基于SWAT模型的北汝河流域非點源污染研究.pdf

1、在全球經(jīng)濟快速發(fā)展、氣候變暖的背景下，水資源短缺、水環(huán)境污染已經(jīng)成為世界各國科學家關注的焦點。強烈的人類活動影響著土地利用類型的變化，建設用地面積增加，林地和耕地面積大幅度減少，同時由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥農(nóng)藥的大量使用，均增加了流域非點源污染負荷量。大氣溫度增加影響大氣降水模式，隨之影響流域水環(huán)境的變化。隨著土地利用和氣候條件的變化，北汝河流域的水生態(tài)環(huán)境也遭到了破壞。本文基于ArcGIS10.1、SWAT2012和遙感等軟件，以北汝河

2、流域為研究對象，模擬2001～2015年該流域的非點源污染負荷量，并通過氣候模式CMIP3的三種情景模擬預測2046～2064年流域的非點源污染負荷趨勢，進而探討非點源污染對土地利用和氣候變化的響應，可為農(nóng)林復合生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營、管理及其生態(tài)效益評估等提供基礎依據(jù)。主要研究成果如下：
　?。?）通過對北汝河流域子流域劃分水平進行研究分析，綜合考慮不同的子流域劃分對徑流量、泥沙和營養(yǎng)物負荷量輸出結果的影響，確定將北汝河流域劃分為70個

3、子流域最合適。
　?。?）構建適用于北汝河流域的SWAT模型并對比大陳站2001-2015年實測值與模擬值，對參數(shù)進行敏感性分析，通過對模型進行校準和驗證可得，R2和Ens系數(shù)均達到了模型的要求，SWAT模型在北汝河流域有一定的適用性。
　?。?）通過對流域內(nèi)2001年和2014年兩期的遙感影像進行分類處理，得知兩期土地利用類型均以林地和耕地為主，2001和2014年林地分別占總面積的50.14％和49.23%，耕地分別占總

4、面積的46.89%和41.62%。兩期的土地利用類型比較可得，林地和耕地的面積減少，建設用地和交通用地面積增加。
　　（4）北汝河流域非點源污染負荷中氮負荷以溶解態(tài)氮為主，磷負荷以吸附態(tài)磷為主。
　　（5）基于2001（L1）年和2014（L2）年的土地利用圖，模擬流域2001～2015年的非點源污染負荷情況。L1和L2下泥沙、總氮和總磷負荷量均在汛期較高，枯水期較低，但具體月份有差異。L1和L2下總氮、總磷負荷空間分布格局

5、基本一致，均表現(xiàn)為中東部高西部低，中東部地區(qū)是非點源污染重點控制區(qū)。
　?。?）對流域內(nèi)各縣區(qū)非點源污染負荷量進行分析可得，汝州市泥沙和氮磷負荷總量、單位林地面積泥沙和氮磷負荷量最高；嵩縣單位耕地面積泥沙和氮磷負荷量最高；嵩縣泥沙和氮磷負荷總量最低；襄城縣單位耕地面積泥沙和氮磷負荷量最低；禹州市單位林地面積泥沙和氮磷負荷量最低。各縣區(qū)單位耕地面積非點源污染負荷量均高于單位林地面積負荷量，表明耕地是非點源污染負荷的主要來源。農(nóng)田防護

6、林特別是河、渠岸邊的緩沖林帶對降低泥沙和非點源污染負荷進入水體有較好的效果，林農(nóng)復合生態(tài)系統(tǒng)在一定程度上也能達到此種效果。
　　（7）SRES A2（高排放）、SRES A1B（中排放）和SRES B1（低排放）三種情景下，2046-2064年與2001-2015年相比徑流量總體均呈減小的趨勢，但趨勢不明顯。2046-2064年三種情景下年內(nèi)徑流量變化趨勢一致，7、8月徑流量較大，12月～2月徑流量較小。三種情景下產(chǎn)水量空間分布格

7、局較一致，均表現(xiàn)為西高東低。
　?。?）三種情景下，2046-2064年與2001-2015年相比泥沙負荷量總體呈減小的趨勢，但趨勢也不明顯。2046-2064年三種情景下年內(nèi)泥沙負荷量變化趨勢較一致，均表現(xiàn)為7、8月較大，11月～4月較小。三種情景下單位面積產(chǎn)沙量均表現(xiàn)為東高西低的空間分布格局。
　?。?）2046～2064年A2情景下總氮負荷量呈減少的趨勢，A1B情景下呈增加趨勢，B1情景下變化比較穩(wěn)定。2046-206

8、4年三種情景下流域內(nèi)年內(nèi)總氮負荷量變化趨勢較一致，5月～8月總氮負荷量較大，10月～2月總氮負荷量較小。三種情景下單位面積總氮負荷均表現(xiàn)為東高西低的空間分布格局，這與流域內(nèi)產(chǎn)沙量的空間分布格局一致。
　?。?0）三種情景下2046～2064年總磷負荷量總體均呈增加的趨勢。A2和B1情景下年內(nèi)總磷負荷量變化趨勢較一致，7月～8月較大，12月～2月較??；A1B情景下總磷負荷量在5月和7月～9月較大，11月～2月較小。三種情景下單位面積