2014年環(huán)評師考試《技術(shù)方法》專題訓(xùn)練三
土壤侵蝕、水體富營養(yǎng)化的評價方法
1.土壤侵蝕。⑴定義:水土流失(土壤侵蝕),是指土壤在風(fēng)、水流、凍融和重力等外營力作用下,被剝蝕、搬運和沉積的過程。并且主要指水力侵蝕。
?、埔话阌星治g模數(shù)[侵蝕強度,t/(km2?a)]、侵蝕面積和侵蝕量數(shù)據(jù),侵蝕面積可通過資料調(diào)查或遙感解譯而得,侵蝕量可根據(jù)侵蝕面積與侵蝕模數(shù)的乘積計算得出,也可實測得出。侵蝕模數(shù)(土壤侵蝕率、土壤流失率或土壤損失幅度)是土壤侵蝕強度單位,是衡量土壤侵蝕程度的一個量化指標(biāo)。指表層土壤在自然營力(水力、風(fēng)力、重力及凍融等)和人為活動等的綜合作用下,單位面積和單位時間內(nèi)被剝蝕并發(fā)生位移的土壤侵蝕量,其單位為 (t/km2•a)。
⑶侵蝕模數(shù)預(yù)測方法:①已有資料調(diào)查法。根據(jù)各地水土保持試驗、水土保持研究站所的實測徑流、泥沙資料,經(jīng)統(tǒng)計分析和計算后作為該類型區(qū)土壤侵蝕的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。②物理模型法。在野外和室內(nèi)采用人工模擬降雨方法,對不同土壤、植被、坡度、土地利用等情況下的侵蝕量進(jìn)行試驗。③現(xiàn)場調(diào)查法。通過對坡面侵蝕溝和溝道侵蝕量的量測,建立定點定位觀測,對溝道水庫、塘壩淤積量進(jìn)行實測,對已產(chǎn)生的水土流失量進(jìn)行測算,計算侵蝕量。利用小水庫、塘壩、淤地壩的淤積量進(jìn)行量算,經(jīng)來沙淤積折算,計算出土壤侵蝕量。④水文手冊查算法。根據(jù)各地《水文手冊》中土壤侵蝕模數(shù)、河流輸沙模數(shù)等資料,推算侵蝕量。⑤土壤侵蝕及產(chǎn)沙數(shù)學(xué)模型法:通用水土流失方程式(USLE)。A=R?K?L?S?C?P (9-11)
式中:A―單位面積多年平均土壤侵蝕量,t/(km2?a);R―降雨侵蝕力因子,R=EI30(一次降雨總動能×最大30min雨強);K― 土壤可蝕性因子,根據(jù)土壤的機械組成、有機質(zhì)含量、土壤結(jié)構(gòu)及滲透性確定;L―坡長因子;S―坡度因子,我國黃河流域試驗資料,LS=0.067L0.2S1.3;C―植被和經(jīng)營管理因子,與植被覆蓋度和耕作期相關(guān);P―水土保持措施因子,主要有農(nóng)業(yè)耕作措施、工程措施、植物措施。
【注】水土流失預(yù)測還包括可能造成危害的預(yù)測,如土地退化問題、下游河道泥沙增加和淤積問題、對下游防洪的影響、地下水的影響以及區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響等。根據(jù)評價中的具體需求和要求進(jìn)行。
?、扑亮魇гu價:根據(jù)土壤侵蝕強度分級評價。土壤侵蝕強度以土壤侵蝕模數(shù)(t/km2?a))表示。
①土壤侵蝕容許量標(biāo)準(zhǔn)。土壤容許流失量是指在長時期內(nèi)能保持土壤的肥力和維持土地生產(chǎn)力基本穩(wěn)定的最大土壤流失量。②水力侵蝕、重力侵蝕的強度分級。Ⅰ微度侵蝕:<200,500,1000 t/(km2?a)(分別指東北黑土區(qū)和北方土石山區(qū),南方紅壤丘陵區(qū)和西南土石山區(qū),西北黃土高原區(qū));Ⅱ輕度侵蝕:200,500,1000~2500t/(km2?a)(地域界限同“微度侵蝕”);Ⅲ中度侵蝕:2500~5000 t/(km2?a);Ⅳ強度侵蝕:5000~8000 t/(km2?a);Ⅴ極強度侵蝕:8000~15000 t/(km2?a);Ⅵ劇烈侵蝕:>15000 t/(km2?a)。
表9-1 主要侵蝕類型區(qū)的土壤容許流失量
侵蝕類型區(qū) |
土壤容許流失量/[t/(km2?a)] |
西北黃土高原區(qū) |
1000 |
東北黑土區(qū) |
200 |
北方土石山區(qū) |
200 |
南方紅壤丘陵區(qū) |
500 |
西南土石山區(qū) |
500 |
③風(fēng)蝕強度分級。風(fēng)力侵蝕的強度分級按植被覆蓋度、年風(fēng)蝕厚度、侵蝕模數(shù)三項指標(biāo)劃分。
表9-2 風(fēng)蝕強度分級
強度分級 |
植被覆蓋度% |
年風(fēng)蝕厚度mm |
侵蝕模數(shù)t/(km2?a) |
微度 |
>70 |
<2 |
<200 |
輕度 |
70~50 |
2~10 |
200~2500 |
中度 |
50~30 |
10~25 |
2500~5000 |
強度 |
30~10 |
25~50 |
5000~8000 |
極強度 |
<10 |
50~100 |
8000~15000 |
劇烈 |
<10 |
>100 |
>15000 |
2.水體富營養(yǎng)化主要是指人為因素引起的湖泊、水庫中氮、磷增加對其水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良的影響。這種現(xiàn)象在河流湖泊中出現(xiàn)稱為水華,在海洋中出現(xiàn)稱為赤潮。特點:富營養(yǎng)化是一個動態(tài)的復(fù)雜過程。影響因素:一般認(rèn)為,水體中磷的增加是導(dǎo)致富營養(yǎng)化的原因,但與氮含量、水溫及水體特征(湖泊水面積、水源、形狀、流速、水深等)有關(guān)。
?、帕饔蛭廴驹凑{(diào)查
一般認(rèn)為春季湖水循環(huán)期間總磷濃度<10mg/m3時,基本上不會發(fā)生藻花和降低水的透明度;而總磷在20 mg/m3時,則常常伴隨著數(shù)量較大的藻類。因此,可用總磷濃度10 mg/m3作為最大可接受的負(fù)荷量,>20 mg/m3則是不可接受的。水中總磷的收支數(shù)據(jù)可用輸出系數(shù)法和實際測定法獲得。
⑵營養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷法預(yù)測富營養(yǎng)化
?、賄ollenweider1969年提出湖泊營養(yǎng)狀況與營養(yǎng)物質(zhì)特別是與總磷濃度之間有密切關(guān)系。Vollenweider-OECD模型表明,在一定范圍內(nèi),總磷負(fù)荷增加,藻類生物量增加,魚類產(chǎn)量也增加。這種關(guān)系受到水體平均深度、水面積、水力停留時間等因素的影響。將總磷負(fù)荷概化后,建立藻類葉綠素與總磷負(fù)荷之間的統(tǒng)計學(xué)回歸關(guān)系。
?、贒illon根據(jù)總磷負(fù)荷[L(1-R)/p]與平均水深( )之間的線性關(guān)系預(yù)測湖泊總磷濃度和營養(yǎng)狀況。從關(guān)系圖就可得出湖泊富營養(yǎng)化等級。a.TP濃度<10mg/m3,為貧營養(yǎng);b.10~20 mg/m3,為中營養(yǎng);c.>20 mg/m3,為富營養(yǎng)。該方法簡單、方便,但依據(jù)指標(biāo)太少,難以準(zhǔn)確反映水體富營養(yǎng)化真實狀況及其時空變化趨勢。
?、墼诖嘶A(chǔ)上,提出湖泊磷滯留的估計方法。該公式適合于總磷濃度<25μg/L的湖泊,對于總磷濃度較高的湖泊不一定適合。
?、菭I養(yǎng)狀況指數(shù)法預(yù)測富營養(yǎng)化
湖泊中總磷與葉綠素a和透明度之間存在一定的關(guān)系。Carlson根據(jù)透明度、總磷和葉綠素三種指標(biāo)發(fā)展了一種簡單的營養(yǎng)狀況指數(shù)(TSI),用于評價湖泊富營養(yǎng)化的方法。
TSI用數(shù)字表示,范圍在0~100,每增加一個間隔(如10,20,30,…)表示透明度減少一半,磷濃度增加1倍,葉綠素濃度增加近2倍。三種參數(shù)的營養(yǎng)狀況指數(shù)值如表所示。TSI<40,為貧營養(yǎng);40~50,為中營養(yǎng);>50,為富營養(yǎng)。該方法簡便,廣泛應(yīng)用于評價湖泊營養(yǎng)狀況。但這個標(biāo)準(zhǔn)是否適合于評價我國湖泊營養(yǎng)狀況,還需要進(jìn)一步研究。表9-4 Carlson營養(yǎng)狀況指數(shù)(TSI)參數(shù)值
TSI |
透明度(m) |
TP(μg/L) |
Chl(μg/L) |
TSI |
透明度(m) |
TP(μg/L) |
Chl(μg/L) |
0 |
64 |
0.75 |
0.04 |
60 |
1 |
48 |
20 |
10 |
32 |
1.5 |
0.12 |
70 |
0.5 |
96 |
56 |
20 |
16 |
3 |
0.34 |
80 |
0.25 |
192 |
154 |
30 |
8 |
6 |
0.94 |
90 |
0.12 |
384 |
427 |
40 |
4 |
12 |
2.6 |
100 |
0.06 |
768 |
1183 |
50 |
2 |
24 |
6.4 |
|
|
|
在非生物固體懸浮物和水的色度比較低的情況下,葉綠素a(Chl)和總磷(TP)與透明度(SD)之間高度相關(guān)。因此,指數(shù)值(TSI)也可根據(jù)某一參數(shù)計算出來。計算式如下:透明度參數(shù)式:TSI=60-14.41 lnSD(m)
葉綠素a參數(shù)式:TSI=9.81 lnChl(mg/m3)+30.6 ;總磷參數(shù)式:TSI=14.42 lnTP(mg/m3)+4.15
湖水過于渾濁(非藻類濁度)或水草繁茂的湖泊,Carlson指數(shù)則不適用。
【注】有時用TN/TP比率評估湖泊或水庫何種營養(yǎng)鹽不足。①對藻類生長來說,TN/TP比率在20:1以上時,表現(xiàn)為磷不足;②比率<13:1時,表現(xiàn)為氮不足。絕對濃度也應(yīng)考慮。pH值和堿度對于湖泊中磷的固定和人工循環(huán)的恢復(fù)技術(shù)具有重要意義。另外,浮游植物、浮游動物、底棲動物、大型植物和魚類種類組成、密度分布、體積、生物量或相對豐度等資料,對于評價湖泊營養(yǎng)水平、湖泊生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及湖泊環(huán)境變化狀況有重要參考價值。
水體富營養(yǎng)化預(yù)測還有評分法和綜合評價法等。實際應(yīng)用中根據(jù)具體條件選用。
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