丹江口庫岸植被緩沖帶空間優(yōu)化配置研究.pdf

1、植被緩沖帶是一種典型的水陸生境交錯帶，是陸地生態(tài)系統(tǒng)與水生生態(tài)系統(tǒng)之間的連接帶和過渡區(qū)，起到了攔截污染物和沉積物隨著地表徑流流入水體的作用，同時也具有很高的生態(tài)效益。近幾年植被緩沖帶生態(tài)系統(tǒng)退化，水體污染加劇，面源污染是水體水質(zhì)污染的重要來源，研究植被緩沖帶的對于污染物攔截作用具有十分重要的意義。本文以丹江口水庫為研究對象，結(jié)合DEM數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、降雨數(shù)據(jù)和田間放水沖刷實驗及室內(nèi)水樣檢測分析，運用景觀生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、統(tǒng)計學(xué)及GIS

2、技術(shù)等理論基礎(chǔ)與研究方法，研究庫岸植被緩沖帶對于污染物阻控效率，分別探討了湖北河南地區(qū)不同立地條件下的植被緩沖帶最佳寬度配置，達(dá)到對整個丹江口庫區(qū)植被緩沖帶的空間優(yōu)化配置。主要結(jié)論如下:
　　(1)徑流小區(qū)的放水沖刷實驗結(jié)果顯示:流量大小與污染物去除率成負(fù)相關(guān);總氮濃度與其去除率成正相關(guān)，總磷濃度與其去除率成負(fù)相關(guān);坡度大小與污染物去除率相關(guān)性受到流量大小影響，大流量條件下坡度大小與污染物去除效率成負(fù)相關(guān)關(guān)系，而小流量條件下污染物

3、去除率與坡度無明顯相關(guān)性。植被緩沖帶對污染物去除效率大小順序為:泥沙＞銨氮＞總磷＞總氮，分別對不同坡度、不同污染物濃度和不同流量的24次實驗設(shè)置為24個情景模式，各情景模式中其中泥沙去除效率達(dá)到95％的植被緩沖帶寬度范圍在8.1-13.6m之間，總磷去除效率達(dá)到80％的植被緩沖帶寬度在6.6-43.5m之間，總氮的去除效率達(dá)到50％的植被緩沖帶寬度在13.7-58.2m之間。
　　(2)使用DEM數(shù)據(jù)將丹江口庫區(qū)劃分為17個匯水區(qū)

4、（地表徑流以坡面緩沖入庫的方式流入水庫），匯水區(qū)總面積為2678.9km2，其中農(nóng)田占47.7％、林地占51.4％、居民區(qū)占0.9％，最高水位170m時水域面積906.5km。河南地區(qū)包括1、2、3、4、5、6、7、11和12號匯水區(qū)，湖北地區(qū)包括9、10、14、15、16和17號匯水區(qū)，8號和13號匯水區(qū)位于兩省交界處。河南地區(qū)地勢平緩，大多數(shù)坡度分布為0～5度之間，湖北庫區(qū)地勢較陡，大多數(shù)坡度在5～15度之間，少數(shù)坡度達(dá)到15度以上

5、。河南的2號匯水區(qū)坡度最小，平均坡度大小為1.1度，湖北的16號匯水區(qū)坡度最大，平均坡度大小為15.5度。
　　(3)根據(jù)丹江口地區(qū)降雨數(shù)據(jù)，確定該地區(qū)單場次降雨強度為大雨，日降雨量為30mm。使用SCS-CN模型模擬丹江口地區(qū)降雨產(chǎn)流情況，日降雨量為30mm時，居民區(qū)徑流深為13.8mm、農(nóng)田9.2mm，林地2.9mm。分別計算各匯水區(qū)內(nèi)不同土地利用類型的徑流總量，以坡面緩沖入庫的方式流入水庫的單位長度緩沖帶其流量大小情況:最小

6、流量為湖北地區(qū)16號匯水區(qū)，流量大小為0.06L·S-1·m-1，最大流量為河南地區(qū)6號匯水區(qū)，流量大小為0.77L·S-1·m-1。
　　(4)不同土地利用類型決定著面源污染大小，丹江口地區(qū)面源污染中氮的來源主要為農(nóng)田，磷的來源大多為林地，而居民區(qū)的EMC值（降雨徑流事件平均濃度）中氮和磷濃度均高出農(nóng)田和林地，但由于其占地面積少，不是面源污染主要來源。單次降雨量為30mm時，除去河南地區(qū)的2號匯水區(qū)（居民區(qū)面積占60.7％，導(dǎo)致

7、氮和磷的EMC值偏高），地表徑流中總氮的EMC值最大為7.41mg/L，是河南地區(qū)的12號匯水區(qū)，總氮EMC值最小為4.73mg/L，是湖北地區(qū)的16號匯水區(qū);總磷的EMC值最大為0.58mg/L，是河南地區(qū)的1號匯水區(qū)，總磷EMC值最小為0.14mg/L，是湖北地區(qū)的15號匯水區(qū)。
　　(5)河南地區(qū)地勢平坦，土地利用以農(nóng)田為主，總氮去除率達(dá)到50％所需緩沖帶寬度最小為4號匯水區(qū)的13.7m，最大寬度為12號匯水區(qū)的50.6m，

8、總磷去除率達(dá)到80％所需的最小寬度為1號匯水區(qū)的7.6m，最大寬度為3號和12號匯水區(qū)的43.5m;湖北地區(qū)地勢偏陡峭，土地利用以林地為主，總氮去除率達(dá)到50％所需緩沖帶最小寬度為14、16和17號匯水區(qū)的58.2m，最大寬度為9、10和15號匯水區(qū)的26m，總磷去除率達(dá)到80％所需最小寬度為9號和10號匯水區(qū)的6.6m，最大寬度為17號匯水區(qū)的9.7m。河南和湖北交界地區(qū)總氮去除率達(dá)到50％的寬度要求為43.5-58.2m，總磷去除率