基于swat模型的小清河流域氮磷污染负荷核算及总量控制

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1、密级：（）硕士学位论文基于SWAT模型的小清河流域氮磷污染负荷核算及总量控制作者姓名:王琼指导教师:张华姜德娟学位类别:工学硕士学科专业:环境工程培养单位:中国科学院烟台海岸带研究所2015年5月CalculationoftheDischargeAmountsandTotalPollutionAmountControlofNitrogenandPhosphorusinXiaoqingheWatershedByWangQiongADissertationSubmittedtoGraduateUniversityof

2、ChineseAcademyofSciencesInPartialFulfillmentoftheRequirementFortheDegreeofMasterofEnvironmentalEngineeringYantaiInstituteofCoastalZoneResearchChineseAcademyofSciencesMay,20152致谢致谢时光飞逝，三年的硕士求学生涯即将结束。这三年对我来说意义非凡，在我第一次远走他乡求学期间，因为有了良师益友，让我受益匪浅。在此对所有曾经关心和帮助过我的老师、朋

3、友和亲人，表达我最诚挚的感谢。首先要感谢的是我的两位导师—张华研究员和姜德娟助理研究员，是你们不断地激发我对知识的渴求，并对我的困惑和问题不厌其烦的进行讲解。在我遇到困难和挫折时仍对我充满信心，并引导我换角度思考问题。两位导师对科研工作严谨认真求实的态度和你们对人对物的宽待之心，正是我最钦佩的。你们的这些优良作风感染者我，这必将在我以后的工作和生活中产生很大影响。感谢烟台海岸带研究所图书馆管理员王秀娟老师。感谢您为我提供了一个宽松自由的学习环境，同时非常感谢您对我的信任和支持。感谢您给我提供的统计资料和多学科的书

4、籍，让我在论文的撰写时得以更顺利的进行。感谢环境水文污染过程和模拟的课题组的所有同学和老师，因为你们的存在，让我有机会了解到不同领域的知识，同时也被你们的踏实谦卑好学的态度所感动。我还要感谢于靖同学在野外监测和水质分析中的无私奉献，同时感谢蔡永斌、李东、李瑞泽等同门学友们，感谢你们给我生活带来的所有欢声笑语。也要感谢和我一起生活的赵焱、武玉、王新秀、翟珂等同学，你们不仅在生活上给我关爱和帮助，也给我的学习提供了很大帮助，你们是朋友，更是亲人。最后也是最需要感谢的是我的父母和亲人，感谢你们在我最无助的时候永远支持我

5、，无论我是失败还是成功，在你们的眼里并不是那么重要，我的健康和快乐才是你们眼里最重要的。感谢烟台海岸带研究所，是你给我提供了一个自由学习交流的平台，也是你让我感受到科研的魅力。本论文受中国科学院重点部署项目（KZZD-EW-14）和中国科学院―一三五‖规划（烟台海岸带研究所）生态突破项目（Y254021031）资助，在此表示真诚的感谢。I摘要摘要随着人口总量持续增长，工业化、城镇化快速推进，农村环境污染加剧、生态功能退化，环境日趋脆弱，其中水污染问题尤其突出。国家颁布的―十二五规划‖将化学需氧量和氨氮减排量纳为改

6、善整体水环境的约束性指标，但是在一些重点流域中，某些河段或整个水系却面临着更加严重的总氮、总磷水质超标问题，因此总氮和总磷污染将严重阻碍我国重点流域水环境质量提升的进程。本研究以小清河流域作为研究区域，结合不同时期对小清河的野外监测数据，在识别流域不同形态氮磷浓度的时空分布特征的基础上，利用空间分析和多元统计方法分析流域不同土地利用方式对氮磷输出的影响。进一步构建符合清河流域的实际情况的SWAT模型，模拟小清河流域的水文循环、泥沙运移和营养盐迁移转化机制，进一步分析不同污染源的氮磷输出对河流水质影响，设置不同的削

7、减情景，最终确定能满足水功能区用水要求的总量控制方案。主要研究结论如下：（1）整个流域氮污染严重，其中总氮(TN)超标率达到100%。氨氮(NH4-N)、磷酸盐(PO4-P)浓度汛期显著高于非汛期，硝态氮(NO3-N)浓度则非汛期显著高于汛期。TN、TP、NH4-N、PO4-P、TDP的浓度与集水区城市和工业建设用地的面积比例呈显著正相关；NO3-N浓度与耕地面积比例呈显著正相关，与草地、林地面积比例呈显著负相关。空间上，不同子流域的氮磷分布特征被划分为3类：第1类和第2类主要集中在干流及北部平原区沿途接纳点源排

8、放，氮磷浓度总体较高且空间差异较大；第3类流域主要位于南部山区，建设用地比例较小，污染程度相对较低。（2）小清河流域内人为排放的氮磷总量中非点源污染所占比重较大，其中贡献率最大的是化肥施用和畜禽养殖。化肥施用量在空间上具有一定的差异性，如位于章丘市和寿光市的子流域氮肥施用密度为250~330kg/ha，高于整个流域的平均施肥密度，且高于发达国家对化肥施用的安全上限临界值2