基于AnnAGNPS模型的三峡水库生态屏障区径流与土壤侵蚀的变化

利用调查统计和生态产业化工程建设数据,基于GIS技术和AnnAGNPS模型预测三峡水库生态屏障区7条典型农林小流域4种情景模式下径流和土壤侵蚀的变化。结果表明,与2000年相比,2020年7条流域地表径流量将平均减少40.7 mm,土壤侵蚀量将减少5.41 t·hm^-2;流域径流量与坡度呈显著正相关性(p<0.05),与林地面积比率呈显著负相关性(p<0.05),与农地比率相关性不显著; 土壤侵蚀量与林地面积呈显著负相关性(p<0.05),与农地面积呈显著正相关性(p<0.05),土壤侵蚀量空间变异系数均值为160%,为径流量的4.35倍,土壤侵蚀影响因素的不确定性远多于径流量;三峡水库屏障区实施退耕还林和生态产业化工程建设后,水土保持功能持续增强。利用AnnAGNPS模型输出的方法能较为客观地计量流域尺度径流量和土壤侵蚀量,但该方法所需数据量庞大,可能会限定其他地区的推广。     

AnnAGNPS模型土壤数据库的建立——以柴河上游小流域为例

AnnAGNPS模型为针对农业非点源污染的非点源污染负荷估算模型,从方便该模型在中国应用的角度出发,以辽河重要支流柴河上游流域为例建立了适合该流域的AnnAGNPS模型土壤数据库,并着重介绍了土壤数据库中土壤质地的转换及相关参数的获取方法。基于已建立的土壤数据库对AnnAGNPS模型在该流域的适用性进行了检验,结果表明AnnAGNPS模型适用于该流域,即已建立的土壤数据库适合AnnAGNPS模型在该地区使用。     

AnnAGNPS模型研究及应用进展

【目的】AnnAGNPS(Annualized Agricultural Non-Point Source Pollution Model)模型是由美国农业部开发的用于模拟评估流域地表径流、泥沙侵蚀和氮磷营养盐流失的连续型分布式参数模型。文章对AnnAGNPS的国内外研究应用进行了全面综述,以期为模型在我国的深入研究和应用提供参考。【方法】从AnnAGNPS模型的机理、结构、国内外应用现状及我国应用中存在的问题等方面作了综合性总结。【结果】模型应用情况表明,模型对径流和非点源污染的模拟基本在可接受精度范围内,对于地表径流的模拟能力要强于泥沙和氮磷营养盐,对总磷输出的模拟表现出了较大的不确定性;年、月时间尺度模拟精度高于单场降雨的模拟精度;单场降雨雨量越大,模拟效果越好;大尺度区域模拟精度低于小尺度区域;对洪峰流量估计过高。【结论】我国目前对模型的适应性和重要参数的敏感性分析方面研究较多,受相关数据获取困难等因素的影响,AnnAGNPS模型的应用缺乏系统性和连续性。对模型的修正或改进,以及非点源管理措施效果的模拟评价等方面的研究有待加强。     

辽河源头区典型小流域农业非点源污染模拟

目前辽河流域农业非点源污染比较突出,因此对其研究具有重要的现实意义及理论价值.选择辽河源头区典型一泉涌小流域为研究区,应用AnnAGNPS模型对泉涌小流域的上游(泉涌河道)及下游(会中河)3-10月的水体进行了农业非点源污染模拟.通过对氨氮、总磷污染物的实地监测及模型模拟估算,运行结果显示AnnAGNPS模型对氨氮具有较好的模拟效果,误差控制在15%以内;对总磷的模拟结果误差较大.氨氮、总磷模拟的最小模拟偏差为1.37%,最大模拟偏差为36.36%.模拟数据表明AnnAGNPS模型在泉涌小流域基本可行,也为该模型在中国北方寒冷地区的合理使用做了有益的尝试.     

伏牛山区陶湾流域径流泥沙模拟误差分析

以豫西伏牛山区陶湾流域为研究对象,利用该流域2006—2007年22次径流、泥沙数据对分布式AnnAGNPS（Annualized AGricultural NonPoint Source）模型进行校准,2008—2009年31次径流、泥沙数据对模型进行验证。选取R²（决定系数）、E（效率系数）、VE（误差比）等统计参量评估流域径流、泥沙、氮、磷物质输出的模拟精度。结果表明:（1）SCS-CN值是径流模拟精度的主要影响因素,校准期内径流VE=-7.7%（R²=0.95,p < 0.05）,验证期内VE=-6.1%（R²=0.90,p < 0.05）,误差值位于可接受的范围之内, < ±15%。径流误差相对较低,径流模拟精度也影响泥沙和氮、磷的模拟精度;（2）泥沙模拟误差影响因素较为复杂,植被覆盖率、曼宁粗糙系数等因素最为敏感,还受流域DEM、土壤、土地利用等空间参数精度的影响。校准期内VE=15.1%（R²=0.55,p < 0.05）,验证期内VE=17.0%（R²=0.60,p < 0.05）,泥沙模拟误差较径流要大。泥沙和径流模拟误差趋势相同,对小型降雨事件,模拟值偏高,大型降雨事件模拟值偏低。（3）氮、磷模拟值具有更大的不确定性,氮VE=22.0%（R²=0.69,p < 0.05）,磷VE=24.0%（R²=0.48,p < 0.05）。AnnAGNPS模型对径流、泥沙、氮、磷模拟均存在有一定的不确定性,模拟误差呈现一定的变化趋势。校准后的AnnAGNPS模型可以用于伏牛山区流域。     

珠江三角洲典型流域AnnAGNPS模型模拟研究

针对珠江三角洲地区地表水体日益突出的氮、磷富营养化问题，选择新田小流域为主要研究对象，应用GIS技术和AnnAGNPS模型，对流域出口及重要景观单元出口的径流量、总氮和总磷进行同步观测和模拟估算。结果表明：（1）AnnAGNPS模型具有较好的模拟效果，在径流量、总氮和总磷的模拟估算中，最小模拟偏差为1.4%，最大模拟偏差为34.34%，模拟值与实测值之间具有很好的相关性;（2）在所观测的4场降雨中，模拟效果受雨量的影响较为明显，在一定范围内，雨量越大，模拟效果越好，雨量越小，模拟效果越差;（3）不同景观单元由于下垫面性质及其人类活动强度大小影响的不同，模拟效果也表现出一定的差异，果园＋林地景观单元模拟效果最好，而水田＋旱地景观单元模拟偏差较大;（4）水田＋旱地景观单元总氮、总磷污染负荷比重大，是农业非点源污染来源的主要类型和关键源区，这一结果可为区域非点源污染控制和管理提供决策支持。     

AnnAGNPS和SWAT模型对非点源污染的适用性研究——以中国科学院盐亭紫色土生态试验站为例

为了选取适合于紫色土流域的机理模型。同时为控制紫色土丘陵区的农业非点源污染。以及为三峡库区内非点源污染物输出与控制提供科学依据,本文将2种机理参数模型AnnAGNPS与SWAT运用到不同土地利用方式下的紫色土小流域,对地表径流和非点源污染物的输出模拟进行研究。通过适用性研究发现：2种模型对紫色土流域的径流量模拟效果最为理想,平均误差为-7.5％和2.9％;而模型对流域的泥沙模拟效果均不理想,误差较大;对于养分迁移的模拟,AnnAGNPS模型的模拟效果要好于SWAT模型。平均误差控制在10％左右。因此,AnnAGNPS模型更适合在紫色土典型流域进行模拟运用,可获得可信度较高的模拟结果。     

基于AnnAGNPS模型的大宁河流域泥沙输移比评价

选择三峡库区大宁河流域为研究区,基于流域土地利用、土壤、地形及11个气象站8 a气象数据等资料,利用分布式流域评价模型-AnnAGNPS研究了流域泥沙输移特性.结果表明,大宁河流域多年平均输沙量自上游巫溪站的1.25×106t/a,沿程递增至大昌站的1.81×106t/a,大昌站以下增加缓慢,到流域出口为1.95×106t/a;东溪河和巫溪站以下至大昌站的大宁河干流左岸区间是两大产沙集中区;全流域SDR值为0.30,各子流域SDR值变化范围为0.376～0.531,与相关文献研究结果一致;干流控制站SDR值与流域站点控制面积呈负相关关系(r2=0.73),但这种关系在各支流上不明显,这是由于各子流域地形、土壤、土地利用和降雨量空间异质性都很大,表明对于不同的流域,仅用SDR值与流域面积关系无法确切计算其SDR值.     

基于AnnAGNPS模型的罗李村子流域水文模拟与评价

以灞河上游罗李村子流域为研究区,基于子流域2001—2010年日尺度气象水文数据和流域地形、土壤和土地利用数据,构建了AnnAGNPS（Annualized Agricultural Non-point Source Pollution model）模型数据库,确定了最优子流域划分方案,模拟了流域年、月、日尺度径流变化。结果表明:（1）当临界源面积（CSA）取100 hm²,最小初始沟道长度（MSCL）取70 m时,模型将流域划分为1 030个分室,420个沟道,能较好地概化流域下垫面特征。（2）模型对年、月、日尺度径流模拟Ens均大于0.51,R²均大于0.55,Re小于10%,模型能够较好地反映罗李村子流域的径流过程,对流域水资源的合理利用具有指导作用。     

黄土丘陵沟壑区岔口小流域AnnAGNPS模型数据库建立

AnnAGNPS模型是一个能够连续模拟来自流域的地表径流、沉积物、污染负荷的分布式非点源污染模型。模型具有应用前景广泛、有效、参数数据需要量大、区域差异大、获取难的特征。以黄土高原丘陵沟壑区典型流域为例,建立了基于AnnAGNPS模型的岔口小流域非点源污染基础信息数据库,包括气候、土地利用、土壤和地形数据库。所需的模型参数大多通过实地调查,部分参数来源于文献数据。此数据库为岔口小流域农业非点源污染状况的进一步研究提供基础数据的同时,可供类似研究区域借鉴或为流域其他相关研究提供参考。