基于HSPF模型的宜兴平原河网地区非点源污染模拟相关研究

发布时间：2018-11-07 12:26

【摘要】：多年来,各专家学者都认为点源污染是造成水污染的主要原因,我国投入了大量的人力物力,使用了许多科技手段减少污水排放量,并取得了许多成果。但是只对点源进行控制,依旧不能保证水污染现状的根本改善,大量的非点源污染物仍持续不间断地进入水体,非点源污染成为新一类的污染源。城市生活污水、畜禽养殖和农事活动是非点源污染的主要来源,其中农业非点污染占的比重最大且分布最为广泛。由于非点源污染随机性大、时空范围广、潜伏时间长、影响因子较多,近年来成为国内环境领域研究的热点。本文研究区域为宜兴平原河网地区,宜兴位于江苏省南端、太湖西岸,经济发达。通过实地调查,位于研究区域的有37家工业点源和2家污水处理厂,其中95%以上的工业点源排放的污水都已进入污水处理厂。为调查宜兴平原河网地区河流水质情况,本文以宜兴市2条入太湖河流漕桥河和殷村港为研究对象,共在漕桥河布设7个采样点,殷村港布设7个采样点,太湖沿岸布设8个采样点,2013年5月至2014年3月期共现场采样6次,采样频率为每2个月一次,现场测得水温和电导率,并于实验室分析氨氮、硝态氮、总氮、总磷、CODMn、叶绿素、TOC、三维荧光等各项水质指标。针对宜兴平原河网地区的自然地理环境、气候特征和产流方式等因素,选择了HSPF模型对宜兴平原河网地区的非点源污染进行模拟,并通过收集研究区域的数字高程图、水系图、土地利用类型图、河道数据和气象数据数据,构建宜兴平原河网地区HSPF模型的空间数据库和属性数据库,建立HSPF模型,完成了研究区域的2011~2013年的径流量、泥沙量和氮磷污染负荷的校正与验证。本研究得出如下结论:(1)实验结果表明,漕桥河与殷村港从上游到下游,TP、TN、氨氮浓度在逐渐增加,漕桥河TP、TN、氨氮对河流的污染程度比殷村港严重,殷村港COD的污染程度比漕桥河严重。太湖入湖口各点位,沿岸从北到南,TP浓度逐渐增加,TN和氨氮浓度逐渐减小,COD没有明显变化。太湖湖体中TP、TN、氨氮的污染程度比河道的低,但COD的污染程度高于河道中。全年中22个采样点的TP浓度在7月份达到最大值0.46mg/L,TN浓度在3月份达到最大值8.5mg/L。(2)运用ArcGIS、BASINS等工具构建HSPF模型的空间数据库和属性数据库,建立宜兴平原河网地区HSPF模型,并对研究区域的径流量、泥沙量和总氮总磷等模块分别进行了校正与验证。采用相对误差(RE)和纳什系数(Ens)对模型的模拟效果进行了评价。模拟结果显示,径流量的平均相对误差为10.8%,纳什系数为0.872;泥沙量的相对误差为-23.83%~44.85%;氨氮的平均相对误差为-31.3%;总磷的平均相对误差为-27.69%。HSPF模型对径流量的模拟能力较好,对泥沙量和氮磷污染物的模拟效果一般。总体来看,HSPF模型的模拟精度基本达到要求,可用于宜兴平原河网地区非点源污染的模拟研究。(3)模型的不确定性分析结果如下:在模型输入的气象数据中,降雨量和潜在蒸发量对非点源污染负荷的模拟影响很大,故在收集气象数据时,应尽量的获得研究区的逐小时的降雨量和潜在蒸发量数据。由于河道的长度、断面的宽度和坡度是由模型通过DEM高程数据计算得出的,与实际数值有较大差异,而这些数据直接影响模型对河道径流量的模拟,降低了模拟精度;泥沙量跟研究区域的土地利用类型和土壤类型有关,泥沙量的设定参数中好多需要从研究区域的砂粒分析报告中获得(主要包括有效砂粒直径、砂粒沉降速度和砂粒密度等),故泥沙量的模拟变化性很大。本研究可为太湖流域非点源污染研究与治理提供依据,也可作为其他区域展开非点源污染研究的理论和参考,具有重要的科学意义和广泛的应用前景。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52

【参考文献】