基于SWAT模型的北京沙河水库流域非点源污染模拟.pdf

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1、第27卷第5期522011年5月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．5May．2011基于SWAT模型8,0：IL京沙河水库流域非点源污染模拟刘博1，徐宗学1※(北京师范大学水科学研究院，水沙科学教育部重点实验室，北京100875)摘要：该文应用分布式水文模型SWAT，以北京昌平沙河水库流域为典型区开展研究，通过对流域非点源污染的调查、监测和模拟，定量计算和分析了非点源污染时窄分布规律。结果表明：该模型在研究区适用性较好(月径流率定期R2=o．85，Nash

2、．Sutcliffe效率系数为O．64；验证期舻=0．77，Nash．Sutcliffe效率系数为0．60)，非点源污染占污染负荷总量的30～500A，汛期集中了全年泥沙、总磷流失量的70％和总氮流失量的50％，南沙河子流域是污染负荷的关键区。通过研究不同水文条件、土地利用和管理措施对流域非点源污染的影响，得出结论：非点源污染负荷贡献率随降雨量增加而增加，其偏枯水年贡献率为27．40／0，平水年36．7％，丰水年52．3％。若全部排污口实施达标排放、流域内全部农田改为林地，径流量、氮磷负荷量均会

3、减少40％～500／0：若实施化肥施用量减半，氮磷负荷可降低20％左右。氮元素不同土地利用单位面积负荷由高到低依次为：果园>农田>草地>林地>城镇用地，研究成果将为流域水资源保护规划提供科学依据。关键词：模型，流域，污染，沙河水库doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2011．05．009中图分类号：S127文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)一05—0052—10刘博，徐宗学．基于SWAT模型的北京沙河水库流域非点源污染模拟[J】．农业工程学报，2011，

4、27(5)：52—61．LinBo，XuZongxue．Simulationofnon-pointsourcepolimionintheShaheReservoircatchmentinBeij堍byusingSWATmodel川．TransactionsoftheCSAE，2011，27(5)：52—61．(haChinesewithEnglishabstIaet)0引言由于非点源污染的形成过程受区域地理条件、气候条件、土壤结构、土地利用方式、植被覆盖及降水过程等多因素影响，具有随机性大、分布

5、范围广、形成机理复杂、潜伏性强、发生滞后和管理控制难度大等特点，成为地表和地下水质不断恶化的重要因素，是世界各国普遍面临的环境问题，开展非点源污染模拟及防控技术研究成为水环境领域的热点和难点。研究结果表明，美国的非点源污染占污染负荷总量的2／3，尽管点源污染得到了很好的控制，但河流水质达标率仍仅为65％，湖泊水质达标率只有42％tⅥ；在丹麦200多条河流中，94％的氮负荷和52％的磷负荷由非点源污染引起；荷兰来自农业非点源污染的总氮、总磷分别占水环境污染总量的600／o和40％～50％t21。在

6、中国，随着农业的快速发展和作物产量的逐年提高，化肥和农药施用量逐渐上升，其过量使用造成大量化肥和农药随径流或灌溉回归水进入水域，由此产生的非点源污染负荷比重逐年增加，对水体产生了严重影响。其中，大理洱海流域非点源氮、磷污染负荷分别占流域总污染负荷的97．1％和92．5％【3】；滇池外海流域的污染负荷中，来自农收稿日期：2010-08-01修订日期：2011．04．14基金项目：北京市重点科技计划项目(I)07050601510703)作者简介：刘博(1986一)，男，山东荣成人。主要从事水文水资

7、源研究．北京北京师范大学水科学研究院。水沙科学教育部重点实验室，100875。Email：Ib_hydro@mail．bnu．edu．∞※通信作者：徐宗学(1962一)，男，山东淄博人，教授，博士生导师，主要从事水文水资源研究。北京北京师范大学水科学研究院，水沙科学教育部重点实验室，100875。Email：zxxu@lmu．edu．ell业非点源污染的总氮、总磷和化学需氧量分别占污染总负荷的60％～70％、50％～60％和30％～40％[41太湖流域来源于农田非点源、农村畜禽养殖业、城乡结合部

8、非点源三大来源的总磷分别占总量的20％、32％和23％，总氮分别为30％、23％和19％，贡献率超过工业和生活的点源污染【2J。20世纪70年代以来，国内外学者针对非点源污染模拟和估算开发了大量数学模型，其中包括HSPF(HydrologicalSimulationProgram-Fortran)、WEPP(WaterErosionPredictionProjection)、AnnAGNPS(AnnualizedAgriculturalNon—PointSourceModel)和SWAT(Soi