水资源水环境实习报告.docx
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水资源水环境实习报告
实习报告
学院:
资源与环境科学学院
课程:
水资源与水环境管理实习
班级:
资环71班
学号:
1367122
姓名:
耿守保
指导教师:
孙进陈效民陈铭达职称:
教授
实习时间
2009年11月16日至2009年11月22日
实习地点
南农大江浦实验农场、江心洲污水处理厂
2009年12月21日
南京农业大学教务处制
实习报告
一、实习目的
水资源是人类生产和生活必不可少的自然资源,也是生物赖以生存的环境资源和支撑国民经济健康发展的经济资源。
自工业革命以来,大工业的兴起、农业的机械化及农药化肥的大量使用、都市化的迅速发展等,造成大量废水排入江河湖海,大量废气排入大气,废渣堆积如山。
环境污染极大影响了人民生活及社会发展,成为当今世界关注的三大问题(资源、能源和环境)之一。
随着水资源短缺在世界范围内的蔓延,水资源已成为世界关注的焦点之一,成为政府、学术界的重要议题。
本次实习目的在于锻炼提高同学的实践能力,将平时课本知识运用于实际生产中,根据江浦农场水资源供需现状及对现有水利设施作出评价,对其水资源供需平衡作出综合分析,对指导农业生产有着重要的意义。
二、实习地点
南京农业大学珠江校区(江浦农场),江心洲污水处理厂
三、实习时间
2009年11月16日——11月22日
四、实习内容
第一部分江浦农场的概况
1.地理位置
江浦农场隶属于南京农业大学,位于南京市浦口区江浦街道南门外,北纬32°01'至32°03',东经118°36'至118°38'。
农场东面,以二支河水面中线为界,与南京市浦口区良种场相邻。
农场西面,以园艺实验站西缘为界,与警备区农场相邻。
农场南面,从东向西依次以农学实验站南缘、原畜牧站段长河南岸、三区10号地南埂、五区双合桥至园艺站大门口为界,与建设乡双合村相邻。
农场北面,以芝麻河为界,与建设乡团结村相邻。
2.历史渊源
1955年以前,这里是一片芦苇滩。
1955年原华东农业机械化学校与江苏省农林厅联合开垦建立了江浦农场。
1958年原华东农业机械化学校与南京农学院农机系合并成立了南京农学院农机分院,江浦农场归南京农学院管理。
1973年,因南京农学院迁到扬州,江浦农场12000多亩土地交给江浦县管理。
1982年1月,因南京农学院已搬回南京市卫岗,收回了原江浦农场一半左右的土地(6400余亩),成立了南京农学院江浦实验农场。
另一半土地由江浦县良种场管理。
1984年,南京农学院改名为南京农业大学,江浦实验农场随之改名为南京农业大学江浦实验农场。
2002年12月,由于学校教
育事业发展的需要,在江浦实验农场的地理位置上增设了南京农业大学珠江校区,成为南京农业大学继卫岗校区、浦口校区之后的在南京的第三个校区。
珠江校区土地面积7200余亩(其中已办理土地使用证的6800亩,未办理土地证的约400亩)。
3.气候特点
根据地理位置,浦口区属亚热带季风气候区,四季分明,年度最佳季节为秋季(9~11月)。
雨量在年际、季节之间差异较大,丰枯明显,降雨量分布不均。
据多年的资料统计,全区多年平均降雨量为 1102.2毫米,丰水年高达 1778.3毫米(1991年),枯水年仅有465毫米(1978年),汛期(5月~9月)平均降雨量为 712.l毫米,汛期最大降雨量 1324.5毫米(1991年),最小降雨量248.8毫米(1978年),最大日降雨量301.9毫米(2003年7月5日)。
本地多年平均径流量约 2.62亿立方。
4.功能现状
江浦农场目前的功能分为两大块。
一块是教学实习实验基地,另一块是农业高新技术示范基地(实验农场)。
教学实习实验基地用地约1600亩,包括农学实验站、环境工程实验站、生科实验站、畜牧实验站、公共服务站、园艺实验站。
实验农场用地约4000亩,包括农业服务站、农机服务站等。
第二部分水资源部分
江浦农场农业水资源供需平衡分析以及现有水利设施评价
农业水资源包括降雨、地表水、地下水、土壤水以及其他形式的水。
而在众多的水资源中,大气降水是农业水分供应的主要来源。
降水量与自然水体贮水量的多少,决定了一个地区的农业类型:
灌溉农业、雨养农业等。
一个地区的总降水量、降水的季节分布和年际变化、空气湿度和土壤水分供应等,均是限制农业生产力的重要因素。
热量条件相同的地区,往往由于水分条件的差异和作物需水程度的不同,导致各地农作物的种植制度、种类与品种,以及耕作制度的不同,从而影响作物产量。
因此,在现有条件下,进行水资源供需平衡分析,分析江浦农场水资源供需现状,对指导农业生产有着重要的意义。
1.需求分析
1.1农作物种植面积
江浦农场区域共1000亩地,实际耕地800亩,其余200亩作为机动调节,主要作物主要有小麦、大豆、油菜、水稻、玉米、棉花,其中国家大豆改良中心江浦田间试验基地、大豆研究所(300亩);国家小麦区域技术创新中心(180亩);棉花研究所(200亩);小麦研究所、小麦细胞遗传江浦育种基地(120亩)、水稻研究所江浦田间试验基地(120亩);油菜遗传育种基地(60亩)(表1)。
表1江浦农场主要农作物及其种植面积(单位:
亩)
作物
小麦
棉花
大豆
水稻
油菜
面积
300
120
300
120
60
1.2灌溉定额的确定
灌溉定额是作物全生育期内各次灌水定额之和。
而灌水定额是指单位面积上一次灌水的灌水量。
作物灌溉定额随作物种类、品种、自然条件及农业技术措施的不同而变化。
在确定灌溉定额时,必须从当地、多年的具体情况出发。
经过大量的查阅及参考,各种农作物的灌溉定额分配如表2。
表2江苏省主要农作物净灌溉定额(单位:
m3/亩)
作物
水稻
冬小麦
油菜
棉花
大豆
灌溉定额
250
50
30
75
45
(摘自:
钱正英、张光斗《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》第110页)
另外,由相关资料查得目前我国灌溉水利用系数平均约为0.45。
根据灌溉面积、灌溉定额和灌溉水利用系数,用公式
W额=∑∑ωijmij/λi
式中:
W额—某一水平年总灌溉需水量;
ωij—某一分区某一水平年某种作物的灌溉面积;
mij—某一分区某一水平年某中作物的灌溉定额;
λi—灌溉水利用系数
计算可得各种农作物的灌溉需水量(表3)
表3江浦农场主要农作物灌溉需水量(单位:
m3)
作物
小麦
棉花
大豆
水稻
油菜
灌溉需水量
33333
20000
30000
66667
4000
将所有作物需水量相加得出农业灌溉需水总量约为1.54×105m3。
2供水分析
农业水资源指自然界水源中得降雨、地表水、地下水、土壤水和再生水。
从农业用水来看,降雨是农业水资源最基础的组成部分。
农业生产的农艺和设施必须服从降雨的水文状况。
因此,供水分析主要考虑降雨量。
根据南京地区近20年的年降雨资料(表4),作出南京农业大学江浦农场地区年降雨量的经验频率曲线(图1)
表4南京地区近20年的年降雨量表
年份
年降雨量mm
排序
序号
频率
1981
1049.9
1825.8
1
4.76%
1982
1106.5
1377.9
2
9.52%
1983
1124
1261.3
3
14.28%
1984
959.9
1241.5
4
19.04%
1985
1013.3
1239
5
23.80%
1986
722.5
1214.5
6
28.56%
1987
1377.9
1213.5
7
33.32%
1988
924.9
1124
8
38.08%
1989
1261.3
1106.5
9
42.84%
1990
950.4
1049.9
10
47.60%
1991
1825.8
1029.6
11
52.36%
1992
885.2
1013.3
12
57.12%
1993
1241.5
959.9
13
61.88%
1994
647.9
950.4
14
66.64%
1995
770.7
924.9
15
71.40%
1996
1213.5
902.8
16
76.16%
1997
902.8
885.2
17
80.92%
1998
1239
770.7
18
85.68%
1999
1214.5
722.5
19
90.44%
2000
1029.6
647.9
20
95.20%
平均
1072.3
以下是根据南京地区近20年的年降雨量表作出的经验频率曲线:
图1南农江浦农场年降雨量经验频率曲线
当P=75%(即中等干旱年)时,年降雨量为786.07mm。
根据1亩=666.67m²,江浦农场的总灌溉面积为900亩,可得供给水量为471644㎡。
3供需平衡分析
由以上分析可知,江浦农场的年降水供给量(4.72*105m3)远大于农作物总灌溉需水量(1.54*105m3),农场的水资源丰富。
但是,评价一个地区的的降雨量是否能够满足该地区作物需水量,不能够仅仅从降水总量和作物灌溉定额需水量这两方面的大小比较来笼统地得出结论,因为,降雨量并不是完全用于农业生产,需要考虑土壤渗透,土壤径流等等,它会影响供给水量,进而影响水资源供需平衡;另外,这里的降雨量只是一年之内总的降雨量,每个月份的降雨分布并不相同(图2),且作物在不同的生长阶段所需要的水量也不相同,这就要求我们在分析农场总的农业水资源供需状况基础上,针对不同季节、不同作物的不同生长阶段进行单独分析。
图2近20年南京地区月平均降水分布图
这里以棉花为例进行分析。
苗期棉花需水量并不多,仅为总需水量的15%左右。
棉苗正常生长的土壤持水量需维持在55%左右,水分过多,会有涝渍灾害,南方棉区以排水防涝为主。
棉花蕾铃期,是营养生长和生殖生长并进旺盛生长的阶段,对水分的消耗量最大,约占总水量的70%,蕾期对水分的需要量少于花铃期,但对水分敏感,水多则旺长,水少则生长缓慢,一般对水分的消耗量占总需水量的12%-20%;花铃期耗水量最多,约占总需水量的45%-65%,此阶段叶面蒸腾量最大,如果供水不足,会引起落铃率增多或总生殖量减少;如果水分过多,也会造成生长过旺,增蕾保铃减少。
因此,要注重排灌结合。
吐絮阶段,营养生长已经停止,处于生殖生长期。
此阶段根系吸收能力减弱,需水量减少,仅为全生育期的10%-20%,但适宜的土壤水分,仍是维持棉株生理活动、增加铃重,提高纤维品质的重要因素;然而,水分过多,又会使吐絮延迟,品质下降。
因此,如果总的趋势是:
随生育进程需水量由少渐多,花铃期达到最高,吐絮期逐渐下降。
南京的降雨集中在六七八三个月,此时为梅雨季节,雨水充足,可是在棉花不同的生育阶段需水量差异较大,需要做好抗旱防涝的工作。
民间棉花生产中有“5月苗,6月蕾,7月花”的说法。
根据南京地区近20年来5月份的降雨量表,我们可以作出南京地区(江浦农场)5月份降雨量经验频率曲线(图3)
图3江浦农场5月份降雨量经验频率曲线
江浦农场5月份的降雨量较丰富,而此阶段,棉花生长正处于苗期,所需水量并不是很多,为总需水量的15%,大约为54m3/亩,300亩棉花总的需水量约为16200m3。
当P=50%时(因为是讨论排涝设施,经验频率取较低),江浦农场的降雨量为956.3mm,乘以需要灌溉的面积,得到可供给水量为191260m3。
由此可见供水量大于需水量,此时需要做好防涝工作。
在适当时期要进行排水。
当P=50%,即某一水平年时,南京的降雨量为1000.73mm,乘以江浦农场所需灌溉的面积1000亩,可得农田的供水量为667156.67m3,而农田需水量仅为39.6*104m3,说明江浦农场的水资源还是相当丰富的,此时需要做好防涝工作,要对农田进行合理的排水,以保证作物的生长。
总体来说,江浦农场的水资源较为丰富,但是分布并不均匀,由南京地区近20年来降雨量可以看出,降雨多集中在5-8月份,在这阶段,要注重排涝防洪;其它月份降雨较少,因而,在其它降雨较少的月份应当对农作物进行灌溉。
此外,作物不同生长阶段的需水量并不相同,实际生产中,应当针对作物的不同生长阶段,提供相应的灌排措施。
4江浦农场现有水利设施评价
水利是农业的命脉,是推进农业产业化进程的基础保障。
江浦农场排灌系统由主排灌渠十里长河及六条支河组成,全长约4082米,并通过涵闸沟通芝麻河,构成江浦农场的排灌系统,承担着珠江校区及相邻周边地区汛期排涝及农业生产灌溉任务。
(1)电灌站
江浦农场的灌溉用水一般都来自于长江(城南河),由于其自身并没有常年自流排灌的条件,因而需要机电排灌站进行提排、提灌,电灌站就起到了这样一个作用。
它有十二台抽水泵,功率为50千瓦,利用虹吸及倒虹吸实现排水和灌水的功能。
当雨量过多时,水泵将管道里抽倒真空然后利用虹吸将农田中排出的水分转运至长江,起到防洪的作用;雨量过低时,水泵则是利用倒虹吸就从长江抽调水分以灌溉农田。
(2)农学院的灌溉设施
农学院的农业灌溉设施分为明渠和暗渠两种。
在需水季节,开启与农学院水利沟渠相通的外渠的涵阐,将水引入水泵房的蓄水池,同时通过水泵房将水转运至排灌池,打开排灌池的灌水阐,将引水通过明渠灌入各实验田区,同时关闭排灌池的外排口;各条渠道的接口处都设有窨井,它相当于一个分水闸,从而调节和控制向下级渠道的配水流量。
在多雨或旱作季节,工作原理则相反,各实验田区的剩余水通过暗渠流至水泵房的蓄水池,通过水泵房将水排入排灌池,开启排水阐,同时关闭灌水阐,将水排入外渠。
(3)园艺实验站
园艺实验站的排灌系统采用的是沟—路—渠的模式。
这种布置模式,将灌排合理结合,提高了工程效率。
另外,为减少渠道渗漏损失,提高渠系水利利用系数,园艺实验站的排灌渠道均采用了砌石防渗、水泥衬砌防渗,大大减少了水分在管道运输过程中由于渗入土壤造成水分浪费及地下水位的上升的问题。
第三部分水环境部分
水环境评价报告书
(一)总论
1、评价项目的由来:
本学期我们开设了水资源及水环境的相关课程,根据课程实习要求,对南京农业大学江浦实验农场地表灌排水水质进行实地调查采样,室内分析,并给出评价区域水环境质量的评价。
2、编制目的:
通过分析江浦农场水体,对江浦农场的水环境影响做出合理的评价,从而提出具有指导性的措施来改善农场的水环境。
3、编制依据:
(1)、《中华人民共和国环境保护法》(1989年)
(2)、《中华人民共和国水土保持法》(1991年)
(3)、《中华人民共和国水污染防治法》(1996年)
(4)、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(1996年)
(5)、《国家环境保护“十五”计划》(2001年)
(6)、《中华人民共和国清洁生产促进法》(2002年)
(7)、《中华人民共和国环境影响评价法》(2002年)
(8)、《全国生态环境保护纲要》(2000年)
(9)、《江苏省水资源管理条例》(1993年)
(10)、《江苏省环境保护条例》(1997年)
(11)、《江苏省节约能源条例》(2000年)
4、评价标准和范围:
(1)范围:
江浦农场主要河流及周围环境
(2)评价标准:
A、《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中铵离子、磷酸根离子的分级标准(mg/L)
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
Ⅳ类
Ⅴ类
铵离子(NH3-N)
≤
0.15
0.5
1.0
1.5
2.0
总磷(以P计)
≤
0.02
0.1
0.2
0.3
0.4
其中:
Ⅰ类—源头水或国家自然保护区用水;
Ⅱ类—生活饮用水;
Ⅲ类—水产养殖用水或旅游用水;
Ⅳ类—工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水;
Ⅴ类—用于农业灌溉用水及一般景观用水。
B、污水综合排放标准(GB8978-1996) 单位:
mg/L
序号
污染物
标准值(一级)
1
PH
6-9
2
COD
100
3
BOD5
20
4
石油类
5
5
SS
70
6
氨氮
15
7
总磷
0.5
(二)环境现状调查
1、自然环境调查
浦口区地处南京市西北部,扬子江北岸,与南京市雨花台区、江宁区隔江相望,北部、西部分别与安徽省来安县、滁州市、全椒县、和县毗邻;界于东经118°21’─118°46’,北纬30°51’─32°15’,总面积902平方公里,常驻人口48.05万人。
境内集低山、丘陵、平原、岗地、大江、大河为一体;区域属宁、镇、扬丘陵山地西北边缘地带,地势中部高,南北低。
老山山脉由东向西横亘中部,制高点大刺山海拔442.1米,平原标高7─5米,山地两侧为岗、冲相间,临江、沿滁为低平的沙洲、河谷平原。
浦口区地势中间高,南北低,其貌多姿,错落有致,自然景色静谧秀丽,中部百里老山连绵起伏,十里温泉溢汤吐雾,莽莽林海掩映万点白鹭,幽幽山谷回荡古刹钟声,古树名木与湖光山色交相辉映,深为旅游者所神往。
老山南北,长江环绕其前,滁河逶迤其后,江滁平原坦荡低平、阡陌纵横、林网交织、河渠如练,一派水乡风光。
浦口区属北亚热带湿润气候区,高空在西风环流和副热带高压脊等行星风系统得控制下,近地面受冬、夏季风的交替影响,呈明显的季风气候,具有四季分明、雨量丰富的气候特征。
气温:
年平均气温15.4℃,极端最高气温38.2℃,极端最低气温-13.1℃。
平均日照时数为1984.2小时。
初霜日平均为11月10日,终霜日平均为3月30日,全年无霜日平均为224天。
降雨:
根据浦口气象站1971年至2000年30多年平均降水量为1102.2毫米。
年极大值为1778.3毫米(1991年),最小雨量为463.9毫米(1978年)。
年平均蒸发量1385.7毫米。
降雨多集中在汛期(5-9月),其中6-7月降雨量占全年的27%以上。
湿度:
浦口区相对湿度多年平均为77%,极端最大月份为7月。
相对湿度84%;极端最小月份为12月,相对湿度72%。
2、社会环境调查
南京农业大学江浦实验农场是一个正处级单位。
现有职工总人数为366名,其中离退休职工213名,退养职工12名,离休职工2名,在职职工139名。
位于江浦实验农场7200亩土地内的教学实习基地共有6个站(用地1600亩),从东到西分别是农学实验站、环境工程实验站、生科实验站、动科实验站、公共服务站和园艺实验站。
各个站分属相关学院和部门管理。
农学实验站归农学院管理。
用地1000亩;环境工程基地归资源、与环境学院管理。
用地20亩;食用菌基地归生命科学院管理。
用地50亩;畜牧实验站归动物科学院管理。
用地100亩;公共服务站归实验室与基地处管理。
用地100亩;园艺实验站归园艺学院管理,用地330亩。
3、地面水环境质量现状调查
水体混浊,水质恶化,水面上水草茂盛,且有众多垃圾漂浮在水面。
为了研究江浦实验农场的地表水环境质量,我们分别在十里长河的上、中、下游各采取一个水样,测定三个水样点中凯氏氮浓度、总磷浓度这两个指标,进而分析农场地表水环境质量。
(水样中凯氏氮的测定方法是纳氏试剂比色法,结果用氨氮表示;总磷的测定方法是钼蓝比色法)结果如表1、表2所示。
表1:
三个水样中的凯氏氮浓度数据
采样点
吸光度
凯氏氮浓度(mg/l)
十里河上游
0.111
1.00
十里河中游
0.016
0.19
十里河下游
0.089
0.81
N标线如下图所示:
表2:
三个水样中的总磷浓度数据
采样点
吸光度
总磷浓度(mg/l)
十里河上游
0.080
0.44
十里河中游
0.006
0.04
十里河下游
0.031
0.18
P标线如下图所示:
氮、磷测定方法如下:
氨离子的测定:
一、方法原理
在碱性溶液中,水样中的铵离子与纳氏试剂发生碘化氨基氯化汞黄色络合物。
在适当浓度范围内,黄色的深浅与水样中的铵离子的含量成正比关系,与铵的标准溶液比较定量,即可计算出水样中铵离子含量。
二、操作步骤
1、水样过滤——吸取澄清水样40ml于50ml容量瓶中——加2ml40%的酒石酸钾溶液——再加1ml纳氏试剂溶液,以超纯水定容到刻度——显色30分钟,然后用分光光度计在430nm波长下比色,以待测水样的透光度(或光密度)——从标准曲线上查出铵离子的微克数。
2、标准曲线的绘制:
取5微克/毫升铵离子的标准溶液0、1、2、4、6、10ml分别置于50ml容量瓶中,即得0、0.1、0.2、0.4、0.6、1.0微克/毫升铵离子浓度——加蒸馏水40ml——加2ml酒石酸钾——再加1ml纳氏试剂——永超纯水定容至50毫升——显色30min——比色,绘制标准曲线。
三、计算:
铵离子(毫克/升)=(A×10-3)/水样毫升数×1000
式中:
A:
从标准曲线上查得铵离子的微克数;
10-3:
将微克换算成毫克;
1000:
换算成每升水样的含量。
磷酸根离子的测定:
一、方法原理
水样中磷酸根与钼酸铵形成可溶性的磷钼酸络合物,次络合物在酸性介质中可被氯化亚锡还原成磷钼蓝色,根据蓝色深浅比色测定。
二、操作步骤
1、水样过滤——吸40ml水样于50ml容量瓶中——加2滴2-6二硝基酚指示剂——用稀硫酸或稀硝酸调节酸度到微黄色;
2、加2ml钼酸铵—硫酸溶液——摇匀后加4滴氯化亚锡甘油显色剂,超纯水定容,摇匀;
3、经15分钟后,在分光光度计上用660毫微米波长进行比色,读取透光度,从标准曲线上查得待测液中的磷酸根的微克数;
4、标准曲线的绘制:
吸取每毫升含6微克磷酸根的标准溶液0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ml到50ml的容量瓶中,即得0、0.06、0.12、0.18、0.24、0.36、0.48微克磷酸根,再加蒸馏水40ml左右与待测水样同样操作,在分光光度计上比色,绘制标准曲线。
三、计算:
磷酸根(毫克/升)=(A×10-3)/水样毫升数×1000
式中:
A:
从标准曲线上查得磷离子的微克数;
10-3:
将微克换算成毫克;
1000:
换算成每升水样中含量。
结果分析:
根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)、与污水综合排放标准(GB8978-1996) ,我们可以得出以下结论:
采样地点
铵离子浓度(mg/L)
分类等级
磷酸根浓度(mg/L)
分类等级
十里河上游
1.00
Ⅲ类
0.44
Ⅴ类之外
十里河中游
0.19
Ⅱ类
0.04
Ⅱ类
十里河下游
0.81
Ⅲ类
0.18
Ⅲ类
(三)污染调查与评价
1、污染源预估
根据农场的产业结构和发展状况,推测污染源主要来自农场周围及农场在内的生活污染源和来自农场的农业污染源,还有来自大气的污染。
2、污染源调查与评价
大气污染:
根据农田试验区的产业定位,区内没有高架大气污染源。
而农田秸秆燃烧,不仅浪费资源,而且会引发火灾,严重污染大气,影响人体健康。
化肥中氮的逸失,硝态氮在通气不良的情况下进行反硝化作用生成的气态氮(NO、NO2)逸入大气,都会造成污染,破坏大气循环过程,加剧温室效应,影响气候。
农业污染:
农业污染主要是农业施用的化肥、农药和除草剂等,随降雨径流的携带有
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