《非點源污染過程與景觀格局的尺度依賴性研究》是依託首都師範大學，由王曉燕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非點源污染過程與景觀格局的尺度依賴性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王曉燕
- 依託單位：首都師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
景觀格局與非點源污染過程是典型的格局與過程關係，由於機理複雜，不同尺度間污染物運移的相互作用機制尚不清楚，影響了非點源污染的深入研究和有效控制。目前國內外研究多集中在單一空間尺度下，簡單景觀格局變數與非點源污染物運移之間的關係，還缺乏從一個系列空間尺度上的連續過程研究。本項目選取北京密雲水庫上游流域的多個嵌套式流域為重點監測研究區，擬開展不同尺度下的景觀格局與非點源污染過程關係的尺度依賴性和景觀格局變數對環境回響產生控制作用的尺度適應性研究。從景觀格局與污染過程相互作用的角度出發，採用冗餘分析（RDA）與SWAT模型技術，識別不同尺度下影響地表水質的關鍵景觀類型與格局，揭示不同尺度污染物運移的相互作用機制，建立污染物運移的尺度轉化關係，為有效控制非點源污染提供理論依據和技術指導；本項目的研究成果對進一步控制地表水的富營養化、促進水源地保護和流域健康，具有十分重要的科學意義和廣泛的套用價值。
結題摘要
通過對密雲水庫上游流域50個樣點的連續多年水質監測，利用GIS技術、冗餘分析、多元線性回歸、因子分析、空間回歸等數理統計分析技術，開展了子流域、岸邊帶、局部河段等不同尺度下景觀格局與非點源污染過程關係的尺度適應性研究，識別出不同尺度下影響地表水質的關鍵景觀類型與格局，辨析了不同因素對於景觀格局與水質關係的影響。研究發現：（1）河流污染物濃度變化具有顯著的時空差異，濃度最高值大多出現在雨季中。總磷運移過程不受水文尺度轉換影響。隨著嵌套式流域面積的增大，總氮及硝酸鹽的濃度出現降低的趨勢。亞硝酸鹽的濃度變化則相反，從小尺度到大尺度出現增高。氨氮可能受點源污染的影響，尺度間變異不明顯。COD與TOC從小尺度向大尺度區域遷移過程中出現濃度升高。（2）河流水質與流域景觀特徵顯著相關，村鎮用地與河網密度對河流水質的影響最大。流域季節性水文過程對景觀因子與河流環境的關係有很大的影響。在河流流量較大的雨季中及雨季後，景觀因子對於河流水質的變異解釋能力較高。隨著流量的變化，對水質起主導作用的景觀因子類型也會發生變化; 在雨季前與雨季中，流域尺度與岸邊帶尺度的景觀對與水質變異的解釋能力幾乎相等。雨季後，流域尺度的景觀對於水質的影響更大，但二者的差距不明顯。（3）研究區內景觀的變異主要是由景觀組成與結構所代表的人為景觀特徵造成的，水文變數代表的自然景觀特徵對研究區內景觀變異影響較小，空間均質性較高。自然因子與人為因子對水質變異的解釋能力隨季節變化而變化。雨季前與雨季中二者對水質的影響基本相同，雨季後人為因子對水質的影響最大。景觀結構變數對水質變異的解釋能力在各季節均小於土地利用變數。（4）局部河段尺度景觀對水質的解釋能力明顯小於其他尺度，在本區不適用於預測河流物理化學特徵。岸邊帶尺度景觀對於水質的解釋能力大於流域尺度，100m 岸邊帶尺度內景觀具有最大的水質變異解釋能力。因此距河岸100m內的景觀與河流環境的回響關係可以代表這一區域岸邊帶尺度景觀特徵對水質的影響。（5）在HSPF模型模擬和CCA排序和路徑分析等統計分析研究表明，邊緣密度、香農多樣性指數、聚集度指數和蔓延度指數是影響流域非點源污染負荷輸出的主要景觀格局變數，較少的人類活動干擾和斑塊類型的團聚分布，更能減少污染物輸出的風險。
