基于SWAT模型的北汝河流域非點(diǎn)源污染研究.pdf

1、在全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、氣候變暖的背景下，水資源短缺、水環(huán)境污染已經(jīng)成為世界各國(guó)科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。強(qiáng)烈的人類活動(dòng)影響著土地利用類型的變化，建設(shè)用地面積增加，林地和耕地面積大幅度減少，同時(shí)由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥農(nóng)藥的大量使用，均增加了流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷量。大氣溫度增加影響大氣降水模式，隨之影響流域水環(huán)境的變化。隨著土地利用和氣候條件的變化，北汝河流域的水生態(tài)環(huán)境也遭到了破壞。本文基于ArcGIS10.1、SWAT2012和遙感等軟件，以北汝河

2、流域?yàn)檠芯繉?duì)象，模擬2001～2015年該流域的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量，并通過氣候模式CMIP3的三種情景模擬預(yù)測(cè)2046～2064年流域的非點(diǎn)源污染負(fù)荷趨勢(shì)，進(jìn)而探討非點(diǎn)源污染對(duì)土地利用和氣候變化的響應(yīng)，可為農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理及其生態(tài)效益評(píng)估等提供基礎(chǔ)依據(jù)。主要研究成果如下：
　?。?）通過對(duì)北汝河流域子流域劃分水平進(jìn)行研究分析，綜合考慮不同的子流域劃分對(duì)徑流量、泥沙和營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷量輸出結(jié)果的影響，確定將北汝河流域劃分為70個(gè)

3、子流域最合適。
　?。?）構(gòu)建適用于北汝河流域的SWAT模型并對(duì)比大陳站2001-2015年實(shí)測(cè)值與模擬值，對(duì)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，通過對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證可得，R2和Ens系數(shù)均達(dá)到了模型的要求，SWAT模型在北汝河流域有一定的適用性。
　?。?）通過對(duì)流域內(nèi)2001年和2014年兩期的遙感影像進(jìn)行分類處理，得知兩期土地利用類型均以林地和耕地為主，2001和2014年林地分別占總面積的50.14％和49.23%，耕地分別占總

4、面積的46.89%和41.62%。兩期的土地利用類型比較可得，林地和耕地的面積減少，建設(shè)用地和交通用地面積增加。
　?。?）北汝河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷中氮負(fù)荷以溶解態(tài)氮為主，磷負(fù)荷以吸附態(tài)磷為主。
　　（5）基于2001（L1）年和2014（L2）年的土地利用圖，模擬流域2001～2015年的非點(diǎn)源污染負(fù)荷情況。L1和L2下泥沙、總氮和總磷負(fù)荷量均在汛期較高，枯水期較低，但具體月份有差異。L1和L2下總氮、總磷負(fù)荷空間分布格局

5、基本一致，均表現(xiàn)為中東部高西部低，中東部地區(qū)是非點(diǎn)源污染重點(diǎn)控制區(qū)。
　　（6）對(duì)流域內(nèi)各縣區(qū)非點(diǎn)源污染負(fù)荷量進(jìn)行分析可得，汝州市泥沙和氮磷負(fù)荷總量、單位林地面積泥沙和氮磷負(fù)荷量最高；嵩縣單位耕地面積泥沙和氮磷負(fù)荷量最高；嵩縣泥沙和氮磷負(fù)荷總量最低；襄城縣單位耕地面積泥沙和氮磷負(fù)荷量最低；禹州市單位林地面積泥沙和氮磷負(fù)荷量最低。各縣區(qū)單位耕地面積非點(diǎn)源污染負(fù)荷量均高于單位林地面積負(fù)荷量，表明耕地是非點(diǎn)源污染負(fù)荷的主要來源。農(nóng)田防護(hù)

6、林特別是河、渠岸邊的緩沖林帶對(duì)降低泥沙和非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)入水體有較好的效果，林農(nóng)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在一定程度上也能達(dá)到此種效果。
　　（7）SRES A2（高排放）、SRES A1B（中排放）和SRES B1（低排放）三種情景下，2046-2064年與2001-2015年相比徑流量總體均呈減小的趨勢(shì)，但趨勢(shì)不明顯。2046-2064年三種情景下年內(nèi)徑流量變化趨勢(shì)一致，7、8月徑流量較大，12月～2月徑流量較小。三種情景下產(chǎn)水量空間分布格

7、局較一致，均表現(xiàn)為西高東低。
　?。?）三種情景下，2046-2064年與2001-2015年相比泥沙負(fù)荷量總體呈減小的趨勢(shì)，但趨勢(shì)也不明顯。2046-2064年三種情景下年內(nèi)泥沙負(fù)荷量變化趨勢(shì)較一致，均表現(xiàn)為7、8月較大，11月～4月較小。三種情景下單位面積產(chǎn)沙量均表現(xiàn)為東高西低的空間分布格局。
　　（9）2046～2064年A2情景下總氮負(fù)荷量呈減少的趨勢(shì)，A1B情景下呈增加趨勢(shì)，B1情景下變化比較穩(wěn)定。2046-206

8、4年三種情景下流域內(nèi)年內(nèi)總氮負(fù)荷量變化趨勢(shì)較一致，5月～8月總氮負(fù)荷量較大，10月～2月總氮負(fù)荷量較小。三種情景下單位面積總氮負(fù)荷均表現(xiàn)為東高西低的空間分布格局，這與流域內(nèi)產(chǎn)沙量的空間分布格局一致。
　?。?0）三種情景下2046～2064年總磷負(fù)荷量總體均呈增加的趨勢(shì)。A2和B1情景下年內(nèi)總磷負(fù)荷量變化趨勢(shì)較一致，7月～8月較大，12月～2月較小；A1B情景下總磷負(fù)荷量在5月和7月～9月較大，11月～2月較小。三種情景下單位面積