SWAT模型研究及应用进展

SWAT模型因“3S”技术的成熟得到了飞速的发展和应用,是目前研究水文和面源污染等问题的一个有效工具。本文简介了SWAT模型的发展与特征,概述了SWAT模型目前在国内外的研究现状,并对SWAT模型今后的发展提出了建议,为模型的进一步完善和发展提供基础。SWAT模型在面源污染和水文过程模拟中都取得了不俗的成果,并逐渐成为水文和水质研究的主要手段。模型的数据获取、研究尺度和不能精确地反映污染物质在各种景观中的迁移过程是模型所存在的缺陷,需要进一步研究与完善。     

SWAT模型对农业面源污染模拟的适用性分析

利用SWAT模型,对阜新地区的农业面源污染进行分析,结果表明:SWAT模型对阜新地区农业面源污染模拟具有一定的适用性,总氮和总磷的模拟误差均可控制在±30%以内,基本能满足区域面源污染模拟的精度要求,可作为区域农业面源污染治理规划的模拟平台。     

基于 SWAT模型的小流域面源污染负荷时空分异研究--以重庆市万州区陈家沟小流域为例

以三峡库区陈家沟小流域为研究区,通过实地监测调查和资料收集建立空间和属性数据库,采用2006、2007年监测数据建立SWAT模型,并进行模型参数率定,利用2008、2009年的监测数据进行模型验证。应用验证后的SWAT模型模拟分析研究区面源污染负荷的时空分异规律以及不同土地利用类型污染负荷的差异性,结果表明：空间上,小流域内不同子流域的污染负荷存在差异;时间上,污染负荷分布与降雨周期、农药化肥施用时间密切相关;不同土地利用类型面源污染负荷存在差异,耕地负荷最大,林地最小。针对面源污染负荷的时空分异性,综合考虑土地利用方式和小流域生态、经济要求,提出了小流域面源污染防治措施配置建议。     

巢湖流域土地整治与面源污染时空过程及关系

为了保障农田安全和生态型土地整治的顺利进行,以巢湖为研究对象,运用SWAT模型模拟巢湖流域2000—2010年面源污染(总氮、总磷)的空间分布,采用地理加权回归(GWR)模型评估2000—2010年实施的2609个土地整治项目对面源污染的影响.结果表明:(1)巢湖流域面源污染恢复与恶化情况并存,总体偏向改善.(2)20...     

SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展

非点源污染是水环境污染的主要来源之一,其过程机理复杂,应用水环境污染模型模拟是研究非点源污染的重要手段.SWAT模型是国际上著名的分布式流域水环境模型之一,结合了遥感(RS)、地理信息系统((GIS)技术,能够准确、长时间段连续地模拟复杂流域的各种水环境过程以及气候变化、土地利用类型、管理措施对流域水平衡和非点源污染的影响,为监测、评价、研究流域水环境非点源污染状况提供了强大的支持平台.在大量调研国内外相关文献的基础上,围绕模型的主要标志性改进及应用成果介绍了SWAT模型的发展历程和现状,论述了模型应用于水环境非点源污染研究的几个主要方面和国内外研究新进展,分析了目前国内应用SWAT模型进行水环境非点源污染研究存在的问题,并对SWAT非点源污染子模型的发展趋势做了展望,以推广这一先进模型在国内的应用范围,提高非点源污染模拟、监测、评价工作的效率及结果的可靠性.     

气候变化对营口地区农业面源污染影响的定量评估研究

结合SWAT模型,定量分析气候变化对营口地区农业面源污染的影响。研究结果表明:气候变化对区域农业面源污染有显著影响,其中温度升高2℃,其总氮含量减少11.4%,总磷含量减少11.6%,降水增加10mm,其总氮含量增加17.9%,总磷含量增加18.7%。研究结果对于应对气候变化区域水资源安全规划具有重要的参考价值。     

流域侵蚀产沙模型与农业面源污染模型研究综述

土壤侵蚀和农业面源污染是普遍存在的一种现象。国外对于侵蚀产沙的研究开始较早,目前已经有一些成熟的分布式产沙模型,而且有一些成熟的分布式产沙模型已经耦合了农业面源污染模型。国内对侵蚀产沙模型的研究起步较晚,农业面源污染模型只有一些统计型模型,尚没有侵蚀产沙和农业面源污染相结合的模型。系统评述了当前的侵蚀产沙模型和农业面源污染模型,并对存在的问题、今后的发展方向及GIS、RS技术在该领域的应用等提出了一些看法。     

SWAT模型在陕西黑河流域非点源污染模拟中的应用

SWAT模型是最具有活力的非点源污染模型之一,能够与GIS结合模拟复杂大流域不同土地利用条件下的非点源污染情况.本研究在建立流域非点源污染研究基础数据库的基础上,根据实测资料的完整性,运用GIS与分布式参数机理模型SWAT 2000版本的集成,利用1991-1996年的实测水量、泥沙和营养负荷数据进行参数率定,应用1997-1998年的实测数据进行模型验证,从而确定SWAT模型在黑河流域非点源污染模拟中的适用性和可靠性,可为流域非点源污染负荷的估算提供可靠的模型基础.     

农业面源污染模型及其应用研究

论述了国内外农业面源污染模型的研究进展及应用现状,重点对几种常见农业面源污染模型进行分析比较,提出相关模型现存问题及解决措施,并同时对农业面源污染模型未来研究趋势进行展望。     

农田氮磷面源污染环境风险研究评述

为了促进我国农田氮磷面源污染环境风险防控的理论研究和实践应用,对国内外农田氮磷面源污染的环境风险研究进行总结和评述。通过对相关文献系统调研和梳理,将农田氮磷面源污染环境风险研究分为三个方面:一是氮磷面源污染风险源识别与风险机理研究,二是氮磷面源污染环境风险模型模拟研究,三是氮磷面源污染环境风险控制研究。研究认为我国面源污染研究对国外模型的局限性关注不够;缺乏面源污染风险评价和控制技术标准;氮磷面源污染环境风险发生机理和防控机制研究不够深入。今后我国农田氮磷面源污染环境风险研究应着重以下几个方面:(1)农田面源污染发生机制及其影响因子的研究;(2)面源污染环境风险评价方法和防控技术标准,特别是农田氮磷施用环境安全阈值研究;(3)农田氮磷面源污染风险与农户行为的关系研究;(4)农业面源污染的综合治理研究。     

水土流失面源污染及其防控研究综述

水土流失是面源污染发生的重要形式和运输的主要载体,开展水土流失面源污染防控研究对于保障区域或流域生态安全具有重要的现实意义。阐述了水土流失、面源污染与水体环境的因果效应,在概括水土流失面源污染防控和模型化研究现状的基础上,提出了开展水土流失和面源污染研究的建议。     

SWAT模型研究应用进展

利用数学模型来分析非点源污染空间分布是评估非点源污染控制中特定管理措施和管理情景效果的重要工具，也是研究环境变化条件下水资源管理问题的重要手段。20世纪70年代以来，随着人们对非点源污染的重视。产生了很多优秀的非点源模型，SWAT（Soil and Water Assessment Tool）就是其中之一。SWAT模型具有综合、分布、基于物理机制并且与GIS集成的特征，具备准确模拟流域水文状况的能力。并已在水资源和环境领域中得到广泛的承认和普及。介绍了SWAT模型的特点和主要应用，对其在非点源污染模拟和控制、环境变化对水文响应的影响、洪水短期预报等领域的最新进展进行了评述，并对我国在应用SWAT模型方面的发展方向进行了初步探讨。     

SWAT模型及其应用研究

利用数学模型来模拟水文、泥沙、非点源污染过程是流域管理中对特定管理措施的效果进行评估的重要工具,也是研究环境变化条件下水资源管理的重要手段。SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是一个集成了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和数字高程模型(DEM)技术的目前国际流行分布式水文模拟工具。介绍了SWAT模型的发展历程、原理及特点,概述了SWAT模型目前在径流模拟、非点源污染模拟与控制、气候变化对水文响应的影响、模型参数敏感性分析方面的进展情况,并对SWAT模型今后的应用和改进方向作了初步探讨。     

基于SWAT模型的大宁河流域非点源污染空间特性研究

以三峡库区大宁河流域为研究区域,应用SWAT模型进行了流域农业非点源污染负荷的模拟计算。利用巫溪水文站2000-2004年的实测日径流和泥沙数据进行了模型的率定与验证。验证结果表明,SWAT模型适用于大宁河流域。利用验证后的模型分析了大宁河流域2003年的非点源污染空间分布特征,结果发现,大宁河流域西部地区是土壤侵蚀发生相对严重的地区,有机氮产小的地区和高泥沙量产出的地区大致相同。总体上,大宁河流域非点源污染的产生量西部高于东部,南部高于北部,中部地区最小。针对SWAT模型的空间分析结果提出了该区非点源污染的防治措施。     

基于水量水质耦合模型的辽宁西部农业面源污染模拟研究

将辽宁非饱和水量模型和水质模型进行耦合,并以辽宁西部某流域为研究区域,对该区域的农业面源污染进行模拟。此外通过设定不同农业耕作方式,模拟分析不同耕作方式对流域面源污染影响。研究结果表明:构建的水量水质耦合模型在流域农业面源污染模拟具有较好的精度,各指标模拟误差小于25%,拟合系数在0.6以上,模型适用于区域农业面源污染模拟。研究成果对于干旱半干旱区域农业面源污染提供方法参考。     

太湖上游地区面源污染氮素入湖量模拟研究

以太湖上游地区为研究对象,通过TM/ETM解译获取土地利用信息,应用IDRISI软件的水文分析模块,对太湖上游地区进行流域划分,选择代表性小流域进行野外监测,分析流域土地利用与河流水质的联系,估算林地、耕地产出径流的面源污染总氮浓度特征;在此基础上采用代表性流域实测参数与分布式水文模型相结合的思路,开发基于单元格网的面源污染模拟模型,应用1980~2000年水文站实测序列对模型进行率定和校验,模拟太湖上游地区面源污染总氮的空间分布及入湖量。研究结果显示,太湖上游地区林地产出径流的总氮浓度参数为0.778 mg L-1,耕地产出径流的总氮浓度参数为2.518 mg L-1。模型及参数在太湖上游地区具有较好的应用效果,验证区径流模拟的平均误差为13%,总氮输出量模拟的平均误差为11.6%。应用模型估算太湖上游面源污染总氮入湖量为7 632 t a-1,约占总入湖量的40.8%。研究区内不同土地利用类型的面源污染总氮输出差异较大,其中耕地面源污染总氮输出量为4 289 t a-1,占面源污染输出总量的56.20%;林地和城镇用地面源污染总氮输出量分别为1 849 t a-1和1 270 t a-1,占面源污染输出总量的24.22%和16.64%。     

基于SWAT模型的东北水稻灌区水文及面源污染过程模拟

灌区水文过程对于面源污染物的迁移、转化起到了重要的驱动作用。为揭示东北水稻灌区的水文及面源污染过程,该文在多年试验的基础上,运用修正的SWAT模型对其开展了模拟研究。2009-2011年在吉林省前郭灌区针对水稻生育期及冻融期内的灌区水文过程和农田面源污染物迁移、转化过程开展了系统的监测与试验。水稻生育期内,各级排水系统表现出不同的水文过程:末级排水沟中,由田间通过表层渗流进入排水沟的高浓度的水被灌溉退水所稀释,汇流排水沟的槽蓄量则在很大程度上影响了排水过程及污染物的对流和掺混过程。根据水稻灌区水文特性,以汇流排水沟为子流域,分别采用非稳定渗流公式和马斯京根法描述子流域中稻田向排水沟的渗流排水过程以及向子流域出口的排水汇流过程。试验和模拟结果表明:铵氮(NH4+)、硝氮(NO3-)和化学需氧量(COD)的浓度变化主要取决于排水过程,表层渗流和深层渗流过程决定了排水沟中NH4+和NO3-浓度过程,而排水沟中COD浓度还受到灌溉退水的影响。采用溴(Br-)作为示踪剂,通过测定土壤含水率、温度及示踪剂浓度变化,研究了冻结期的水文过程和面源污染物迁移过程,示踪试验结果显示,冻融期土壤中水流运动受到土壤基质势、温度势及重力势的影响,冻土中平衡状态下基质势为土壤温度的函数,土壤中污染物渗出通量与水分渗出通量表现出线性关系。基于水稻灌区下垫面产汇流特性和冻融期土壤对于灌区水文过程以及面源污染物迁移的影响机理,在SWAT模型模块修订的基础上,模拟了东北地区水稻灌区面源污染迁移流失过程,模拟流量、NH4+、NO3-、COD浓度与实测值符合较好,表明改进的模型能够用于东北地区水稻灌区的水文及面源污染过程模拟。     

GIS技术在农业面源污染研究中的应用

地理信息系统(GIS)技术具有分析速度快、智能化、可视化和信息化的优点,利用 GIS技术研究农业面源污染问题已经成为近年来研究农业面源污染的一大趋势。本文阐述了基于 GIS在农业面源污染研究中的主要应用技术,包括农业面源数据处理与管理、时空分布与空间差异性、GIS信息系统开发、大数据可视化、模型模拟、污染风险评估及预警预测等,并提出了 GIS技术在农业面源污染控制和治理应用方面的发展趋势和研究方向。     

农业面源污染及其控制技术研究

水环境面源污染的严重性已受到国内外普遍关注，面源污染业已成为国际上水环境问题研究的活跃领域。从农业面源污染的发生机理和农业面源污染的特点出发，通过分析农业面源污染与水体环境之间的关系，探讨了农业面源污染对水环境的影响。对于面源污染的控制，最佳管理措施（BMPs）现已得到广泛应用。其中，人工湿地、前置库、缓冲带、水陆交错带、水土保持和农业生态工程等是目前研究和应用较多的农业面源污染控制技术。     

坡地水土流失对水体富营养化贡献的研究进展

面源污染逐渐成为世界头号的环境问题,而坡地水土流失伴随着化肥营养元素流失引起的面源污染更是不容忽视,详细介绍了国内外在这一方面的研究进展,面源污染问题的提出直至目前各种污染和流失模型的建立修正,并提出今后水土流失将作为面源污染的重要原因及其主要的研究方向。