【摘要】：受高強度人為活動和氣候變化影響,亞熱帶地區(qū)河流營養(yǎng)鹽(氮、磷)濃度和入海通量呈現高度動態(tài)變化。傳統水環(huán)境監(jiān)測頻率低、參數少,無法準確評估河流氮磷通量及其變化。本研究于2014～2016年在福建省九龍江開展逐日觀測(其中2014年為平水年,2015年為偏豐水年,受ENSO影響2016年為極豐水年),探明河流營養(yǎng)鹽輸送過程及其水文調控機制,建立適用于九龍江流域的LOADEST模型,并分析氨氮(NH_4-N)、硝氮(NO_3-N)和活性磷酸鹽(SRP)的模擬效果差異及原因。主要研究結果如下:(1)受亞熱帶季風氣候的影響,水文條件控制著河流營養(yǎng)鹽濃度和通量輸出的時序與量級。營養(yǎng)鹽年均濃度呈現“平水年偏豐水年極豐水年”基本趨勢。平水年(2014年),營養(yǎng)鹽表現出豐水期稀釋和枯水期富集的季節(jié)特征。營養(yǎng)鹽污染在枯水期存在累積效應,各形態(tài)濃度在春季(3月中下旬)達到峰值。由地表徑流輸送主控的NH_4-N,其濃度峰值出現時間比地下徑流主控的NO_3-N早1周。受ENSO影響,極豐水年(2016年)的暴雨事件增多、強度增大,營養(yǎng)鹽稀釋效應更為顯著。暴雨徑流引起河流營養(yǎng)鹽的變化受控于源供應(富集效應)和降雨徑流(稀釋效應)的疊加影響。2014年豐水期(5～9月)貢獻全年59%～73%的營養(yǎng)鹽(NH_4-N、NO3-N和SRP)通量;2015年豐水期(5～10月)貢獻全年73%～83%的營養(yǎng)鹽通量。2014～2016年,每年7～10場洪水事件歷時占比24%～53%,卻貢獻了當年40%～68%的溶解態(tài)總氮(DTN)通量和48%～73%的溶解態(tài)總磷(DTP)通量。(2)LOADEST模型估算河流營養(yǎng)鹽通量的效果受模擬時段長短、營養(yǎng)鹽濃度極值比和采樣頻率的影響,且存在形態(tài)差異。LOADEST季節(jié)分段(分豐水期前、豐水期、豐水期后三段)模型估算營養(yǎng)鹽通量的效果優(yōu)于多年模型(2014～2016年)和單年模型。相對于平水年,極豐水年營養(yǎng)鹽月通量的模擬誤差明顯增大。分段模型估算不同時間尺度的營養(yǎng)鹽通量的相對誤差(RE)范圍:洪水事件營養(yǎng)鹽通量月通量年通量。洪水事件營養(yǎng)鹽通量的模擬效果與營養(yǎng)鹽濃度的變化程度密切相關,洪水期間營養(yǎng)鹽濃度的極值比和模擬誤差的極差呈顯著正相關(R~20.75,p0.01)。分段模型估算NO_3-N年月通量的誤差小于NH_4-N和SRP。平水年(2014年),洪水事件NH_4-N通量(RE10%)的模擬誤差整體小于NO_3-N通量(RE15%)和SRP通量(RE30%);但在豐水年(2015～2016年),分段模型估算洪水事件NO3-N通量(RE10%)的效果優(yōu)于NH_4-N和SRP�；诿恐芤徊苫蛎恐軆刹傻念l率,模型可以較合理地模擬NO_3-N的年月通量(月通量誤差-0.3±8%,年通量誤差-1±3%),降低采樣頻率會導致更大的誤差。NH_4-N和SRP濃度的動態(tài)變化(極值比更大)強于NO3-N,要求NH_4-N和SRP有更高的采樣頻率。捕捉洪水樣品和增大采樣頻率(小時頻率)可以有效改善LOADEST模型估算洪水事件營養(yǎng)鹽通量的效果(RE5%)。(3)結合水質水量在線高頻監(jiān)測技術,將“水質水量直接估算模型”和“LOADEST通量模型”集成于九龍江河流入海通量智能監(jiān)控系統,實現對營養(yǎng)鹽通量的全過程實時監(jiān)控。以“年通量模擬誤差5%,月通量模擬誤差10%”為目標,要求在線監(jiān)測儀器測量NO_3-N和NH_4-N時維護時限小于7天,測量SRP時最多2天。本文在不同時間尺度(月、季、年際、洪水事件)進行觀測與模型研究,總結了九龍江河流營養(yǎng)鹽輸出的水文控制機制和形態(tài)差異,通過模型評估與優(yōu)化,應用于河流入海通量高頻監(jiān)測與模擬信息系統,可為全球變化背景下我國河口灣污染總量控制、藻華監(jiān)測預警、海陸統籌管理提供理論指導。
【學位授予單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P333;X52
【圖文】：

現對河流入海污染通量的數據管理和智能監(jiān)控。逡逑１．３．３研究技術路線逡逑研宄思路（圖１－１）：通過基礎數據研究支撐模型研究，并將研究結果應用于逡逑實踐示范中。首先，基于營養(yǎng)鹽濃度觀測數據和流域氣象水文參數總結不同時間逡逑尺度下九龍江流域水文和營養(yǎng)鹽輸出的基本特征。其次，進行九龍江ＬＯＡＤＥＳＴ逡逑模型效果的評估與優(yōu)化。建立不同時間尺度（多年、單年、水文期）的數據集分逡逑別率定ＬＯＡＤＥＳＴ模型，得到多年模型、單年模型、分段模型（縱向對比），比逡逑較各營養(yǎng)鹽形態(tài)（Ｎ０３－Ｎ、ＮＨ４－Ｎ、ＳＲＰ）的通量誤差（橫向對比），優(yōu)選適用于逡逑以九龍江為代表的亞熱帶河流的ＬＯＡＤＥＳＴ模型。評估不同采樣頻率（主要包括逡逑高頻采樣和低頻懫樣）對模型行為的影響�？偨Y水文條件對模型行為的影響。最逡逑后，通過現場應用，將ＬＯＡＤＥＳＴ模型集成于九龍江河海界面營養(yǎng)鹽通量智能監(jiān)逡逑控系統，以“年通量誤差＜５％，月通量誤差＜１０％”為目標，分營養(yǎng)鹽形態(tài)對在逡逑線監(jiān)測儀器的穩(wěn)定性提出要求。逡逑８逡逑

第２章材料與方法逡逑２．１研究區(qū)概況逡逑九龍江位于中國東南沿海地區(qū)（圖２－１），是福建省第二大河流，流域面積為逡逑１４７４０邋ｋｍ２。九龍江流域東經范圍１１６°４６＇５５＂￣１１８°０２＇１７＂，北緯范圍逡逑２４°２３Ｗ￣２５°５３３８”，一級支流主要包括北溪、西溪和南溪，流經龍巖、漳平、逡逑華安、長泰、南靖、平和、漳州、龍海等８個縣（市、區(qū)）。逡逑２．１．１自然環(huán)境逡逑九龍江發(fā)源于博平嶺山脈東麓和戴云山南端，北溪的（最大的干流）流域面逡逑積為９５７０邋ｋｍ２，河道平均坡降為２．４％。；西溪流域面積為３９４０邋ｋｍ２，河道平均坡逡逑降為３．１％。。北溪主流發(fā)源于龍巖市西北方向的博平嶺山脈梅花山一帶，上游為逡逑雁石溪，主要支流包括萬安溪、寧洋溪、永福溪、新橋溪、西浦溪和龍津溪等。逡逑北溪從河源到河口全長２７４邋ｋｍ，橫貫海拔范圍３２５邋ｍ邋（流域內９１％的地區(qū)海拔逡逑高于２００邋ｍ）。北溪由西北向東南流經龍巖山區(qū)（農業(yè)集約化水平較高

和１６７７邐浦南站、鄭店站多年平均年徑流量分別是２６２邋ｍ３邋ｓ—１和１２６邋ｍ３邋ｓ＇逡逑北溪的流量明顯高于西溪。２０１４年龍巖和漳州的年降雨量分別為１７２４邋ｍｍ和逡逑１５９６邋ｍｍ，浦南和鄭店年均徑流量分別為２１８邋ｍ３邋ｓ—１和１１２邋ｍ３邋ｓ—１（圖３－１、表３－１邋）。逡逑九龍江流域降雨量具有年內分配不均的特征，流域的主要降水形式為春季鋒面雨逡逑（３￣４月）以及夏季臺風雨（５￣８月）。逡逑７００邋邐—－１邋邐邐邋邐１逡逑ａ）邋Ｎｏｒｔｈ邋Ｒｉｖｅｒ邐｜ｉ＝ＤＰｕｎａｎ邋（１９７０－２００７）￣￣￣邋ｂ）邋Ｗｅｓｔ邋Ｒｉｖｅｒ邋Ｉ邐Ｚｈｅｎｇｄｉａｎ邋（１９７０－２００７）逡逑一邋９ｓ邋６００邋－邐費邋0ａ＊Ｐｕｎａｎ邋（２０１４）邐Ｚｈｅｎｇｄｉａｎ邋（２０１４）逡逑＇灄邐Ｌｏｎｇｙａｎ邋（１９７０－２００７）邐－邋Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ邋（１９７０－２００７）逡逑＿邋－ｏ－邋Ｌｏｎｇ＼ｒａｎ邋（２０１４）邐邋—Ｏ？邋Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ邋（２０１４）逡逑５００邋■邐／Ｉ逡逑ｓ．｜邐１邐ｆｌ逡逑？Ｓ邋ｆ邋４００邋－逡逑：邋Ｍｉｌ邋１邋ｌｉＪｉ邋丨邋Ｉｆｌｗ，逡逑１邐２邐３邐４邐５邐６邐７邐８邐９邐１０邋１１邋１２邐１２３４５６７８９邐１０邋１１邐１２逡逑Ｍｏｎｔｈ邐Ｍｏｎｔｈ逡逑注：柱狀表示流量；圓圈表示降雨量。逡逑圖３－１邋２０１４年月降雨量、流量與１９７０？２００７年期間多年月均水平的比較逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｃｈａｒｇｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋２０１４邋ａｎｄ邋１９７０－２００７逡逑近年來

【參考文獻】

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1 魯婷;陳能汪;陳朱虹;王龍劍;吳杰忠;;九龍江河流-庫區(qū)系統沉積物磷特征及其生態(tài)學意義[J];環(huán)境科學;2013年09期

2 儲茵;潮洪武;馬友華;鄭珊珊;潘應生;;巢湖流域豐樂河洪水事件營養(yǎng)鹽輸出動態(tài)研究[J];長江流域資源與環(huán)境;2013年08期

3 李娜;盛虎;何成杰;郭懷成;;基于統計模型LOADEST的寶象河污染物通量估算[J];應用基礎與工程科學學報;2012年03期

4 陳能汪;王龍劍;林暉;吳杰忠;劉韜;;九龍江流域經濟發(fā)展與河流水質時空關聯分析[J];生態(tài)與農村環(huán)境學報;2012年01期

5 黃金良;李青生;洪華生;林杰;曲盟超;;九龍江流域土地利用/景觀格局-水質的初步關聯分析[J];環(huán)境科學;2011年01期

6 黃秀琴;;九龍江流域水文特性[J];水利科技;2008年01期

7 蔡毅;邢巖;胡丹;;敏感性分析綜述[J];北京師范大學學報(自然科學版);2008年01期

8 鮑名;黃榮輝;;近40年我國暴雨的年代際變化特征[J];大氣科學;2006年06期

9 王衛(wèi)平;洪華生;張玉珍;曹文志;;九龍江污染物入海通量初步估算[J];海洋環(huán)境科學;2006年02期

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1 王衛(wèi)平;九龍江流域水環(huán)境容量變化模擬及污染物總量控制措施研究[D];廈門大學;2007年

2 陳能汪;九龍江流域氮的源匯過程及其機制[D];廈門大學;2006年

本文編號：2777504