基于土地利用變化的黃水河流域非點(diǎn)源污染模擬研究.pdf

1、在點(diǎn)源污染得到有效控制之后,非點(diǎn)源污染控制技術(shù)和措施逐漸成為研究熱點(diǎn)。土地利用方式是影響非點(diǎn)源污染的主要因素之一,不同土地利用方式及其組合形式影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程,進(jìn)而影響非點(diǎn)源污染負(fù)荷量。
　　 丹江口水庫(kù)是南水北調(diào)源頭,其水庫(kù)水質(zhì)的保護(hù)至關(guān)重要。黃水河流域是丹江口庫(kù)區(qū)的典型區(qū)域,流域內(nèi)海拔高差較大,暴雨集中,水土流失嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中農(nóng)藥化肥的使用,以及生活污水的隨意排放,對(duì)該流域的非點(diǎn)源污染造成一定的影響。因此

2、,研究以黃水河小流域?yàn)槔?在ArcGIS地理信息支持下,利用SWAT模型,并通過(guò)對(duì)模型參數(shù)的本地化,來(lái)模擬土地利用變化對(duì)該流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷及空間分布的影響,在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的土地利用優(yōu)化措施,從而為丹江口水庫(kù)的水質(zhì)保護(hù)提供科學(xué)與理論依據(jù)。論文主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　 1.建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。利用ENVI軟件分別提取2000年和2007年研究區(qū)土地利用圖,并在ArcGIS平臺(tái)的支持下,建立包括土壤屬性、土地利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)以

3、及數(shù)字高程模型在內(nèi)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。利用SPAW、MATLAB、Excel、Dew02和PcpSTAT軟件分別計(jì)算出SWAT模型數(shù)據(jù)庫(kù)所需的各個(gè)參數(shù),建立模型運(yùn)行所需的土壤屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　 2.SWAT模型的敏感性和適用性分析。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行敏感性分析、率定和驗(yàn)證,確保SWAT模型在黃水河流域的適用性。篩選出前十位敏感性參數(shù):Alpha_Bf、Cn2、Esco、Sol_Z、Sol_Awc、Revapmn、Can

4、mx、Surlag、Sol_K和Gw_Delay。在2009年實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,選擇自動(dòng)率準(zhǔn)模塊對(duì)其進(jìn)行率定。以2010年的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)為參照,得出實(shí)測(cè)值和模擬值之間的誤差均在40％以?xún)?nèi)。且6、7、8、9月份的相關(guān)性分別達(dá)到0.7768、0.9367、0.8686和0.8909,確定性系數(shù)分別達(dá)到0.9509、0.8951、0.9025和0.8911。
　　 3.不同土地利用方式的非點(diǎn)源污染模擬。基于2000年和2007年的

5、土地利用圖進(jìn)行非點(diǎn)源污染模擬,分析得出:(1)2007年的土地利用方式在總體上是趨于合理化的。(2)硝態(tài)氮的單位負(fù)荷約是有機(jī)氮的2-4倍,有機(jī)磷的單位負(fù)荷遠(yuǎn)高于溶解態(tài)磷。磷素和氮素的單位負(fù)荷量與地表徑流呈正相關(guān),有機(jī)磷與泥沙負(fù)荷量呈顯著的正相關(guān)。(3)坡度越大,非點(diǎn)源污染越嚴(yán)重。(4)西南部林地產(chǎn)生的污染物負(fù)荷量較小,而東北部耕地和建設(shè)用地密集的地方污染物負(fù)荷量比較大。(5)林地和耕地交界的地方更容易發(fā)生土地利用方式的轉(zhuǎn)變,而這些地區(qū)的

6、污染物負(fù)荷量比較大,其中污染物變化量最大的土地利用方式是林地轉(zhuǎn)變?yōu)楦亍?6)流域出口和主河道處的污染物濃度更大。
　　 4.設(shè)定不同土地利用情景,模擬其對(duì)非點(diǎn)源污染的影響。結(jié)果表明:(1)林地能夠很好地削弱非點(diǎn)源污染;(2)由情景1計(jì)算得到林地產(chǎn)生的全氮和全磷濃度為4.15kg/hm2和0.15kg/hm2。由情景2和情景3分別計(jì)算得到耕地的全氮和全磷濃度分別是9.67kg/hm2-12.34kg/hm2和4.59kg/hm2