源,最终得出东条溪流域农作物径流污染控制方案。主要结论如下:
(1)对东条溪流域农业径流污染源进行了调查,并从各行政区统计年鉴中收集了该流域农作物种植面积数据。在现有研究成果的基础上,确定了不同作物按种植面积类型的分类方法。根据流域农作物实际种植情况,产生农业径流的土地分为水田、灌溉地、旱地和林地四类。其中,水田作物主要指水稻。灌溉作物仅指蔬菜、瓜类、花卉等作物;旱地作物主要包括小麦、大麦、玉米、豆类、土豆、油、糖、烟草和药材。林地主要包括茶园、果园和桑园。东条西河流域分为六个行政区域。2007年,研究区水田作物总种植面积为78293.70hm2,其中长兴区是种植面积最大的城市,占总排水面积的40.80%,旱地作物种植面积为74577.14hm2,其中油料最大,占旱地作物种植总面积的59.70%。林地总种植面积为45167.03hm2,其中果园最大,占林地总种植面积的45.56%。
(2)参考现有的农业径流污染物流失模拟模型,针对农业径流非点源污染的三个不确定性和复杂性,选择输出系数模型对污染产生状况进行评价。根据流失量、降雨量、土壤等因素之间的统计关系,在土壤中污染物(氮、磷)浓度不随时间变化的前提下,计算不同作物每月氮、磷污染排放状况和不同行政区域氮、磷污染排放状况,分析不同种植区域的养分负荷。

参考
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