基于SWAT的汾河运城段非点源污染模拟与研究

【目的】对汾河运城段非点源污染进行模拟与分析,为该流域非点源污染控制提供依据。【方法】构建汾河运城段的非点源污染SWAT(Soil and water assessment tool)模型,根据河津水文站2005-2010年的实测逐月径流、泥沙和水质数据对模型进行率定和验证,并利用率定好的模型对研究区域的非点源污染进行模拟研究与分析。【结果】建立了包括土壤侵蚀、水文过程和污染负荷子模型的汾河运城段非点源污染模型,该模型对研究区域的适应性较好,可用于流域非点源污染的模拟研究;对非点源污染负荷时间分布规律的分析表明,研究区域各水文年的非点源污染负荷为丰水年平水年枯水年,而且发生在汛期(7-10月)的TN、TP流失量分别在60%和70%以上;对非点源污染空间分布特征的分析发现,研究区域内污染的关键区域主要为万荣与新绛县部分子流域,该部分区域降雨量、土壤侵蚀性均较大,并且坡度也相较其他区域大,因而产沙量相对较大,再加上农业活动的影响最终导致非点源污染相对较大,由此可见控制非点源负荷产出的关键在于减少流域的水土流失;对研究区域内TN、TP各类污染源贡献率进行分析可知,研究区域的非点源TN、TP负荷中分别有46.3%和53.5%为土壤养分流失所产生。【结论】汾河运城段非点源污染的控制重点在汛期(7-10月),采取相应措施减少水土流失、降低土壤养分流失、减少农业用肥量可以有效地控制研究区域的非点源污染。     

基于SWAT模型的植草河道对非点源污染控制效果的模拟研究

以三峡库区香溪河流域为研究区,基于SWAT模型,通过收集整理香溪河流域2011年DEM、土壤、土地利用数据和1970—2011年的气象数据,在模型得到满意的率定和验证的基础上,模拟分析了流域内农业非点源污染的空间分布特征,评价了植草河道措施对于农业非点源污染的削减效果。模拟结果表明,SWAT模型能够较好地模拟研究区非点源污染,研究区TN和TP污染负荷集中分布在南阳水系,以及古夫、高岚水系的下游区域。全流域TN和TP污染总负荷分别高达1388t和239t。实施植草河道措施之后,TN和TP污染负荷分别降到1120t和157t,共削减了16.7%的TN负荷和34%的TP负荷。因此,从控制效果来看,植草河道能够很好地控制三峡库区香溪河流域的农业非点源污染,尤其是对TP污染控制效果更加明显。     

洋河水库流域非点源污染迁移特性及流域数学模型的构建

【目的】分析河北秦皇岛市洋河水库流域N、P等主要污染元素的迁移特性,为洋河水库流域非点源污染入库前的治理提供参考。【方法】采用SWAT(soil and water assessment tool)模型,对秦皇岛市洋河水库流域内2008－2014年的径流及污染物迁移情况进行模拟,同时借助SWAT中的部分模块功能,应用Fortran语言建立流域污染物迁移扩散数学模型,模拟计算2015年流域污染状况并验证模型精确度。【结果】在2008－2014年,洋河水库流域年均非点源污染流失总量中,TN负荷总量为845.96 t,流失率为10.6%,其中有机氮负荷总量占91%;TP负荷总量为240.56 t,流失率为6.4%,其中有机磷负荷总量占40%,有机态污染物负荷量的空间分布与产沙量基本保持一致。数学模型计算结果表明,东洋河入口处2015年TN、TP质量浓度计算值分别为11.62,0.032 mg/L,TN、TP质量浓度实测值分别为10.80,0.024 mg/L,其中TN质量浓度模拟的相对误差为7.59%,TP质量浓度的绝对误差仅为0.008 mg/L。【结论】洋河水库流域内的有机态污染源是主要流失源,其中有机氮、有机磷主要通过土壤流失入河;经验模型模拟对洋河水库流域径流及污染状况的模拟精度较高,可以满足区域非点源污染的治理需求。     

基于输出系数模型濑溪河流域泸县段面源分析

【目的】在前人研究的基础上,对长江流域等热点研究区域的污染物输出系数值进行总结,估算出濑溪河流域泸县段的TN、TP的污染负荷。【方法】利用输出系数模型的方法。【结果】结果表明,濑溪河泸县段非点源TN负荷量为3 701.54t/a、TP负荷量为688.72t/a,其中农田径流污染、农村生活污染及畜禽养殖污染对非点源TN、TP的贡献率较大,农田径流污染为TN的主要来源,畜禽养殖污染为TP的主要来源,且TN负荷量远大于TP负荷量。【结论】非点源污染是影响濑溪河泸县段水环境质量的一个重要方面,应该引起足够重视,并采取相应措施。     

基于实测资料的输出系数分析与陕西沣河流域非点源负荷来源探讨

根据2001—2009年秦渡镇水文监测断面的监测数据,应用平均浓度法计算NH+4-N、TP和COD的非点源污染负荷量,并与改进的输出系数法估算结果进行对比分析,确定适合该流域的输出系数。将考虑流域输移损失的输出系数得到的非点源污染负荷与基于实测资料的平均浓度法计算结果进行对比可知,相对误差较小,表明各类营养源的输出系数值与流域损失系数值适合沣河流域。应用考虑流域输移损失的输出系数法的负荷计算结果分析了流域内污染物的来源,结果表明：近十年来,耕地和农业人口的贡献最大,其中耕地对沣河流域TN、NH+4-N和TP非点源负荷的贡献率分别占到37.87%、37.74%、15.56%,且呈现上升趋势;农业人口对TN、NH+4-N、TP和COD非点源负荷的贡献率分别是40.73%、41.06%、61.19%、21.98%,且呈现上升趋势;牲畜（包括牛、驴、猪、羊等）对COD非点源负荷的年均贡献率为73.49%。由此可见,控制耕地、农业人口以及大牲畜所产生的污染负荷可以有效削减非点源污染。     

宁夏灌区农业非点源污染负荷估算方法初探

 【目的】建立适合中国灌区农业氮、磷流失污染负荷估算方法,以简便有效的方法定量计算灌区农业非点源污染水平。【方法】应用Johnes输出系数法对灌区的农业氮、磷流失进行估算。根据宁夏灌区特点对Johnes模型进行了改进,增加了灌溉因子。【结果】经计算,2006年宁夏灌区总氮量（TN）的灌溉因子为0.9556,总磷量（TP）为0.8776;根据传统Johnes模型计算得到,2006年宁夏灌区TN负荷为20 296.29 t,TP为1 092.02 t,而改进模型计算得到的2006年宁夏灌区TN负荷为19 395.33 t,TP为958.30 t。与传统模型计算结果相比,改进模型TN负荷的相对误差减小了5%,TP减小了13%。【结论】改进模型的计算结果比传统Johnes模型更加接近宁夏灌区的实际污染情况,改进模型在灌区具有一定的适用性。     

滦河流域承德市非点源污染遥感模型评估分析

本研究采用遥感分布式非点源污染评估模型（DPeRS）,对滦河流域承德市非点源污染负荷的空间分布特征和污染来源进行遥感像元尺度评估分析,进一步识别非点源污染优控单元,并探讨分析了非点源污染贡献率及影响因子。结果表明:污染量上,2019年滦河流域承德市总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）和化学需氧量（COD_Cr）非点源污染排放负荷分别为0.12、0.014、0.06 t·km^-2和0.05 t·km^-2,入河量分别为119.6、7.8、70.3 t和49.8 t;污染类型上,滦河流域承德市氮型（TN和NH₄⁺-N）非点源污染的主要来源是农田径流,TP主要是来自农田径流和水土流失,COD_Cr主要污染来源是畜禽养殖;空间分布上,滦河流域承德市非点源污染高负荷区主要分布在流域的中部和南部地区,TN和NH₄⁺-N的非点源污染优控单元面积占比均达到65%以上,而TP为整个区域需防控的非点源污染指标。降水量与氮磷非点源污染入河负荷相关性较好,丰水期TN和TP非点源污染对河流中氮磷污染的贡献率分别为33%和50%;控制单元内耕地和林地面积占比与水土流失型氮磷非点源污染排放负荷的决定系数均超过0.5。因此,重点应从源头上防范丰水期非点源污染排放,建议进一步加强水土保持工作,以减少林草天然源水土流失引发的非点源污染排放,同时也应加强农田养分管理以减少养分流失。     

安家沟流域面源污染空间分布特征

【目的】揭示安家沟流域面源污染的空间分布特征,为黄土丘陵沟壑区面源污染防治及削减提供理论依据。【方法】采用浓度法,结合流域内2006-2014年土地利用现状调查、降雨量、径流量等资料,对坡面径流、沟道径流及坝库蓄水的水质进行分析,研究了污染物负荷在坡面-沟道-库区的变化情况。【结果】结果表明流域主要面源污染物为CODMn、BOD5、NO2-N、NH3-N、TP、F-、TN,坡面污染物总负荷达到2.12kg/hm2,主要来自农地和林地。坡面污染物在随径流向沟道汇集的过程中发生衰减,沟道径流总负荷降低到1.44kg/hm2,衰减率TP(57.15%)>CODMn(45.98%)>NH3-N(39.97%)>TN(38.86%)>F-(35.34%)>NO2-N(9.37%)>BOD5(2.86%)。沟道径流入库蓄积后大部分污染物发生降解,各污染物降解率均在87%以上,降解率TP(99.99%)>NO2-N(98.39%)>BOD5(94.99%)>CODMn(91.41%)>TN(89.80%)>NH3-N(88.86%)>F-(87.41%),TP几乎全部降解。【结论】研究区内水土保持措施可有效减轻面源污染程度,流域内污染物负荷总体上呈现出坡面径流向沟道径流衰减,沟道径流向库区蓄水降解的趋势。     

基于SWAT模型的流域非点源污染模拟——以密云水库北部流域为例

本文利用SWAT(Soil and Water Assessment Tools)模型,在GIS技术和流域数字高程模型的支持下,对北京密云水库北部区域进行了流域非点源污染模拟研究,建立了一套适用于SWAT模型的研究区非点源污染基础信息库;根据2000-2002年的气象、水文、水质等监测数据,对研究区非点源污染负荷的时空变化进行模拟.结果表明,在空间尺度上,白河流域产流(占总流域的47.75%)、产沙(占总流域的53.65%)最大,但潮河水系含沙量(占总流域的62.55%)最大;单位面积氮磷流失量最高区域在潮河水系的东部丘陵区安达木河控制流域,其次为西部山地区的白河水系控制流域, 流失量最低的区域出现在潮河水系中部冲积扇区主河道控制流域.在时间尺度上,8月份流量最大,占雨季总流量的51.48%;而硝态氮和矿物质磷在9月份输出最大, 分别占雨季总输出83.64%和50.55%.不同土地利用类型非点源污染流失负荷不同,不同土地利用类型非点源污染流失负荷不同,耕地负荷贡献最大,其次是农村居民点,林地的污染负荷贡献最小.     

苕溪流域农业面源污染的综合评价

基于2008年农业统计数据,对苕溪流域所辖6个区县的水环境农业面源污染进行了分类调查,并采用等标污染负荷的评价方法对各类污染源进行评价。结果表明：2008年各农业非点源污染源流入苕溪流域水体的COD,TN和TP分别占总量的67.82%,28.75%和3.42%,等标污染负荷率COD,TN和TP分别为6.88%, 58.37%和34.75%。就各农业非点源污染源来看,畜禽粪便污染源的等标排放量和污染负荷最大,成为威胁苕溪流域水体的最大污染源。     

浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染负荷研究

为探究浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染现状,运用污染输出系数法对非点源污染负荷进行估算,并应用地理信息系统(GIS)技术对非点源污染负荷的空间分布特征进行分析.结果表明,2007年浙江省安吉县西苕溪流域非点源污染COD、TN、TP、NH3-N输出总量分别为2 236.12t、1007.22t、78.11t、82.90t,分别占西苕溪流域污染物总量的71.91％、70.05％、83.52％、23.64％,其中农村生活污水、农林用地和村镇工业废水是COD的主要污染源,农林用地是TN的主要污染源,农村生活垃圾、畜禽养殖和农林用地是TP的主要污染源,畜禽养殖和村镇工业废水是NH3-N的主要污染源.在空间尺度上,非点源污染负荷主要集中在西苕溪流域中下游地区,COD、TP、NH3-N输出量从上游至下游逐渐增加,但TN输出量相近.     

基于SWAT模型的渭河流域分区径流模拟研究

【目的】研究SWAT模型在渭河流域水文循环过程模拟上的适用性,为渭河流域时空径流响应研究奠定基础。【方法】依据林家村、咸阳、华县、张家山和状头5个水文站,将渭河流域划分成5个子区间,基于SWAT分布式水文模型,对各子区间1978-1982年和1983-1986年的月径流过程分别进行校准和验证,并对各分区径流模拟结果的合理性进行分析。【结果】渭河流域各水文站月模拟流量过程与实测流量过程均拟合较好,校准期林家村、咸阳、华县、张家山和状头5个水文站的相关系数分别为0.73,0.81,0.86,0.79,0.79;纳什系数分别为0.58,0.75,0.77,0.65,0.51;相对误差分别为10.73,-2.73,-11.20,-19.95,-10.80。验证期5个水文站的相关系数分别为0.87,0.81,0.86,0.75,0.79;纳什系数分别为0.80,0.77,0.82,0.68,0.69;相对误差分别为16.81,17.95,19.91,19.72,19.87,均满足要求。SWAT模型模拟效果较好,但并未达到最佳,主要是研究区利用数据的限制以及模型自身不确定因素的综合影响所致。【结论】SWAT模型在渭河流域各个分区均有较好的适用性,为研究渭河流域气候和土地利用变化的时空径流响应提供了模型基础。     

秦岭北麓小流域地面水质特征及农业面源污染负荷

【目的】研究农业面源污染对秦岭北麓河流水质的影响及其面源污染负荷,为更科学有效地治理水环境及促进农业的可持续发展提供参考。【方法】以陕西周至余家河竹峪乡段流域为监测对象,从上游到下游共布设了8个水质监测点,分析2012-10-2013-10水质基本性质(流量、水温、pH、总悬浮物、溶解氧、电导率)和面源污染指标(总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD))的变化,并在此基础上,采用排污系数法和等标污染负荷法计算各污染物的等标污染负荷,从而确定出该区域主要农业面源污染来源。【结果】2012-10-2013-10,余家河流域水体TN质量浓度逐渐降低;TP质量浓度春季较高,其次是秋季和冬季;水体COD质量浓度呈波动性变化,在2013年由春季进入夏季后,总体呈下降趋势。各水质监测指标中,除TN质量浓度严重超标(最高超标9.6倍)外,其他指标均符合地表水Ⅲ~Ⅳ类水质标准。余家河流域农业生产过程中排放到河流中的TN、TP及COD等标污染负荷总量分别为2.167 0×10-6,0.617 0×10-6,0.670 0×10-6 m3/年,污染物贡献率依次是TN>COD>TP,主要污染源贡献率依次为生活污水>种植业>畜禽养殖。【结论】陕西周至余家河流域的农业面源污染属于农业生产和生活的复合污染。     

典型农业小流域面源污染源解析与控制策略——以丹江口水源涵养区为例

【目的】对丹江口库区典型小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该地区农业面源污染负荷和污染源,以期为制定针对性防控策略及促进农业绿色发展提供参考依据。【方法】通过问卷调查形式对谭家湾流域进行实地走访调研,对两个村域内的种植、养殖和人居生活等污染源进行分类调查,应用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷进行估算。【结果】谭家湾流域农业面源污染实际产生量由2015年的162.32 t降低至2020年的27.79 t,等标污染负荷总量由62.44 m³下降至21.14 m³,主导污染源由土地利用转变为畜禽养殖。流域内总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的年负荷总量分别为5.56、0.86和21.37 t。各类污染源的贡献率表现为：畜禽养殖>土地利用>农村生活,其中生猪养殖的TN、TP和COD负荷量分别占流域负荷总量的50.91%、64.20%和46.66%,是该地区最重要的污染源。TN是流域内最主要的农业面源物,其污染等标负荷占负荷总量的52.6%,其次为TP,污染负荷率为40.7%,COD的等标污染负荷率最小为6.7%。环境污染风险评价结果显示,流域内畜禽粪便耕地负荷警报值为0.489,分级级数为Ⅱ,对环境构成污染的威胁为“稍有”,流域养殖总量在现有基础上还有10 815头猪当量的扩增空间。【结论】2015年以来,流域农业面源污染强度显著降低,保持合理的禽养殖规模,同时做好污染物消减措施,对促进丹江口库区典型流域农业面源污染持续减排具有重要意义。     

基于多耦合模型的盛桥河流域水环境模拟研究

【目的】对流域水环境污染进行解析、评估和预测,为流域水环境综合治理决策提供参考。【方法】以合肥市庐江县盛桥河流域为例,搭建流域水文、水动力与水质多耦合水环境模型,通过陆域-水体全过程模拟,解析污染负荷分布与河道水质响应规律,预测城镇截污纳管、农村污水处理、畜禽水产养殖整治、非点源污染管理措施及其组合情景下水环境治理效果。【结果】模拟可知,盛桥河流域典型丰、平、枯水年非点源NH_3-N入河污染负荷分别为88.23,42.81与35.45 t/年,TP入河污染负荷分别为7.53,3.65与3.24 t/年。最不利水文年(枯水年)汛期和非汛期河道水质均有超标现象,NH_3-N和TP最大超标倍数分别为1.42和0.90。河道流量与水质有较强的相关性,在低流量区间内,随着流量的增大水质有所好转;当流量大于0.52 m~3/s时,TP的质量浓度趋于稳定,NH_3-N的质量浓度有所升高。多措施综合治理后,盛桥河水质可达到地表Ⅲ类水标准,流域出口NH_3-N的月平均质量浓度低于0.91 mg/L,TP低于0.18 mg/L。【结论】所构建的流域水文、水动力与水质多耦合水环境模型在流域水环境污染解析、评估与预测应用中具有较好的可靠性和普适性。盛桥河流域汛期与非汛期河道水质的主导因素分别是非点源和点源污染,流域水-陆统筹、点-面兼治是解决流域水环境问题的根本原则。     

小流域非点源污染模拟与仿真研究——以HSPF模型在西丽水库流域应用为例

流域范围非点源污染的环境影响评价是流域水环境管理的基础，模拟仿真研究可为削减非点源污染负荷提供必要的政策依据。在简要介绍了HSPF模型的基本结构的基础上，应用HSPF模型模拟了2000年、2004年7月至2005年6月深圳西丽水库流域水量和水质的连续动态变化。采用ArcGIS软件进行流域划分，通过野外监测完成数据采集，根据河流出口断面流量和污染物浓度校准与验证模型，最终输出流入水库的SS、TN和TP的总负荷量与非点源负荷量，并通过判决系数、Nash-Sutcliffe系数等考察模拟值与实测值的吻合程度。研究结果表明，非点源污染是造成水库水质污染的主要原因，果树施肥是水库N、P污染的主要来源，减少化肥使用量可以使非点源污染负荷明显降低。     

基于AHP法的农业非点源负荷总量分配研究

选择反映区域特征的社会、经济、技术水平、环境指标,基于层次分析法(AHP)构建农业非点源负荷总量分配技术体系,并以太湖苕溪流域为例对2007年需削减的农业非点源TP负荷总量在流域6区县内进行了分配。结果表明,临安、安吉、余杭、德清、吴兴和长兴需削减的农业非点源TP负荷总量分别为12.68、75.59、44.09、19.29、66.11和56.52 t;建立的总量分配体系在农业非点源负荷总量分配中具有良好适用性。     

浑河上游清原县非点源污染负荷及其空间分布特征

以浑河上游清原县为研究对象，采用输出系数法和ArcGIS平台对清原县各乡镇和浑河主要支流非点源污染总氮(TN)、总磷(TP)负荷进行估算和空间分布特征分析，探讨从行政分区和河流集水区2个尺度控制非点源污染的方法与指导治理实践。结果表明，2017年清原县TN、TP的输出负荷量分别达3 410.66、208.47 t,重点污染乡镇为清原镇、英额门镇、南口前镇、南山城镇；综合污染负荷较重的支流为长山堡河、古城子河和南杂木河，TN、TP的输出负荷量分别为397.41、331.58、319.03 t, 29.63、22.39、20.04 t;清原流域接近于主干流的区域和支流污染较重，TN、TP污染负荷空间分布有相似性。旱田是TN的主要污染来源，TP主要污染源为旱田、居民生活和养殖；非点源污染控制应关注年内雨季和春季融冻期径流的监测和治理，生活污水和垃圾的收集与处理，分散型养殖和小型加工企的环保管理。     

复杂流域氮磷污染物输出特征及模拟——以南京市云台山河流域为例

为定量分析复杂流域下垫面氮磷面源污染对流域水环境的影响,研究以南京市云台山河流域为研究对象,结合原位观测,并构建降雨-径流水文模型以及面源污染负荷模型,对云台山河总氮(TN)、总磷(TP)浓度的时空变化特征以及流域不同下垫面TN面源污染产生及入河特征进行分析。水质监测结果表明:云台山河TN平均浓度为5.1 mg·L^-1,各河段TN均超Ⅳ类水质标准。TP平均浓度为0.14 mg·L^-1,仅阳山河支流超Ⅳ类水质标准。TN浓度整体表现为下游高于上游,旱季高于雨季。TP浓度空间变化不明显,年内变化缓慢,表现为逐渐下降的趋势。水文模型及面源污染负荷模型对TN的模拟效果较好,模拟结果表明云台山河流域TN年产生量为581.1 t,主要来自农田径流与农村生活源,胜利河片区和主干流片区是TN污染物的主要来源区域。流域TN年入河量为187.8 t,占面源产生量的32%。受土地利用方式及城镇化程度影响,不同片区TN面源污染入河量呈现明显的空间差异性。为达到目标水质,流域TN需削减量为137.3 t·a^-1,其中农田径流与农村生活污染需削减量分别为55.5 t·a^-1和39.7 t·a^-1。研究表明在流域水文资料较缺乏的情况下,结合原位观测与模型构建,可实现流域面源污染物负荷的定量估算。     

沱江流域农业面源污染排放特征解析

【目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县（市、区）2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）绝对排放（流失）总量分别为52.56×10⁴、4.10×10⁴和0.55×10⁴ t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m³,其中TN等标排放量最高（34 151.65 m³）,占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN＞TP、COD,且流域不同县（市、区）等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高（44 898.96 m³）,占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低（1 311.91 m³）,流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高（56 095.43 m³）,上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m³,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高（11 309.51 m³）,位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。