非点源污染负荷估算研究
非点源污染模型的研究进展及运用——以 L-THIA 模型为例
摘 要：计算机模型是极其有效的流域非点源污染模拟和污染负荷估算的定量化工具，为非点源污染 评价、管理和控制提供了可靠依据。文章综述了非点源污染模型的发展概况以及 L-THIA 模型的运 用和不足， 并提出未来非点源污染的量化模型研究及其与量化模型有关的相应参数研究、 模型与 GIS 集成研究将成为未来研究的主流。 关键词：非点源污染模型，研究进程，L-THIA 模型 点源污染和非点源污染一直是水环境质量的两大问题。点源污染主要包括工业污水和城市生活 污水,通常在排污口集中排放,而非点源污染则不同,它没有固定的排放点。 《美国清洁水法(修正案)》 (Leeetal.， 1997)对非点源污染的定义为:污染物以广域的、 分散的、 微量的形式进入地表及地下水体。 水环境非点源污染主要是指降雨(尤其是暴雨)产生的径流,冲刷地表的污染物,通过地表漫流等水文 循环过程进入各种水体,引起含水层、湖泊、河流、水库、海湾及滨岸生态系统等的污染[1]。因此它 与流域降雨过程密切相关，受流域水文循环过程的影响和支配，非点源污染的发生具有随机性。污 染物的来源和排放点不固定，污染负荷的时间和空间变化幅度大，监测、控制和处理困难而复杂的 特点。 目前,非点源污染已经成为水环境的首要的污染源。在奥地利北部地区,非点源污染对环境的负 荷量远远大于点源污染的负荷量。在丹麦的 270 条河流中 94%氮负荷、52%的磷负荷由非点源污染 引入。荷兰农业非点源提供的总氮和总磷分别占水环境污染总量的 60%和 40% ~50%。德国某一流 域也因过量使用化肥导致河流中的磷浓度超过 2mg/L,美国的水体污染物 60%来源于非点源污染。在 中国,非点源污染也很严重。云南洱海、山东南四湖的非点源负荷占总负荷的 60% ~80%;太湖非点 源污染负荷占总负荷的 40% ~60%。同时中国的大部分湖泊都面临着水体富营养化的威胁,这些威胁 的主要来源是非点源污染[2]。
1. 非点源污染研究方法
1.1 野外实测 非点源污染研究的关键是能否获取必要的基本数据（包括背景资料和降雨径流监测数据） 。早期 的研究工作中，几乎所有的资料全部都依赖与野外实地监测。但是，由于非点源是一种间歇发生的， 随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程，所以基础数据收集工作的劳动强度大、效率低、周期 长、费用高，而且往往由于数据资料缺乏或可靠性差等原因，影响污染负荷的估算精度。当前，野 外实地监测仍是非点源污染研究中不可缺少的一种手段，但它在多数情况下仅是一种辅助手段，主 要用于各类模型的验证和模型参数的校正。在野外实测中，多数采用综合试验法和源类型划分法。 1.2 人工模拟试验 随着对降雨机理的深入研究，人工布雨器能够模拟出各种类型的自然降雨，因而可以在人为控
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制条件下模拟各种自然条件下的非点源污染。人工模拟试验的优点是可以获取大量在野外工作中无 法得到的数据，解决了传统方法研究周期长、耗资高等缺陷。目前人工模拟试验主要用于非点源污 染机理和模型的研究。 1.3 数学模型计算机模拟 在进行非点源污染的量化研究以及影响评价和污染治理时，最为有效和直接地研究方法是建立 模拟数学模型，进行时间和空间序列的模拟。利用数学模型模拟非点源污染的形成是研究非点源污 染来源和扩散的有效手段。西方国家经过几十年的研究,提出了大量的的统计模型、机理模型及管理 和规划模型[3]。这些数学模型方法不仅可以模拟各类非点源的形成、迁移转化和负荷,还可以为非点 源控制和管理的定量化提供有效的技术手段,在制定防治和管理措施方面起到了非常重要的作用。
2. 非点源污染模拟研究进展
营养物负荷定量计算对于水环境管理和规划显得尤其重要，评估非点源污染规模、分布有很多 方法，比如：长期定点监测、模型模拟。显然，实地监测比模型模拟明显优越，也很必要，而对于 负荷发展趋势预测或者无资料地区的评价，采用模型进行负荷评估则显得非常重要。模型通常都包 含有机理和经验的成分，高精度的机理模型往往可能导致较大的误差 [4]，然而，经验模型的精确度 又非常依赖于数据，而数据的监测往往需要耗费大量的时间和资金，因此，模型模拟成为了许多非 点源污染控制研究项目最主要的研究方法。随着对非点源物理化学过程研究的深入以及非点源迁移 转化过程监测数据的丰富，非点源污染模型的应用也成为可能。非点源污染模型能够提供土地利用 变化或灌溉等流域属性变化对水量及污染物负荷量等水文机制的预测[5-7]，从而为非点源污染的物理 机制研究提供了有效手段。 2.1 国外研究进展 非点源污染模型的发展按照模型结构由简单到复杂主要经历了以下三个阶段：早期经验统计型 模型、机理型模型以及功能型模型。 2.1.1 经验统计模型（20 世纪 60 年代至 20 世纪 70 年代中后期） 非点源污染的研究起始于 20 世纪 60 年代，该时期研究的主要特点是基本为经验统计模型的 研究。这类模型的特点是通过因果分析与数理统计的方法建立数学模型，构建污染负荷与径流量或 土地利用之间的函数统计关系。70 年代初，美国、加拿大在研究土地利用-营养负荷-湖泊富营养化 关系的过程中，提出了早期的基于土地利用-非点源污染负荷关系的输出系数模型。输出系数法所需 数据易于获得，且表现出一定的实用性和准确性，因此，该方法经过各种改进和发展后，得到了广 泛的运用。另外，这类模型较为典型的还有：Horton 入渗方程[8]、SCS 地表产流计算模型、土壤 流失方程 USLE 等。经验统计模型数据需求量低，计算简便，准确性与实用性较强，在流域非点源 污染模型研究的早期得到了较为广泛的应用，但由于该类模型无法描述污染物迁移转化的物理意义 与迁移路径，同时，该类模型往往依赖于经验判断，因此常常只能使用于特定研究区域，而不具备
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通用性和可移植性，因此，其进一步应用受到了极大的限制。 2.1.2 机理型模型（20 世纪 70 年代中后期到 90 年代初期） 机理模型远较统计模型复杂，包括产流、汇流、泥沙运移及污染物转化等子模块，可移植性较 强。该类模型特点表现为对数据的需求量大，数据精度要求高，模型包含的参数变量多，在实际应 用过程中，通过合理校准及验证可以确定模型最终参数，从而对流域各个断面及流域出口处的径流 及污染物负荷作出较为合理的预测。同时，非点源污染过程监测的广泛开展为该类模型的应用提供 了充足的数据，促使这类模型逐渐成为非点源污染模型研究开发的主要方向，但该类模型的缺点也 较为明显，主要体现为计算需要耗用大量的时间及内存资源。时段早期的模型主要有模拟城市暴雨 径流污染的 SWMM，HSP 模型等。CREAMS 模型首次将非点源污染水文、土壤侵蚀及污染物迁移 过程模块进行了系统的整合，成为了在非点源污染模型研究过程中具有“里程碑”意义的转折点。 其后涌现出大量类似机制的模型，如植被生长模型 EPIC 模型、流域非点源污染环境响应模拟模型 ANSWERS、农业活动对地下水的影响模型 GLEAMS、用于农业非点源污染模拟的 AGNPS 模型以 及欧洲水文系统模型 SHE 等，从而极大地丰富了非点源污染研究的内涵。 2.1.3 功能型模型（20 世纪 90 年代初期至今） 非点源污染模型评估水质问题需要精确获取、存储、操作、可视化、分析及整合模型输入及输 出数据，而 GIS 具备强大的存储、可操作性、检索及演示空间及非空间数据的综合功能，这使得通 过 GIS 与非点源污染模型的集成能有效地减轻和便于流域模型的数据处理， 并且利于决策者有效地 确定非点源污染的关键区域及制定合理的管理决策， 因此， 基于 GIS 的功能型模型逐渐成为非点源 污染模型研究的重要方向。 这类模型较著名的有： 美国国家环保局开发的 BASINS 模型、 AnnAGNPS 模型以及美国农业部 Arnold 等开发的 SWAT 模型等。几种典型的非点源污染模型见表 1。
表 1 几种常见典型非点源污染模型 模型名称 USLE 或(RUSLE)方程 模 型 特 点
美国通用流失方程，属 6 参数乘法计算式。包括降雨侵蚀径流因子、土 壤侵蚀因子、坡长因子、坡度因子、植被覆盖因子、流域管理因子。用于计 算土壤侵蚀模型数。常与 SCS 水文模型结合计算污染负荷,适用于 N、P 等 各种非点源污染物。
ARM 模型
最早开发于 1976 年,模型包括 SHP 水文模型、泥沙、农药等污染物吸 附解析模型等,其显著的优点就是能够对降雨径流的主要环节和过程有详细 的描述，用于河道和转化可以忽略的小流域的 N 的迁移。
CREAMS 模型
美国农业部开发于 1979 年,属于集中式物理模型,包括 CSC 水文模型、 Green-Ampt 入渗模型.适用于农田小区污染物的流失。可以用于小流域内计
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算 N、P 及简单污染物平衡。 AGNPS 模型 开发于 1987 年,属于场次分散模型。包括 SCS 模型、USLE 模型.适用 于 200-9300hm2 流域内 N、P 等物质估算。 SWAT 模型 最早开发于 1996 年,属于集中参数流域模型。包括 CSC 水文模型、 RUSLE 方程。适用于大流域内 N、P 等复杂污染物的平衡。 2.2 国内研究进展 国内非点源污染研究开始于北京市城市径流污染研究，之后相继在上海、杭州、长沙、南京、 成都、 苏州、 涪陵等城市展开的城市非点源污染研究为非点源污染研究的深入开展奠定了基础， 世 20 纪 80 年代对于桥水库、云南滇池、江苏太湖和江西鄱阳湖以及安徽巢湖等湖泊、水库富营养化现 象的调查和河流水质划研究标志着非点源污染研究重心逐渐由城市转向农村流域。 从研究手段看，国内由研究开展之初采用的通过野外实地考察、监测获取数据的手段转变为以 遥感技术、人工模拟实验技术、GIS 技术等为主的数据获取手段，实现了数据获取手段的突破。 从模型研究来看，自 80 年代以来，国内非点源污染模型自主开发较少，多属对国外现成模型 的应用研究或者根据需要对模型稍加修改而来，模型的根本结构改进不大，较常用的模型有 CREAMS、ANSWERS、AGNPS、SWAT 等； 从模型应用类型来看，多为负荷估算模型，而水质模型相对较少。如蔡明及李怀恩等 [9]提出的 适合于我国资料条件和特点的城区及流域非点源污染负荷估算方法，其中流域非点源负荷估算方法 主要有污染分割法、降雨量插值法、输出系数法、相关关系法等。这类模型结构简单，易于操作， 在国内非点源污染研究中得到了广泛的应用[10]。
3. 非点源污染模型的运用——以 L-THIA 模型为例
长期水文影响评价模型（Long -term Hydrological Impact Assessment，L-THIA）主要用于非点源 污染的模拟。该模型操作简便、所需参数少、结果可靠等，被研究人员广泛使用。例如，杨柳等利 用该模型进行了汉阳非点源污染控制区划的研究[11]；沈涛等利用该模型模拟了北京市密云县非点源 污染物空间分布的特征[12]；郎海鸥等在该模型的基础上，分析小江流域非点源污染物负荷随土地利 用方式改变而产生的时空变化特征[13]；金洋等研究了太湖流域土地利用变化对非点源污染负荷量的 影响[14]等。L-THIA 模型是由美国环保局和普渡大学联合开发的，以 ArcView 为平台，主要利用流 域的长期降雨、土壤和土地利用数据进行流域年均径流量和年均非点源污染物负荷的模拟计算等。 3.1 L-THIA 模型原理 3.1.1 SCSCN 方法 长期水文影响评价模型（Long-term Hydrological Impact Assess-ment，L-THIA）采用 SCSCN 方 法计算流域内降雨径流量，该方法是由美国土壤保持局（Soil Conservation Service，SCS）提出的， 它利用曲线数值（Curve Number，CN）模拟不同土壤类型、不同土地利用类型和前期土壤含水量对
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降雨径流的影响，具有结构简单、所需参数少、对观测数据要求不严格等特点，是目前被广泛应用 于模拟地表径流方法之一[15]。该方法计算公式如下：
Q ? (P ? Ia )
2
(( P ? I a ) ? S )
式中：Q 为降雨产生的径流深度；P 为总降雨量；Ia 为初损值， 是由植物截流初渗和填蓄水组成； S 为可能最大滞留量。初损值 Ia 与可能最大滞留量 S 存在假设关系，可表示为：
Ia ? ? S
式中：λ 为区域参数，主要取决于地理和气候因子的影响。 在模型中，为了简化计算， 初损值取 可能最大滞留量的 0.2 倍。那么,降雨径流量则可表示为：
Q ? ( P ? 0 .2 S )
Q ? 0
2
( P ? 0 .8 S )
)
(P ? 0 .S 2
)
(P ? 0 .S 2
可见，流域内降雨产生的径流量与总降雨量和最大可能滞留量有关，总降雨量可通过实际测量 获得，因此只要确定最大可能滞留量，就能够通过计算获得径流量。在 SCS-C 方法中，采用一个经 验公式计算最大可能滞留量。 即：
S ? 25400 C N ? 254
式中：CN 为曲线数值，是一个无量纲参数，通过查找美国国家工程手册查找 CN 值。CN 值是由 美国土壤保持局根据海量经验数据建立起来的，主要取决于土地利用类型和土壤类型条件。 3.1.2 污染负荷计算 非点污染物负荷是模型输出的最终结果，可由单个像素对应的降雨量与非点污染物浓度的乘积 获得[16]， ，具体计算方法可表示为：
Wi ? S ? Q ? EM Ci
式中：i 代表不同的污染物类型，如下图 2 所列。Wi 为 i 类污染物负荷；S 为像素面积；Q 为径 流深度，EMCi 为第 i 类污染物的次降雨径流平均浓度（Event Mean Concentration，EMC） ，即非点 源污染物浓度。
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图 1 土地利用类型的 EMC EMC 是任意一场降雨引起的地表径流中排放的某污染物的质量除以总的径流体积的结果， 用来 表示该场降雨的地表径流全过程所排放的污染物的平均浓度[17]。 因此， 需要实际测量污染物总量和 径流体积来计算 EMC 值。 根据实际测量的 EMC， L-THIA 模型可以模拟 16 种污染物负荷的分布特 征。 3.2 L-THIA 模型运用 整个模型由土地利用分类模块、土壤分类模块、CN 值计算模块、径流深度计算模块、径流量 计算模块和污染物负荷计算模块六大,如图 2 所示。
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图 2 长期水文影响评价 L-THIA 模型组成结构图 土地利用分类模块可以分析任意多种土地利用类型，输入数据为栅格格式的土地利用数据。土 地 利 用 数 据 是 按 照 国 家 土 地 利 用 现 状 分 类 标 准 （ GB/T 21010-2007 ） 划 分 的 。 用 户 需 根 据 “RECLS_CODE”字段对研究流域的土地利用进行重分类。 “RECLS_CODE”是土地利用数据必有 的字段 ， “RECLS_CODE”字段中的每个值对应每种土地利用类型，是对土地利用类型的无量纲 表示。 土壤分类模块的输入数据为栅格格式的土壤类型数据。与土地利用模块类似，用户需根据 “RECLS_CODE” 字段对研究流域的土壤水文数据进行重分类 。 “RECLS_CODE” 字段也是必有的， 是对土壤类型的无量纲表示。 CN 值计算模型用于计算栅格数据上每个像元中的 CN 值， 模块输出数据为 CN 值分布图。 如前 所述，CN 值分布图可由土地利用类型数据和土壤水文类型数据叠加计算获得。 径流深度计算模块包括计算多年平均径流深度和计算一次降雨径流深度，二者都是利用 SCSCN 方法计算。径流量计算模块包括计算多年降雨平均径流量和一次降雨径流量。径流量是由径流深度 乘以像元面积获得。因此,多年降雨平均径流量是由多年平均径流深度乘以像元面积获得，一次降雨 径流量是由一次降雨径流深度乘以像元面积获得。多年平均径流深度和一次降雨径流深度由径流深 度计算模型计算得到。 非点源污染物负荷计算模块是模型的核心部分，模块包括选择默认非点源污染物浓度计算污染 物负荷和选择自定义非点源污染物计算污染物负荷。 默认非点源污染物浓度计算污染物负荷是按照 L-THIA 模型中的污染物浓度参数计算污染物负荷，最多可以模拟 16 种污染物负荷特征。自定义非 点源污染物浓度计算污染物负荷采用流域中实测非点源污染物浓度，并且可以模拟任意多种污染物 浓度，因此，非点源污染物浓度和种类可由用户输入。模块输出结果为流域非点源污染物负荷分布 图。打开 Arcview GIS 3.2a 软件，添加拓展工具 L-THIA NPS GIS，进入 L-THIA NPS GIS System 界 面,操作流程如下图 3 所示。计算结果以总氮非点源污染为例，如下图 4 所示。
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土地利用数据
土地利用分类 计算CN值 土壤类型分类 计算径流深度 （年平均或单峰值） 计算非点源污染负荷量
图 3 操作流程图
导入数据
土壤数据
运行L-THIA GIS
出图
计算径流量
N
W
E
N o n p o in t S o u r c e
S
N o n p o in t S o u r c e ( T N : k g /c e ll) 0 - 0 .0 0 6 0 .0 0 6 - 0 .0 2 6 0 .0 2 6 - 0 .0 4 1 0 .0 4 1 - 0 .0 5 2
10 0 1 0 M i le s
N o D a ta
图 4 非点源污染负荷分布图 3.3 不足与改进 L-THIA 模型在我国的实际应用中存在以下三个最为突出的缺陷。 第一，该模型的 EMC 值（图 1 所列）是由美国德克萨斯州自然资源保护委员会制定，基于该州 流域范围内实际测量值的计算结果。然而，不同流域内的气候条件、土地利用类型和土壤特征等存 在较大差异，从而导致实际的 EMC 也相差甚远。因此，使用所研究流域的污染物浓度 EMC 来计 算污染物负荷是最为可靠的。目前，由美国开发的 L-THIA 模型，在际应用中无法对 EMC 值进行 更改，从而严重限制了模型的使用范围和模拟精度。 第二，L-THIA 模型的土地利用类型，定义为八类，即工业用地、交通用地、商业用地、居民 用地、农业用地、牧草地、码头用地和未开发用地。 该模型只能分析这八种土地利用类型对非点源
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污染的影响，而且，美国对于土地利用的分类与我国存在明显差异，因此，如何对该模型定义的土 地利用类型进行相应修改， 如何将我国的土地利用类型引入至模型中， 进行准确模拟， L-THIA 模 是 型本土化亟需解决的问题。 第三，L-THIA 模型是基于 ArcView3.2 软件进行开发的，但 ArcView3.2 软件是美国环境系统研 究所公司（Environment System Research Institute，ESRI）早期的桌面端产品，现在桌面端产品已升 级至 ArcGIS 10 版本，而目前我国使用 ArcGIS 软件的用户非常广泛，以 ArcView 为平台的 L-THIA 模型在使用中受到了限制，因此，需要对该模型进行基于 ArcMap 平台的二次开发，从而增 加模型使用的便利性和广泛性，促进其成为决策者可以方便使用的土地利用对水生态系统影响的分 析工具。 改进：1） 增加选择自定义非点源污染物浓度计算非点源污染物负荷功能，提高了模型结果的 准确性和扩大模型的使用范围；2）对模型输入数据中的土地利用数据按照中国土地利用现状分类标 准（GB/T 21010-2007）进行本土化处理，提高该模型在我国的普适性；3） 将该模型由 ArcView 平 台转变为使用更为广泛的 ArcMap 台，增加模型使用的方便性。
4. 结束语
我国非点源污染模型研究正处于起步阶段，模型研究基本上以引用国外模型，进行验证和模拟 应用为主。随着非点源污染问题的日益突出，有效管理和控制非点源污染将逐步得到重视，适合于 不同区域特色和相应地理特点的非点源污染模型研究也将逐渐繁荣起来。
参考文献
[1]马蔚纯,陈立民,等.水环境非点源污染数学模型研究进展[J].地球科学进展, 2003, 18(3): 358-36. [2] 王 淑 莹 , 代 晋 国 , 李 利 生 , 顾 华 , 彭 永 臻 . 水 环 境 中 非 点 源 污 染 的 研 究 [J]. 北 京 工 业 大 学 学 报,2003,29(4):486-490. [3]薛金凤,夏军,马彦涛.非点源污染预测模型研究进展[J].水科学进展, 2002, 13(5): 649-656. [4] Reckhow K H, Chapra S C. Modelling excessive nutrient loading in theenvironment[J]. Environ. Pollut. 1999, 100: 197－207. [5] Arnold J G, Williams J R, Nicks A D, Sammons N B. SWRRB－a Basin Scale Simulation Model for Soil and Water Resource Management[M]. Texas A&M University Press, Colldge Station, TX, 1990:255. [6] Bultot F, Dupriez G L, Gellens D.Simulation of land use changes and impacts on water balance － a cases study for Belgium[J]. Journal of hydrology. 1990,114:327－348. [7] Refsgaard J C, Seth S M,Bathurst J C, Erilich M, Storm B,Jorgensen G H,Chandra S. Application of the SHE to catchments in India Part 1. General results[J]. Journal of Hydrology. 1992, 140: 1－ 23. [8]樊娟，刘春光，石静，王春生，赵乐军.非点源污染研究进展及趋势分析[J].农业环境科学学报， 2008,27（4） ：1306－1311. [9]蔡明，李怀恩，刘晓军.非点源污染负荷估算方法研究[J].人民黄河，2007,29（7） ：36－39.
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[10]胡成，潘美霞 .城市非点源污染负荷估算研究 [J].气象与环境学报，2006,22（5） ：14－17. [11]杨柳，马克明，郭青海，等.汉阳非点源污染控制区划 [J].环境科学，2006，27（1）:31-36. [12]沈涛，刘良云，王纪华.基于 L-THIA 模型的密云水库非点源污染空间分布特征研究 [C].全国耕 地土壤污染监测与评价技术研讨会.北京：全国耕地土壤污染监测，2006. [13]郎海鸥，王文杰，王维，等.基于土地利用变化的小江流域非点源污染特征[J].环境科学研究 ， 2010，23（9）:1158 -1166. [14]金洋，李恒鹏，李金莲.太湖流域土地利用变化对非点源污染负荷量的影响[J].农业环境科学学 报，2007，26（4）:1214-1218. [15]刘家福， 将卫国， 占文凤， 等.SCS 模型及其研究进展 [J].水土保持研究， 2010， （2） 17 :121-124. [16]赵磊.非点源污染物负荷核算方法研究[J].环境科学导刊，2008，27（14）:9-13.
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(完整版)污染源污染负荷计算方法
污染源污染负荷计算方法及排放系数计算 1、城市及农村人口用排水量及污染物排放计算方法 城市生活污水排放量按90 m2 3/人a,农村生活污水排放量按80 1/人d计算, 折污系数为0.85。 城镇生活污水排放量取值于200-2501/ A d之间。污水中COD浓度按 250mg/l计算，总氮浓度按50mg/l计算；总磷浓度按8mg/l计算，NH 3-N按30 mg/l 计算。 表2 农村人均生活污水及其污染物排放量 2灌溉用水量标准 水田按每亩灌溉平均用水量400m3/亩计算，旱地按每亩200 m 3/亩计算。 3农业面源污染物计算标准及排放系数确定 标准农田源强系数为COD10kg/亩?年，氨氮2kg/亩a。（标准农田为平原、种植作物为小麦、土壤类型为壤土、化肥施用量为25 ~35 kg /亩a,降水量在 400 ~ 800mm 范围内。） 根据贵阳市情况采用修正系数如下：坡度修正：土地坡度在25 °以下，流失系数取1.2 ; 25 °以上，流失系数为
农作物类型修正：不作修正。 土壤类型修正：将农田土壤按质地进行分类，分为砂土、壤土和粘土。各类修正系数取值如下：壤土为 1.0 ；砂土为 1.0 ；粘土为0.8。 （1 ）化肥施用量修正 化肥亩施用量在25kg 以下，修正系数取1.0 ；在其余修正系数取1.2 （2 ）降水量修正 本地区年降雨量在800ml 以上，取流失系数为 1.2 。 4、城市地表径流计算方法城镇地表径流的调查采用资料收集的方法，收集项目包括各土地利用类型的面积（km 2）、人口密度（人/km 2）、平均降水量（cm/a ）等。 城镇地表径流污染负荷计算可采用单位负荷法。对城市土地利用类型，单位面积上的年污染负荷量按下式计算： L i a i F i r i P （4-1）式中：L i—污染物年流失量（Kg/Km 2/a ） a i—污染物浓度参数（kg /cm/km 2） F i—人口密度参数选择：人口密度参数F i
非点源污染概念
非点源污染 近年来，随着人们对环境问题的关注，一类十分普遍而又不为人们所熟悉的环境污染问题逐渐得到各国政府环境保护部门的高度重视，这就是非点源污染，国内有的文献或媒体中又称之为面源污染污染，通常在比较正式的、学术性较强的文献中多称“非点源污染”，它是从英文“Non-point Source Pollution”（简称NPS污染）转译过来的，故使用“非点源污染”更为确切。非点源污染有广义和狭义的两种理解，广义指各种没有固定排污口的环境污染，狭义通常限定于水环境的非点源污染。 水环境污染问题通常可分为点源污染和非点源污染，点源污染主要包括工业废水和城市生活污水污染，通常有固定的排污口集中排放，非点源污染正是相对点源污染而言，是指溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水（或融雪）冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起水体的富营养化或其它形式的污染（Novotny和Olem，1993）。美国清洁水法修正案（1997）对非点源污染的定义为：污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。这里的微量是指污染物浓度通常较点源污染低，但NPS污染的总负荷却是非常巨大。 与点源污染相比，非点源污染起源于分散、多样的地区，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂、潜伏周期长，因而防治十分困难。随着各国政府对点源污染控制的重视，点源污染在包括我国在内的许多国家已经得到较好的控制和治理，而非点源污染，由于涉及范围广、控制难度大，目前已成为影响水体环境质量的重要污染源。 面源污染 关于什么是面源污染，TK－2专题组副组长、南京大学环境学院陆根法教授解释道，环境污染分为点源污染与面源污染，点源污染指有固定排放点的污染源，如企业，面源污染则没有固定污染排放点，如没有排污管网的生活污水的排放。随着国家对点源污染的治理整顿，目前生活污染越来越严重，因为点源污染涉及我们的城市的内部环境，而面源污染则涉及城市的外部环境，大浦镇作为太湖治污的一个示范点，将为国家进行环保方面的探索与推广提供极为重要的借鉴意义
非点源污染负荷估算方法探讨_樊在义
收稿日期:2011-02-16 基金项目:全球环境基金(GEF)海河流域水资源与水环境综合管理项目资助(TF053183)。 作者简介:樊在义(1974-),男,硕士,工程师,主要从事环境管理方面研究。 非点源污染负荷估算方法探讨 樊在义1 ,宋兵魁2 ,杨 勇2 ,王文美2 ,陈 颖 2 (1.天津港保税区环境保护局,天津300308;2.天津市环境保护科学研究院,天津300191)摘 要:通过搜集整理国内外非点源污染负荷方法,概括归纳出综合分析、城市非点源和农村非点源三类非点源污染负荷估算方法,并研究比较各类方法的原理、应用条件、具体参数等。在此基础上,提出非点源污染负荷估算方法选择和最佳利用对策建议。 关键词:非点源污染;负荷评估;方法 中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1673-9655(2011)03-0001-061 非点源污染及其影响 随着人类经济活动深入发展,水环境污染问题已成为全球性问题。非点源污染亦称面源污染(N on-po int Source Po ll u tion),指溶解态或者固态的污染物从非特定地点,在降水或溶雪等的冲刷作用下,通过径流过程汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等),并引起水体的富营养化或者其它形式的污染。美国 清洁水法修正案 将非点源污染物定义为:污染物以广域的、分散的形式进入地表及地下水体,这种污染物是非点源污染物。 1 1 非点源污染类型 从产生地域及来源划分,非点源污染可分为城市非点源和农村非点源,城市非点源污染主要是由于城市地表累积的污染物(工厂和机动车量排放的废气、大气沉降物、城市垃圾、建筑施工场地堆积物)随着雨、雪的冲刷,随着排水管道进入城市水体,污染地表水体,破坏城市生态环境。农村非点源污染是指在农业生产、农村生活等过程中产生或导致环境变化的非点源污染,主要有农用化学品施用的不合理及施肥技术的落后产生的农田径流、分散的畜禽养殖污染和农村生活产生的非点源污染废弃物等。 1 2 非点源污染问题及影响 非点源污染可以分为随水文产流过程而形成的产污过程和随水文汇流而形成的入河过程。在汇流和渗流过程中,因人类活动而累积在地表的污染 物,在降雨径流的淋洗和冲刷作用下进入江河、湖泊水库和海洋等水体而造成水体污染。 与点源污染相比,非点源污染有分散,时空差异性,随机性强,成因复杂,潜伏周期长,监测、控制、管理难度大等特点。在点源污染控制水平达到一定程度后,非点源污染的严重性逐渐表现出来,对其的控制迫切性日益增强,特别是非点源污染负荷评估是做好非点源污染控制的第一步,因此,有必要对估算方法进行研究比选。2 国内外非点源污染负荷估算方法介绍 非点源污染具有来源广泛、汛期影响水体水质强的特征,以及历史统计资料相对缺乏性等特点。直到目前,国内外对非点源污染负荷评估仍多采用估算、以点带面等方法,通过对不同非点源来源、降雨径流和河流断面水文水质监测等资料数据对非点源污染负荷研究。综合分析现有非点源污染负荷估算方法,按照非点源污染的研究对象划分,可概括归纳为综合分析类、城市和农村类非点源污染负荷三类分析方法。 2 1 综合分析类方法 综合分析方法可分为模型法及水量水质类方法两类。模型法通过采取气象、水文、地表类型、污染负荷不同模块,对一个区域或流域污染进行核算,常用的方法有SCS 法、S WAT 模型法、CRE AM S 模型、通用土壤流失方程(U SLE )等。水量水质类方法则通过非点源污染在汛期、非汛期对河流水体影响差异的特点,测量不同时期河流断面以及降雨径流的水量、水质数据,推算非点源污染对水体的影响,常见方法有径流分割法、水量水质法、降雨差值法、平均浓度法等。国内外现有的综合类非点源估算方法具体见表1。 1 环境科学导刊 http ://h j k xdk yies org cn 2011,30(3)CN53-1205/X ISSN1673-9655
非点源污染产出估算方法研究
非点源污染产出估算方法研究 李丹，郝振纯，薛联青 河海大学水资源环境学院，江苏南京（210098） 摘要：根据非点源难以在其源头处监测的特点，对非点源污染的产出估算方法进行了初步探讨，提出在已有监测资料的基础上，利用成熟的数学模拟技术反演非点源污染负荷，从而分析得到非点源在流域的分布概况，其结果既可作为非点源污染模型应用的基础资料，同时也能指导非点源污染控制。论文以实例论证了该方法的可行性。 关键词：非点源污染，产出估算，反演 1. 引言 随着城市污水处理率的提高，点源污染控制技术已经比较成熟。然而在水体污染中占比重较大的非点源污染却仍是一大难题。至今国内外尚无成熟和标准化的控制和监测技术1。非点源污染发生的随机性、排放的间歇性以及污染负荷的时空变化大等特点决定了其监测、控制和处理都相当困难而复杂2。 国外对非点源污染的研究真正起步于60年代。首先在美、英、日等一些发达国家率先开展，随后在世界各地逐渐受到重视。40多年来，西方国家在这方面的研究工作从概念、研究方法到新技术应用，管理手段逐步发展，已经相对完善。相比而言，我国对非点源污染的研究起步就晚得多。北京城市径流污染及20世纪80年代初全国湖泊、水库富营养化调查和河流水质规划的研究标志着我国开始了真正意义上的非点源污染研究。此后，我国的非点源污染研究开始变得活跃。刘枫3于1988年对流域非点源污染量化识别进行了初步研究，并成功应用于于桥水库流域；李怀恩等4-5以非点源污染物的迁移转化机理为基础，从宏观角度和较大尺度上直接研究野外实际流域的非点源污染发生过程与特点，建立了次暴雨非点源污染负荷数学模型，并在相关流域做了验证；朱萱等6（1985）通过研究农田暴雨径流污染特征及污染物输出规律提出了采用统计技术的区域径流－污染负荷模型。 到目前为止，虽然在非点源污染定量化研究方面已经做了大量工作并有了一定进展，但是真正能在实践中推广应用的成果并不多见。大部分是引进并改造国外已有的非点源污染模型7-10，然后这些模型对资料的要求太高，且需要率定大量的参数，根据我国目前的现状，非点源污染试验与监测条件都达不到国外的先进水平，几乎没有系统的长系列非点源污染监测资料，从而限制了这些模型的应用并造成研究上的困难及计算结果的不精确、不可靠。鉴于此，本文尝试利用已有的水质监测资料和成熟的水质数学模型来反演非点源污染负荷，通过分析确定非点源污染在流域的分布概况，以此作为非点源污染模型运行的基础资料。这不仅对模型的实际应用具有指导作用，同时也有利于区域面源污染的控制和管理，对少资料或无资料区域非点源污染模拟和预测具有重要意义。 2. 思路与方法 2.1思路 传统上按污染的发生类型将水环境污染源分为点源（point source）和非点源（non-point source）。点源通常具有固定的排放位置，集中排放，如工业废水、污水处理厂的出水以及生活废水等。非点源则是向环境中排放不连续且不能由一般的污水处理方法获得水质改善的
污染源污染负荷计算办法
精心整理污染源污染负荷计算方法及排放系数计算 1、城市及农村人口用排水量及污染物排放计算方法 城市生活污水排放量按90 m3/人·a，农村生活污水排放量按80 l/人·d计算，折污系数为0.85。 800mm范围内。） 根据贵阳市情况采用修正系数如下： 坡度修正：土地坡度在25°以下，流失系数取1.2；25°以上，流失系数为1.2。 农作物类型修正：不作修正。
土壤类型修正： 将农田土壤按质地进行分类，分为砂土、壤土和粘土。各类修正系数取值如下：壤土为1.0；砂土为1.0；粘土为0.8。 （1） 化肥施用量修正 化肥亩施用量在25kg 以下，修正系数取1.0；在其余修正系数取1.2。 （2 4积（km (4-1) 式中：L a F i 值见表6-3。 r i —扫街频率参数，计算式： )1,20/min(s i N r = （4-2）
式中：N s—扫街的时间间隔（以小时计）。 扫街频率参数r i的选择：由于扫街频率一般均为一天或一天以上，因此取r i=1。 P—年降水量（cm/a） 下标i表示第i种土地类型。 城镇的总污染负荷量为：L=ΣL i A i(4-3) 式中：A i-第i种土地利用类型的面积(km2) 5 年污染物排放量（t/a）=个体日产粪量（kg/d·头）×饲养期（d）×饲养数（头、只）×畜禽粪中污染物平均含量（kg/T）×10-6＋个体日产尿量（kg/d·头）×饲养期（d）×饲养数（头、只）×畜禽尿中污染物平均含量（kg/T）×10-6具体系数见附表1-5，1-6。
对畜禽废渣以回收等方式进行处理的污染源，按产生量的12％计算污染物流失量。 1、计算方法 考虑监测资料数据有限，仅在五月对水源地各支流作一次性监测，数据用于计算K值没有说服力，不能反应水库内污染物降解能力水平，为安全起见，我们认为，水库最枯水位，达到功能区水质标准时的容量即为水库的容量。最枯径流量下达环境功能水质指标时的排污量为允许排污量。
流域面源污染危害及治理与管理对策分析
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/978280785.html, 流域面源污染危害及治理与管理对策分析 作者：黄燕刘峰周相宙 来源：《现代营销·理论》2017年第12期 摘要：近些年，随着农村经济的快速发展，农村城镇化水平不断提高，流域面源污染问 题引起了人们的关注，流域面源污染已经成为影响我国水体质量和水域环境的重要因素，加强对流域面源污染的综合治理工作已经迫在眉睫。本文通过对流域面源污染产生的原因和危害的分析，结合多年工作经验，讨论流域面源污染的治理与对策，希望对我国治理流域污染、改善生态环境提供理论支持。 关键词：流域面源污染治理对策 一、相关概念及污染问题产生原因 1.流域面源污染的概念 流域面源污染是指在流域源头、城乡交界处，未经处理的农村生产生活废水、生活垃圾、禽畜粪便等废弃物随径流进入地下水、土壤、空气，由于这些污染物的排放量大大超出了自然环境的自净能力，导致水资源的富氧化程度加剧，水资源可利用水平降低、土地生产能力低下等情况。流域面源污染具有随机性、分散性、广泛性和难监测等特点。 2.流域面源污染的主要成因 流域面源污染主要是由于农田耕种、砍伐活动扰动土壤以及流域区划内居民的生产生活等因素造成，造成流域面源污染的具体原因包括：过量使用农药和化肥、禽畜粪便的无序排放、农村生活产生的大量垃圾随意丢弃以及生活污水不经处理直接排放到附近河流、农业生产的废水废渣不经处理随意排放到附近流域、传统的农业耕作方式造成的水土流失问题等。 二、流域面源污染的危害 1.水体富营氧化问题 由于农村没有生活用水处理设施，大量没有经过处理的生活污水直接排入附近河流，引起水体富氧化，发生面源污染，随着水流扩散，氮、钾等元素的大量增加，更加剧了水源地水体富营养化程度，藻类和浮游生物在水域中快速繁殖，使水体溶解氧含量急剧下降，造成各种水生物的衰亡。 2.地下水水质恶化问题
非点源污染负荷估算模型的研究及在北京的应用
非点源污染负荷估算模型的研究及在北京的应用 摘要：本文通过对大量文献资料的研究，对非点源污染负荷估算模型的发展历史进行了全面的分析，探究出了非点源污染负荷估算模型在不同时期不同区域的特点和应用范围。并对现有的各类非点源污染负荷模型进行对比，得出他们各自的优缺点和选用标准，以便应对不同的水域实际情况。虽然各类模型都各自有各自的优势，但是他们都存在着一定的问题，本文对这些存在的问题进行了阐述，并对未来非点源污染负荷模型的发展趋势进行了预测和猜想。最后根据北京当地的实际情况，提出了非点源污染负荷模型在北京应用基本思路和面临的挑战。 关键词：污染负荷;非点源污染模型;地表径流;面源污染abstract: based on the literature research, the non - point source pollution loading estimation model development history undertook comprehensive analysis, explores a non - point source pollution loading estimation model in different times and different regional characteristics and scope of application. the existing various kinds of non point source pollution load model for contrast, derive their respective advantages and disadvantages and selection criteria, in order to deal with different water conditions. although all models have their own advantages, but they all exist the certain problem, based on the existing problems are described, and
小流域面源污染特征及防治研究
小流域面源污染特征及防治研究 摘要：面源污染是造成江河水体污染的主要来源之一。随着点源逐步受到控制和治理,面源污染日益突出。文章探讨了小流域面源污染的基础特征和影响因素，探讨了小流域面源污染的防治对策。 关键词：面源污染；防治措施；特征 1 小流域面源污染的形成因素与基础特征 流域是地面水和地下水天然汇集的区域，是水土流失和开发治理的基本单元。流域大小的划分是相对的，根据水利部规定，我国目前水土保持工作中的小流域概念，是指面积小于50km2的流域。 1．1 小流域面源污染的形成因素 由于农业面源污染危害是一个慢性积累过程，在短时间内很难看出其受害症状。各级政府在抓农业生产、农民工转移、农村小城镇建设时，重点放在短时间内能增量增收、影响大、见效快的经济作物种植上。对农业面源污染的危害，无论是在认识程度、舆论引导，还是在政策配套、资金投入上都有差距。在中国大部分地区，受传统农业耕种习惯的影响及自然生态条件的限制，顺坡种植、开荒种植现象普遍存在，使得各流域内水土流失严重，大量的水土流失带着污染物进入水体，造成水环境污染。各地都在大力调整农业产业结构，以肉禽蛋奶为特征的养殖业(包括畜牧业、水产业)得到快速发展，养殖方式由纯粹的自然喂养向以饲料添加剂为特征的快速喂养转变，造成畜禽养殖和水产养殖污染。而目前国内耕地面积较少，人均耕地仅占0．09hm2的水平，人地矛盾突出，土地垦殖强度大，增大了耕地的承载压力。过度垦殖，导致大量化肥农药进入地表水环境。化肥仍然以单一含量的常规产品生产为主，高含量的复合肥产品研究和开发不够，品种类型少，特别是高含量的生物有机肥更少。已研制开发的生物有机肥产品，肥效不理想，价格偏高，农民难以接受。农药还是以化学农药为主，以杀虫剂为主。农业生产上虽禁止使用高毒高残留农药，但实际生产中所需要的高效、低毒、低残留农药见效慢，效果不达标，价格高，生产上难以推广。化学农膜研制较多，而有机农膜(如淀粉膜)则研制较少，缺乏突破性，价格高，生产中不好示范推广。同时，一般小流域内水流速度缓慢，水体自净能力弱，更是起到了集聚污染物的作用。 1.2 小流域面源污染的基础特征 面源污染与流域降雨过程密切相关，受流域水文循环过程的影响和支配，面源污染具有发生的随机性、污染物排放及污染流径的不确定性和广泛性、污染的时空差异性，污染物的来源和排放点不固定，形成过程的复杂性，导致其监测、控制和处理复杂而困难。
流域非点源模型发展与应用
流域非点源模型发展与应用 摘要：本文首先介绍了非点源污染的特征以及进行非点源模型模拟的必要性，然后介绍了非点源模型的应用目的以及常用的流域非点源模型，最后以SWAT模型为例，详细的讲述了它的原理、数据输入和率定参数和方法，以及黑河（莺落峡）流域的非点源模拟实例。 关键词：非点源模型 SWAT模型黑河流域 引言 非点源污染是指时空上无法定点监测的，与大气、水文、土壤、植被、地质、地貌、地形等环境条件和人类活动密切相关的，可随时随地发生的，直接对大气、土壤、水构成污染的污染物来源。与水环境有关的非点源污染主要包括大气干湿沉降、暴雨径流、底泥二次污染和生物污染等。由于非点源污染的形成过程受区域地理条件、气候条件、土壤结构、土地利用方式、植被覆盖及降水过程等多因素影响，具有随机性大、分布范围广、形成机理复杂、潜伏性强、发生滞后和管理控制难度大等特点，成为地表和地下水质不断恶化的重要因素，是世界各国普遍面临的环境问题。在我国，虽然点源问题还远没有解决，但很多水体，尤其是作为旅游地和水源地的湖泊、水库，非点源的污染已经占到很大的比例。一些研究表明，北京密云水库、天津于桥水库、安微巢湖、云南滇池和洱海、无锡太湖、上海淀山湖等水域，非点源污染的比例已超过点源污染，成为主要的水体污染源。 [1]由此可见，开展非点源污染模拟及防控技术研究已可不容缓。 1.非点源污染的特征 与点源污染相比，非点源污染发生的机理复杂，影响因素众多，具有许多显著不同的特点。 1.1时间上的随机性和间歇性 非点源污染的发生主要受降雨径流过程的影响，而降雨过程受复杂的气象因素控制，具有随机性。这使得非点源污染的发生也具有随机性，不能够认为控制；另外，在不同的年份和季节，非点源污染负荷变化很大。 1.2空间分布上的广泛性 与点源污染不同，非点源污染没有特定的排放口，是在流域尺度上发生的，即流域的任何一块受到人为因素干扰的土地上都有可能产生非点源污染。 1.3发生机理的复杂性 非点源污染的发生与传输机理涉及了多个学科的研究范畴，主要包括水文学、水力学、土壤学等，发生机理的复杂性远远超过了点源污染。这些对非点源污染的监测、模拟模型的建立和非点源污染的控制提出了巨大地挑战。 1.4污染物组成和负荷的不确定性 非点源污染负荷不仅随不同的土地利用类型、土壤性质等改变，和降雨类型、
非点源污染负荷估算研究
非点源污染模型的研究进展及运用——以 L-THIA 模型为例
摘 要：计算机模型是极其有效的流域非点源污染模拟和污染负荷估算的定量化工具，为非点源污染 评价、管理和控制提供了可靠依据。文章综述了非点源污染模型的发展概况以及 L-THIA 模型的运 用和不足， 并提出未来非点源污染的量化模型研究及其与量化模型有关的相应参数研究、 模型与 GIS 集成研究将成为未来研究的主流。 关键词：非点源污染模型，研究进程，L-THIA 模型 点源污染和非点源污染一直是水环境质量的两大问题。点源污染主要包括工业污水和城市生活 污水,通常在排污口集中排放,而非点源污染则不同,它没有固定的排放点。 《美国清洁水法(修正案)》 (Leeetal.， 1997)对非点源污染的定义为:污染物以广域的、 分散的、 微量的形式进入地表及地下水体。 水环境非点源污染主要是指降雨(尤其是暴雨)产生的径流,冲刷地表的污染物,通过地表漫流等水文 循环过程进入各种水体,引起含水层、湖泊、河流、水库、海湾及滨岸生态系统等的污染[1]。因此它 与流域降雨过程密切相关，受流域水文循环过程的影响和支配，非点源污染的发生具有随机性。污 染物的来源和排放点不固定，污染负荷的时间和空间变化幅度大，监测、控制和处理困难而复杂的 特点。 目前,非点源污染已经成为水环境的首要的污染源。在奥地利北部地区,非点源污染对环境的负 荷量远远大于点源污染的负荷量。在丹麦的 270 条河流中 94%氮负荷、52%的磷负荷由非点源污染 引入。荷兰农业非点源提供的总氮和总磷分别占水环境污染总量的 60%和 40% ~50%。德国某一流 域也因过量使用化肥导致河流中的磷浓度超过 2mg/L,美国的水体污染物 60%来源于非点源污染。在 中国,非点源污染也很严重。云南洱海、山东南四湖的非点源负荷占总负荷的 60% ~80%;太湖非点 源污染负荷占总负荷的 40% ~60%。同时中国的大部分湖泊都面临着水体富营养化的威胁,这些威胁 的主要来源是非点源污染[2]。
1. 非点源污染研究方法
1.1 野外实测 非点源污染研究的关键是能否获取必要的基本数据（包括背景资料和降雨径流监测数据） 。早期 的研究工作中，几乎所有的资料全部都依赖与野外实地监测。但是，由于非点源是一种间歇发生的， 随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程，所以基础数据收集工作的劳动强度大、效率低、周期 长、费用高，而且往往由于数据资料缺乏或可靠性差等原因，影响污染负荷的估算精度。当前，野 外实地监测仍是非点源污染研究中不可缺少的一种手段，但它在多数情况下仅是一种辅助手段，主 要用于各类模型的验证和模型参数的校正。在野外实测中，多数采用综合试验法和源类型划分法。 1.2 人工模拟试验 随着对降雨机理的深入研究，人工布雨器能够模拟出各种类型的自然降雨，因而可以在人为控
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城市河流面源污染及其控制措施
城市河流面源污染及其控制措施 摘要：本文主要讨论城市河流流域范围内的面源污染控制问题，阐述了逐级控制管控模式，并分别介绍了目前城市河流的面源污染控制的技术性措施。 关键词：城市河流面源污染管控措施 前言 我国目前正处在城市化快速发展的阶段，城市的高速发展给水环境带来了巨大的压力和挑战，引发了一系列的环境问题。近年来，随着点源污染逐步得到治理，面源污染对于水环境的危害性受到人们的普遍关注，面源污染问题已成为当前城市水环境综合治理亟待解决的主要问题之一。开展研究城市面源污染的特征及规律，制定可行的污染控制技术及对策，对政府部门进行面源污染的控制管理决策提供科学依据具有重要意义。 1 面源污染的研究进展 20世纪60年代以来，美、日、英等一些发达国家开始农业面源污染研究，主要开展面源污染的分类特征研究、降雨--径流之污染物迁移转化过程的数学模型研究、大气层污染物通过输送与沉积进人地表水体的机理性研究、面源污染扩散与负荷的模型研究等。 我国面源污染研究起始于80年代，相继在北京、珠江流域的广州、辽河流域的沈阳、长江中下游流域的上海、杭州、苏州、南京等城市开展。在基础研究方面，清华大学开展了面源污染负荷估算及降雨径流过程、侵蚀过程、污染物迁移转化过程的模型研究。滇池、太湖、巢湖污染治理过程中也对面源污染作了较深入研究。但总体上面源污染研究的重点还是放在了基础研究、农业面源污染研究上，对面源污染控制的研究比较落后，尤其是城市面源污染控制研究仍相对薄弱。 2 城市河流面源污染的来源及特征 面源污染，是指溶解的或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(如河流、湖泊、水库、海湾等)，引起的水体污染。 城市河流面源污染物主要来自于降雨对城市地表的冲刷，所以，城市地表沉积物是城市河流中污染物的主要来源。城市地表沉积物包含许多污染物质，有固态废物碎屑(城市垃圾、动物粪便、城市建筑施工场地堆积物)、化学药品(草坪施用的化肥农药)、空气沉降物和车辆排放物等。污染物的含量取决于城市河流的地形、地貌、植被的覆盖程度和污染物的分布情况。
流域非点源污染负荷估算模型的研究
流域非点源污染负荷估算模型的研究
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流域非点源污染负荷估算模型的研究-工程论文 流域非点源污染负荷估算模型的研究 杜娟① DU Juan；赵湘璧① ZHAO Xiang-bi；李怀恩② LI Huai-en （①榆林学院建筑工程系，榆林719000；②西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，西安710048） （①Department of Architectural Engineering，Yulin University，Yulin 719000，China； ②Key Lab of Northwest Water Resource and Environment Ecology of MOE，Xi′an University of Technology，Xi′an 710048，China） 摘要：非点源污染是目前影响水环境质量的主要污染源之一，本文对国内外水环境非点源污染负荷的估算方法进行了总结和分析，介绍了污染分割法、输出系数法、平均浓度法等经验统计方法和ANSWERS、BASINS、SWAT等分布式模型估算方法的特点。在此基础上，提出了如何选用合适的非点源污染负荷估算方法。 Abstract：Non-point source pollution was a major source that influenced water quality. Based on the comprehensive literature review at home and abroad， a review of recent research advancement in non-point source pollution loads estimation methods was presented. The estimation methods could group into two types of experiential statistical method and model estimation method. The principles and applications of experiential statistical methods，such as Pollution Division，export coefficient model，mean concentration method，were
非点源污染模型
城市非点源污染模型 城市非点源污染是指城市屋面，路面和其它地面污染物在降雨径流的淋溶冲刷作用下以广域，分散的形式进入河湖引发的水体污染。目前，随着城市点源逐渐得到有效控制，非点源污染逐渐成为城市水环境保护面临的首要问题。随着城市化进程的快速发展，城市非点源污染也逐渐成为影响河流湖泊水质的主要因素之一。 城市非点源污染模型的发展 目前，城市非点源污染模型经历了经验模型机制模型与GIS耦合应用3个发展阶段。随着计算机和GIS 技术的快速发展，GIS 被广泛应用于城市非点源污染的模拟和预测，初期GIS只是被用于提取城市非点源污染模型所需要的地形河网土地利用等输入数据，属于GIS与城市非点源污染模型的松散耦合。到20世纪90年代后期，BASINS ( better assessment science integrating point and nonpoint source )等一些大型非点源污染模型系统集成了GIS，形成操作系统平台，可提取模型输入参数，并具有数据查询空间分析和地图输出功能，实现了GIS 与城市非点源污染模型的紧密耦合. 与GIS的耦合应用，使城市非点源污染模型的参数提取更加准确和方便，也使模型的模拟预测效果有很大的改进，对机制型模型的发展起到了巨大的推动作用。 国外城市非点源污染模型简介 国外欧美发达国家对暴雨径流引起的城市非点源污染重视较早，开发推出了SWMM STORM SLAMM HSPF DR3M- QUAL QQS FHWA MOUSE HydroWorks 等城市非点源污染模型，其中影响较大应用广泛的主要有美国的SWMM STORM SLAMM HSPF 和DR3M- QUAL 模型以及欧洲的MOUSE 和HydroWorks 模型。 7 个常用城市非点源污染模型特点适用性和局限性 项目SWMM STORM SLAMM HSPF DR3M-QUA L MOUSE HydroWorks 时间尺度场次、连续场次场次场次、 连续 场次场次、连 续 场次、连续 空间尺度城市城市城市城市、 流域 城市城市管 网 城市 污染物累积模型幂函数、指 数函数、饱 和浸润方 程 线性函 数 指数函 数 线性 函数 指数函数线性函 数、指数 函数 线性函数 污染物冲刷模型指数函数、 关系曲线、 场次平均 浓度 指数函 数 指数函 数 径流 比例 指数函数雨滴溅 蚀 雨强和污染 物累积量的 函数 泥沙、污染物运动模型地表、管道地表地表地表地表地表、管 道 地表、管道 污染物不可以不可以不可以可以不可以可以不可以
流域面源污染与生态工程练习题
流域面源污染与环境生态工程复习题 一、解释概念 1.流域 流域是指由分水线所包围的集水区。分地面集水区和地下集水区两类，如果地面集水区和地下集水区相重合，则称为闭合流域，如果不重合，则称为非闭合流域，平时所称的流域，一般都指地面集水区。流域之间的分水地带称为分水岭，分水岭上最高点的连线称为分水线，即集水区的分界线。 2.面源污染、农业面源污染及城市面源污染 面源污染指的是溶解性或固体污染物从非特定的地点，在降水和径流冲刷作用下，通过径流过程汇入受纳水体（如河流湖泊水库海湾等）而引起的水体污染。面源污染具有分散性、隐蔽性、累积性和模糊性等特点。因此，不易监测，难以量化，研究和防控难度较大。 面源污染一般分为城市面源污染，农村面源污染和其他面源污染，其中农业面源污染指的是在农业生产活动中，氮素和磷素等营养物质、农药以及有机或无机污染物质通过农田地表径流和农田渗漏形成的水环境的污染。主要包括化肥污染，农药污染，集约化养殖场污染等。农业面源污染的主要原因主要有：（1）农药施用量大，利用率低；（2）农药施用不科学，形成流失（3）禽畜粪便和农村军民生活垃圾污染（4）农田污水灌溉污染（5）农膜的白色污染等。 城市面源污染指的是城市地表聚集了一系列污染物及城市垃圾，受到降雨过程中雨水及其形成的地表径流的冲刷，通过排水渠道或直接进入江河湖泊，造成污染（雨污合流排水系统雨天溢流污染）。城市面源污染主要来源于住宅区和商业区，城市交通和城市娱乐及景观。 3.水土流失 水土流失，也称为侵蚀作用或土壤侵蚀，是自然界的一种现象，是指地球的表面不断受到风、水、冰融等外力的磨损，地表土壤及母质、岩石受到各种破坏和移动、堆积过程以及水本身的损失现象，包括土壤侵蚀及水的流失。狭义的水土流失特指水力侵蚀地表土壤的现象，使水土资源和土地生产力受到破坏和损失，影响人类和其他动植物的的生存。人类对土地的利用，特别是对水土资源不合理的开发和经营，使土壤的覆盖物受到破坏，裸露的土壤受水利冲蚀，流失量大于母质层育化成土壤的量，土壤流失由表土流失，心土流失而至母质流失，最终使得岩石暴露。 4.末端治理 末端治理是指在生产过程末端，针对产生的污染物开发并实施有效的治理技术。但是末端治理有其局限性，首先处理污染的设备投资大，运行费用高，使企业生产成本上升，经济效益下降，其次，末端治理往往不是彻底治理，而是污染物的转移，如烟气脱硫，除尘形成大量废渣，废水集中处理生大量污泥等，所以不能根除污染；第三，末端治理未涉及资源的有效利用，不能制止自然资源的浪费。
污染源污染负荷计算方法
1、城市及农村人口用排水量及污染物排放计算方法 城市生活污水排放量按90 m3/人·a，农村生活污水排放量按80 l/人·d 计算，折污系数为。 城镇生活污水排放量取值于200-250l/人·d之间。污水中COD浓度按250mg/l计算，总氮浓度按50mg/l计算；总磷浓度按8mg/l计算，NH3-N按30 mg/l 计算。 2、灌溉用水量标准 水田按每亩灌溉平均用水量400m3/亩计算，旱地按每亩200 m3/亩计算。3、农业面源污染物计算标准及排放系数确定 标准农田源强系数为COD10kg/亩·年，氨氮2kg/亩·a。（标准农田为平原、种植作物为小麦、土壤类型为壤土、化肥施用量为25～35 kg /亩·a，降水量在400～800mm范围内。） 根据贵阳市情况采用修正系数如下： 坡度修正：土地坡度在25°以下，流失系数取；25°以上，流失系数为。 农作物类型修正：不作修正。 土壤类型修正： 将农田土壤按质地进行分类，分为砂土、壤土和粘土。各类修正系数取值如下：壤土为；砂土为；粘土为。 （1）化肥施用量修正 化肥亩施用量在25kg以下，修正系数取；在其余修正系数取。
（2） 降水量修正 本地区年降雨量在800ml 以上，取流失系数为。 4、城市地表径流计算方法 城镇地表径流的调查采用资料收集的方法，收集项目包括各土地利用类型的面积（km 2）、人口密度（人/km 2）、平均降水量（cm/a ）等。 城镇地表径流污染负荷计算可采用单位负荷法。对城市土地利用类型，单位面积上的年污染负荷量按下式计算： P r F a L i i i i = (4-1) 式中：L i —污染物年流失量（Kg/Km 2/a ） a i —污染物浓度参数（kg ／cm/km 2） F i —人口密度参数选择：人口密度参数F i 根据各居住地实际人口数及面积计算，得出各居住地的人口密度F i 值，具体取值见表6-3。 r i —扫街频率参数，计算式： )1,20/min(s i N r = （4-2） 式中：N s —扫街的时间间隔（以小时计）。 扫街频率参数r i 的选择：由于扫街频率一般均为一天或一天以上，因此取r i =1。 P —年降水量（cm/a ） 下标i 表示第i 种土地类型。
浅谈面源污染负荷估算方法及防止对策
浅谈非点源污染负荷估算方法及防止对策 摘要：非点源污染的研究具有重要的现实意义，其为水体的保护和农业非点源污染控制等起到很好的指导作用，本文在系统调研相关文献的基础上，介绍非点源污染的特点以及目前中国的非点源污染负荷计算方法，各计算方法的特点及其在中国的研究和应用情况；并以农业非点源为例，浅述非点源污染的防治对策。 1.非点源污染的概念及特征 近年来,随着人们对环境问题的关注,人类十分普遍而又不为人们所熟悉的环境污染问题逐渐得到各 国政府环境保护部门高度重视,这就是非点源污染,又称为非点源污染(Non-point Source Pollution, NPS)。非点源污染与点源污染相对应,指溶解态或颗粒态污染物从非特定的地点,在非特定的时间,在降水(或融雪)冲刷作用下,汇入河流、湖泊、水库、海洋等自然受纳水体,引起的水体富营养化或其它形式的污染。[1-5] 美国《清洁水法修正案》(1997)对非点源污染的定义为:污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。这里的微量是指污染物浓度通常较点源污染低,但NPS污染的总负荷却是非常巨大。随着各国政府对点源污染控制的重视,点源污染在包括我国在内的许多国家己经得到较好的控制和治理,而 非点源污染目前已成为影响水体环境质量的重要污染源,其土要来源为农业生产过程土壤化肥、农药流失、农村畜禽养殖排污、农村生活污水、生活垃圾污染、城市建筑工地产生的污染、城市地面、公路交通、矿山等固体废物堆存区污染等,并具有以下显著特点: [6-11] (l)发生随机性强,因为非点源污染主要受水文循环过程(主要为降雨以及降雨形成径流的过程)的影响和支配,而降雨径流具有随机性,所以山此产生的非点源污染必然具有随机性。 (2)排放途径及排放污染物具有不确定性,影响非点源污染的因子复杂多样,从而使其排放途径及排放污染物具有不确定性。农药和肥料的施用是农业非点源污染的主要来源,但不同的施用量,在生长季节、农作物类型、使用方式、土壤性质和降雨条件不同时,所导致的排放途径及排放污染物具有很大的不确定性。 (3)污染负荷的时间变化（次降雨径流过程、年内不同季节及年际间)和空间(不同地点)变化幅度大,发生相对滞后性和模糊性以及潜在性强。 由此使得非点源污染的监测!控制与管理更加困难与复杂难而复杂。 2.非点源污染负荷计算方法的发展历程 非点源污染负荷计算方法研究始于美国20世纪六七十年代，通过在北美地区开展的一系列深入研究，研发了包括输出系数模型、机理模型等在内的一系列非点源污染负荷估算方法。[12]进入21世纪后，该领域的研究在世界各国引起广泛关注，除了欧美国家，日本、韩国和中国等亚洲国家近年来又去活跃。由于
面源污染
文献一：邹城市农业面源污染现状与防治措施 1、造成农业面源污染的来源： 1.1农药、化肥、地膜等农用物质的大量使用 化肥：使用化肥对农业面源污染主要表现在：山区丘陵总面积大,降雨又集中在夏季,雨水冲刷对土壤侵蚀严重, 造成水土流失化肥损失;氮磷钾比例 不协调,且氮肥过量,造成肥料当季利用率不高,蔬菜硝酸盐含量超标,品 质下降;设施栽培田块超量施用化肥,加之频繁灌溉,造成土壤次生盐渍 化和地下水污染。 农药：一是在蔬菜、果树等农作物使用禁用农药造成农药残留超标,夏、秋季发生率较高；二是施药器械和方法落后,大部分药液洒落于土壤表面,农药 使用效率低,形成在土壤中农药残留;三是用后农药瓶、袋弃置于沟渠 边、池塘旁或施药后雨水冲洗,部分农药污染水体。因此在土壤和水体 中偶尔有残留农药检出现象。 地膜：残存于农田土壤中地膜,造成耕地理化性状恶化、通透性变差,或随风吹雨冲四处飘溢,污染环境。 1.2农作物秸秆畜禽粪便等农业废弃物的任意排放 农作物秸秆：主要是夏、秋收时,极少部分农户在田间就地焚烧,污染空气；另外部分农户将秸秆长期弃置堆放或推入河沟,日晒、雨淋、沤泡引 起腐烂,产生污水,污染水体。 畜禽粪便任意排放：规模养殖场水冲清粪,粪水外溢；另外粪肥露天堆放,雨水 冲淋,污染环境；粪尿臭气也严重污染周围空气。 后果：成为目前水质恶化的一大威胁 2、主要防治措施总结： 2.1 小流域综合治理 2.1.1把坡地改成梯田平地,用深耕犁耕翻土壤或者放炮轰动犁底层,加厚熟土层,增加土壤蓄水保肥能力；2.1.2陡坡地河滩地退耕还林,地堰栽植金银花或枣树,沟壕种植杨树柳树,提高土壤植被和森林覆盖率。2.1.3在水沟河道上修建坝桥合一的小塘坝拦水坝,塘坝拦水坝既蓄水抗旱或养鱼,又方便农机操作运输。 2.2作物秸秆禁烧及综合利用 2.3测土配方施肥：推广测土配方施肥,提高肥效、减少化肥使用量和化肥流失 对环境的污染 2.4频振式杀虫灯防治害虫：频振式杀虫灯利用农作物害虫较强的趋光性原理, 近距离用光远距离用波引诱成虫扑灯,灯外配以高 压电网进行触杀,从而达到杀虫的目的 2.5生态清洁养猪 生态养猪法以活性微生物生长发育的发酵床为核心技术,猪在发酵好的由稻壳、锯末、秸秆组成的垫料上进行饲养,猪产生的粪尿被垫料中的微生物分解,免去了清粪、冲刷的程序,猪场实现“无异味”和“无污染物排放”,具有“三省、两提、一增、零排放”的特点和优势,即“省水、省力、省料”,“提高抵抗力、提高猪肉品质”, “增加养猪效益”,“实现粪污零排放、无污染”,是当前生猪饲养的一种新模式,猪产生的粪尿快速转化成无臭味的优质有机肥,实现了养殖与环保的统一。 启示：1、要研究某一地区面源污染情况，首先要了解其地形气候等因子；2、要
城市河流面源污染控制技术
城市河流面源污染控制技术 随着点源污染得到逐步治理，面源污染已成为水体污染的主要原因，并有逐渐恶化的趋势。主要讨论城市河流流域范围内的面源污染控制问题，从污染物输送入河前的源头控制和污染物集中入河的末端控制两方面，分别阐述了目前城市河流面源污染控制的技术性措施。 1 问题的提出 近年来，随着点源污染逐步得到治理，面源污染对于水环境的危害性受到人们的普遍关注，面源污染研究已成为国际上环境问题研究的活跃领域。 20世纪60年代以来，美、日、英等一些发达国家开始农业面源污染研究，主要开展面源污染的分类特征研究、降雨－径流之污染物迁移转化过程的数学模型研究、大气层污染物通过输送与沉积进入地表水体的机理性研究、面源污染扩散与负荷的模型研究等。 我国面源污染研究起始于80年代，相继在北京、珠江流域的广州、辽河流域的沈阳、长江中下游流域的上海、杭州、苏州、南京等城市开展。在基础研究方面，清华大学开展了面源污染负荷估算及降雨径流过程、侵蚀过程、污染物迁移转化过程的模型研究。滇池、太湖、巢湖污染治理过程中也对面源污染作了较深入研究。但总体上面源污染研究的重点还是放在了基础研究、农业面源污染研究上，对面源污染控制的研究比较落后，尤其是城市面源污染控制研究仍相对薄弱。 2 城市河流面源污染特征 城市河流的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生，径流中的污染物主要来自于雨水对河流周边道路表面的沉积物、无植被覆盖裸露的地面、垃圾等的冲刷，污染物的含量取决于城市河流的地形、地貌、植被的覆盖程度和污染物的分布情况。因此，对面源污染的控制也可以理解成对城市河流周边降雨径流污染的控制。
城市河流面源污染的突出特征是：污染源时空分布的分散性和不均匀性、污染途径的随机性和多样性、污染成分的复杂和多变性。 3 城市河流面源污染控制技术 面源污染控制按污染物所处位置的不同，分为源头的分散控制和末端的集中控制。 3.1 源头分散控制污染物源头的分散控制，就是在各污染源发生地采取措施将污染物截留下来，避免污染物在降雨径流的输送过程中进行溶解和扩散，使污染物的活性得到激活。通过污染物的源头分散的控制措施可降低水流的流动速度，延长水流时间，对降雨径流进行拦截、消纳、渗透，减轻后续处理系统的污染处理负荷和负荷波动，对入河的面源污染负荷起到了一定的削减作用。 城市河流周边地区绿地、道路、岸坡等不同源头的降雨径流的控制技术措施主要包括下凹式绿地、透水铺装、缓冲带、生态护岸等。在技术措施选用时，可依据当地的实际情况，单独使用或几种技术配合使用。 3.1.1 下凹式绿地对于河流周边入渗系数较低的绿地，为了地消纳地表径流，可采用下凹式绿地。现状绿地与周围地面的标高一般相同，甚至略高，通过改造，使绿地高程平均低于周围地面10 cm左右，保证周围硬质地面的雨水径流能自流入绿地。绿地表面种植草皮和绿化树种，保证一定的景观效果；绿地下层的天然土壤改造成渗透系数大的透水材料，由表层到底层依次为表层土、砂层、碎石、可渗透的底土层，增大土壤的存储空间。根据实际情况，在绿地中因地制宜地设置起伏地形，在竖向上营造低洼面。在绿地的低洼处适当建设渗透管沟、入渗槽、入渗井等入渗设施，以增加土壤入渗能力，消纳标准内降水。渗透管沟可采用人工砾石等透水材料制成，汇集的雨水通过渗透管沟进入碎石层，然后再进一步向四周土壤渗透。这种既能保持一定的绿化景观效果，又能净化降雨径流的控制措施，具有工艺简单、工程投资少、不需额外占地等优点。