基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征

doi:10.11849/zrzyxb.2015.11.008

自然资源学报 ›› 2015, Vol. 30 ›› Issue (11): 1872-1884.doi: 10.11849/zrzyxb.2015.11.008

基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征

张广纳¹, 邵景安^{1, 2*, *}, 王金亮¹

1.重庆师范大学地理与旅游学院,重庆 400047;
2. 三峡库区地表过程与环境遥感重庆市重点实验室,重庆400047

收稿日期:2014-09-11 修回日期:2015-06-15 出版日期:2015-11-14 发布日期:2015-11-14
作者简介:张广纳（1987- ）,男,汉族,山西人,硕士研究生,主要从事农业面源污染与土地利用研究。E-mail: 1021867475@qq.com *通信作者简介：邵景安（1976- ）,男,汉族,安徽亳州人,博士,研究员,主要从事土地利用与生态过程研究。E-mail: shao_ja2003@sohu.com
基金资助:
国家科技重大专项“水体污染控制与治理”（2012ZX07104-003）; 重庆市自然科学重点基金“基于库周气象数据的三峡水库地表覆被变化气候效应的情景模拟”(2010JJ0069)

Spatial and Temporal Variations of Water Resource Security Level in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing Based on Agricultural Non-Point Source Pollutant

ZHANG Guang-na¹, SHAO Jing-an^{1, 2}, WANG Jin-liang¹

1.College of Geographical Science, Chongqing Normal University, Chongqing 400047, China;
2. Key Laboratory of Surface Process and Environment Remote Sensing in the Three Gorges Reservoir Area, Chongqing 400047, China

Received:2014-09-11 Revised:2015-06-15 Online:2015-11-14 Published:2015-11-14

摘要/Abstract

摘要：

农业面源污染已成为我国河流污染的主要来源。三峡库区是典型的生态脆弱区,水资源安全已越来越受到关注。以三峡库区重庆段21个区县为实例,在区县级尺度上,研究了2005—2011年农业面源污染化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、全氮（TN）、全磷（TP）所导致的水质的变化。并借助地统计学中的空间插值方法,对30个水质监测站点的数据进行插值分析,最后利用内梅罗综合水质指数,通过核算和实测的数据来研究三峡库区重庆段水质的时空变化。结果表明：1）从库区平均水质浓度分析得出,2005、2008、2011年3个时间断面的TN、TP的浓度已经超过地表水环境质量三级标准。2）从核算数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为2.48、2.51、2.88,均处于中度污染状态,而2011年甚至逼近严重污染状态。在空间分布上,三峡库区重庆段库中和库区腹地的区县整体的水质状况在下降,而位于库尾的核心都市区水质状况则有所提升。3）从监测数据所反映的水质综合指数的时空特征来看,2005、2008、2011年水质综合指数分别为1.26、1.38、2.14,2005和2008年属于轻污染状态,而2011年则为中度污染状态。在空间分布上,和核算数据的空间分布呈现出相似的地方。4）通过河流水体断面的监测数据与理论核算数据的对比看出,两者呈现出较好的吻合度。

Abstract:

Agricultural non-point source pollution (NPSP) is becoming an increasingly important eco-environmental problem, and it has become the major source of river basin pollution in China. It is difficult to control due to its dispersive and extensive characteristics. The Three Gorges Reservoir area is typical frangible ecotope. Therefore, water resource security is especially important. According to the investigation on the pollution sources of chemical fertilizer, organic manure, Crops straw, breeding, agriculture, dormitory sewage, dormitory wastes and soil erosion in the Three Gorges Reservoir Area (TGRA) of Chongqing, the Nemerow index was adopted to analyze the river basin water resource security level over the period 2005-2011. Spatial and temporal variations of water resource security level was analyzed by using geostatistical methods and Nemerow index based on theoretical data and monitoring data at the districts (counties) level. There were four major findings from the study. 1) From the judging the amount of water quality concentration in 2005, 2008 and 2011 in the TGRA of Chongqing, the concentration of TN, TP had exceeded the Surface Water Quality Standards III. 2) The results showed that the Nemerow index of theoretical data were 2.48, 2.51 and 2.88 in 2005, 2008 and 2011. Judging from the results of the spatial and temporal variations analysis of Nemerow index(theoretical data), with the completion of the reservoir water, the water resource security level of the hinterland and central of the TGRA (Chongqing section) has declined, whereas the metropolis’ core district of the end of the TGRA (Chongqing section) has improved. 3) The Nemerow index of monitoring data were 1.26, 1.38 and 2.14 in 2005, 2008 and 2011. The results of theoretical data and monitoring data showed that there was similarity in the spatial distribution. 4) The high coincidence was showed by comparing of the monitoring data and theoretical data in the TGRA of Chongqing.

中图分类号:

X131.2

张广纳, 邵景安, 王金亮. 基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征[J]. 自然资源学报, 2015, 30(11): 1872-1884.

ZHANG Guang-na, SHAO Jing-an, WANG Jin-liang. Spatial and Temporal Variations of Water Resource Security Level in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing Based on Agricultural Non-Point Source Pollutant[J]. JOURNAL OF NATURAL RESOURCES, 2015, 30(11): 1872-1884.

参考文献

[1] 肖新成, 何丙辉, 倪九派, 等. 农业面源污染视角下的三峡库区重庆段水资源的安全性评价——基于DPSIR框架的分析 [J]. 环境科学学报, 2013, 33(8): 2324-2331.
[2] 周琳, 闫军杰, 宋家永, 等. 农业面源污染的研究进展 [J]. 中国农学通报, 2010, 26(11): 362-365.
[3] Xu W, Luo J Z. Analysis on the status of agricultural non-point source pollution in Xinan River Basin [J]. Meteorological and Environmental Research , 2010, 1(12): 79-81.
[4] Corwin D L, Loague K, Ellsworth T R. GIS-based modeling of non-point source pollutants in the vadose zone [J]. Journal of Soil and Water Conservation ,1998, 53(l): 34-38.
[5] 刘光德, 赵中金, 李其林. 三峡库区农业面源污染现状及其防治对策 [J]. 中国生态农业学报, 2004, 38(5): 2548-2552.
[6] Chowdary V M, Yatindranath, Kar S, et al . Modelling of non-point source pollution in watershed using remote sensing and GIS [J]. Journal of the Indian Society of Remote Sensing , 2004, 32(1): 59-73.
[7] Hassen M, Fekadu Y, Gete Z. Validation of agricultural non-point source (AGNPS) pollution model in Kori watershed, South Wollo [J]. Ethiopia International Journal of Applied Earth Observation and Geo information , 2004, 6: 97-109.
[8] Nigussie H, Fekadu Y. Testing and evaluation of the agricultural non-point source pollution model (AGNPS) on Augucho catchment, western Hararghe, Ethiopia [J]. Agriculture, Ecosystems and Environment , 2003, 99: 201-212.
[9] Grunwalda S, Norton L D. Calibration and validation of a non-point source pollution model [J]. Agricultural Water Management , 2000, 45: 17-39.
[10] Scheren P A G M, Zanting H A, Lemmens A M C. Estimation of water pollution sources in Lake Victoria, East Africa: Application and elaboration of the rapid assessment methodology [J]. Journal of Environmental Management , 2000, 58: 235-248.
[11] Grunwald S, Frede H G. Using the modified agricultural non-point source pollution model in German watersheds [J]. Catena , 1999, 37: 319-328.
[12] 冉景江, 陈敏, 陈永柏. 三峡工程影响下游水生态环境的径流调节作用分析 [J]. 水生态学杂志, 2011, 32(1): 1-6.
[13] Hong Q, Sun Z, Chen L, et al . Small-scale watershed extended method for non-point source pollution estimation in part of the Three Gorges Reservoir Region [J]. International Journal of Environmental Science and Technology , 2012, 9: 595-604.
[14] Wang X, Hao F H, Cheng H G, et al . Estimating non-point source pollutant loads for the large-scale basin of the Yangtze River in China [J]. Environmental Earth Sciences , 2011, 63: 1079-1092.
[15] 陈洪波. 三峡库区水环境农业非点源污染综合评价与控制对策研究 [D]. 北京: 中国环境科学研究院, 2006.
[16] 刘辉, 叶丹, 左涛, 等. 三峡水库水质演变趋势及保护对策 [J]. 水资源保护, 2010, 26(4): 17-19, 61.
[17] 吕平毓, 米武娟. 三峡水库蓄水前后重庆段整体水质变化分析 [J]. 人民长江, 2011, 42(7): 28-32.
[18] 印士勇, 娄保锋, 刘辉, 等. 三峡工程蓄水运用期库区干流水质分析 [J]. 长江流域资源与环境, 2011, 20(3): 305-310.
[19] 徐祖信. 我国河流单因子水质标识指数评价方法研究 [J]. 同济大学学报, 2005, 33(3): 321-325.
[20] 陆卫军, 张涛. 几种河流水质评价方法的比较分析 [J]. 环境科学与管理, 2009, 34(6): 174-176.
[21] 徐祖信. 我国河流综合水质标识指数评价方法研究 [J]. 同济大学学报, 2005, 33(4): 482-488.
[22] 章新, 贺石磊, 张雍照, 等. 水质评价的灰色关联分析方法研究 [J]. 水资源与水工程学报, 2010, 21(5): 117-119.
[23] 张蕾, 王高旭, 郑道贤. 灰色关联分析在水质评价应用中的改进 [J]. 广东水利水电, 2006(3): 32-33.
[24] Chen S Y, Xiong D Q. Fuzzy set theories and methods for municipal environmental quality assessment [C]// Proceeding of International Conference on City Development. Beijing: China Environmental Science Press, 1993: 24-30.
[25] 田景环, 邱林, 柴福鑫. 模糊识别在水质综合评价中的应用 [J]. 环境科学学报, 2005, 25(7): 950-953.
[26] 尤永祥, 曹贯中, 肖仲凯, 等. 模糊综合评价法在长江下游贵池河段水质评价中的应用 [J]. 水利科技与经济, 2012, 18(4): 54-56.
[27] 李文君, 邱林, 陈晓楠, 等. 基于集对分析与可变模糊集的河流生态健康评价模型 [J]. 水利学报, 2011, 42(7): 775-782.
[28] Jiang Y P, Xu Z X, Yin H L. Study on improved BP artificial neural networks in eutrophication assessment of China eastern lakes [J]. Journal of Hydrodynamics , 2006, 18(3): 528-532.
[29] 刘树锋, 陈俊合. 基于神经网络理论的水资源承载力研究 [J]. 资源科学, 2007, 29(1): 99-105.
[30] 施开放, 刁承泰, 孙秀锋. 基于熵权可拓决策模型的重庆三峡库区水土资源承载力评价 [J]. 环境科学学报, 2013, 33(2): 609-616.
[31] 王金亮, 邵景安, 李阳兵. 近20a 三峡库区农林地利用变化图谱特征分析 [J]. 自然资源学报, 2015, 33(2): 235-247.
[32] 李建国, 濮励杰, 刘金萍, 等. 2001年至2010年三峡库区重庆段植被活动时空特征及其影响因素 [J]. 资源科学, 2012, 34(8): 1500-1507.
[33] 李月臣, 刘春霞, 赵纯勇, 等. 三峡库区(重庆段)土壤侵蚀敏感性评价及其空间分异特征 [J]. 生态学报, 2009, 29(2): 788-796.
[34] 幸梅, 张秀, 何秀清. 三峡水库156 m水位蓄水前后长江干流水质的变化 [J]. 三峡环境与生态, 2008, 1(3): 1-4.
[35] 刘兰玉, 蒋昌潭, 安贝贝, 等. 三峡水库175 m蓄水对长江重庆段水质的影响 [J]. 水资源保护, 2012, 28(2): 34-36.
[36] 张广纳, 邵景安, 王金亮, 等. 三峡库区重庆段农村面源污染时空格局演变特征 [J]. 自然资源学报, 2015, 30(7): 1197-1209.
[37] 王丽, 王培法, 刘爱利, 等. 基于DEM的江苏气温空间插值研究 [J]. 南京信息工程大学学报: 自然科学版, 2015, 7(1): 79-85.
[38] 许民, 王雁, 周兆叶, 等. 长江流域逐月气温空间插值方法的探讨 [J]. 长江流域资源与环境, 2012, 3(3): 327-334.
[39] 李思米. 基于GIS的中尺度土壤重金属空间插值分析及污染评价——以江苏省南通市为例 [D]. 南京: 南京农业大学, 2005.
[40] 冯锦明, 赵天宝, 张英娟. 基于台站降水资料对不同空间内插方法的比较 [J]. 气候与环境研究, 2009(2): 261-277.
[41] 岳文泽, 徐建华, 徐丽华. 基于地统计方法的气候要素空间差值研究 [J]. 高原气象, 2005, 24(6): 974-980.
[42] 王彻华, 刘辉, 余明星, 等. 三峡水库蓄水至135 m库区水质变化分析与保护建议 [J]. 水利水电快报, 2004, 27(7): 24-27.
[43] 许其功. 三峡水库水质预测及水污染控制对策研究 [D]. 北京: 中国环境科学研究院, 2004.
[44] 戴润泉, 臧小平, 邱光胜. 三峡水库蓄水前库区水质状况研究 [J]. 长江流域资源与环境, 2004, 13(2): 124-127.
[45] 张智, 兰凯, 白占伟. 蓄水后三峡库区重庆段污染负荷与时空分布研究 [J]. 生态环境, 2005, 14(2): 1-7.
[46] 夏冰雪. 基于 GIS 的三峡库区水质模拟研究 [D]. 重庆: 重庆大学, 2007.

基于农业面源污染的三峡库区重庆段水质时空格局演变特征

Spatial and Temporal Variations of Water Resource Security Level in the Three Gorges Reservoir Area of Chongqing Based on Agricultural Non-Point Source Pollutant

RichHTML

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 1

Metrics

本文评价

推荐阅读 0