基于SWAT模型的典型小流域非點(diǎn)源污染控制研究.pdf

1、水環(huán)境問(wèn)題已成為我國(guó)亟待解決的重大環(huán)境問(wèn)題之一,非點(diǎn)源污染是我國(guó)重要流域水質(zhì)惡化的主要原因之一。苕溪作為太湖流域的主要入湖河道之一,其水質(zhì)的好壞直接關(guān)系到太湖水質(zhì)。隨著點(diǎn)源污染治理的加強(qiáng),非點(diǎn)源污染在苕溪流域所占比重逐漸增大。但目前對(duì)苕溪流域非點(diǎn)源污染的遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律了解甚少,因此,難以提出有效的措施從根本上解決流域水污染問(wèn)題。鑒于此,本研究采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析法、地理信息技術(shù)(Geographical Information System

2、,GIS)和模型模擬等方法對(duì)東苕溪上游典型小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染進(jìn)行源解析與控制研究,深入了解小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物的來(lái)源、貢獻(xiàn)、遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律,從宏觀尺度上識(shí)別全流域水土流失,非點(diǎn)源負(fù)荷流失及其關(guān)鍵源區(qū),并進(jìn)行流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源最佳管理控制措施(Best Management Practices,BMPs)研究,為整個(gè)流域非點(diǎn)源污染控制策略的制定提供依據(jù)。
　　 主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　 (1)通過(guò)對(duì)徑流量、泥沙、營(yíng)養(yǎng)

3、鹽負(fù)荷進(jìn)行率定及驗(yàn)證,建立適用于東苕溪流域上游典型小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型.土壤水體評(píng)價(jià)模型(SWAT)。依據(jù)瓶窯大橋站1999-2008年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行徑流和水質(zhì)的率定。模型率定期徑流、泥沙、氨氮及總磷的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.90、0.96、0.89、0.72,驗(yàn)證期徑流、泥沙、氨氮及總磷的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.83、0.80、0.81、0.74,均表現(xiàn)為較好的吻合性。
　　 (2)基于GIS信息平臺(tái),采用土壤流失評(píng)估模型(U

4、SLE)對(duì)東苕溪典型小流域的土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行估算評(píng)價(jià),識(shí)別了土壤流失關(guān)鍵源區(qū)。結(jié)果表明,東苕溪典型小流域土壤侵蝕方式主要為水力侵蝕,年均土壤侵蝕模數(shù)為2347 t/km2;土壤侵蝕強(qiáng)度屬輕度侵蝕,呈現(xiàn)南北兩端高,中部地區(qū)低的趨勢(shì);不同土地利用類(lèi)型土壤侵蝕強(qiáng)度差異顯著,年均侵蝕模數(shù)城鎮(zhèn)用地＞農(nóng)村生活用地＞耕地＞林地＞園地;中度及強(qiáng)度侵蝕區(qū)主要發(fā)生在陡坡帶及坡度為7°～12°的耕地,極強(qiáng)度及劇烈侵蝕區(qū)主要集中在坡度大于12°的耕地、城鎮(zhèn)用地

5、及農(nóng)村用地。
　　 (3)建立以污染源統(tǒng)計(jì)調(diào)查、土壤侵蝕評(píng)估、非點(diǎn)源污染模擬為基礎(chǔ)的非點(diǎn)源污染流失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法,確定了流域的非點(diǎn)源流失風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。結(jié)果表明,東苕溪上游典型流域處于極度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)和微度敏感區(qū)的面積分別占全流域總面積的24.3％、38.4%、11.4%、16.8%和9.1%;水土流失是引起土壤氮磷損失的重要原因,其程度受到降雨強(qiáng)度、地形地貌、土地利用方式和植被覆蓋等因素的影響

6、;氮,磷形態(tài)是影響其流失的重要影響因子。
　　 (4)在非點(diǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)上,選擇能夠代表流域整體面貌的典型區(qū)域設(shè)置BMP執(zhí)行區(qū)域,應(yīng)用SWAT模型從養(yǎng)分管理(化肥削減10%、化肥削減20%)、耕作管理(等高線帶狀種植、沿等高線開(kāi)溝)、景觀管理(5%退耕還林、10%退耕還林)三方面對(duì)BMP控制區(qū)設(shè)置6種情景模擬流域2000年-2008年非點(diǎn)源負(fù)荷的控制效果及河道水質(zhì)響應(yīng)情況。結(jié)果表明,執(zhí)行等高線帶狀種植措施對(duì)污染物的整體削減效