面向非点源污染控制的土地利用优化研究
发布时间：2020-07-25 17:07
【摘要】：保护环境是我国的基本国策。随着点源污染逐步得到有效控制和管理,非点源污染成为水环境恶化的主要污染源。在影响非点源污染的众多因素中(降雨、地形、土壤等),土地利用是最关键的因素之一。基于SWAT模型,探索流域尺度土地利用结构与非点源污染的影响机制,对于加快资源节约型、环境友好型社会建设,跨行政区域的土地利用规划具有重要意义。辉发河是第二松花江的第一大支流,是松花湖的主要补给水源。根据吉林省环境监测站提供的辉发河流域2006年至2010年各断面水质监测资料,流域中、下游全年水质类别均为劣V类,水体受到严重污染。因此本文通过基于不透水面和统计数据的人口空间分布模型、遥感影像、气象和水文水质监测数据,建立了辉发河流域非点源污染数据库;利用SWAT模型,并结合FY、TRMM和CMORPH遥感降水数据模拟辉发河流域径流和非点源污染;分析土地利用结构与非点源污染的影响机制,在此基础上,通过多目标线性规划模型和水生态功能分区技术,对流域内土地利用格局进行调整。主要内容和成果如下:(一)建立了土地利用、土壤、气象和农业管理措施的数据库。利用遥感和GIS技术,估算了辉发河流域不透水面值,在此基础上建立了流域人口空间分布模型,对流域内农业人口和非农业人口空间分布进行估算。利用人口空间分布数据,估算了流域内农村生活污染和牲畜粪便污染。(二)基于SWAT模型,采用实测和遥感降水数据,确立了5种模拟方案,评价了不同降水空间分布对径流模拟的影响。月径流的模拟结果表明,FY实测降水TRMM。研究表明,对于高空间分辨率的遥感降水数据,用子流域降水平均值作为输入,比直接用栅格点值模拟结果要好。利用梅河口和辉南监测点氨氮监测数据对模型进行参数率定和验证,模拟了辉发河流域非点源污染时空分布,通过分析辉发河流域各污染源的贡献率,发现农业施肥是流域水环境恶化的主要污染源,总氮、总磷负荷占总量的51%和36%。降水-径流过程是流域非点源污染发生的驱动因素,总氮、总磷负荷与降水量的决定系数R2分别为0.55和0.66。(三)依据水生态功能区划分理论基础和划分原则,将辉发河流域划分为2级水生态功能区,并结合水田和旱地非点源污染敏感性分析结果,将辉发河流域划分为5个等级的非点源敏感区。研究发现,水田的氮年平均流失量普遍高于旱地,其范围为136.57-219.81kg/ha,旱地为72.23-122.1kg/ha。(四)以经济效益和生态服务价值为目标函数,构建了土地利用数量结构优化线性规划模型。根据土地利用数量优化的结果和非点源敏感区划分结果,调整非点源污染敏感性较高的分区。优化后的土地利用其总氮年负荷削减了3.19%-6.09%,总磷年负荷削减了0.3%-4.89%。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52;F301.2
【图文】：
第二章 研究区概况第一节 自然地理概况、 地理位置辉发河发源于龙岗山脉北侧辽宁省清原满族自治县境内，流经梅河口、辉石和桦甸等县市，于桦甸市金沙乡福安屯东汇入第二松花江，是第二松花江一大支流，也是吉林省重要水源地——松花湖的主要补给水源。辉发河河网枝状，两岸平衡发育，其主要支流有发源于吉林哈达岭南麓的梅河、沙河河、当石河、富太河、呼兰河、金沙河，发源于龙岗山脉西北麓的一统河河、蛤蟆河等十余条河流，流域面积 14760km2，干流全长 267.7km，河道坡度 0.5‰（王颖等, 2012）。本文以五道沟水文站上游为研究区域，该区流积 12400 km2，约占全流域的 84%（见图 2-1）。
面向非点源污染控制的土地利用优化研究、 地质地貌辉发河流域主要受伊舒断裂带、敦密断裂带和鸭绿江断裂带三条大型北东造带控制。其中，敦密断裂带沿辉发河走向横贯全流域，此断裂带南段（抚梅河口一带）主要形成于太古代基底岩石中，称之为浑河大断裂，构成太古岭古陆核及鞍本、龙岗古陆核的界限。由梅河口到桦甸二道甸子一带，称为河断裂带，构成辽吉台块与吉黑古生代陆缘增生带的界限。此断裂带亦由两行的高角度断层构成，分别称为东支断裂和西支断裂，二者相距 10～20k倾对冲，倾角 30°～80°。华力西晚期辽吉台块北移定位以后，早侏罗世拉板块俯冲影响，在水平剪切应力作用下，造成断裂带两侧早期地质体的左断，产生大量牵引构造。如敦密断裂带的七台河旋卷构造、吉中瓤形构造甸子拖曳构造等（董南庭和吴水波, 1982; 邵建波和毕守业, 1995）。（见图 2
第二章 研究区概况、透镜化、片理化和糜棱岩化，断裂带两侧地质体中发育大量牵引构造。此带在中新生代控制了梅河盆地和辉南、桦甸盆地的沉积，且沉积盆地与高地分布，反映出不均衡的沉降运动。中生代地层强烈褶皱。桦甸北东方向第三纪四纪基性岩浆喷发强烈，沿断裂带呈线性分布，构成带状玄武岩台地。在辉二道甸子之间，有燕山晚期花岗岩呈带状分布。受构造运动控制，辉发河流域内地势由西南向东北逐渐降低，高程范围2-1391m，地貌类型以流水地貌为主，流域西北侧吉林哈达岭以侵蚀剥蚀低陵地貌为主，东南侧龙岗山地以侵蚀剥蚀中低山地貌为主，中部辉发河宽谷剥蚀台地与河谷平原相间分布，沿河两侧呈条带状零星分布有三级阶地（裘等, 2008）。
本文编号：2770113
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（东北地理与农业生态研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52;F301.2
【图文】：
第二章 研究区概况第一节 自然地理概况、 地理位置辉发河发源于龙岗山脉北侧辽宁省清原满族自治县境内，流经梅河口、辉石和桦甸等县市，于桦甸市金沙乡福安屯东汇入第二松花江，是第二松花江一大支流，也是吉林省重要水源地——松花湖的主要补给水源。辉发河河网枝状，两岸平衡发育，其主要支流有发源于吉林哈达岭南麓的梅河、沙河河、当石河、富太河、呼兰河、金沙河，发源于龙岗山脉西北麓的一统河河、蛤蟆河等十余条河流，流域面积 14760km2，干流全长 267.7km，河道坡度 0.5‰（王颖等, 2012）。本文以五道沟水文站上游为研究区域，该区流积 12400 km2，约占全流域的 84%（见图 2-1）。
面向非点源污染控制的土地利用优化研究、 地质地貌辉发河流域主要受伊舒断裂带、敦密断裂带和鸭绿江断裂带三条大型北东造带控制。其中，敦密断裂带沿辉发河走向横贯全流域，此断裂带南段（抚梅河口一带）主要形成于太古代基底岩石中，称之为浑河大断裂，构成太古岭古陆核及鞍本、龙岗古陆核的界限。由梅河口到桦甸二道甸子一带，称为河断裂带，构成辽吉台块与吉黑古生代陆缘增生带的界限。此断裂带亦由两行的高角度断层构成，分别称为东支断裂和西支断裂，二者相距 10～20k倾对冲，倾角 30°～80°。华力西晚期辽吉台块北移定位以后，早侏罗世拉板块俯冲影响，在水平剪切应力作用下，造成断裂带两侧早期地质体的左断，产生大量牵引构造。如敦密断裂带的七台河旋卷构造、吉中瓤形构造甸子拖曳构造等（董南庭和吴水波, 1982; 邵建波和毕守业, 1995）。（见图 2
第二章 研究区概况、透镜化、片理化和糜棱岩化，断裂带两侧地质体中发育大量牵引构造。此带在中新生代控制了梅河盆地和辉南、桦甸盆地的沉积，且沉积盆地与高地分布，反映出不均衡的沉降运动。中生代地层强烈褶皱。桦甸北东方向第三纪四纪基性岩浆喷发强烈，沿断裂带呈线性分布，构成带状玄武岩台地。在辉二道甸子之间，有燕山晚期花岗岩呈带状分布。受构造运动控制，辉发河流域内地势由西南向东北逐渐降低，高程范围2-1391m，地貌类型以流水地貌为主，流域西北侧吉林哈达岭以侵蚀剥蚀低陵地貌为主，东南侧龙岗山地以侵蚀剥蚀中低山地貌为主，中部辉发河宽谷剥蚀台地与河谷平原相间分布，沿河两侧呈条带状零星分布有三级阶地（裘等, 2008）。
本文编号：2770113
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