基于SWAT模型的最佳管理措施(BMPs)應(yīng)用研究——以西苕溪流域為例.pdf

1、非點源污染在水體富營養(yǎng)化中扮演越來越重要的角色，尤其是在農(nóng)業(yè)發(fā)達地區(qū)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，過度施肥、農(nóng)藥濫用、過度開墾和養(yǎng)殖廢水直排等問題會帶來養(yǎng)分淋溶和土壤流失，導(dǎo)致氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)流失不斷加重。因此控制非點源污染對于水環(huán)境保護具有重要意義。
　　最佳管理措施(Best management practices，BMPs)是一種將工程類措施和非工程類措施相結(jié)合的綜合污染防控體系，已成為非點源污染治理最為有效的手段之一。非點源污染控制

2、措施種類繁多，如何篩選出最佳管理措施是制定非點源污染綜合控制方案的關(guān)鍵。本研究以西苕溪流域為研究區(qū)域，借助SWAT模型工具，研究流域內(nèi)非點源污染負荷時空分布情況，根據(jù)污染強度的不同，識別出西苕溪流域氮磷流失關(guān)鍵源區(qū)，分析評估了單個措施在HRU尺度上和子流域尺度上的污染控制效果以及組合式BMPs對流域出口水質(zhì)的影響。同時引入經(jīng)濟因子，對各類措施進行成本效益分析，以期獲得兼具環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的措施。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過

3、野外調(diào)查、實地采訪和資料查閱等方式，搜集整理西苕溪流域地形地貌、水系分布、土地利用、土壤類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況、污染來源等相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了SWAT模型所需的屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。將全流域劃分26個子流域，510個水文響應(yīng)單元。以2011-2014年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對模型進行了率定與驗證。率定和驗證結(jié)果表明，決定性系數(shù)R2達到0.7以上，納什系數(shù)Ens則在0.6左右，顯示模型在該區(qū)域具有良好的適用性。
　　(2)根據(jù)SWAT模型模擬結(jié)果，

4、西苕溪流域2012-2014年月均營養(yǎng)物負荷總體呈現(xiàn)波動變化特征，1-6月波動上升，6-8月達到最高值，8-12月逐漸降低。從空間分布來看，總氮流失強度為7.2-18.6kg/ha，總磷為1.28-4.14kg/ha。整體上呈現(xiàn)出從上游到下游負荷不斷增加的態(tài)勢，主河道所在子流域的流失強度明顯高于支流河道所在子流域。
　　(3)采用單位面積負荷指數(shù)法和自然裂點分級法對流域內(nèi)氮磷流失強度進行分級，識別非點源污染的關(guān)鍵源區(qū)。結(jié)果顯示，總

5、氮和總磷的關(guān)鍵源區(qū)基本一致，主要分布在西苕溪流域中下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達和人口密集地區(qū)。
　　(4)采用情景分析法篩選了非點源污染最佳管理措施(BMPs)。從源頭控制與過程控制兩方面設(shè)置不同的非點源污染控制措施，運用SWAT模型對各類措施的環(huán)境效益進行評估。結(jié)果顯示，植被過濾帶和植草河道污染物削減效率較高，平均削減率高達40％以上;化肥削減和免耕措施的污染削減效果有限，均低于10％。攔截類措施的削減率在不同HRU的差異較大，體現(xiàn)了空間位

6、置對于措施效果存在一定影響。同時，措施布置后關(guān)鍵源區(qū)的位置、面積和流失強度均會發(fā)生較大變化。研究結(jié)果同時表明，組合式BMPs比單個BMP的控制效果更好，其中FR20+NT+FS具有最佳污染削減效果，流域出口的總氮和總磷濃度分別下降11.19％和13.38％。
　　(5)運用成本效益法評估BMPs，結(jié)果顯示，攔截措施(植草河道和植被過濾帶)的成本效益值高于源控措施(化肥削減10％、化肥削減20％和免耕)，其中，植草河道措施的成本效益