基于SWAT模型的流域非點(diǎn)源污染模擬

張皓天，張 弛，周惠成，沈必成

(1.大連理工大學(xué)建設(shè)工程學(xué)部，遼寧大連 116024;2.黑龍江省水文局，黑龍江哈爾濱 150001)

東北地區(qū)是我國(guó)重要的農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)基地和最大的老工業(yè)基地，城市化水平位于全國(guó)前列，近些年來(lái)，隨著東北地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的逐步深入，東北地區(qū)水環(huán)境污染問(wèn)題日益突出.目前，許多發(fā)達(dá)國(guó)家的研究已經(jīng)證實(shí)，非點(diǎn)源污染是導(dǎo)致水環(huán)境惡化的主要原因之一[1].為了對(duì)非點(diǎn)源污染進(jìn)行有效的治理和控制，必須定量研究污染物的排放規(guī)律.應(yīng)用GIS技術(shù)支持的非點(diǎn)源污染模型，可以對(duì)整個(gè)流域的非點(diǎn)源污染進(jìn)行定量描述，分析其產(chǎn)生的時(shí)間和空間特征，并評(píng)估土地利用的變化對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的影響，為流域規(guī)劃和管理提供決策依據(jù).

SWAT(soil and water assessment tool)模型是美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究局開(kāi)發(fā)的流域尺度分布式水文模型，該模型已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到流域的水平衡、河流流量預(yù)測(cè)和非點(diǎn)源污染控制評(píng)價(jià)等諸多方面.在國(guó)外，早期以Arnold為首的工作組分別從美國(guó)的國(guó)家尺度、流域尺度以及小流域尺度驗(yàn)證了SWAT模型在徑流模擬方面的適用性[2-6];Santhi等[7-10]先后將SWAT模型應(yīng)用于美國(guó)得克薩斯州Bosque流域，對(duì)模型模擬非點(diǎn)源污染的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證;基于美國(guó)經(jīng)驗(yàn)，SWAT模型在其他國(guó)家也得到了廣泛的應(yīng)用[11-15].在國(guó)內(nèi)，SWAT模型的應(yīng)用主要包括3個(gè)方面:產(chǎn)流/產(chǎn)沙模擬、非點(diǎn)源污染研究及輸入?yún)?shù)對(duì)模擬結(jié)果的影響研究.在非點(diǎn)源污染研究方面，胥彥玲等[16]將SWAT模型應(yīng)用到陜西黑河流域的非點(diǎn)源污染研究中;張永勇等[17]擴(kuò)展了SWAT模型的水質(zhì)模塊，并將其成功運(yùn)用到海河流域中;龐靖鵬等[18]以密云水庫(kù)為例，研究了土地利用變化對(duì)產(chǎn)流和產(chǎn)沙的影響.經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)的研究可以發(fā)現(xiàn)SWAT模型是針對(duì)北美的土壤植被和流域水文結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)的，模型自帶的數(shù)據(jù)庫(kù)和中國(guó)的實(shí)際情況有較大出入，而我國(guó)東北地區(qū)又缺乏比較完善的流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，用來(lái)描述流域的很多參數(shù)如果靠直接測(cè)量來(lái)獲得是很困難的，因此估算模型的參數(shù)和驗(yàn)證模型在相關(guān)流域的適用性就顯得尤為重要.這些問(wèn)題限制了SWAT等一系列物理型模型在我國(guó)東北地區(qū)非點(diǎn)源污染研究中的應(yīng)用，而目前我國(guó)東北地區(qū)非點(diǎn)源污染負(fù)荷量估算仍較粗略[19].

針對(duì)上述問(wèn)題，本文選取黑龍江省螞蟻河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，通過(guò)建立和完善研究流域的水文模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用SWAT模型來(lái)模擬該流域的非點(diǎn)源污染的發(fā)生，通過(guò)率定SWAT模型的參數(shù)和驗(yàn)證模型的適用性，得到了適合研究流域的一套模型參數(shù)值;進(jìn)而計(jì)算研究流域內(nèi)產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量，研究非點(diǎn)源污染負(fù)荷的時(shí)空分布規(guī)律，分析影響其分布的主要因素，并評(píng)估不同土地利用類型非點(diǎn)源污染負(fù)荷量，為流域的水質(zhì)管理提供科學(xué)的決策依據(jù).

1 研究區(qū)域概況

螞蟻河流域位于黑龍江省南部，張廣才嶺西側(cè)，是松花江干流右岸的一級(jí)支流，地理位置為東經(jīng)127°15′～129°33′，北緯43°57′～46°26′.螞蟻河源海拔高700m，干流河長(zhǎng)285km，流域面積10547km2，流域主要為山區(qū)和半山區(qū)，地勢(shì)自東向西北，然后向東北傾斜，海拔高程在104～1400m之間，河谷寬闊平坦，地勢(shì)低平，地面組成物上部為亞黏土，下部為沙礫石[20].流域內(nèi)的土壤主要有黑土、暗棕壤、白漿土、草甸土、沼澤土等.流域內(nèi)的主要種植作物為水稻、玉米和大豆，施肥主要以有機(jī)肥、尿素、硫酸鉀和二銨為主.流域內(nèi)多年平均氣溫2.3～3.4℃，年最高氣溫35.5℃，最低氣溫-41.6℃，年降雨量在500～900mm之間.研究區(qū)域地理位置如圖1所示.

圖1 螞蟻河流域示意圖Fig.1 Mayihe watershed

2 基于SWAT模型的非點(diǎn)源污染模擬與驗(yàn)證

在收集資料的基礎(chǔ)上，構(gòu)建研究區(qū)域水文模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù);之后通過(guò)劃分流域內(nèi)的空間單元，對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷量進(jìn)行連續(xù)時(shí)段的動(dòng)態(tài)模擬;最后利用流域內(nèi)的實(shí)測(cè)資料對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行率定.

2.1 流域水文模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

在運(yùn)行SWAT模型前，需要準(zhǔn)備必要的地圖和數(shù)據(jù)庫(kù)以生成SWAT模型輸入數(shù)據(jù)集.模型所需的數(shù)據(jù)可以分成空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù).其中，SWAT模型所需要的空間數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備、修改和存儲(chǔ)可以通過(guò)ArcGIS 9等GIS軟件完成;而降水、溫度、土壤等數(shù)據(jù)則通過(guò)多個(gè)輸入文件以ASCII或者.dbf格式輸入.模型根據(jù)土地利用和土壤類型表，將土地利用圖、土壤類型圖與土地利用和土壤數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行鏈接.

本研究采用的氣象數(shù)據(jù)是流域內(nèi)1966—2001年氣象站點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù).經(jīng)過(guò)查閱《黑龍江土壤》[21]和中國(guó)土壤數(shù)據(jù)庫(kù)以及利用美國(guó)華盛頓州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的土壤水特性軟件SPAW計(jì)算出土壤的屬性數(shù)據(jù)[22].通過(guò)統(tǒng)計(jì)《黑龍江統(tǒng)計(jì)年鑒》和《哈爾濱統(tǒng)計(jì)年鑒》中的資料，得到研究區(qū)內(nèi)3個(gè)縣市的農(nóng)業(yè)管理數(shù)據(jù).

2.2 子流域劃分及水文響應(yīng)單元(HRU)的生成

SWAT模型通過(guò)采用數(shù)字地形分析技術(shù)，利用柵格數(shù)字高程圖(DEM)來(lái)精確描述流域邊界、生成流域河網(wǎng)、進(jìn)行子流域的劃分以及生成水文響應(yīng)單元.流域河網(wǎng)生成的詳細(xì)程度是由定義的上游集水區(qū)面積閾值大小來(lái)控制的;子流域的形成由子流域出口位置來(lái)控制;SWAT模型采用了不能確定空間位置的水文響應(yīng)單元的劃分方法，使用不同的土地利用類型、土壤植被和坡度組合來(lái)生成水文響應(yīng)單元[23].本研究將流域劃分為70個(gè)子流域，在整個(gè)流域內(nèi)共生成了509個(gè)水文響應(yīng)單元.

2.3 SWAT模型參數(shù)率定與模型驗(yàn)證

通過(guò)參數(shù)敏感性分析，先得到了對(duì)徑流影響比較大的高敏感參數(shù)，然后對(duì)這些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將1983—1990年定為模型月模擬的率定期，1991—2001年定為模型的驗(yàn)證期.選擇相對(duì)誤差 Re、相關(guān)系數(shù)R2和Nash-Suttcliffe系數(shù)Ens來(lái)評(píng)價(jià)模型的適用性.模型參數(shù)的最終取值見(jiàn)表1，率定期和驗(yàn)證期徑流率定的結(jié)果見(jiàn)表2.

模型輸出結(jié)果與實(shí)測(cè)平均值之差占實(shí)測(cè)值的百分比應(yīng)小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，即不大于20%;評(píng)價(jià)系數(shù)(Ens和R2)也應(yīng)達(dá)到規(guī)定的精度標(biāo)準(zhǔn)，一般要求R2＞0.6，且Ens＞0.5[24].從表2可以看出研究流域率定期月徑流的Re=5.93%＜20%，Ens=0.73，R2=0.76，Ens和R2均大于0.7.驗(yàn)證期月徑流的Re=2.85%＜20%，Ens=0.82，R2=0.82，Ens和R2均大于0.8.說(shuō)明模擬值和實(shí)測(cè)值之間的擬合較好，精度可滿足模擬要求.將流域內(nèi)1957—2001年的年徑流量觀測(cè)資料進(jìn)行頻率分析，把頻率大于75%的年份定為枯水年，頻率小于25%的年份定為豐水年，其余的年份定為平水年.在模型驗(yàn)證期內(nèi)，有枯水年3年，平水年6年，豐水年2年，基本上體現(xiàn)出了徑流量在年際間的變化情況，說(shuō)明驗(yàn)證期具有代表性.在驗(yàn)證期內(nèi)得到了較好的月徑流模擬值，這說(shuō)明模型的模擬是符合實(shí)際的，經(jīng)過(guò)參數(shù)率定的SWAT模型適用于該流域.

表1 SWAT模型參數(shù)在研究流域的率定值Table 1 Calibrated values of parameters of SWAT model for study area

由于缺乏長(zhǎng)時(shí)間序列的泥沙和水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本研究只對(duì)流域的氨氮模擬過(guò)程進(jìn)行了校準(zhǔn).結(jié)果表明，氨氮的模擬誤差在10%左右，總體反映了實(shí)際情況.

表2 率定期及驗(yàn)證期月徑流率定結(jié)果Table 2 Calibrated results of monthly runoff during calibration and test periods

3 SWAT模型模擬結(jié)果分析

選用率定后的模型參數(shù)計(jì)算流域內(nèi)產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量.在時(shí)間上對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，對(duì)不同降水頻率下的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量進(jìn)行模擬和研究;在空間上對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的分布進(jìn)行分析，識(shí)別出研究區(qū)內(nèi)非點(diǎn)源污染嚴(yán)重的區(qū)域;最后評(píng)估不同土地利用類型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量.

3.1 非點(diǎn)源污染負(fù)荷的時(shí)間分布

3.1.1 非點(diǎn)源污染負(fù)荷年際分布

通過(guò)對(duì)研究流域年降雨資料和年徑流資料分析得出研究流域的年降雨量和年徑流量的相關(guān)系數(shù)為0.875，有很強(qiáng)的相關(guān)性.圖2為1993—2001年研究流域內(nèi)各年徑流量實(shí)測(cè)值與河道總氮、總磷、輸沙量變化，由圖2可以看出，各年的河道輸沙量、河道總氮負(fù)荷量和河道總磷負(fù)荷量均與徑流量的關(guān)系密切.這是因?yàn)榻涤旰彤a(chǎn)匯流是土壤侵蝕和非點(diǎn)源污染物的主要驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)下墊面的條件不變時(shí)，土壤侵蝕和非點(diǎn)源污染就受降雨和徑流的影響很大.經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，研究區(qū)域內(nèi)年徑流量與相應(yīng)河道輸沙量、總氮負(fù)荷量和總磷負(fù)荷量三者的相關(guān)系數(shù)分別為0.973，0.709和0.839.

圖2 1993—2001年徑流量與河道總氮、總磷、輸沙量變化Fig.2 Variations of runoff，total nitrogen，total phosphorus and sediment from 1993 to 2001

為了分析降雨量變化對(duì)非點(diǎn)源污染的影響，有必要進(jìn)行不同降雨量下的非點(diǎn)源污染負(fù)荷研究.根據(jù)流域內(nèi)1966—2001年的降雨資料，選用皮爾遜Ⅲ型曲線，運(yùn)用適線法計(jì)算流域年降雨量的經(jīng)驗(yàn)累積頻率，得到曲線的算術(shù)平均值Ex=591.8mm、變差系數(shù)Cv=0.25和偏態(tài)系數(shù)Cs=0.64.由理論頻率曲線可得到在10%，50%，75%，90%降水頻率下的年降雨量分別為788.5mm，576.9mm，485.2mm和414.2mm.選取與不同頻率下降雨量相近的特征水文年的降雨資料作為模型降雨量輸入數(shù)據(jù)，研究非點(diǎn)源污染負(fù)荷與降雨量之間的相關(guān)關(guān)系.各降水頻率下泥沙和氮磷污染負(fù)荷估算見(jiàn)表3.

由表3中的數(shù)據(jù)分析，在不同降水頻率下，各種非點(diǎn)源污染負(fù)荷量隨降雨量的增加有增大的趨勢(shì)，豐水年(P=10%)的總氮、總磷負(fù)荷分別為平水年(P=50%)的1.76倍和1.17倍，為枯水年(P=90%)的4.09倍和4.74倍.因此在豐水年應(yīng)特別注意研究區(qū)非點(diǎn)源污染的控制與防治.

3.1.2 非點(diǎn)源污染負(fù)荷年內(nèi)分布

1996和1997年各月的非點(diǎn)源污染負(fù)荷隨逐月徑流量的變化過(guò)程見(jiàn)圖3.從圖3可以看出年內(nèi)的總氮和總磷含量隨季節(jié)大致呈不規(guī)則的“W”形分布，一般在春汛期會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小的峰值，進(jìn)入汛期以后，特別是8月會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較大的峰值，在冬季隨著降雪和融雪的發(fā)生，又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較小的峰值.

表3 不同水文年非點(diǎn)源污染負(fù)荷Table 3 Non-point source pollution loads in different hydrological years

圖3 1996和1997年逐月流量實(shí)測(cè)值與河道總氮、總磷、輸沙量變化Fig.3 Variations of observed monthly runoff，total nitrogen，total phosphorus and sediment from1996 to 1997

從圖3還可以看出，流域內(nèi)徑流量較大的汛期(6—9月)非點(diǎn)源污染的總氮和總磷負(fù)荷量均較大，而徑流量少的枯水期非點(diǎn)源污染負(fù)荷量也較小.因?yàn)榉屈c(diǎn)源污染常常是伴隨著降雨徑流過(guò)程特別是暴雨過(guò)程而產(chǎn)生的，所以非點(diǎn)源污染主要集中在汛期產(chǎn)生[25].汛期的非點(diǎn)源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率見(jiàn)表4.汛期的總氮和總磷負(fù)荷量所占的比例較大，分別為85.83%和84.07%，這一時(shí)期的徑流量和輸沙量分別占全年總量的86.74%和95.69%，這與氮磷污染負(fù)荷在汛期內(nèi)所占的比例是相近的，說(shuō)明年內(nèi)氮磷污染負(fù)荷與徑流和產(chǎn)沙有關(guān).通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)的總氮負(fù)荷同月徑流量呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，而總磷負(fù)荷同泥沙負(fù)荷呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，其二次擬合方程分別為

表4 1993—2001年年均汛期非點(diǎn)源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)率Table 4 Contribution rates of annual average non-point source pollution during flood season from 1993 to 2001 %

式中:y1——月平均流量，m3/s;x1——總氮負(fù)荷量，t;y2——月泥沙負(fù)荷量，t;x2——總磷負(fù)荷量，t.

可以得出結(jié)論，年內(nèi)氮磷污染負(fù)荷與徑流和泥沙負(fù)荷有很強(qiáng)的相關(guān)性，其中氮負(fù)荷同月徑流的相關(guān)系數(shù)為0.848，磷負(fù)荷同泥沙負(fù)荷的相關(guān)系數(shù)為0.965.汛期是研究流域內(nèi)非點(diǎn)源污染產(chǎn)生和發(fā)展的重要時(shí)段，這一時(shí)期的泥沙、總氮和總磷負(fù)荷量占全年的總負(fù)荷量的80%以上.因此汛期是防治研究流域非點(diǎn)源污染的主要時(shí)期.

3.2 非點(diǎn)源污染負(fù)荷的空間分布

非點(diǎn)源污染有很強(qiáng)的空間差異性，可以根據(jù)研究區(qū)各子流域污染物負(fù)荷的大小來(lái)研究非點(diǎn)源污染的空間分布，進(jìn)而找到對(duì)于非點(diǎn)源污染比較敏感的區(qū)域.本研究結(jié)合降雨和土地利用類型在流域內(nèi)的空間分布情況，進(jìn)行泥沙、有機(jī)氮、有機(jī)磷負(fù)荷空間分布的對(duì)比和原因分析.

研究流域內(nèi)降雨、泥沙、有機(jī)氮、有機(jī)磷負(fù)荷空間分布情況如圖4所示.從圖4可以看出，泥沙流失同降雨的空間分布具有相關(guān)性，流域內(nèi)降雨較大的地區(qū)泥沙流失也比較嚴(yán)重.這是因?yàn)榻涤晔峭寥狼治g的主要驅(qū)動(dòng)力，特別是暴雨的沖刷會(huì)造成土壤侵蝕加劇，進(jìn)而造成泥沙的高負(fù)荷.

有機(jī)氮負(fù)荷和泥沙負(fù)荷的空間分布很相似，相關(guān)系數(shù)為0.8925，具有很強(qiáng)的相關(guān)性.分析原因是顆粒物對(duì)有機(jī)氮有較強(qiáng)的吸附能力[26]，有機(jī)氮吸附于泥沙而隨泥沙輸移.另外，有機(jī)氮負(fù)荷的空間分布同降雨也有一定關(guān)系，在降雨豐富的地區(qū)有機(jī)氮負(fù)荷也較大.有機(jī)磷負(fù)荷的空間分布同有機(jī)氮負(fù)荷的空間分布相似，二者的相關(guān)系數(shù)為0.9945，這說(shuō)明影響二者空間分布的因素是一致的.

此外，通過(guò)將流域內(nèi)非點(diǎn)源污染分布圖與流域內(nèi)的土地利用圖進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，河道附近農(nóng)田較多的地區(qū)非點(diǎn)源污染負(fù)荷較大.

圖4 研究流域內(nèi)降雨與泥沙、有機(jī)氮、有機(jī)磷負(fù)荷分布Fig.4 Distribution of rainfall and sediment，organic nitrogen，organic phosphorus loads in study area

3.3 不同土地利用類型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷

通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)除了降雨外，土地利用類型也是影響研究區(qū)非點(diǎn)源污染分布的主要因素，所以有必要對(duì)不同土地利用類型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量進(jìn)行研究.研究流域內(nèi)1993—2001年不同土地利用類型的年均非點(diǎn)源污染負(fù)荷量見(jiàn)表5.從表5可看出，研究流域內(nèi)耕地的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量最大，泥沙、總氮和總磷負(fù)荷的比例均超過(guò)總負(fù)荷的80%，是非點(diǎn)源污染的主要發(fā)生地;疏林地是流域內(nèi)泥沙和磷負(fù)荷的第二大來(lái)源地;由于林地面積占整個(gè)流域的57.36%，所以林地的氮污染負(fù)荷總量也較大.

研究流域內(nèi)1993—2001年不同土地利用類型非點(diǎn)源污染單位面積負(fù)荷對(duì)比見(jiàn)表6.從表6可看出，不同土地利用類型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量不同，耕地的單位面積非點(diǎn)源污染負(fù)荷最高，疏林地次之，林地、草地等其他土地利用類型較小.這與李俊然等[27]的研究結(jié)論一致，即在單一土地利用類型占主導(dǎo)地位的流域內(nèi)，土地利用類型以林地和草地為主的小流域地表水水質(zhì)明顯比以耕地為主的小流域地表水質(zhì)好.因此控制研究區(qū)域內(nèi)非點(diǎn)源污染的關(guān)鍵是控制耕地的氮磷污染和泥沙流失，采取退耕還林、等高耕作等水土保持措施[28]，同時(shí)還要注意耕地中農(nóng)藥化肥的合理施用.

表5 不同土地利用類型1993—2001年年均非點(diǎn)源污染負(fù)荷模擬結(jié)果Table 5 Simulated results of annual average non-point source pollution loads of different land uses from 1993 to 2001

4 結(jié) 論

表6 不同土地利用類型1993—2001年年均非點(diǎn)源污染單位面積負(fù)荷模擬結(jié)果Table 6 Simulated results of annual average non-point source pollution loads of unit area for different land uses from 1993 to2001

a.通過(guò)收集和統(tǒng)計(jì)研究流域內(nèi)大量資料，建立了研究流域的水文模擬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù).通過(guò)率定SWAT模型參數(shù)，得到研究流域逐月徑流模擬值與實(shí)測(cè)值的Nash-Suttcliffe系數(shù)、相關(guān)系數(shù)均大于0.8，模型的模擬是符合實(shí)際的，經(jīng)過(guò)參數(shù)率定的SWAT模型適用于該流域.

b.在時(shí)間尺度上，研究流域內(nèi)的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷與降雨量和徑流量有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系.年際間的非點(diǎn)源污染負(fù)荷的差異主要是由于降雨量不同造成的.豐水年(P=10%)的總氮、總磷負(fù)荷分別為平水年(P=50%)的1.76倍和1.17倍，為枯水年(P=90%)的4.09倍和4.74倍.年內(nèi)非點(diǎn)源污染負(fù)荷總體上隨季節(jié)呈不規(guī)則的“W”形態(tài)變化，汛期是研究流域內(nèi)非點(diǎn)源污染產(chǎn)生和發(fā)展的重要時(shí)段，這一時(shí)期的泥沙、總氮和總磷負(fù)荷量占全年的總負(fù)荷量的80%以上.

c.在空間尺度上，研究流域內(nèi)降雨豐富的中上游地區(qū)的非點(diǎn)源污染負(fù)荷要大于流域下游地區(qū)的非點(diǎn)源污染負(fù)荷;流域內(nèi)河流附近農(nóng)田面積較多的地區(qū)非點(diǎn)源污染較為嚴(yán)重.降雨、產(chǎn)沙和土地利用類型是影響研究區(qū)非點(diǎn)源污染空間分布的主要影響因素.

d.不同土地利用類型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷不同，耕地的非點(diǎn)源污染負(fù)荷最高，泥沙、總氮和總磷負(fù)荷量占總負(fù)荷量的比例均超過(guò)80%，是非點(diǎn)源污染的主要發(fā)生地;單位面積非點(diǎn)源污染負(fù)荷最高的是耕地，疏林地次之，林地、草地等其他土地利用類型較小.

[1]VAN DER MOLEN D T，PORTIELJE R，DE NOBEL W T，et al.Nitrogen in Dutch freshwater lakes:trends and targets[J]. Environmental Pollution，1998，102(S1):553-557.

[2]FONTAINE T A，CRUICKSHANK T S，ARNOLD J G，et al.Development of a snowfall-snowmelt routine for mountainous terrain for the soil water assessment tool(SWAT)[J].Journal of Hydrology，2002，262:209-233.

[3]AR NOLD J G，ALLEN P M.Estimating hydrologic budgets for three Illinoiswatersheds[J].Journal of Hydrology，1996，176:57-77.

[4]AR NOLD JG，SRINIVASAN R，MUTTIAH R S，et al.Continental scale simulation of the hydrologic balance[J].Journal of the American Water Resources Association，1999，35(5):1037-1051.

[5]ECKHARDT K，ARNOLD J G.Automatic calibration of a distributed catchment model[J].Journal of Hydrology，2001，251(112):103-109.

[6]ARNOLD JG，SRINIVASAN R，TSETAL M.Large area hydrologic modeling and assessment PartⅡ:model application[J].Journalof the American Water Resources Association，1998，43(1):91-101.

[7]SALEHA，ARNOLD JG，GASSMAN P W，et al.Application of SWAT for the upper north Bosque Riverwatershed[J].Transactions of the American Society of Agricultural and Biological and Biological Engineers，2000，43(5):1077-1087.

[8]SANTHI C，AR NOLD J G，WILLIAMS J R，et al.Validation of the SWAT model on large river basin with point and nonpoint sources[J]. Journal of the American Water Resources Association，2001，37(5):1169-1188.

[9]DI LUZIO M，SRINIVASAN R，AR NOLD J G.A GIS-coupled hydrological model system for the watershed assessment of agricultural nonpoint and point sources of pollution[J].Transactions in GIS，2004，8(1):113-136.

[10]BOSCH N S.The infuence of impoundments on riverine nutrient transport:an evaluation using the soil and water assessment tool[J]. Journal of Hydrology，2008，355(1/2/3/4):131-147.

[11]KANG M S，PAR K S W，LEE J J，ET Al.Applying SWAT for TMDL programs to a small watershed containing rice paddy fields[J]. Agricultural Water Management，2006，79(1):72-92.

[12]BEHERA S，PANDA R K.Evaluation of management alternatives for an agricultural watershed in a sub-humid subtropical region using a physical process based model[J].Agriculture Ecosystems&Environment，2006，113(1/4):62-72.

[13]JURGEN S，KARIM CA，RAGHAVAN S，et al.Estimation of freshwater availability in the WestAfrican sub-continent using the SWAT hydrologic model[J].Journal of Hydrology，2008，352(112):30-49.

[14]CHAPONNIEREA，BOULET G，CHEHBOUNi A.Unterstanding hydrological processes with scarce date in a mountain environment[J]. Hydrological Processes，2008，22(12):1908-1921.

[15]BARLAND I，KIRKKALA T.Examining a model and assessing its performance in describing nutrient and sediment transport dynamics in a catchment in southwestern Finland[J].Boreal Environment Research，2008，13(3):195-207.

[16]胥彥玲，秦耀民，李懷恩，等.SWAT模型在陜西黑河流域非點(diǎn)源污染模擬中的應(yīng)用[J].水土保持通報(bào)，2009，29(4):114-117.(XU Yan-ling，QIN Yao-min，LI Huai-en，et al.Application of SWAT model to non-point source pollution simulation in Heihe River basin of Shaanxi Province[J].Bulletin of Soil and Water Conservation，2009，29(4):114-117.(in Chinese))

[17]張永勇，王中根，于磊，等.SWAT水質(zhì)模塊的擴(kuò)展及其在海河流域典型區(qū)的應(yīng)用[J].資源科學(xué)，2009，31(1):94-100. (ZHANG Yong-yong，WANG Zhong-gen，YU Lei，et al.Extendedwater quality module ofSWAT model andits applicationto Hai River basin[J].ResourcesScience，2009，31(1):94-100.(in Chinese))

[18]龐靖鵬，劉昌明，徐宗學(xué).密云水庫(kù)流域土地利用變化對(duì)產(chǎn)流和產(chǎn)沙的影響[J].北京師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2006，46 (3):290-299.(PANG Jing-peng，LIU Chang-ming，XU Zong-xue.Impact of land use change on runoff and sediment yield in the Miyun Reservoir catchment[J].Journal of Beijing Normal University:Natural Sciences，2006，46(3):290-299.(in Chinese))

[19]楊育紅，閻百興.中國(guó)東北地區(qū)非點(diǎn)源污染研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，21(3):777-784.(YANG Yu-hong，YAN Baixing.Nonpoint source pollution in Northeast China:research advance[J].Chinese Journal of Applied Ecology，2010，21(3):777-784. (in Chinese)).

[20]任友山.螞蟻河流域水文特性分析[J].黑龍江水利科技，2008，36(4):102-103.(REN You-shan.Hydrological characters analysis of Mayihe river basin[J].Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy，2008，36(4):102-103.(in Chinese))

[21]黑龍江省土地管理局，黑龍江省土壤普查辦公室.黑龍江土壤[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社，1992.

[22]魏懷斌，張占龐，楊金鵬.SWAT模型土壤數(shù)據(jù)庫(kù)建立方法[J].水利水電技術(shù)，2007，38(6):15-18.(WEI Huai-bin，ZHANG Zhan-pang，YANG Jin-peng.Establishing method for soil database of SWAT model[J].Water Resources and Hydropower Engineering，2007，38(6):15-18.(in Chinese))

[23]李碩.GIS和遙感輔助下流域模擬的空間離散化與參數(shù)化研究與應(yīng)用[D].南京:南京師范大學(xué)，2002.

[24]郝芳華，程紅光，楊勝天.非點(diǎn)源污染模型:理論方法與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2006:54-55.

[25]李國(guó)斌，王焰新，程勝高.基于暴雨徑流過(guò)程監(jiān)測(cè)的非點(diǎn)源污染負(fù)荷定量研究[J].環(huán)境保護(hù)，2002(5):46-48.(LI Guo-bin，WANG Yan-xin，CHENG Sheng-gao.A quantitative study on non-point source pollutant loading based on stream runoff monitoring results [J].Environmental Protection，2002(5):46-48.(in Chinese))

[26]張學(xué)青，夏星輝，楊志峰.水體顆粒物對(duì)有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2007，28(9):1954-1959.(ZHANG Xue-qing，XIA Xing-hui，YANG Zhi-feng.Effect of suspended sediment on the transformation of organic nitrogen[J].Environmental Science，2007，28 (9):1954-1959.(in Chinese))

[27]李俊然，陳利頂，郭旭東，等.土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)非點(diǎn)源污染的影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2000，20(6):506-510.(LI Jun-ran，CHEN Li-ding，GUO Xu-dong，et al.Effect of land use structure on non-point source pollution[J].China Environmental Science，2000，20(6):506-510.(in Chinese))

[28]陳雪，蔡強(qiáng)國(guó)，王學(xué)強(qiáng).典型黑土區(qū)坡耕地水土保持措施適宜性分析[J].中國(guó)水土保持科學(xué)，2008，6(5):44-49.(CHEN Xue，CAI Qiang-guo，WANG Xue-qiang.Suitability of soil and water conservation measures on sloping farmland in typical black soil regions of Northeast China[J].Science of Soil andWater Conservation，2008，6(5):44-49.(in Chinese))