基于SWAT模型的漣水上游流域非點源污染模擬研究.pdf

1、隨著點源污染逐漸得到有效控制,非點源污染已成為水環(huán)境污染的主要污染源,因此,非點源污染研究受到越來越廣泛的重視。本研究通過將非點源污染模型與地理信息系統(GIS)結合,對流域非點源污染的產輸出過程進行模擬,分析其時空分布規(guī)律及其影響因素,可以為研究流域非點源污染的控制及規(guī)劃管理提供有效的依據。
　　 論文在全面闡述國內外非點源污染模型發(fā)展的基礎上,以GIS技術為依托,采用美國農業(yè)部開發(fā)的SWAT水文模型,以漣水河婁底水文站上游流

2、域為研究區(qū)域,對流域的非點源污染情況進行了模擬研究。
　　 本文首先構建了建模所需的數據庫:利用ArcGIS軟件,對模型的空間數據進行了投影轉換、屬性合并及流域邊界的切割,得到了模型所需格式的空間數據。采用MATLAB軟件編程,實現了不同分類標準的土壤粒徑的轉換,從而得到了模型數據庫建立所需的土壤粒徑分級,利用SPAW軟件估算了研究區(qū)域主要土壤的物理屬性,成功構建了建模所需的土壤屬性數據庫。采用PCPSTAT軟件對研究區(qū)域的氣象

3、數據進行了統計,得到了構建模型“天氣發(fā)生器”所需的氣象參數。通過統計、調查、估算等方法獲得了建模所需的其他非空間數據,包括點源污染、作物施肥等。采用三種不同的坡度劃分方法進行了水文響應單元(HRUs)數日的劃分,并比較三種不同劃分方法的模擬精度,最終將流域劃分為128個HRUs。
　　 然后利用實測數據對SWAT模型進行了率定及驗證,成功構建了可以用于研究區(qū)域非點源污染模擬的SWAT模型:分別運用婁底水文站1999～2002年、

4、2003～2005年的實測月徑流、泥沙及婁底水質站2004年-2005年實測的氨氮、總磷等數據進行了模型的校準及驗證,驗證結果表明SWAT模型適用于研究區(qū)域的非點源污染模擬。
　　 最后應用校準及驗證后的SWAT模型,去除點源污染,對2004年及2005年的非點源污染氨氮、總磷負荷進行了模擬計算,分析了流域內點源和非點源污染對流域污染負荷的貢獻率大小,對不同土地利用類型非點源污染負荷總量及單位面積負荷進行統計,并通過設計不同的施

5、肥情景(0.5倍,1倍,2倍),分析了不同施肥方案對于非點源污染負荷的影響。
　　 結果表明:(1)研究區(qū)域的水環(huán)境污染形式主要表現為非點源污染;(2)從時間分布上看,非點源污染主要集中在降雨量較大的4～6月,而枯水期7～9月則較少;從空間分布上看,非點源污染主要分布在漣水干支流區(qū)域的上游地區(qū);(3)耕地對于非點源污染負荷的貢獻最大,其次為林地:通過把1980年及2005年的兩期土地利用圖分別輸入SWAT模型,并仍采用1998～

6、2005年的氣象條件,模擬結果表明與1980年土地利用相比,2005年的土地利用條件下可以減少漣水流域的非點源污染負荷。徑流量降低的原岡是隨著林地面積增加,植被覆蓋面積增大,導致灌溉層截留量和枯枝落葉層的容水量增大,提高了流域土壤的持水量,從而引起流域出口徑流量的下降。同時,徑流量的減少引起營養(yǎng)物質負荷量隨之下降;其次,泥沙負荷量的降低也減少了附著在泥沙上顆粒態(tài)氮、磷的負荷量;(4)減少施肥量對于非點源污染的控制有著非常重大的意義。這部