Title快速城市化地区小流域水环境变化及其影响因素研究--以深圳市坪山河为例
Authors马强
Affiliation北京大学
Keywords河流水质模拟
土地利用
非点源污染
L-THIA模型
快速城市化
坪山河流域
水环境
Issue Date2009
Citation北京大学.
Abstract在城市化与水环境研究综述的基础上,选择深圳市坪山河流域为研究区,通过相关分析、模型模拟等手段探讨快速城市化地区河流水质在强烈人为干扰下的时空变化规律,分析河流水质对人为活动的响应关系。运用L-THIA模型对城市化过程中由于土地利用变化引起的径流和非点源污染负荷变化进行模拟。通过因素识别建立河流水质影响因素系统,并基于污染物守恒原理对水质在宏观层面上的变化趋势进行模拟和预测,以期为河流水质改善提供策略建议。本论文主要取得以下成果:<br>   (1)掌握了坪山河在城市化过程中的水质时空变化特征,以及水质变化与城市化因子之间的相互关系。坪山河1996-2007年间污染严重,综合污染指数变化经历了平稳-波动-上升-下降四个阶段;枯水期污染最为严重,各断面按污染程度排序红花潭>上洋>碧岭。人为活动是影响河流水质变化的根本因素,人口数量、工业产值和建设用地面积都与水质有显著的相关关系,其中建设用地面积相关性最高,降雨量只在个别极值年份有显著影响。坪山河流域已经进入社会经济和环境保护协调发展阶段,水质改善趋势明显。环境政策和工程措施的作用日益强化,是水质改善的主要原因。随着点源污染得到控制,非点源污染将成为以后影响水质变化的重要因素。<br>   (2)运用经参数校正的L-THIA模型分析了流域土地利用变化的径流和非点源污染效应。结果显示1996-2007年流域建设用地面积增加了一倍以上,林地和灌草地等自然用地面积大幅下降。建设用地扩张使得流域下垫面不透水面积增加,CN(表征流域下垫面降雨产流能力的无量纲参数)的高值区范围不断扩大,径流量在12年里增加了23%,径流系数增加了6.5%,增幅均高于国内其他地区研究成果,证明了研究区的土地利用变化速度之快以及对径流影响之大都是非常显著的。相应的TN、TP、SS和CODMn非点源污染负荷总量分别增加了66%、63%、21%和114%。流域非点源污染的高风险区主要沿坪山河干流和交通干线分布于流域北部地区,与建设用地分布呈现出较高的一致性,而南部山区非点源污染风险较低。对流域非点源污染进行控制和管理势在必行。<br>   (3)对宏观层面上的河流水质变化进行模拟。建立河流水质影响因素系统,综合考虑人为因素与自然因素、点源污染和非点源污染等因素,将河流水质影响系统划分为产生部分、消除部分和流出部分并分别予以量化。基于污染物守恒原理,从社会经济发展的水环境效应角度出发,以年为尺度对河流TP浓度变化进行模拟,经水质实测数据验证,误差控制在21%以内,对于影响因素众多的城市化地区河流属于可以接受的范围。根据坪山河流域2020年社会经济发展规划和城市规划信息对坪山河2020年的水质进行预测,结果表明2020年河流TP浓度为0.71mg/L,较2007年有大幅改善,其中污水处理厂是水质改善的主要原因。随着城市化进程由起步阶段逐渐走向成熟,非点源污染占总污染负荷的比重经历了先下降后上升的过程。
URIhttp://hdl.handle.net/20.500.11897/353618
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