基于L-THIA模型地表徑流非點(diǎn)源污染負(fù)荷時(shí)空模擬及其環(huán)境效應(yīng)——以呼蘭河-阿什河流域?yàn)槔?pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，并成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)，選取合適的途徑和方法對(duì)污染物進(jìn)行治理，解決環(huán)境危機(jī)變得尤為重要。非點(diǎn)源污染主要受降水、土地利用方式等自然和社會(huì)因素共同作用形成的，不合理的土地利用方式和管理方式會(huì)導(dǎo)致流域營(yíng)養(yǎng)物隨著徑流流失，進(jìn)而引起土壤侵蝕、水土流失，產(chǎn)生流域性的污染。不同空間和時(shí)間尺度的土地利用變化引起的環(huán)境效應(yīng)已經(jīng)成為地理學(xué)和環(huán)境科學(xué)的研究熱點(diǎn)。
　　本研究選取東北地區(qū)松花江流域的兩個(gè)子流域（呼

2、蘭河流域和阿什河流域，以下簡(jiǎn)稱呼阿流域）為研究區(qū)域，對(duì)流域內(nèi)1980年、1995年、2000年及2010年的土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)力做了探討，并運(yùn)用長(zhǎng)周期水文模型：L-THIA模型對(duì)四個(gè)時(shí)期土地利用變化引起的非點(diǎn)源污染進(jìn)行了初步模擬估算，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)非點(diǎn)源污染的定量評(píng)價(jià)，并確定了流域內(nèi)主要的污染物。在此基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（SD）和土地變化空間模型（CLUE-S）對(duì)未來(lái)不同發(fā)展模式下土地利用變化及非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并分析呼阿流域

3、非點(diǎn)源污染狀況對(duì)流域內(nèi)松江濕地帶來(lái)的可能影響，進(jìn)一步探討呼阿流域最佳土地利用管理措施（BMPs），為流域非點(diǎn)源污染的初步控制和管理提出初步對(duì)策，通過(guò)分析水文過(guò)程對(duì)松江濕地水生生物的影響，為濕地調(diào)控和恢復(fù)保護(hù)提出合理建議。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)單因子和綜合水質(zhì)標(biāo)識(shí)法，對(duì)呼阿流域整體水環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行了初步定量評(píng)價(jià)，研究結(jié)果表明，呼阿流域的綜合水質(zhì)指數(shù)為3.74，處于Ⅲ類水質(zhì)；單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)確定了呼阿流域的主要污染物為總氮TN、

4、總磷TP和重金屬Hg。根據(jù)健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型對(duì)研究水體重金屬可能造成的暴露風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示污染物總風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估值為1.0939×10-5，對(duì)人體暴露風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生較低的危害。⑵通過(guò)構(gòu)建流域非點(diǎn)源污染空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)1980～2010年的土地利用和水質(zhì)狀況，對(duì)L-THIA模型中的參數(shù)進(jìn)行修改校正，對(duì)流域徑流量和非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行模擬估算，結(jié)果表明模擬徑流量有效性誤差在10％以內(nèi)，流域徑流量變化范圍在2.15×109 m3～3.5×109

5、m3；對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行模擬發(fā)現(xiàn)在30年期間，總氮TN增加了64.56%；總磷TP增加了55.48%；重金屬（Zn、Cu、Pb）負(fù)荷量增加了34.61%。雖然農(nóng)業(yè)用地是非點(diǎn)源污染負(fù)荷的主要輸出土地利用類型，但建設(shè)用地面積的增加成為污染負(fù)荷的最大“貢獻(xiàn)者”。⑶運(yùn)用SD和CLUE-S模型模擬流域2025年三種不同情景模式下土地利用空間格局變化。經(jīng)過(guò)精度驗(yàn)證，利用SD模型對(duì)流域土地利用需求的誤差小于8%，CLUE-S模型模擬Kappa值為0

6、.63，精度理想。結(jié)果表明，2025年三種不同情景下土地利用空間格局存在較大的差別，尤其體現(xiàn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展模式下，土地利用變化轉(zhuǎn)換程度劇烈?；贚-THIA模型對(duì)三種土地利用情景下非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷結(jié)果發(fā)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況下TN和TP的污染負(fù)荷增加速度要大于其它情景模式。⑷通過(guò)對(duì)松江濕地污染負(fù)荷進(jìn)行模擬結(jié)果顯示，TN值從1980年～2010年，增加了51.73%；TP從1980年～2010年增加幅度達(dá)55.56%。對(duì)濕地內(nèi)水文