基于SWAT模型的北京沙河水庫流域非點(diǎn)源污染模擬.pdf

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1、第27卷第5期522011年5月農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)TransactionsoftheCSAE、，01．27No．5May．2011基于SWAT模型8,0：IL京沙河水庫流域非點(diǎn)源污染模擬劉博1，徐宗學(xué)1※(北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100875)摘要：該文應(yīng)用分布式水文模型SWAT，以北京昌平沙河水庫流域?yàn)榈湫蛥^(qū)開展研究，通過對(duì)流域非點(diǎn)源污染的調(diào)查、監(jiān)測(cè)和模擬，定量計(jì)算和分析了非點(diǎn)源污染時(shí)窄分布規(guī)律。結(jié)果表明：該模型在研究區(qū)適用性較好(月徑流率定期R2=o．85，Nash

2、．Sutcliffe效率系數(shù)為O．64；驗(yàn)證期艫=0．77，Nash．Sutcliffe效率系數(shù)為0．60)，非點(diǎn)源污染占污染負(fù)荷總量的30～500A，汛期集中了全年泥沙、總磷流失量的70％和總氮流失量的50％，南沙河子流域是污染負(fù)荷的關(guān)鍵區(qū)。通過研究不同水文條件、土地利用和管理措施對(duì)流域非點(diǎn)源污染的影響，得出結(jié)論：非點(diǎn)源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率隨降雨量增加而增加，其偏枯水年貢獻(xiàn)率為27．40／0，平水年36．7％，豐水年52．3％。若全部排污口實(shí)施達(dá)標(biāo)排放、流域內(nèi)全部農(nóng)田改為林地，徑流量、氮磷負(fù)荷量均會(huì)

3、減少40％～500／0：若實(shí)施化肥施用量減半，氮磷負(fù)荷可降低20％左右。氮元素不同土地利用單位面積負(fù)荷由高到低依次為：果園>農(nóng)田>草地>林地>城鎮(zhèn)用地，研究成果將為流域水資源保護(hù)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞：模型，流域，污染，沙河水庫doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．05．009中圖分類號(hào)：S127文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1002—6819(2011)一05—0052—10劉博，徐宗學(xué)．基于SWAT模型的北京沙河水庫流域非點(diǎn)源污染模擬[J】．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，

4、27(5)：52—61．LinBo，XuZongxue．Simulationofnon-pointsourcepolimionintheShaheReservoircatchmentinBeij堍byusingSWATmodel川．TransactionsoftheCSAE，2011，27(5)：52—61．(haChinesewithEnglishabstIaet)0引言由于非點(diǎn)源污染的形成過程受區(qū)域地理?xiàng)l件、氣候條件、土壤結(jié)構(gòu)、土地利用方式、植被覆蓋及降水過程等多因素影響，具有隨機(jī)性大、分布

5、范圍廣、形成機(jī)理復(fù)雜、潛伏性強(qiáng)、發(fā)生滯后和管理控制難度大等特點(diǎn)，成為地表和地下水質(zhì)不斷惡化的重要因素，是世界各國普遍面臨的環(huán)境問題，開展非點(diǎn)源污染模擬及防控技術(shù)研究成為水環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。研究結(jié)果表明，美國的非點(diǎn)源污染占污染負(fù)荷總量的2／3，盡管點(diǎn)源污染得到了很好的控制，但河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)率仍僅為65％，湖泊水質(zhì)達(dá)標(biāo)率只有42％tⅥ；在丹麥200多條河流中，94％的氮負(fù)荷和52％的磷負(fù)荷由非點(diǎn)源污染引起；荷蘭來自農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的總氮、總磷分別占水環(huán)境污染總量的600／o和40％～50％t21。在

6、中國，隨著農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和作物產(chǎn)量的逐年提高，化肥和農(nóng)藥施用量逐漸上升，其過量使用造成大量化肥和農(nóng)藥隨徑流或灌溉回歸水進(jìn)入水域，由此產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染負(fù)荷比重逐年增加，對(duì)水體產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。其中，大理洱海流域非點(diǎn)源氮、磷污染負(fù)荷分別占流域總污染負(fù)荷的97．1％和92．5％【3】；滇池外海流域的污染負(fù)荷中，來自農(nóng)收稿日期：2010-08-01修訂日期：2011．04．14基金項(xiàng)目：北京市重點(diǎn)科技計(jì)劃項(xiàng)目(I)07050601510703)作者簡(jiǎn)介：劉博(1986一)，男，山東榮成人。主要從事水文水資

7、源研究．北京北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院。水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100875。Email：Ib_hydro@mail．bnu．edu．∞※通信作者：徐宗學(xué)(1962一)，男，山東淄博人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水文水資源研究。北京北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，水沙科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100875。Email：zxxu@lmu．edu．ell業(yè)非點(diǎn)源污染的總氮、總磷和化學(xué)需氧量分別占污染總負(fù)荷的60％～70％、50％～60％和30％～40％[41太湖流域來源于農(nóng)田非點(diǎn)源、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖業(yè)、城鄉(xiāng)結(jié)合部

8、非點(diǎn)源三大來源的總磷分別占總量的20％、32％和23％，總氮分別為30％、23％和19％，貢獻(xiàn)率超過工業(yè)和生活的點(diǎn)源污染【2J。20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)非點(diǎn)源污染模擬和估算開發(fā)了大量數(shù)學(xué)模型，其中包括HSPF(HydrologicalSimulationProgram-Fortran)、WEPP(WaterErosionPredictionProjection)、AnnAGNPS(AnnualizedAgriculturalNon—PointSourceModel)和SWAT(Soi