基于SWAT模型的三峡库区典型小流域农业非点源污染模拟研究

发布时间：2020-05-21 23:10

【摘要】：随着我国点源污染得到有效控制,非点源污染对生态环境的影响日趋凸显。三峡库区是我国重要的水资源保护区,但区域农业非点源污染问题突出,是长江中上游生态环境治理的重中之重。因此,开展三峡库区农业非点源污染研究,对保护该区域水资源具有重要意义。以三峡库区中部的重庆市万州区长岭镇陈家沟小流域为研究对象,引入SWAT模型建立非点源污染基础数据库,利用流域内的径流、泥沙、总氮和总磷实测数据对模型参数进行了敏感性分析、校准及验证,定量分析了陈家沟小流域非点源污染的时空分布特征和不同施肥情景对非点源污染负荷的影响。取得以下研究成果。(1)构建了SWAT模型基础数据库。在地理信息系统环境下,对小流域土地利用类型图和土壤类型图进行了重新编码,统一了DEM图、土地利用类型图和土壤类型图的投影和坐标；按照SWAT模型对数据的要求,对土壤物理/化学属性、气象参数、作物管理措施等进行了处理；确定集水区面积阈值为15ha,把整个流域划分为25个子流域,通过DEM图、土地利用类型图和土壤类型图的叠加,进而得到281个水文响应单元。(2)采用LH-OAT灵敏度分析法,确定了对模型较敏感的参数。分别对径流、泥沙、总氮和总磷进行参数敏感性分析,综合得到对模型模拟较敏感的17个参数。分别为：SCS径流曲线数、基流alpha因子、深含水层渗透比、土壤蒸发补偿系数、林冠最大截留量、土壤饱和水力传导度、浅层地下水径流系数、主渠道的有效水力传导率、主渠道的有效水力传导率、土壤深度、土壤可利用水量、泥沙被重新携带的线性指数、主河道曼宁系数、地表径流滞后系数、USLE方程保持措施因子、泥沙被重新携带的幂指数、氮渗透系数。以此17个参数为重点来率定和验证模型。(3) SWAT模型能够有效模拟三峡库区典型小流域农业非点源污染,具有适用性。率定和验证模型后,结果表明：径流模拟率定期和验证期的R2和Ens值分别达到0.90、0.84和0.82、0.75；泥沙模拟率定期和验证期的R2和Ens值分别达到0.78、0.60和0.88、0.73；总氮模拟率定期和验证期的R2和Ens值分别达到0.78、0.71和0.71、0.65;总磷模拟率定期和验证期的R2和Ens值分别达到0.65、0.72和0.55、0.61。R2和Ens值能满足规定的要求,月水平下模拟陈家沟小流域径流、泥沙、总氮、总磷负荷量具有适用性。(4)陈家沟小流域年均产沙量4763.41t,年均总氮输出量8.27t,年均总磷输出量0.79t。从时间分布来看,年际变化：由于仅有四年的数据,变化表现出无序性,但是从趋势线可以看出随降雨量的下降,产污量下降;年内变化：非点源污染主要发生在降雨量较多的7-9月,降雨量较小的时期,非点源污染负荷的输出也相对较小。泥沙、总氮和总磷负荷量无论是年际还是年内变化,都表现出较一致的变化趋势。从空间分布来看,非点源污染相对较为严重的区域分布于流域出水口处、流域中部两个集中汇水区和南部高海拔区,可划定为非点源污染的关键源区。(5)单位面积非点源污染负荷量较大的土地利用方式是旱地和水田。非点源污染与施肥水平之间存在着显著的正相关关系,在原有施肥基础上减施50%,总氮负荷量减少了21.13%,总磷负荷量减少了27.91%。可结合施肥对农作物产量的影响,以求得最佳施肥量,既保证作物产量,又能有效减少非点源污染。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X71;X52

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本文编号：2675053