永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究
基于InVEST模型的官厅水库流域产水和水质净化服务时空变化
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第!期
吴 # 瑞等 基于 P 18 0 7X模型的官厅水库流域产水和水质净化服务时空变化
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毕业设计(论文)-大河口水库表层沉积物氮、磷分布特征及释放规律分析
学院水利与土木建筑工程学院
论文题目大河口水库表层沉积物氮、磷分布特征及释放规律分析
学生姓名学号
专业环境工程年级12级
指导教职称实验师、教授
内蒙古农业大学教务处制
2016年6月
摘要
本文以位于内蒙古锡林郭勒盟多伦县境内的沙源区水库-大河口水库表层沉积物为研究对象，采用野外采样，室内实验分析的方法对大河口水库表层沉积物氮、磷的时空分布特征以及同期上覆水体的富营养化状态进行了分析；并通过室内模拟实验，探讨了当环境因子（pH值、DO、温度）变化时内源营养盐释放对上覆水体水质的影响。
研究的意义
大河口水库是国内高原干旱区比较典型的蓄水抗洪型水库，也是当地生活、工业污废水的排放渠道，其下游滦河更是天津地区的生活饮用水来源之一。并且也是国家级4A旅游景区。当下，大河口水库因为人为污染被取消了4A级景区，环境日渐恶化，水库水体不堪承受整个地区的污水接纳工作，富营养化情况日益严重，必须引起社会各界的关注，对其进行相应的管理、整治与修复工作。水库中底泥沉积物是湖泊营养盐的重要载体，就算是鱼塘养鱼，也要定期挖取塘泥方可持续进行水产养殖，可想而知其重要性。国内已经有很多学者对太湖，东湖等湖泊的沉积物污染进行了研究与分析，而对于我国北方的寒旱区湖泊研究寥寥无几。
The results show:(1) large estuarine reservoir surface sediment types and sandy loam, followed by a silty loam, loamy sand; overlying water body overall national Grade III standards; and slight overall reservoir lakes (reservoirs) rich eutrophication.(2) of TN and TP in surface sediments seasonal distribution of content presented low winter spring, summer and autumn higher levels, the spatial distribution, the reservoir is higher than the concentration in the northwest southeast of spatial concentration distribution; nitrogen and phosphorus ratio of 1: 1.53, the ratio is small, indicating a lower degree of rich reservoir of the camp.(3) The higher the temperature of the reservoir sediment, pH value, the more significant the higher the weak acid and dissolved oxygen content, its N, P release strength is stronger.The study of governance, restoration, protection and management of future large estuary reservoir provides data support, but also for the community to provide a surface sediments Cold and Arid Regions Research highland lakes and reservoirs to some data and experience.
太湖地区农田水环境中氮和磷时空变异的研究
3 0.11 0.13 0.08 0.93 0.92 5.31 1.24 0.63 0.79 8.60 7.41 7.43
4 0.12 0.53 0.63 1.09 4.50 7.98 1.03 5.78 0.95 7.11 7.23 7.35
5 0.09 0.27 0.53 3.55 2.13 2.24 10.46 0.33 1.10 7.54 7.73 7.87
——————————
基金项目：国家自然科学基金项目（40371055）和高等学校博士学科点专项科研基金（20030307018）资助 作者简介：沃 飞（1981－ ），男（汉族），江苏宿迁人，硕士研究生，主要从事水环境保护方面的研究。 * 通讯作者
1
灌溉排放水、浅层地下水采自稻田附近。井水采自分布在各地田间和居民区的水井，水 井较多且居民区和农田紧邻。太湖水采自位于太湖东岸的大浦镇稻田附近，城市河水采自宜 兴市区边缘的团氿河，该河处于城乡交接处，连接诸多河流，水网较发达。
地表水体中总磷的含量总体来说随时间变化呈上升趋势，特别是 5 月份到 7 月份之间。 这可能是由于化肥、农药使用量的增加，使得水体中的总磷含量急剧升高，这一点在灌溉排
放水上可以明显被发现，见图 1，河水和太湖水中的总磷浓度总体上也是呈上升趋势。与总 磷相比，地表水中的 NO-3-N 和 NH4+-N 浓度变化不是很有规律。地表水中的 NO-3-N 随时间变化 没有快速增加，有的甚至呈下降趋势，比如太湖水，见图 2。3 月份太湖水和 7 月份王庄灌 溉河水、灌溉排放水中的 NH4+-N 含量都比较高，均达到了 10mg/L 以上，远远劣于 V 类水。
7.71 6.97 6.60
7.17 6.88 6.54
京杭运河常州段氮形态的时空分布特征研究
京 杭 运 河 常 州 段 氮 形 态 的 时 空 分 布 特 征 研 究
潘晨 ， 陶玉炎。 ， 耿金 菊 ， 王荣俊 ， 陈志宁 ， 韩超 ， 任 洪强
（ １ ． 常州市环境 监测 中心， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ ０ １ ； ２ ． 污染控 制与资源化研究 国家重点实验室 南京大学 环境学 院， 江苏 南京 ２ １ ０ ０ ６ ４； ３ ． 南 京工业 大学 环境学院 ， 江苏 南京 ２ １ １ ０ ４ ７ ）
Ｐ ａ ｎ Ｃ ｈ ｅ ｎ ， Ｔ ａ ｏ Ｙ ｕ ｙ ａ ｎ ，Ｇ ｅ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ｊ ｕ ， Ｗａ ｎ ｇ Ｒ ｏ ｎ ｇ ｊ ｕ ｎ ，Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｚ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ，Ｈ ａ ｎ Ｃ ｈ ａ ｏ ， Ｒ ｅ ｎ Ｈｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ
（ １ ． Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ １ ３ ０ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
２ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ Ｒｅ ｕ ｓ ｅ ，Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ，
１ ． １ ７ ８ ） ｍ ｇ・ Ｌ ～， Ｔ Ｎ变化 范围为（ ３ ． ３ ７ ３±１ ． ３ ７ ９ ）一（ ７ ． ３ ７ ３± ２ ． ３ ０ ７ ） ｍｇ・ Ｌ ～， 枯水期 到丰水期各 氮形 态整体表 现 出波动性 下降趋 势 ， 其 中出境 断面 Ｎ Ｈ ４ 一Ｎ 下降趋 势 平稳 ， Ｎ Ｏ ／一Ｎ则是主 导 出境断 面 Ｔ Ｎ含 量 的主要 形
洞庭湖不同形态氮、磷和叶绿素a浓度的时空分布特征
洞庭湖不同形态氮、磷和叶绿素a浓度的时空分布特征黄代中; 李芬芳; 欧阳美凤; 张屹; 龚正; 符哲【期刊名称】《《生态环境学报》》【年(卷),期】2019(028)008【总页数】9页(P1674-1682)【关键词】洞庭湖; 氮; 磷; 叶绿素a; 时空分布【作者】黄代中; 李芬芳; 欧阳美凤; 张屹; 龚正; 符哲【作者单位】湖南省洞庭湖生态环境监测中心湖南岳阳414000【正文语种】中文【中图分类】X52洞庭湖位于长江中游荆江河段南岸，是中国第二大淡水湖、亚洲最大的内陆湿地保护区，也是国家重点生物多样性保护和世界淡水鱼类优质种资源基因库。
洞庭湖作为湖南省第一大湖，是承纳湘、资、沅、澧四水和吞吐长江的过水性洪道型湖泊，有沟通航运、繁衍水产、调蓄长江和改善生态环境等多种功能。
洞庭湖多年平均入湖水量2916亿立方米，其中来自长江三口为951亿立方米，来自四水为1689亿立方米，来自区间为276亿立方米（吴文晖等，2019），多年平均深度为6.39 m，三峡水库建设前换水周期约18 d，建设后大于18 d（黄代中等，2013）。
近几十年来，随着湖区经济的快速发展和人口的急剧增长，人类对其自然资源的开发不断加剧，使其生态环境逐渐下降，富营养化进程日益加剧（李利强等，2014；熊剑等，2016）。
TN、TP是影响洞庭湖水体富营养化的主要营养指标，两者一直维持较高的水平，20世纪90年代中期后全湖TN、TP超标，成为洞庭湖水质恶化和水体营养化程度加剧的重要因子。
TN和TP作为洞庭湖水体的主要污染物，已引起广泛的关注。
对洞庭湖水体营养盐的研究主要集中在TN和TP时空分布特征方面（张光贵等，2016；林日彭等，2018；王艳分等，2018），通过长时间序列数据分析（三峡工程运行前后）TN和TP质量浓度变化规律、影响因素，Tian et al.（2017a）亦研究了洞庭湖氮的时空变化（1997-2014），分析了TN的来源及控氮措施。
永定河来水量分析
3、官厅水库来水量预测
官厅水库来水量的主要影响因素为人类活动，而人类活动组成复杂，人类活动 与水之间的交互作用,给径流的变化趋势和归因分析带来了复杂性与困难,预测具体 数值比较困难，因此这里主要根据历史来水量资料的连续性和延展性，采用周期均 值叠加法对永定河未来几年的来水情况做趋势预测。
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二、来水量分析预测
永定河流域 北京段的来水量主 要由三部分组成： 官厅水库来水量、 官厅山峡区间产水 量、平原地区集水 量。
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二、来水量分析预测
由于永定河流域在官厅山峡区间面积1357平方公里，在北京市平原为677平方公里，所占永定河总流域 面积合计仅4％，且卢沟桥以下平原河道常年河干，而官厅水库流域面积43402平方公里，控制了流域92％ 以上面积，因此，本文来水量分析主要以官厅水库以上流域来水量为主。
（2）来水量与人类活动的关系
人类活动的影响可分为直接和间接两种。直接影响包括人口增加、社会经济 发展引起 的各种用水量的增加以及引水量、分洪水量等的影响。
间接影响主要包括土地利用及土地覆盖变化等人类活动引起下垫面条件变化产 生的水文效应。
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（2）来水量与人类活动的关系
永定河流域是海河流域人类活动最为严重的子流域之一, 特别是进入80年代后，流域经济社会 快速发展，各种用水量激增，导致水资源过度开发，上游拦河建坝，各类水库达240座，层层拦截之下，导 致官厅水库的入库水量严重衰减。对官厅水库流域而言，直接和间接人类活动是造成来水量衰减的最主要 原因。
来水量（亿m 3） 降水量（mm ）
80
0
75
100
70
200
65
300
近10年来三峡消落带土壤氮、磷时空分布特征研究
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ａｒｅａꎻ ｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｚｏｎｅꎻ ｎｉｔｒｏｇｅｎꎻ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
水库消落带是指因水库蓄水、泄洪或季节性水位
竣工ꎬ是国内最大的水利枢纽工程. 三峡库区消落带
. 三峡水库的周期性水位调控使库区高低水位
Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅｓ Ｗａｔｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ Ｚｏｎｅ ｉｎ Ｌａｓｔ Ｄｅｃａｄｅ
ＬＩ Ｓｈａｎｚｅ １ ꎬ ＣＨＥＮ Ｍｉｎｇ １ꎬ２ ꎬ ＷＡＮＧ Ｙｕｃｈｕｎ １∗ ꎬ ＨＵ Ｍｉｎｇｍｉｎｇ １ ꎬ ＬÜ Ｙｉｎｇ １ ꎬ ＯＵＹＡＮＧ Ｗｅｉ ２ ꎬ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｈｕｉ １ꎬ３ ꎬ
系统中重要的“ 源” 与“ 汇” ꎬ具有重要的地球化学循
环意义. 目前ꎬ许多学者开展了针对三峡库区消落带
包含湖北段消落带和重庆段消落带. 消落带高程差高
土[１５] . 根据三峡库区水位调度计划ꎬ每年 ４ 月末水位
ｐａｉｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｉｓｋｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｈｉｇｈ ｗ( ＴＰ ) ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ａｒｅａꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｉｓｋｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｏｉｌ
ｅｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｎｏｎ￣ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｏｕｔｐｕｔ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｗ( ＴＮ) ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ａｒｅａ.
ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｙｃｌｅｓ. Ｄａｔａｂａｓｅ ｏｆ ＣＮＫＩ ａｎｄ Ｗｅｂ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｎ ｓｏｉｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ
永定河（北京段）河流廊道生态修复技术——借“自然之力”复苏永定河
永定河（北京段）河流廊道生态修复技术——借“自然之力”复苏永定河这是永定河治理史上值得铭记的一天——2021年9月27日，随着屈家店枢纽开闸，一路欢快的水头冲出闸口，汇入永定新河奔流入海，永定河实现历史性全线通水。
无水不成河，河流的生命在于流动。
身处水资源极度短缺且与经济社会发展博弈最激烈的海河流域，如果说让这条断流长达数十年河流“复活”并非一件容易的事，那么让水流经沙化严重且分布大型砂石坑的河床，避免任何大规模的人工措施仍能贯通河道，不得不可谓难上加难。
科学决策的背后离不开有力的科技支撑。
中国水利水电科学研究院水生态环境研究所开展了为期3年的国家水专项“永定河（北京段）河流廊道生态修复技术与示范”（2018ZX07101005）课题研究，通过一系列科技攻关助力永定河全线通水,实现“流动的河、绿色的河、清洁的河、安全的河”目标。
理念之变：人工引导，自然发育——打破思维惯性，遵循自然规律，实现用生态的办法解决生态问题“永定河出西山，碧水环绕北京湾。
”数百万年前，永定河奔出太行山，从黄土高原冲刷裹挟而来的泥沙沉积形成北京小平原，由此成为北京的母亲河。
历史上，永定河山谷幽深、森林茂密、河水清澈见底，同时水量充沛、洪涝灾害频发。
然而20世纪六七十年代，由于连年干旱、人类活动等原因，永定河走向另一极端：水量逐渐减少至断流干涸，河床裸露、黄沙遍布，一度成为城市的伤疤。
拯救永定河，一系列行动陆续开展。
尤其随着京津冀协同发展国家重大战略深入实施，作为“六河五湖”重要河流之一，永定河治理提上重要日程。
2016年，国家发展改革委、水利部、国家林业局联合印发《永定河综合治理与生态修复总体方案》，提出5至10年时间，逐步恢复永定河生态系统，将永定河打造为贯通京津冀晋的绿色生态廊道。
把脉问诊,精准施策。
课题组把全长170公里的永定河北京段分为山峡段（幽州入境至三家店拦河闸）、平原北段（三家店至宛平湖末端）和平原南段（宛平湖末端至崔指挥营市界）。
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永定河怀来段氮磷时空分布及迁移规律研究
为永定河怀来段水质提标,使八号桥国控断面达到III类水质要求,对永定
河怀来段进行水质评价,确定水质污染程度,摸清氮磷的时空分布特征和水质变
化规律,是该河段污染源控制、建设官厅水库上游国家级生态保护工程的前提。
本文选取永定河怀来段作为研究对象,针对河流富营养化问题进行了为期一年的
水质监测,明确永定河怀来段的氮磷时空分布特征,采用综合水质标识指数评价
法,对该河段不同时期水质污染特征进行综合评价;运用主成分分析法确定该河
段主要污染因子;用聚类分析法确定各个采样点空间分布特征;采用氮磷比和富
营养化综合指数评估水体富营养化程度,探索永定河怀来段氮、磷污染现状,分析
水体氮、磷营养盐结构时空变化规律,解析富营养化风险,以期揭示该河段的水质
指标的时空变化特征;使用QUAL2k模型进行污染物迁移转化模拟,并且提出优化
方案,使八号桥国控断面能够达到Ⅲ类水体要求,以期对永定河入库污染负荷削
减提供参考依据。
永定河怀来段水体整体较差,TN均值为10.60 mg/L,ON和
NO3--N为TN的主要的存在形式;TP的均值为0.64
mg/L,SRP占TP的44.85%;春季灌溉回水使永定河干流氮磷的含量显著增加,尤其
是ON增加明显。永定河怀来段综合水质标识指数为5.722,为Ⅴ类水体。
永定河怀来段水体污染物主要是氮磷营养盐和耗氧型有机物。永定河怀来段
平水期和丰水期表现为磷为限制性营养元素（氮磷比>30,）,而枯水期水质适
合藻类生长（7<氮磷比<30）,但由于北方枯水期为冬季,温度较低,爆发水
华的可能性较低。
永定河怀来段水体时空变化大多数处在“富”营养化阶段。永定河怀来段干
流河流动力学过程良好,河流流态具有连续性,干流水华现象的可能性较低。
永定河怀来段COD、NH4+-N、TN和SRP的综合衰减
系数经一级反应动力学方程计算为2.97、2.80、1.57和21.80,计算值经水力校
正后,综合衰减系数均变化较小,经过可靠性验证均没有超过10%,综合衰减系数
可以忽略水力修正。使用QUAL2K模型准确模拟永定河怀来段水体水质,模拟值和
实测值的相近,相对误差均在20%以内。
QUAL2K模型对永定河怀来段DO的模拟精度最高,其次是COD和
NH4+-N。官厅水库上游退地水生态湿地保护与修复综合
治理工程建设完成后,理论上洋河张家口市八号桥国控断面DO、
NH4+-N能够达到Ⅲ类水体标准。