三峡库区非点源氮磷负荷研究

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1、第16卷第1期长江流域资源与环境Vol.16No.12007年1月ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasinJan.2007文章编号:100428227(2007)0120026205三峡库区非点源氮磷负荷研究梁常德,龙天渝,李继承,刘腊美(重庆大学三峡库区教育部重点实验室,重庆400044)摘要:掌握非点源污染形成的机理和变化规律是控制和治理非点源污染的关键。三峡水库非点源污染物来源范围广,每年随上游来水输入库区的非点源污染物成为三峡入库非点源负荷的主要部分。为研究三峡入库非点源污染物负荷变化规律,以

2、SLURP水文模型和输出系数法为基础,建立了长江重庆寸滩断面以上流域的非点源污染负荷模型,模型在模拟计算1996～2002年寸滩断面入库非点源TN年负荷和非点源TP年负荷时,除1998年非点源TP负荷计算误差高于50%外,其它各年非点源TN负荷和TP负荷计算误差基本上小于30%,具有较好的模拟计算效果。该模型的建立和应用将为流域的有关管理部门提供该流域非点源污染控制和治理的决策依据。关键词:非点源污染负荷;SLURP水文模型;输出系数法文献标识码:A随着三峡水库的形成,水库水体潜在的富营养头)面积的将近90%,包括了四川全境,以及青海、化问

3、题成为人们关注的焦点。在库区点源污染逐步西藏、云南的长江流域和长江重庆区间的部分地区。3得到控制的情况下,非点源氮磷的输入成为三峡水流域多年平均径流量3531亿m,多年平均年蒸发库发生富营养化潜在的重要威胁,因此,对输入三峡量为793.2mm,平均年降雨量为1078mm,平均年库区的非点源氮磷负荷的研究应当得到足够重视。径流深度为420mm。雨量充沛,降水集中,暴雨均受限于缺乏长系列水文、水质、气候等资料,国发生在夏秋季,一般在5～10月。土地利用/土地覆内对大尺度流域非点源污染研究较少,研究方法还盖以草地为主,草地占流域面积的42.8%,

4、林地占不成熟。三峡库区非点源污染来源范围涉及广,库28.1%,农田占26.4%,水域占0.6%,未利用土地区上游的长江干支流的来水量占了三峡入库水量的占2%。大部分,因此,每年随上游来水输入库区的非点源污染物成为三峡入库非点源负荷的主要部分。本文选2模型介绍取寸滩水文站为研究断面,在有限的资料下,使用适合于大尺度流域的、基于数字高程(DEM)和土地覆2.1SLURP模型概述盖/土地利用类型遥感数据(NOAA/AVHRR数2.1.1模型结构据)的SLURP水文模型,与同样适合于大尺度流SLURP(Semi2distributedLandUse

5、2based域、以土地利用/土地覆盖类型为研究单元的的输出RunoffProcesses)模型是以日为时间步长,以地形系数法相结合,建立寸滩断面以上流域非点源污染数据、土地覆盖/土地利用数据和气象数据为输入数TN和TP负荷模型,研究寸滩断面以上流域输入据的具有物理机制的分布式水文模型。在应用中,三峡库区的非点源TN、TP负荷。SLURP模型通过输入地形高程(DEM)数据,利用模型内嵌的TOPAZ地形与河网分析工具,将流域1研究流域及概况划分成多个子流域,并根据卫星遥感(NOAA/AVHRR)获得的土地覆盖/土地利用数据,再对每研究流域为长江

6、干流寸滩断面至长江源头,地个子流域细分为多个不同的土地覆盖/土地利用区理位置在东经90°～108°和北纬25°～36°,流域面积域层。在模型模拟中,SLURP完成对子流域和土2约87万km,占长江上游区域(湖北宜昌至长江源地覆盖/土地利用组成矩阵中的每一个矩阵单元进收稿日期:2006209230;修回日期:2006211226基金项目:重庆市自然科学基金(8091);重庆大学中青年骨干教师基金作者简介:梁常德(1980～),男,广东省韶关人,硕士研究生,主要从事城市环境与生态方面研究.E2mail:lcd1119@tom.com第1期梁常德

7、等:三峡库区非点源氮磷负荷研究27图1流域的地形、边界、河网和子流域Fig.1Topography,Boundary,RiverNetworkandSub2basinsoftheBasin行每日垂向水平衡的模拟计算,最终获得径流输出。对于模型在校准和验证过程中的模拟效果,可2.1.2模型的输入数据以通过Nash2Sutcliffe系数来评价:nSLURP需要输入流域地形数据、土地覆盖/土2∑(Qm-Qp)地利用数据和流域气象数据(包括降雨量、平均温i=1Ens=1-n(1)度、露点温度、相对湿度、风速和太阳光照时数)。本2∑(Qm-Qavg

8、)研究采用的模型输入数据和数据相关参数见表1。i=1式中:Qm为观测值,Qp为模拟值,Qavg为所有表1SLURP模型输入的流域数据观测值的平均值,n为观测次数Ens≤1,Ens