基于SWAT模型的典型小流域非點源污染控制研究.pdf

1、水環(huán)境問題已成為我國亟待解決的重大環(huán)境問題之一,非點源污染是我國重要流域水質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,其水質的好壞直接關系到太湖水質。隨著點源污染治理的加強,非點源污染在苕溪流域所占比重逐漸增大。但目前對苕溪流域非點源污染的遷移和轉化規(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題。鑒于此,本研究采用數(shù)學統(tǒng)計分析法、地理信息技術(Geographical Information System

2、,GIS)和模型模擬等方法對東苕溪上游典型小流域農業(yè)非點源污染進行源解析與控制研究,深入了解小流域農業(yè)非點源污染物的來源、貢獻、遷移和轉化規(guī)律,從宏觀尺度上識別全流域水土流失,非點源負荷流失及其關鍵源區(qū),并進行流域農業(yè)非點源最佳管理控制措施(Best Management Practices,BMPs)研究,為整個流域非點源污染控制策略的制定提供依據。
　　 主要研究內容和成果如下:
　　 (1)通過對徑流量、泥沙、營養(yǎng)

3、鹽負荷進行率定及驗證,建立適用于東苕溪流域上游典型小流域農業(yè)非點源污染模型.土壤水體評價模型(SWAT)。依據瓶窯大橋站1999-2008年的監(jiān)測數(shù)據進行徑流和水質的率定。模型率定期徑流、泥沙、氨氮及總磷的相關系數(shù)R2分別為0.90、0.96、0.89、0.72,驗證期徑流、泥沙、氨氮及總磷的相關系數(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,采用土壤流失評估模型(U

4、SLE)對東苕溪典型小流域的土壤侵蝕強度進行估算評價,識別了土壤流失關鍵源區(qū)。結果表明,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;土壤侵蝕強度屬輕度侵蝕,呈現(xiàn)南北兩端高,中部地區(qū)低的趨勢;不同土地利用類型土壤侵蝕強度差異顯著,年均侵蝕模數(shù)城鎮(zhèn)用地＞農村生活用地＞耕地＞林地＞園地;中度及強度侵蝕區(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、及農村用地。
　　 (3)建立以污染源統(tǒng)計調查、土壤侵蝕評估、非點源污染模擬為基礎的非點源污染流失風險評價指標體系及評價方法,確定了流域的非點源流失風險區(qū)。結果表明,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)在非點源風險評估的基礎上,選擇能夠代表流域整體面貌的典型區(qū)域設置BMP執(zhí)行區(qū)域,應用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、沿等高線開溝)、景觀管理(5%退耕還林、10%退耕還林)三方面對BMP控制區(qū)設置6種情景模擬流域2000年-2008年非點源負荷的控制效果及河道水質響應情況。結果表明,執(zhí)行等高線帶狀種植措施對污染物的整體削減效