缺资料流域的非点源污染模拟研究

针对非点源污染模型在缺资料流域应用较为困难的问题,以赣江袁河流域为例进行研究。通过插补延长、参数移用等技术手段处理分析,构建了基于分布式SWAT模型的袁河流域非点源污染模拟方案。对流域内水量、泥沙及主要污染物氨氮（NH3-N）和总氮（TN）模拟计算结果显示,纳西效率系数和相关系数基本达到0.7以上,模拟精度较为满意,说...     

基于SWAT模型的三峡库区流域污染物来源分析及重点控制区域识别

随着非点源污染逐步成为三峡库区流域污染的重要控制对象,将SWAT模型应用于三峡库区流域非点源模拟研究,以识别库区非点源污染来源关键区域.模型建立后采用2002—2008年水文、水质实测数据进行率定与验证,径流、泥沙、营养盐的评价指标ENS均达到令人满意的效果,表明SWAT模型应用于三峡库区流域是可行的.通过对三峡水库污染物的来源分析可知:三峡库区上游汇入为库区污染物的主要来源,贡献率平均为71.74%,库区流域非点源污染贡献率最高为33.03%,而库区点源污染贡献率较小,最高仅为4.17%.对库区单位面积污染负荷的模拟研究表明:三峡库区流域非点源污染物产生的关键区域主要集中在库区腹部,即小江、大宁河、汤溪河等支流流域.     

基于CMADS驱动的SWAT模型在辽宁浑河流域的应用研究

我国气象观测资料较为匮乏,尤其在高山寒区,使得高寒地区的水文建模研究未能很好地开展。流域水资源研究对区域经济社会发展、水资源管理、生态平衡及环境保护等均具有重要意义。研究选取浑河流域沈阳水文控制站以上区域构建SWAT(Soil and Water Assessment Tool)分布式水文模型,并采用中国大气同化数据集(China Meteorological Assimilation Datasets,CMADS)作为大气输入数据驱动SWAT模型,通过对区域内4个水文站的月尺度径流和日尺度径流的率定与验证,来评估CMADS+SWAT模式在高寒山区的适应性。此外,在SWAT模型参数敏感性分析的基础上,应用SWAT模型优化率定工具——SWAT-CUP中自带的SUFI-2优化率定方法对模型参数进行校准与验证。研究发现:在率定期,模式Nash-Sutcliffe效率系数NSE和决定系数R~2均在0.74以上;在验证期,NSE和R~2也均大于0.58。结果表明:CMADS+SWAT模式在浑河流域取得了较好的模拟结果,CMADS数据集可很好地体现浑河流域下垫面地表大气特征。研究总体认为:CMADS数据集可为我国气象观测资料匮乏的地区提供重要的基础数据支持;同时,利用CMADS+SWAT模式可为我国气象无站或缺测区的水资源利用、水土保持及非点源污染防治等研究提供重要的科技支撑。     

SWAT模型土壤物理属性数据库本土化构建研究

SWAT模型是美国农业研究中心研发的专门针对流域水文过程和非点源污染模拟的分布式水文模型,在我国有较为广泛的应用。由于美国同我国的土壤指标的分类标准不同,导致SWAT模型中土壤数据库的本土化构建较为困难,目前已成为制约其在我国进一步推广的瓶颈。鉴于此,为寻求更为便捷、高效的参数确定途径,对SWAT模型土壤物理属性数据库的本土化构建进行了相关研究,并将构建好的SWAT模型用于洪安涧河上游东庄水文站以上流域的水文过程模拟。结果表明,相关系数R~2达到了0.875,效率系数E_(ns)达到了0.840,取得了较好的模拟效果。该研究为建立符合我国国情的土壤物理属性数据库提供了思路和方法,可进一步促进SWAT模型在我国的应用,可为流域水文模拟提供技术支撑。     

SWAT模型简介及其在非点源污染研究中的应用

非点源污染是现代环境科学研究的热点之一,SWAT模型作为一种分布式流域尺度水文模型,能有效模拟土壤侵蚀和水土流失,地表水和地下水污染情况,进行水资源评价和管理等,是进行非点源污染模拟的有效工具。本文在参阅前人文献的基础上,就SWAT模型进行非点源污染模拟的机理,以及模型在国内外的应用情况和取得的成果进行了一些简单的介绍。     

考虑水库调蓄的金沙江径流模拟研究

水库的修建改变了天然河道径流特征,给径流模拟造成一定困难。为提高径流模拟效果,基于SWAT(soil and water assessment tool)分布式水文模型,针对其水库模块的局限性,采用水库调度函数进行改进,提出了水库调度函数模块的SWAT模型,并以金沙江流域为研究流域,进行考虑水库调蓄的径流模拟应用分析。结果表明:在水库影响期以前,SWAT模型对径流过程、均值和极大值模拟效果较好,对径流极小值模拟效果一般;在水库影响期内,调度函数拟合出库与实际出库一致性较好,且水库调度函数模块的SWAT模型可以显著提高径流模拟效果,为考虑水库调蓄的径流模拟提供了新的途径。     

基于SWAT模型的沙澧河流域径流模拟

基于SWAT构建沙澧河流域分布式水文模型,通过LA-OAT法进行参数敏感性分析,借助数字滤波技术分割基流;以1997—2002年实测流量对各径流成分进行参数率定和验证;初步分析了35种气候变化情景对径流的影响.研究结果表明率定期和验证期总径流模拟相对误差、相关系数和Nash系数分别为-4.3%、0.82、0.73和19%、0.94、0.87.多情景分析表明,降水增加和温度降低将有利于径流增加,其中,最有利的情景为降雨增加15%,温度降低2℃,径流将增加25%.研究成果将为该流域未来水资源规划与管理提供参考.     

基于SWAT模型的气候变化对唐河上游径流影响研究

为研究降雨变化对唐河径流的影响,通过构建SWAT模型,设置3种情景方式,定量分析了气候变化对唐河上游流域径流变化情况,结果表明:(1)SWAT模型在唐河上游流域具有较好的适用性,可以通过SWAT模型对该流域进行径流模拟,模型率定期的ENS和R2分别为0.65和0.73,验证期分别为0.7和0.76,满足模型精度要求;(2)降雨量增加20%和10%时,月均径流对应增加了7.65m~3/s(8.9%)和4.37m~3/s(5.1%);降雨量减少20%和10%时,月均径流对应减少了5.2m~3/s(6.1%)和2.03m~3/s(2.4%),气温分别增加1℃和2℃时,流域月均径流分别减少0.73m~3/s(0.09%)和2.18m~3/s(2.5%),表明流域内的径流量变化与降雨量变化呈现正相关关系,与气温变化呈现负相关关系。通过预测唐河上游流域未来气候情景下径流量变化规律,可以给决策部门在未来水资源合理配置等方面提供科学的参考依据。     

SWAT模型中集水面积阈值对径流模拟的影响

选择滁河汊河集水文站上游流域为研究区,应用适度指数法获取最优集水面积阈值,并在此基础上设定阈值序列。应用SWAT分布式水文模型,进行不同集水面积阈值条件下的流域径流模拟,进一步分析集水面积阈值对流域径流模拟结果的影响。研究结果表明：适度指数法能够满足径流模拟中集水面积阈值的确定;径流量对集水面积阈值的变化不敏感,最大相对偏差不超过6％,但仍存在适用范围的上下限。     

支持向量机在非点源污染负荷预测中的应用

针对非点源污染形成过程复杂、基础资料不完备的特点,尝试将支持向量机技术用于小样本渭河流域华县站非点源总氮年污染负荷量预测.支持向量机(SVM)能在有限样本情况下,采用结构风险最小化准则,把学习问题转化为一个二次规划问题来获得全局最优解,从而克服了神经网络易陷于局部极小值的缺点.采用华县站1976-1993年总氮非点源负荷及与其产生关系密切的径流、泥沙、降雨资料,前15 a资料用作训练,后3 a资料用作检验.经过与最小二乘支持向量机、BP神经网络和最小二乘回归方法预测结果比较,表明SVM方法预测精度要优于后两者,可用于有限资料条件下非点源负荷预测.     

不同土地利用格局对降雨径流污染影响研究

当点源污染得到有效控制时,非点源污染就成为影响地表水质的主要因素之一。以杭州市地形图和谷歌地图为基础,借助AutoCAD和湘源控规5.0软件,绘制出杭州市7个典型控规单元的土地利用现状图,通过SPSS软件分析了单元内部土地利用格局指标对道路降雨径流污染物的影响。研究表明：非交通性道路公交车站点密度和非交通性道路网密度的提高,对于改善道路径流起到决定性的作用;合理的土地利用结构,能够有效抑制机动化出行并起到改善道路径流水质的作用。最后,对于减少城市非点源污染,提出防治城市道路非点源污染的相关建议。     

分布式工业区面源污染模型研究

通过分析工业区面源污染的来源和污染特征,针对工业区下垫面的特点,在分布式水文模型的基础上建立了工业区降雨径流面源污染模型.模型考虑了工业区大气降尘和地表污染物累积、地表污染物冲刷迁移转化、地表产流和径流挟带污染物在排雨水系统中的运移和汇流等面源产生、迁移主要过程.将建立的模型应用于某钢铁项目的厂区面源过程研究,取得了较好的效果.该模型可为工业区水环境规划、面源控制和管理研究提供科学手段.     

汾河流域(运城段)非点源污染负荷研究

利用输出系数法计算汾河流域运城段非点源总氮(TN)污染负荷并分析其影响.汾河流域运城段非点源TN约为127.415X104t/a,其中农业化肥污染、农业人口生活污染及牲畜养殖污染非点源TN的贡献率较大,农业人口生活污染为最大来源.非点源污染是汾河流域运城段水环境质量的一个重要方面,对流域非点源污染的控制已刻不容缓.     

御临河流域农业面源污染负荷的研究

通过现场调查、现场采样和实验室分析方法进行流域农业面源污染的现状研究;采用GIS技术对重庆渝北区御临河流域地理要素进行分析,并提取地形参数;采用农业面源污染模型（AnnAGNPS）研究流域的农业面源污染负荷,标识农业面源污染负荷的空间分布和时间分布,并提出农业面源污染的控制措施.经模拟计算,御临河流域2000年产生泥沙沉积污染物为264 803.09 t;产生总氮为5 041.82 t,其中,吸附态氮为256.945 t,溶解态氮为4 784.875 t;产生总磷为123.897 t,其中,吸附态磷为67.334 t,溶解态磷为56.563 t.结果表明：农业面源污染与降雨量密切相关;农业面源污染在同一年内不同季节的污染物负荷相差悬殊,汛期浓度高,负荷量大.运用AnnAGNPS模型对御临河流域农业面源污染物输出总量进行模拟,模拟结果与实测结果在一定误差范围内基本一致,表明该模型在御临河流域的应用基本可行.     

基于暴雨洪水管理模型的海绵道路非点源污染负荷削减效果评估

为研究海绵道路对降雨径流过程的非点源污染负荷削减效果,以武汉市青山区某工业道路为研究对象,设计3组低影响开发（LID）措施方案:下凹式绿地（方案I）、下凹式绿地与透水砖组合（方案II）、下凹式绿地与透水砖和透水路面组合（方案III）。通过暴雨洪水管理模型对研究区的非点源污染负荷进行模拟研究,分析不同暴雨重现期下研究区降雨径流中污染因子悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、总氮量（TN）和总磷量（TP）的负荷迁移过程及削减效果。结果表明:3组方案在不同降雨事件中对4种污染负荷均有一定削减作用,SS、COD、TP、TN负荷削减率分别提高了21.28%~50.70%、15.31%~49.57%、11.61%~51.23%、13.13%~44.75%。LID方案在小降雨事件中对负荷削减率提升幅度最大,且方案II和方案III对污染负荷的削减效果明显优于方案I,但方案II和方案III对污染负荷控制效果接近,说明透水路面对污染负荷的控制效果较差。     

北京城市扩展的环境效应模拟与评价

基于L-THIA GIS模型,以北京为案例研究区,应用水文土壤类型、土地利用类型以及长期日降水量数据,有效模拟了长时间段内以城市扩展为主要特征的土地利用变化对水文过程以及城市非点源污染的宏观影响态势,挖掘出区域内潜在的长期污染问题及其空间分布。结果表明,虽然1996—2004年间连续干旱导致年径流量整体减少,但城八区年径流量却呈增加趋势,各分区年径流量变化幅度与耕地向建成区转化的比例具有一致性,说明保护并合理利用耕地对减少城市径流有重要意义;城市建设用地的单位面积产流量远远大于农业用地和生态用地,林地向城市建设用地转变所产生的水文效应敏感性最强,其次依次为:水域、草地、农村居民点和农业用地,林地、水域、草地等生态用地需要特别加强保护;通过L-THIA模型和GIS平台,实现了区域非点源污染的分布式模拟,结果显示城市扩展对城市非点源污染的影响大于降水变化的影响,根据模拟结果和下垫面(土地利用)对城市非点源污染的影响,初步将北京划分为4类城市非点源污染产生的敏感性区域,为土地利用管理和环境规划提供指引。     

GIS的嘉陵江流域吸附态氮磷污染负荷研究

以美国通用土壤流失方程为基础,根据研究流域的特征和已有的研究成果确定方程中的因子算式,在地理信息系统GIS支持下,估算了各单元的土壤流失量,应用吸附态非点源污染负荷模型,对嘉陵江流域吸附态氮磷污染负荷进行了数值模拟与定量分析。结果表明:嘉陵江流域近年平均输沙模数为161.94 t/(km2.a),北碚出口吸附态氮磷污染负荷分别为29620.8 t/a和1391.96 t/a,吸附态氮磷流失较严重的地区主要分布在白龙江和西汉水流域,各土地利用类型吸附态氮磷流失模数大小顺序依次为:荒地>灌木>草地>农田>城镇>林地。     

Distributed Simulation of Non-Point Source Pollution in Ashi River Basin

In order to get a thorough understanding of non?point source pollution, it is essential to examine its temporal and spatial distribution. A physically?based distributed model, Soil and Water Assessment...