降雨径流过程的非点源污染时空动态分布研究
  • 【摘要】

    非点源以其不确定性、难监控性等特性一直是全世界水体污染研究的热点问题.非点源污染是伴随降雨及其所形成的径流冲刷地表上沉积的污染物而形成的,其强度与特性不仅与地表下垫面相关,而且受降雨特性和径流特征影响大.但目前,国内外的研究主要集中在年度降雨和不同土地利用类型对非点源污染物浓度大小的影响,基于单场降雨动态的模拟污染物浓度变化的研究还相对较少.针对非点源问题的研究现状,以汉江中下游为例,在雨量站及降... 展开>>非点源以其不确定性、难监控性等特性一直是全世界水体污染研究的热点问题.非点源污染是伴随降雨及其所形成的径流冲刷地表上沉积的污染物而形成的,其强度与特性不仅与地表下垫面相关,而且受降雨特性和径流特征影响大.但目前,国内外的研究主要集中在年度降雨和不同土地利用类型对非点源污染物浓度大小的影响,基于单场降雨动态的模拟污染物浓度变化的研究还相对较少.针对非点源问题的研究现状,以汉江中下游为例,在雨量站及降雨过程监测的基础上,本文主要完成了以下两方面的内容. (1)提出一种基于元胞自动机的降雨-径流模拟模型,通过实测降雨强度数据和经验值,以DEM为基础采用CA模型模拟了雨水在地表的渗透、流动和汇集过程.具体而言,以储水系数增加率、坡度、坡向、土地利用类型和降雨强度作为输入,将DEM数据作为元胞空间,建立地表径流由高向低流动的转换规则,得到不同时刻栅格上径流深和流量.其中,储水系数增加率采用试错法率定.在模拟结果评价上,通过与实测流量的对比分析,证明模拟结果满足精度要求;同时对模拟径流深数据进行模糊C均值分类,提取径流最深的区域,并与遥感影像分类中的水体进行对比,结果表明提取的高径流区域与土地利用分类中的水体基本相符. (2)在CA模拟降雨径流的基础上,研究污染物浓度随降雨过程的变化趋势.具体而言,建立污染物浓度与流量、降雨强度和累积降雨量的回归模型,以残差和95%置信度的置信空间作为回归模型的评价标准,选择最佳回归模型.并将回归模型所得到的参数带入CA模拟空间结果中,计算研究区不同时空位置上的污染物浓度.汇总不同时刻的平均污染物浓度,其变化趋势与监测数据基本保持一致.进一步分析结果,认为降雨初期污染物浓度不确定性较大,直至污染物浓度达到峰值后模拟结果才与实测负荷基本保持一致,无太大差异. 收起<<

  • 【作者】

    张文婷 

  • 【学科专业】

    自然地理学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    武汉大学

  • 【导师姓名】

    张根寿

  • 【学位年度】

    2011

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    非点源污染%元胞自动机%单产降雨%降雨径流