更全的杂志信息网

植生滤带对农业面源污染防治及VFSMOD模型的研究与应用进展

更新时间:2016-07-05

随着全球经济的快速发展,导致环境问题日益突出,其中农业面源污染严重影响了水环境系统及环境健康,制约着农业的可持续发展[1-2]。世界上许多国家如美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国等已对农业面源污染的发生机理及其相应的控制措施进行了研究[3-5]。我国从20世纪80年代起认识到农业面源污染的危害[6-7],虽然采取了一些防治措施,但该问题仍很严重。中国共产党第十九次全国代表大会提出了要加快水污染防治,加强农业面源污染防治,实施流域环境和近岸海域综合治理。因此,如何科学、有效地控制农业面源污染已成为我国目前亟待解决的重大科学问题。

目前,国内外有关农业面源污染防治的技术有很多,如减氮控磷技术、人工湿地净化技术等[8-9]。植生滤带(Vegetative Filter Strips,VFS)作为控制面源污染的有效措施,在欧美国家已得到了广泛应用,并取得了良好的控制效果[10-12]。但是,在地下水水位明显变化的条件下,如何更好地规划岸边植生滤带是目前急需解决的问题。

式中:φ′与c′分别为桩土界面的摩擦角与黏聚力,当桩侧土为细粒土时[17],取φ′=φ/2或φ′=2φ/3,c′=ctanφ/tanφ′。

为了分析深港股市股指收益率波动动态传递程度是否在“深港通”开通前后两阶段发生变化,将两地市场的日收益率动态关联性的数据分为前后两段,然后进行配对样本T检验,结果如表5所示。

数学模型是规划植生滤带以有效抑制面源污染传输的重要工具,其中VFSMOD模型能有效模拟植生滤带对地表径流污染物的削减效率以及描述沉积物(sediment)在植生滤带的迁移过程,已被国外广泛地关注及应用[13-14]

参考文献

1 农业面源污染的危害与现状

农业面源污染是指在农业生产活动中,农田中的营养盐(氮磷等)[15]、农药(滴滴涕等)[16]、沉积物[17]、病原体(pathogens)(如沙门氏菌、致病性大肠杆菌及隐孢子虫等)[18-20]及其他污染物,在降水或灌溉过程中,经由农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗流等途径,进入水体而形成的污染。其中,氮磷污染会引起藻华,部分藻类如微囊藻会分泌微囊藻毒素,对接触水体的动植物和人类具有潜在的危害。

全球大约30%~50%的地表水受农业面源污染的影响[21-22]。目前我国农业面源污染问题也很严峻。2010年全国各类源总磷(TP)和总氮(TN)的总排放量分别为43.32万t和472.89万t,其中农业源排放的总磷和总氮分别占其总排放量的67%和57%[23]。据报道[24],2016年10月全国河流的1 655个监测断面中,化学需氧量(COD)、TP和TN超标断面个数分别为225个、205个和160个。

2 农业面源污染防治—植生滤带

最能因地制宜地解决农业面源污染的根本途径,即是适当地改造当地环境的生态自然工程技术[25]。植生滤带作为控制农业面源污染的最佳管理措施,即生态自然工程技术的主要措施之一[26],在国外已被广泛应用于削减农业面源污染的传输,详见表1。

表1 植生滤带的特性及其削减面源污染效率的研究现状 Table 1 Summary of the characteristics and trapping efficiency of VFS

文献来源植生滤带宽度/m坡度/%土壤种类植被种类污染物削减效率/%沉积物53~98Dillaha等[27]4.6,9.15,16壤土草类TP49~93TN47~93VAbu-Zreig等[28]2.35粉质壤土羊茅和三叶草沉积物87TP60沉积物87~90Duchemin等[29]3,92砂质壤土草类TP85~87TN85~96沉积物93Borin等[30]63壤土羊茅、灌木和乔木TP80TN72径流62Kuo[31]74.3砂土草类沉积物98TP97Otto等[32]30.8粉质壤土草类杀虫剂80~88Cardoso等[19]6.55壤土羊茅沙门氏菌28大肠杆菌31As26Lambrechts等[33]28粉质壤土白三叶草Pb14Cd53Zn48Yang等[34]102碱性砂质壤土牧草沉积物98Darch等[35]25,10壤土草类TP97TN91杀虫剂88Choi等[36]56,9壤土草坪草TN24~73COD36~66BOD29~58DOC29~66

2. 1 植生滤带的定义

由于认识上的差异和看问题角度的不同,不同的研究者对植生滤带的定义有不同的表述[37-38]。普遍的定义是,植生滤带系指靠近水域边并与水体发生作用的陆地植被区域,一般应用于道路与河流边坡、坡地果菜园及水库保护缓冲滤带。植生滤带所处位置的特殊性及植被结构等特点,使其在削减坡地农业及观光业所产生的面源污染物[39]、增加水分渗透力[40]及土壤抗侵蚀能力[41]和美化环境[42]等方面有着非常重要的意义,为集水区水土保持的重要方法之一。

2. 2 植生滤带的影响因素

2.2.1 土壤特性

在工业自动化控制技术市场中,需求和供应之间存在供需矛盾的问题。需方需求的是完整的自动控制体系,以满足自身制造工艺需要,而国内大多供应商提供的是各种标准化器件产品,不构成完整的控制体系,这极大的影响了我国企业自动化技术的发展。尤其是经济全球化发展的趋势下,国际间的经济贸易往来十分频繁,我国的制造业面临着国内外双重竞争压力,低水平的自动化控制技术已经难以满足我国制造业竞争力提升的需求。

加入社团的大学生一般都有着共同的目标和兴趣,他们自立意识、竞争意识、实践意识都普遍增强,能够积极参与各类社团活动。他们的社团领导人一般都是学习成绩优秀、组织能力较强、威信较高的学生,领导人具有扎实的群众基础,与社团成员目标一致。因此,社团经过一定时间的经营,文化底蕴深厚,成员们都比较自律,一届届很好的传承。

门椒采收要早,以免影响植株生长,此外还可提高产量。对椒后可以根据市场需求人为控制采收时间,以提高生产值。温度低于2℃时辣椒易受冻腐烂,不宜贮藏,所以秋延茬种植的辣椒要保证在低温上冻之前采收完毕。

2.2.2 入流径流中沉积物颗粒的尺寸

植生滤带对地表径流中沉积物的削减效率与沉积物颗粒的粒级有一定的关系。较大沉积物颗粒(直径大于40 μm)大部分会在过滤带的上部区域被捕获,然而小尺寸颗粒较易悬浮在径流中流出植生滤带,难被植被截留在滤带里[43]。较小的黏土颗粒需要更多的时间来沉淀,因此必须设置较长或较密的植生滤带。

2.2.3 植被特性

不同种类或生长期的植物对地表径流中氮、磷和农药等污染物的拦截及吸附效率有较大的差异[44]。研究表明草本植物对营养物质的吸收及滞留效果优于乔木植被[45]。Lambrechts等[33]研究发现仅4个月大的黑麦草对沉积物的拦截效率可达50%,比同时期的三叶草对沉积物的拦截效率高出约10%。此外,植被的疏密程度决定土壤表面粗糙度,也影响沉积物和氮磷等营养物质于植生滤带传输的程度[46]

2.2.4 植生滤带的坡度

植生滤带坡度是影响其工作性能的另一个关键因素[47]。植生滤带坡度越大,地表水流速越大,径流传输沉积物和污染物的动能也越大。因此,提高坡度会降低植生滤带对沉积物和污染物传输的抑制效率[48]。在美国弗吉尼亚州及印第安纳州等区域的研究发现,坡度分别为3%和12%时,植生滤带对沉积物的削减效率分别为97%和56%[49]

2.2.5 植生滤带的有效宽度

植生滤带的有效宽度会直接影响其对污染物的削减效率[50],而对植生滤带最适宜的有效宽度研究目前尚无定论。有些研究认为,植生滤带的有效宽度不应小于10 m,有效宽度大于39 m时对污染物的削减效果最好,而小于7 m时效果最差[51]。而有的研究则表明有效宽度为3~8 m的植生滤带就能够拦截50%~80%的污染物,可以适应大部分的污染情况[52]

2.2.6 降雨强度

降雨会产生径流冲刷、溶出下垫面的地表污染物,并携带其进入水体造成水环境污染[53]。同等强度的降雨比该强度的地表径流对土壤侵蚀的影响更严重[54]。Kuo[31]研究发现降雨强度为60 mm/h时地表径流中沉积物和总磷浓度为0.073 g/L和2.540 mg/L,分别是降雨强度为24 mm/h时的1.9和1.6倍。

2.2.7 浅层地下水水位

河岸带植生滤带靠近水域边,其周围存在季节性浅层地下水水位或上层滞水面[55]。Dosskey[56]指出浅层地下水水位(<1.8 m)是影响植生滤带性能的重要因子之一。薄砂含水层中地下水的流向及位置也会影响植生滤带的削减效率[57],这与浅层地下水水位引起的土壤饱和现象有关[58]。Lauvernet等[59]研究发现一定深度范围内,地下水水位的升降会改变影响植生滤带性能的因子(植生滤带长度、土壤特性等)的重要性。Fox等[60]通过室内装置模拟试验,研究了地下水水位对植生滤带削减径流流量的影响。然而,很少有研究量化分析不同浅层地下水水位对植生滤带削减地表径流污染物的影响。

在不同区域、水文地质特征和气候等条件下,仅通过现场试验很难快速及有效地设置植生滤带及评估其对农业面源污染物传输的抑制效率。然而建立农业面源污染物于植生滤带传输的模型,能协助设置植生滤带并评估其工作性能,以便更好地推广应用植生滤带。

植生滤带可降低地表径流的流速、增加水力停留时间,进而削减沉积物、氮磷和有机物等污染物质,这个过程主要受土壤结构及理化性质的影响。土壤饱和渗透系数可影响土壤渗透性及径流出流,从而影响植生滤带对面源污染物的削减效率。如砂壤土较粉砂壤土有较高的饱和渗透系数,能产生较多的入渗量,对污染物有更高的去除效率[28]。初始土壤含水量、饱和土壤含水量、土壤体积密度以及土壤对污染物吸附及解析等特性,也会影响植生滤带削减农业面源污染物传输的效率[19]

3 植生滤带模拟模型——VFSMOD模型

目前农业面源污染控制机制已逐渐由最初的定性研究发展为定量化研究,污染物控制机制、转化机理等研究也已得到一定的发展,而数学模型正逐步成为模拟评估农业面源污染削减机制的重要手段。

3. 1 VFSMOD模型简介

很多模型被研发用以模拟植生滤带对地表径流中污染物传输的抑制效率[61],但不能描述随时间变化的渗透现象,因此不能准确地描述沉积物流经植生滤带的径流历程及沉积物于植生滤带的沉积过程。如CREAMS模型的水文模块无法描述径流流量及峰值速率的变化,不能模拟植生滤带内物质运移的物理过程,且适用性仍待商榷[62]。VFSMOD系美国佛罗里达大学生物与农业工程学系Muoz-Carpena教授于1993年开发,用以模拟单场暴雨所产生的沉积物于植生滤带的传输过程,是田间尺度及面向设计的数值模拟系统,已于2005年被美国环保署(EPA)公告可用来评估集水区植生滤带控制面源污染效率的模型[63]。该模型的核心是研究水文过程和沉积物通过植生滤带的运移过程,能够计算植生滤带在不同土壤类型、过滤带植生粗糙度、有效宽度、长度及降雨强度等参数下的径流出流量、下渗量和沉积物截留效率等。

3. 2 VFSMOD模型的组成

VFSMOD模型当前可用的模块主要有(见图1):①入渗模块,用于计算土壤中的水量平衡;②地表径流模块,用于计算渗透性土壤表面径流深度和速度;③水质/污染物传输模块,用于模拟污染物质沿植生滤带纵向的迁移及削减过程;④沉积物过滤模块,用于模拟沉积物沿植生滤带纵向的运移及沉积过程[64]

[19]Cardoso F,Shelton D,Sadeghi A,et al.Effectiveness of vegetated filter strips in retention of Escherichia coli and Salmonella from swine manure slurry[J].Journal of Environmental Management,2012,110:1-7.

在预防方面,大家都会结合养殖场实际情况或多或少使用消毒药进行杀毒灭菌,切断传播途径,保护养殖畜禽。特别是常见疫病高发季节,流行地区,新病流行阶段(如非洲猪瘟),日常消毒工作更加凸显重要性。但是大家对消毒药的使用真的用对了吗?下面给大家介绍一下常用消毒药的性质及正确使用方法。

图1 VFSMOD模型组成 Fig.1 Components of VFSMOD

[9] US EPA.Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewater:EPA/625/R-99/010[S/OL].[2017-11-02].http:www.epa.gov/wexlands/handbook-constructed-wetlands.

全新极光的全新车身架构可满足汽油发动机和混合动力系统的不同需求,除车门铰链外其余部件均全面升级。全新的路虎横置发动机车身架构针对电动化车型研发,新车将逐步搭载基于Ingenium 3缸、4缸发动机研发的轻度混合动力系统,以及插电式混合动力系统。全新极光搭载智能四驱系统和第二代智能主动动力传输系统,其传动系统切换功能可实现四驱到两驱的切换,从而有效提升能效表现。第二代全地形反馈适应系统可自动侦测驾驶环境并对车辆加以优化调整。

沉积物运移子模型是在室内试验条件下,基于地表径流水文动力学和沉积物的运移沉积特征所求得的,以模拟与评估植被对悬浮固体的过滤截留作用[64]。沉积物运移子模型的原理为当地表径流到达过滤带上边缘时,植被的存在可增加水力阻力,导致水流流速减缓和挟沉积物运移能力降低,造成主要以推移质形式运动的粗颗粒沉积物(粒径dp>0.003 7 cm)的沉积。该模型的计算程序使用了改进的曼宁明渠流方程、连续方程及Einstein推移质运动方程。

污染物传输捕获子模型将VFSMOD模型与经验捕获效率方程结合,显著提高了经验模型对污染物削减效率之预测效果。

3. 3 VFSMOD模型的模拟评估

数值模型是基于多种不确定因素建立起来的(如复杂的输入参数、模型算法或结构和模型校准数据或边界条件等,见表2),这些不确定性因素的来源会影响模型的输出结果,故需要对模型进行全局敏感性和不确定性分析(见图2),以提高模型的科学性和价值。

表2 VFSMOD模型的模拟参数 Table 2 Simulation parameters of VFSMOD

参数模型符号单位参数模型符号单位植生滤带有效的流动宽度FWIDTHmGreen-Ampts湿润锋之平均吸力SAVm植生滤带长度VLm最大降雨强度RPEAKm/s每个区段之曼宁粗糙系数RNAs/cm1/3最大表面贮存量SMm初始土壤含水量OIm3/m3沉积物入流浓度CIg/cm3植被高度Hcm植物的平均间距SScm饱和土壤含水量OSm3/m3裸露地表曼宁系数VN2s/cm1/3滤带之修正曼宁系数VNs/cm1/3沉积物颗粒直径(d50)PDcm每个区段之坡度SOAm/m流入沉积物之颗粒直径大于0.0037cm所占全输入重量之比例COARSE—植生滤带土壤饱和渗透系数VKSm/s

图2 全局敏感性和不确定性分析的一般机制[65] Fig.2    Schematic of the global sensitivity and uncertainty analysis[65]

3.3.1 全局敏感性分析

第五,似乎没有证据表明,动物园做了应对事故的应急预案。在本案中,动物园方在对于此类特殊事件的处理应对方法上存在着显著的缺乏。在老虎袭人事件发生后,动物园方没能够采取紧急应对措施来保障游客的生命安全,无法及时的将老虎与受害人分离开来。没有医疗人员来为伤员进行急救。呼叫救护车时,也因为对于受伤者所处的位置无法详细清晰的描述,耽误了伤员宝贵的抢救时间。

对VFSMOD模型进行全局敏感性分析能够探讨整个参数空间对模型结果的影响,通过检验各输入参数对模型模拟结果影响程度的大小,找出并校正影响较大的参数,固定影响较小(或无影响)的参数,减少模型校正工作量。分析模型的敏感度有传统数学方法[66],但这些分析方法适应于较窄范围值,具有局限性。而Morris于1991年提出的全局敏感性分析不仅可以针对各种输出结果提供重要参数的排名,而且可以确定参数间的相互作用,该分析方法仅需少量的模拟量,且其结果很容易解释[14,67]。该方法中,每一次输入都假设一些离散值,且选择在已分配好变化范围内的值作为参数,每一个参数都进行两个敏感性测试方法:①元素影响的均值(μ),用于估计参数对输出结果的整体影响;②影响的标准偏差(σ),用于评估参数的高阶特性(如曲率或元素的相互作用)。

3.3.2 全局不确定性分析

显然,正如前面所提及的,在此应清楚地看到理论的作用:正是后者决定了应当如何对相关事实或事件进行叙述、记载和表达.这也就如舒尔曼所说:“把经验叙述出来,本身进行了选择和概念化.”当然,这方面的工作往往又有一个逐步深入、不断加工的过程:“案例是对直接经验的再收集、再陈述、再经历和反思.记忆、复述、再经历和反思的过程,也就是从经验中学习的过程.”[5]显然,这事实上也就是理论与教学实践之间的辩证运动,只有这样,才能真正超越单纯的“经验总结”并使自己的研究工作具有更大的普遍意义.

数学模型的不确定性分析方法有很多种,而最有效的方法是基于模型输出结果的概率分布函数[68],如一阶线性逼近方法,即输出结果的均值或期望值是基于输入参数的方差或协方差和局部绝对敏感性指标计算得到的。而Saltelli[69]提出的扩展傅立叶振幅敏感性测试(Extended Fourier Analysis Sensitivity Test,EFAST),是一种基于方差的分析方法,它可以应用在通过Morris筛选方法得到重要输入参数的子集来完成敏感度信息的定量分析。与一阶线性逼近方法(First-Order-Approximation,FOA)相比,EFAST分析方法不需要使用者事先了解模型可加性或模型输出概率分布函数的形式等,且可同时有效地评估多个参数的不确定性及敏感度,具有一定的优越性。此外,EFAST分析方法的另一优势是,由于其结果来自一个随机抽样程序,它可作为通过构建累计概率分布函数对每一个所选择的输出结果进行不确定性分析的基础。

3. 4 VFSMOD模型的实际应用

3.4.1 VFSMOD模型的应用现状

VFSMOD模型已在北卡罗来纳州沿海平原[70]、美国中西部[71-72]和加拿大[73]等地被广泛应用于评估不同配置植生滤带对污染物质的削减效率,如削减地表径流中农药[71]、磷等营养物质[74]、粪便病原体[75]及沉积物[33]等。Muoz-Carpena等[70]于北卡罗来纳州的海岸平原,试验了27场自然降雨事件下植生滤带对沉积物的截留效率,并用VFSMOD模型进行模拟预测,取得了良好的模拟效果。Fox等[60]使用VFSMOD模型评估在均匀流及集中流条件下,预测入渗量、沉积物及污染物削减量时输入参数的重要性及不确定性,并通过实验室植生滤带模拟试验为VFSMOD模型提供试验数据,以验证浅层地下水水位变化对地表径流的影响,结果显示模型的拟合效果达99.5%,说明VFSMOD模型的模拟结果能成功地捕集地表径流动力学。

在我国,杨寅群等[76]通过野外小区试验资料检验VFSMOD模型对国内植被过滤带净化效果的模拟情况,进而分析其适用性,结果表明:出流径流量和出流沉积物浓度模拟值与各自实测值的判定系数R2分别为0.995和0.889,说明VFSMOD模型具有较高的精度与较强的适应性,可用于植生滤带的规划设计。

3.4.2 VFSMOD模型的应用范例

Kuo[31]于佛罗里达州中部磷矿修复区试验植生滤带对地表径流中磷素传输的削减效率,并使用VFSMOD模型进行了模拟评估。该研究共设置A和B两个植生滤带试验区,植生滤带坡度分别为2.0%和4.3%,每个试验区皆有未种植植被的污染来源区,且各有两个不同的滤带长度,分别为A区的4.1 m及5.8 m和B区的6.8 m及13.4 m。本次研究共收集约20场有效降雨数据,记录来自污染区及植生滤带的地表径流量、磷及沉积物的历时变化,并应用VFSMOD模型模拟植生滤带的地表径流、沉积物、总磷及颗粒态磷的历时变化,结果显示观测值与模型预测值能达到良好的拟合,由于沉积物本身即富含磷灰石,因此植生滤带对沉积物及总磷的削减效率皆高达98%。基于Kuo[31]的研究结果,Muoz-Carpena等[65]利用Morris分析方法筛选出在VFSMOD模型中的重要参数如VKS、PD和FWIDTH进行全局敏感性分析[见图3(a)],并结合EFSAT方法进行不确定性分析,结果显示:以5 m植生滤带为例,在50年设计暴雨条件下,减少80%的地表径流中沉积物的传输(SDR<0.20)的概率大约为90%[见图3(b)]。

由于专业知识、相关政策、业务技能等多方面的差距,贫困地区的农业银行工作人员往往面对扶贫工作是空有热情,而缺乏相应的知识与能力。一方面,对外沟通协调能力不强,不能及时完善贷款风险补偿支持,另一方面,对扶贫模式不能灵活使用,不了解实际情况,对政策生搬硬套,导致金融扶贫工作遭遇瓶颈。

可见,VFSMOD模型能成功地预测植生滤带对磷矿区地表径流中污染物的削减效率。

图3    VFSMOD模型输出值的全局敏感性分析(a)和 全局性不确定分析(b) Fig.3    Global sensitivity analysis results for selected VFS- MOD outputs obtained from the Morris screening (a) and global uncertainty results for selected VFSMOD outputs obtained by extended FAST (b)

3. 5 VFSMOD模型的局限性

VFSMOD模型将地表径流假设为均匀流,当过滤带没有进行正确的维护时,地表径流在过滤带内会形成集中流,这时将集中流当作均匀流来处理时可能会造成模拟误差。而且当过滤带长度超过模型设计值时,就会违反运动波假设。

由于描述植生滤带中水文情况及沉积物运移的参数变数大,所以试验场地的变异性是误差的内在来源。土壤饱和导水率参数的变化范围对观测数据和模拟的拟合是必不可少的,虽然这种变化可通过由于季节性及生物因素引起的土壤表层状况的改变来解释,但是这些变化在实地情况下是很难量化的。

4 研究展望

[14]Muoz-Carpena R,Zajac R Z,Kuo Y M.Evaluation of water quality models through global sensitivity and uncertainty analyses techniques:Application to the vegetative filter strip model VFSMOD-W[J].Transactions of ASABE,2007,50(5):1719-1732.

(1) 已有很多研究探讨了植生滤带的坡度、长度、有效宽度和植被类型等因素对地表径流量、径流中悬浮物和氮磷等营养物的截留效率,但是很少有研究从浅层地下水水位改变的角度,探讨其对植生滤带工作效率的影响。今后的研究可以探讨在不同植被特性和降雨强度条件下,浅层地下水水位的升降对植生滤带削减径流中悬浮物、营养物及农药等的影响。

(2) 随着研究的不断深入,VFSMOD模型得到了逐步完善,但是还有需要改进的问题。如现有的VFSMOD模型缺少子模块来模拟吸附性污染物(如氮、磷及农药等)的迁移转化。未来可以通过野外试验数据结果建立污染物在植生滤带中传输的子模块,以对面源污染进行最佳管理。

未来我国应在研究植生滤带对农业面源污染物削减效率的同时,积极应用VFSMOD模型并开发面源污染传输子模块,以推广植生滤带技术,有效防治农业面源污染。

本文综述了农业面源污染的危害与现状、植生滤带的功能特性及其对控制农业面源污染传输的影响程度,并介绍了VFSMOD模型的运行原理及其在植生滤带方面的应用现状,探讨了其在我国的适用性,旨在为植生滤带的规划设计及控制农业面源污染提供参考。

[1] Pivokonsky M,Naceradska J,Kopecka I,et al.The impact of algogenic organic matter on water treatment plant operation and water quality:A review[J].Critical Reviews in Environmental Science & Technology,2015,46(4):291-335.

[2] 谈伟强,孔赟,潘国强,等.湖库富营养化生物控藻技术的研究进展[J].安全与环境工程,2017,24(4):58-63.

基因治疗是目前生命科学中一项重要的技术,它可以安全地将选定的基因引入活细胞中。gemini表面活性剂有可能作为生物活性分子运输的载体。使用标准的肽化学可很容易地合成出基于赖氨酸和2,4-二氨基丁酸的阳离子型gemini表面活性剂[156]。

[3] Viney N R,Sivapalan M,Deeley D.A conceptual model of nutrient mobilisation and transport applicable at large catchment scales[J].Journal of Hydrology,2000,240(1/2):23-44.

[4] León L F,Kouwen N,Farquhar G J,et al.Nonpoint source pollution:A distributed water quality modeling approach[J].Water Research,2001,35(4):997-1007.

[5] Li J K,Li H E,Shen B,et al.Effect of non-point source pollution on water quality of the Weihe River[J].International Journal of Sediment Research,2011,26(11):50-61.

[6] 王宗明,张柏,宋开山,等.农业非点源污染国内外研究进展[J].中国农学通报,2007,23(9):468-472.

[7] 耿士均,陆文晓,王波,等.农业面源污染的现状与修复[J].安徽农业科学,2010,38(25):13993-13996.

[8] 胡心亮,夏品华,胡继伟,等.农业面源污染现状及防策[J].贵州农业科学,2011,39(6):211-215.

[10]李怀恩,张亚平,蔡明,等.植被过滤带的定量计算方法[J].生态学杂志,2006,25(1):108-112.

[11]Jin C,Romkens M J.Experiment studies of factors in determining sediment trapping in vegetative filter strips[J].Transactions of the American Society of Agricultural Engineers,2001,44(2):277-288.

[12]Koelsch R K,Lorimor J C,Mankin K R.Vegetative treatment systems for management of open lot runoff:Review of literature[J].Applied Engineering in Agriculture,2006,22(1):141-153.

《齐》中“非”共22见,《周》中“非”共26见,数量上区别不大,用法上修饰谓语,修饰数词,位于句末,与“不”连用构成双重否定。如:

[13]Muoz-Carpena R,Miller C T,Parsons J E.A quadratic Petrov-Galerkin solution for kinematic wave overland flow[J].Water Resources Research,1993,29(8):2615-2627.

目前,有关农业面源污染的修复技术研究在不断发展,植生滤带作为抑制面源污染传输的最佳管理措施,已被广泛研究,但是还存在以下一些问题:

[15]程波,张泽,陈凌,等.太湖水富营养化与流域农业面源污染的控制[J].农业环境科学学报,2005,24(S1):118-124.

[16]朱筱婧,杨沅瑗,周慧.太湖地区发展有机农业治理农业面源污染探析[J].现代农业科技,2010(13):300-302.

[17]白晓慧,杨万东,陈华林,等.城市内河沉积物对水体污染修复的影响研究[J].环境科学学报,2002,22(5):562-565.

[18]Fox G A,Matlock E M,Guzman J A,et al.Escherichia coli load reduction from runoff by vegetative filter strips:A laboratory-scale study[J].Journal of Environmental Quality,2011,40(3):980-988.

VFSMOD模型主要包括3个子模型程序,以实现所述模块。地表径流水文子模型基于改进型Green-Ampt方程,耦合渗透子模块于时变雨强条件下计算入渗量,并使用Saint-Vennant’s运动波方程的Petrov-Galerkin有限元数值解计算径流深度和流量。

[20]Heyworth M F.Giardia duodenalis genetic assemblages and hosts[J].Parasite,2016,23(13):1-5.

[21]Kronvang B,Grsboll P,Larsen S E,et al.Diffuse nutrient losses in Denmark[J].Water Science and Technology,1996,33(4/5):81-88.

[22]Ministry of the Environment of Finland.Sources,Processes and Effects of Water Pollution:Nutrient Load on Water Courses[EB/OL].[2017-12-01].http://www.syke.fi/en-US.

[23]中华人民共和国环境保护部,中华人民共和国国家统计局,中华人民共和国农业部.第一次全国污染源普查公报[R].2010-02-06.

地球膨胀论的倡导者们专注于这种观察。德国地球物理学家奥特·克里斯托夫·希尔根伯格(Ott Christoph Hilgenberg)是一位早期的地球膨胀论支持者。20世纪30年代,希尔根伯格在大小不同的木质地球模型上排列大陆,并解释了这一现象。几十年来,地球模型变得更加精致了,木质模型变成了清晰的塑料球体,然后又有了计算机模拟。

[24]中国环境监测总站.全国地表水水质月报[EB/OL].(2016-11-21).http://www.zhb.gov.cn/hjzl/shj/dbsszyb/.

[25]李自林.我国农业面源污染现状及其对策研究[J].干旱地区农业研究,2013,31(5):207-213.

[26]Barfield B J,Tollner E W,Hayes J C.Filtration of sediment by simulated vegetation I.Steady-state flow with homogeneous sediment[J].Transactions of ASABE,1979,22(5):540-545.

[27]Dillaha T A.Vegetative filter strips for agricultural non-point source pollution control[J].Transactions of the American Society of Agricultural Engineers,1989,32(32):513-519.

[28]Abu-Zreig M.Factors affecting sediment trapping in vegetated filter strips:simulation study using VFSMOD[J].Hydrol.Process,2001,15:1477-1488.

[29]Duchemin M,Madjoub R.Les bandes filtrantes de la parcelle ou bassin versant[J].Vecteur Environment,2004,37(2):36-52.

[30]Borin M,Vianello M,Morari F,et al.Effectiveness of buffer strips in removing pollutants in runoff from a cultivated field in North-East Italy[J].Agriculture Ecosystems & Environment,2005,105(1/2):101-114.

[31]Kuo Y M.Vegetative Filter Strips to Reduce Surface Runoff Phosphorus Transport from Mining Sand Tailings in the Upper Peace River Basin of Central Florida[D].Gainesville:University of Florida,2007.

[32]Otto S.,Cardinali A,Marotta E,et al.Effect of vegetative filter strips on herbicide runoff under various types of rainfall[J].Chemosphere,2012,88(1):113-119.

[33]Lambrechts T,Francoisa S,Luttsb S,et al.Impact of plant growth and morphology and of sediment concentration on sediment retention efficiency of vegetative filter strips:Flume experiments and VFSMOD modeling[J].Journal of Hydrology,2014,511:800-810.

[34]Yang F,Yang Y,Li H,et al.Removal efficiencies of vegetation-specific filter strips on nonpoint source pollutants[J].Ecological Engineering,2015,82:145-158.

[35]Darch T,Carswell A,Blackwell M S,et al.Dissolved phosphorus retention in buffer strips:Influence of slope and soil type[J].Journal of Environmental Quality,2015,44(4):1216-1224.

[36]Choi K,Lee S,Jang J.Vegetative Filter Strip (VFS) applications for runoff and pollution management in the Saemangeum area of Korea[J].Irrigation & Drainage,2016,65(S2):168-174.

[37]Palone R S,Todd A H.Chesapeake Bay Riparian Handbook:A Guide for Establishing and Maintaining Riparian Forest Buffers:NA-TP-02-97[R].Randor,PA:USDA Forest Service,1998.

[38]Boothroyd I K G,Quinn J M,Langer E R,et al.Riparian buffers mitigate effects of pine plantation logging on New Zealand streams-1.Riparian vegetation structure,stream geomorphology and periphyton[J].Forest Ecology and Management,2004,194(1/2/3):199-213.

[39]Sullivan T J,Moore J A,Thomas D R,et al.Efficacy of vegetated buffers in preventing transport of fecal coliform bacteria from pasturelands[J].Environmental Management,2007,40(6):958-965.

[40]叶创兴,朱念德,廖文波,等.植物学[M].北京:高等教育出版社,2007.

[41]程洪,谢涛,唐春,等.植物根系力学与固土作用机理研究综述[J].水土保持通报,2006,26(1):97-102.

[42]Dosskey M G,Helmers M J,Eisenhauer D E.Assessment of concentrated flow through riparian buffers[J].Journal of Soil and Water Conservation,2002,57(6):336-343.

[43]Gharabaghi B,Rudra R P,Goel P K.Effectiveness of vegetative filter strips in removal of sediments from overland flow[J].Water Quality Research Journal of Canada,2006,41:275-282.

[44]李贵宝,李建国,毛战坡,等.白洋淀非点源污染的生态工程技术控制研究[J].南水北调与水利科技,2005,3(1):41-43.

[45]曾立雄,肖文发,黄志霖,等.兰陵溪小流域主要退耕还林植被土壤渗透特征[J].水土保持学报,2010,24(3):199-202.

[46]Zhang G H,Liu G B,Wang G L,et al.Effects of vegetation cover and rainfall intensity on sediment-associated nitrogen and phosphorus losses and particle size composition on the Loess Plateau[J].Journal of Soil and Water Conservation,2011,66(3):192-200.

[47]Muoz-Carpena R,Fox G A,Sabbagh G J.Parameter importance and uncertainty in predicting runoff pesticide reduction with filter strips[J].Environmental Quality,2010,39:630-641.

[48]王敏,吴建强,黄沈发,等.不同坡度缓冲带径流污染净化效果及其最佳宽度[J].生态学报,2008,28(10):4951-4956.

[49]Liu X M,Zhang X Y,Zhang M H.Major factors influencing the efficacy of vegetated buffers on sediment trapping:A review and analysis[J].Journal of Environmental Quality,2008,37(5):1667-1674.

[50]Philip L,Cheryl S,Stan B.Quantitative review of riparian buffer width from Canada and the United States[J].Journal of Environmental Management,2004,70(2):165-180.

[51]Mander U,Kuusemets V,Lohmus K,et al.Efficiency and dimensioning of riparian buffer zones in agricultural catchments[J].Ecological Engineering,1997,8(4):299-324.

[52]申小波,陈传胜,张章,等.不同宽度模拟植被过滤带对农田径流、泥沙以及氮磷的拦截效果[J].农业环境科学学报,2014,33(4):721-729.

[53]黄沈发,陈长虹.黄浦江流域农田地表降雨径流分析[J].上海环境科学,1998,17(3):21-24.

[54]Wen L L,Zheng F L,Shen H O,et al.Rainfall intensity and inflow rate effects on hillslope soil erosion in the Mollisol region of Northeast China[J].Natural Hazards,2015,79(1):381-395.

[55]Carluer N,Lauvernet C,Noll D,et al.Defining context-specific scenarios to design vegetated buffer zones that limit pesticide transfer via surface runoff[J].Science of the Total Environment,2017,575:701-712.

[56]Dosskey M G.Toward quantifying water pollution abatement in response to installing buffers on crop land[J].Environmental Management,2001,28(5):577.

[57]Simpkins W W,Wineland T R,Andress R J,et al.Hydrogeological constraints on riparian buffers for reduction of diffuse pollution:Examples from the Bear Creek watershed in Iowa,USA[J].Water Science & Technology,2002,45(9):61-68.

[58]Arora K,Mickelson S K,Helmers M J,et al.Review of pesticide retention processes occurring in buffer strips receiving agricultural runoff[J].Journal of the American Water Resources Association,2010,46(3):618-647.

[59]Lauvernet C,Muoz-Carpena R.Shallow water table effects on water,sediment and pesticide transport in vegetative filter strips:Part 2.Model coupling,application,factor importance and uncertainty[J].Hydrology & Earth System Sciences,2018,22:71-87.

[60]Fox G,Muoz-Carpena R,Purvis R A.Experimental testing of a new algorithm for analysis of vegetative filter strips with shallow water table effects[C]//2014 ASABE-CSBE/ASABE Annual International Meeting.St.Joseph,Michigan:The American Society of Agricultural and Biological Engineers,2014.

[61]Wilson B N,Barfield B J,Moore I D.A Hydrology and Sedimentology Watershed Model,Part I:Modeling Techniques[R].Lexington:University of Kentucky,1981.

[62]Knisel W G.CREAMS:A Field-Scale Model for Chemicals,Runoff and Erosion from Agricultural Management Systems[R].Washington DC:US Department of Agriculture,Science and Education Administration,1980.

[63]US EPA.National Management Measures to Protect and Restore Wetlands and Riparian Areas for the Abatement of Nonpoint Source Pollution[R].Washington,DC:US EPA,2005.

[64]Muoz-Carpena R,Parsons J E.VFSMOD-W Model Documentation and Users Manual[M].Gainesville:University of Florida,2014.

[65]Muoz-Carpena R,Zajac Z,Kuo Y M.Global sensitivity and uncertainty analyses of the water quality model VFSMOD-W[J].Transactions of the ASABE,2007,50(5):1719-1732.

[66]Haan C T,Allred B,Storm D E,et al.Statistical procedure for evaluating hydrologic/water quality models[J].Transactions of the ASABE,1995,38(3):725-733.

[67]Morris M D.Factorial sampling plans for preliminary computational experiments[J].Technometrics,1991,33(2):161-174.

[68]Shirmohammadi A,Chaubey I,Harmel R D,et al.Uncertainty in TMDL models[J].Transactions of the ASABE,2006,49(4):1033-1049.

[69]Saltelli A.Sensitivity analysis:Could better methods be used?[J].Journal of Geophysical Research,1999,104(D3):3789-3793.

[70]Muoz-Carpena R,Parsons J E,Gilliam J W.Numerical approach to the overland flow process in vegetative filter strips[J].Transactions of ASABE,1993,36:761-770.

[71]Poletika N N,Coody P N,Fox G A,et al.Chlorpyrifos and atrazine removal from runoff by vegetated filter strips:Experiments and predictive modeling[J].Journal of Environmental Quality,2009,38(3):1042-1052.

[72]Sabbagh G J,Fox G A,Kamanzi A,et al.Effectiveness of vegetative filter strips in reducing pesticide loading:Quantifying pesticide trapping efficiency[J].Journal of Environmental Quality,2009,38(2):762-771.

[73]Gharabaghi B,Rudra R P,Whiteley H R,et al.Improving removal efficiency of vegetative filter strips[C]//2000 ASAE Annual International Meeting.St.Joseph,Michican:The American Society of Argricultural Engineers,2000.

[74]Rudra R P,Gupta N,Sebti S,et al.Incorporation of a phosphorus component to the upland hydrology module of the VFSMOD model[C]//2000 ASAE Annual International Meeting.St.Joseph,Michican:The American Society of Argricultural Engineers,2002.

[75]Zhang Q,Okoren C G,Mankin K R.Modeling fecal pathogen transport in vegetative filter strips[C]//2001 ASAE Annual International Meeting.St.Joseph,Michican:The American Society of Argricultural Engineers,2001.

[76]杨寅群,李怀恩,史冬庆.VFSMOD模型对植被过滤带净化效果的模拟与适应性分析[J].环境科学,2010,31(11):2613-2618.

郭益铭,李冉,姚立全
《安全与环境工程》2018年第2期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号