城乡交错带复杂面源污染边界效应及模型改进研究
批准号:
51409240
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
庄艳华
依托单位:
学科分类:
城乡水系统与生态循环
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
张亮、池泓、徐梦、韩鹏鹏、李红蕾、李思思
中文摘要
城乡交错带是快速城市化背景下位于城市与乡村之间的过渡性区域,兼具农业面源和城市面源污染特征,其复杂面源污染已成为水体富营养化的主要驱动因素之一。城乡交错带内土地利用空间异质性导致存在“农业/城区源区”边界效应,目前尚无合适的模型用于复杂面源污染的准确模拟。针对这一问题,本项目拟选取位于城乡交错带的汤逊湖流域作为研究区域,从土地利用空间异质性出发,定量研究“农业/城市源区”边界效应对磷素迁移转化的作用机制,在此基础上结合GIS空间分析技术和源代码修改等方法改进HSPF模型,开发反映边界效应的城乡交错带复杂面源污染机理模型,并进一步准确模拟多情景下的磷复杂面源污染负荷时空变化规律。该项目的实施将丰富我国面源污染的研究内容,研究成果对于控制城乡交错带复杂面源污染、改善城乡环境具有重要的理论意义和实用价值。
英文摘要
Urban-rural fringe is a special transitional zone under the context of rapid urbanization, characterized by mixed urban and agricultural non-point source (NPS) pollution. Complex NPS pollution of urban-rural fringe has become one of the major driving factors of water eutrophication. The spatial heterogeneity of land use in this area triggered the border effect on the border of agricultural and urban NPS region, and there is no suitable model for accurate simulation of complex non-point source pollution till now. Aimed at this issue, this project chooses the Tangxun watershed as research area, and plans to conduct quantitative study on the mechanism of urban-rural border effect on phosphorus transport and transformation in terms of spatial heterogeneity of land use. Based on the mechanistic analysis, combining GIS technology and source code modifications, the complex NPS mechanism model improved from Hydrologic simulation program-fortran (HSPF) will be developed to accurately simulate the spatial-temporal change of phosphorus load. This project will enrich the research contents on NPS pollution in china, and its research findings will possess vital theoretical significance and practical value for controlling NPS pollution and improving living environment in urban-rural fringe.
城乡交错带是快速城市化背景下位于城市与乡村之间的过渡性区域,城乡交错带内土地利用空间异质性导致存在“农业/城区源区”边界效应。本项目围绕城乡交错带面源污染边界效应及模型改进开展工作,完成了研究目标。首先,综合考虑城乡交错带景观格局和地理特征,将面源污染边界效应划分为景观尺度边界效应和坡面尺度边界效应2个尺度;基于GIS技术、缓冲区分析、汇流路径分析提取了城乡交错带关键界面,基于汇流路径分析提取了可能发生跨界汇流的有效关键界面;基于自组织映射模型(SOM)和线性拟合方法定量与定性相结合地识别了城市化背景下城乡交错带磷素流失主控因子;明确了景观尺度和坡面尺度边界效应对城乡交错带磷素流失影响的表达,制定了HSPF模型改进方案:针对坡面尺度边界效应,建设用地(不透水地表)-农用地(透水地表)界面是汤逊湖流域主导有效关键界面,以透水性作为流域HRU及子流域划分的首要依据,进一步通过HSPF中的透水模块和不透水模块实现对坡面尺度边界效应的表达;针对景观尺度边界效应,提取流域雨水收集井-雨水管道-出水口拓扑结果,在基于DEM绘制的汇流路径基础上,修正流域汇流路径,以此准确、差异性表达流域城市区域组织排放、农业区域非组织排放对汇流的影响。HSPF模型由于具有透水面水文水质模拟模块(PERLND)和不透水面水文水质模拟模块(IMPLND),具备模拟城市和农业混合区域面源污染负荷的潜力。基于景观和坡面尺度边界效应改进后的HSPF模型被有效用于城乡交错带汤逊湖流域磷素面源污染负荷模拟。
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Identification of critical source areas for nonpoint source pollution in the Danjiangkou Reservoir Basin, China
丹江口水库流域面源污染关键源区识别
DOI:
10.1080/10402381.2016.1204396
发表时间:
2016-07
期刊:
Lake and Reservoir Management
影响因子:
1.5
作者:
[Zhuang Yanhua, Zhang Liang, Du Yun, Yang Wenjun, Wang Lihui, Cai Xiaobin]
通讯作者:
Cai Xiaobin
Research trends and hotspots in soil erosion from 1932 to 2013: a literature review
1932-2013年土壤侵蚀研究趋势与热点:文献综述
DOI:
10.1007/s11192-015-1706-3
发表时间:
2015
期刊:
Scientometrics
影响因子:
3.9
作者:
[Zhuang Yanhua, Du Chao, Zhang Liang, Du Yun, Li Sisi]
通讯作者:
Li Sisi
Current patterns and future perspectives of best management practices research: A bibliometric analysis
最佳管理实践研究的当前模式和未来前景:文献计量分析
DOI:
10.2489/jswc.71.4.98a
发表时间:
2016-07
期刊:
Journal of soil and water conservation
影响因子:
3.9
作者:
[Zhuang Yanhua, Zhang Liang, Du Yun, Chen Gang]
通讯作者:
Chen Gang
Influencing factor analysis of phosphorus loads from non-point source: a case study in central China
面源磷负荷影响因素分析——以中部地区为例
DOI:
10.1007/s10661-015-4946-z
发表时间:
2015-10
期刊:
Environmental Monitoring and Assessment
影响因子:
3
作者:
[Zhuang Yanhua, Hong Song, Zhan F. Benjamin, Zhang Liang]
通讯作者:
Zhang Liang
A Bibliographic Review of Cellular Automaton Publications in the Last 50 Years
过去 50 年元胞自动机出版物的书目回顾
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
JOURNAL OF CELLULAR AUTOMATA
影响因子:
0.3
作者:
[Zhuang Yanhua, Li Wan-yi, Wang Huanhuan, Hong Song, Wang Haijun]
通讯作者:
Wang Haijun
共 6 条
浅丘水网区面源污染磷素累积滞留—脉冲释放机制及其定量表达
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批准号:42477091
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项目类别:面上项目
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资助金额:47.00万元
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批准年份:2024
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负责人:庄艳华
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依托单位:
国内基金
海外基金