湖北省淦河十好桥控制流域降雨径流及非点源氮磷通量特征研
究
随着点源污染有效地控制和防治,非点源污染问题日益突出。湖北省咸宁市是一个典型的农业生产重点区域,农村非点源污染已经取代点源污染成为水环境污染的重要来源。
本文选择湖北省咸宁市淦河十好桥控制流域为研究对象,结合GIS技术,利用历史资料、现场监测、室内分析测试等方法,研究了十好桥控制流域降雨和径流的变化特征、径流中氮、磷荷载的动态变化及其与径流的关系。主要研究结论如下:(1)十好桥控制流域具有山区的典型特征。
研究流域面积为605km2,土地利用类型以林地、草地等原生态为主,森林覆盖率较高;林地、水田、旱地、城镇及工矿用地、水域、草地、裸土地面积占比分别为65.66%、11.00%、7.38%、2.59%、1.00%、12.32%、0.05%。林地面积为397.24平方千米,其中有林地,疏林地的面积较大。
草地面积面积为74.54平方千米,其中高覆盖度草地和低覆盖度草地的面积较大。农业用地面积面积为111.20平方千米,其中水田面积为66.55平方千米;旱地面积为44.65平方千米。
裸土地面积为0.30平方千米,面积占比为0.05%。土壤类型主要有红壤、石灰土、水稻土,面积占比分别为67.30%、17.20%、14.50%。
红壤土类,包括红壤和红壤性土2个亚类;石灰土土类,以棕色石灰土为主;水稻土土类,主要是近潴育型水稻土。红壤性土和石灰土层浅薄,遇较大的雨量易形成地表径流和水土流失,水稻土保水性较好。
(2)十好桥控制流域降雨径流的主要特征,降雨和径流年内年际分配不均,年
径流系数与雨量级成正相关。年内汛期4-9月降雨量占全年总雨量比例69.2%,而非汛期仅占30.8%。
年降雨量最大可达2116.3 mm,最小仅953.3mm。径流深最大1633.31mm,最小仅601.7mm。
该流域径流系数在0.51~0.57之间变动,枯水年份农业灌溉用耗水增加,径流受人类活动影响明显。(3)河道径流量大小受人类活动的影响程度与降雨量的大小成正相关。
本次试验野外监测6次降雨径流过程,分析表明,河道流量变化过程和降雨过程形态基本一致,水位流量过程起涨响应时间均出现在降雨后1~3h,洪水峰值均滞后暴雨峰值8.5~11.5h。洪水洪峰与短历时高强度暴雨有直接的关系,次暴雨最大造峰雨强与洪峰流量呈正相关。
前期影响雨量是反映土壤湿润程度的重要指标,对次径流量影响极大。同时,暴雨中心不同,径流过程与径流量也相差较大。
暴雨中心在下游的雨型57%的降雨量转化为河道径流,而暴雨中心在上游的只有37%,同时洪峰流量、洪峰出现时间均有较大差异。(4)氮磷荷载大小与降雨量和径流量呈正相关。
降雨量越大,产生的径流越多,尽管氮磷浓度有所降低,但河道内迁移的污染物质量更多,荷载污染物的总量也更大。历史资料分析和次降雨径流氮磷通量过程分析显示,总氮、硝态氮、亚硝态氮和氨氮的通量与流量的变化一致,而总磷的通量变化较平缓。
氨氮与总氮浓度峰值出现时间均早于径流峰值。大中型洪水产生的污染物荷载量远远超过一般洪水或枯水。
流域多年平均流量18.06m3/s,多年资料计算的总氮负荷模数在
470.2~932.5kg/a·km2之间。(5)硝态氮是十好桥控制流域河道径流中的氮素污染物的主要成分。
湖北省淦河十好桥控制流域降雨径流及非点源氮磷通量特征研究
