劉 鵠,王 敏,孟 婷,施練東,程 文
(1.西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,陜西 西安 710048;2.紹興市湯浦水庫(kù)有限公司,浙江 上虞 312364)
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湯浦水庫(kù)流域非點(diǎn)源污染的時(shí)空分布及情景分析
劉鵠1,王敏1,孟婷1,施練東2,程文1
(1.西安理工大學(xué) 西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地,陜西 西安 710048;2.紹興市湯浦水庫(kù)有限公司,浙江 上虞 312364)
為了定量研究湯浦水庫(kù)流域內(nèi)非點(diǎn)源污染物的時(shí)空分布狀況。建立了基于SWAT模型的流域非點(diǎn)源污染模型,并對(duì)模型中各參數(shù)進(jìn)行率定和驗(yàn)證。模擬結(jié)果顯示:流域內(nèi)泥沙、有機(jī)氮和有機(jī)磷的流失主要與降雨相關(guān),集中于汛期;空間上,各類(lèi)污染物來(lái)源具有一致性,主要來(lái)自流域東部和南部地區(qū);此外,不同土地類(lèi)型年產(chǎn)污負(fù)荷各異,其中農(nóng)業(yè)用地單位面積產(chǎn)污負(fù)荷較高。情景分析表明:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和土地利用類(lèi)型的改變對(duì)流域非點(diǎn)源負(fù)荷產(chǎn)生了一定影響。本研究成果將為控制湯浦水庫(kù)流域非點(diǎn)源污染提供科學(xué)依據(jù)。
SWAT模型; 非點(diǎn)源污染; 時(shí)空分布; 湯浦水庫(kù)
水環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)前普遍存在的一個(gè)世界性問(wèn)題。水體污染源通常分為點(diǎn)源和面源(即非點(diǎn)源)。工業(yè)生產(chǎn)廢水和城市生活污水的集中排放即為點(diǎn)污染源[1];而非點(diǎn)源污染的來(lái)源更為復(fù)雜,地表的各類(lèi)污染物都可以通過(guò)徑流過(guò)程進(jìn)入受納水體并引起水質(zhì)下降,其中以來(lái)自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的非點(diǎn)源污染最為嚴(yán)重[2-3]。我國(guó)水體污染中,非點(diǎn)源污染所占比例為總氮58%、總磷87%、BOD 57%,各類(lèi)非點(diǎn)源污染物主要通過(guò)降雨徑流進(jìn)入水環(huán)境中[4]。
非點(diǎn)源污染具有發(fā)生的隨機(jī)性、影響的滯后性、影響因子的復(fù)雜性等特征[5-6]。早期的非點(diǎn)源污染模擬研究多為統(tǒng)計(jì)模型[7],其缺點(diǎn)是難以描述污染物遷移路徑與機(jī)理[8]。20世紀(jì)70年代末,機(jī)理模型逐漸成為非點(diǎn)源模型開(kāi)發(fā)的主要方向,模擬農(nóng)業(yè)污染的ARM模型以及流域模型ANSWERS和HSP等應(yīng)運(yùn)而生。其中以美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心開(kāi)發(fā)的CREAMS模型影響最大[9]。在此模型的基礎(chǔ)上,各國(guó)科研工作者開(kāi)發(fā)出一系列類(lèi)似模型,其中就包括SWRRB模型和SWAT模型等[10]。SWAT模型主要用于對(duì)流域內(nèi)非點(diǎn)源污染過(guò)程進(jìn)行定量描述,對(duì)非點(diǎn)源污染的時(shí)空特征進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)上為流域規(guī)劃管理提供支持[11]。
本研究通過(guò)建立湯浦水庫(kù)流域SWAT非點(diǎn)源模型,計(jì)算流域內(nèi)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的時(shí)空分布特征,并對(duì)非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的主要時(shí)段和空間位置進(jìn)行識(shí)別,研究不同土地利用類(lèi)型和管理?xiàng)l件對(duì)流域非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的影響,為流域非點(diǎn)源污染控制提供依據(jù)。
湯浦水庫(kù)位于浙江紹興,地形以低山丘陵為主。水庫(kù)截流于小舜江下游湯浦鎮(zhèn),壩址北緯30°52′,東經(jīng)120°47′。水庫(kù)流域總面積460 km2,水面面積14 km2,總庫(kù)容2.35億m3,設(shè)計(jì)日供水規(guī)模達(dá)100萬(wàn)t。湯浦水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)及其周邊1 km內(nèi)為水源一級(jí)保護(hù)區(qū),面積約52 km2。一級(jí)保護(hù)區(qū)外,上游流域內(nèi)其它區(qū)域?yàn)槎?jí)保護(hù)區(qū),面積408 km2,涉及紹興縣、嵊州市6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),如圖1所示。
圖1 湯浦水庫(kù)流域區(qū)劃Fig.1 The basin map of Tangpu reservoir
湯浦水庫(kù)流域多年平均降水量1 564.4 mm,平均徑流深795.2 mm,徑流與降水的年際、年內(nèi)變化一致。多年平均流量11.6 m3/s,多年平均徑流總量3.66億m3。年內(nèi)水量逐月分配后,通常呈現(xiàn)大、中、小三峰型。其中,大峰發(fā)生于6月,成因?yàn)槊酚?中峰發(fā)生于9月,成因?yàn)榕_(tái)風(fēng)雨;小峰發(fā)生于3月,成因?yàn)榇河辍?/p>
2.1數(shù)據(jù)及來(lái)源
非點(diǎn)源污染模型需要的數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),具體如表1所示。
表1 模型所需數(shù)據(jù)及來(lái)源
2.2子流域及水文響應(yīng)單元的劃分
取土地利用面積閾值為5%、土壤類(lèi)型閾值為5%、坡度閾值為5%。據(jù)此,將全流域共劃分為288個(gè)水文響應(yīng)單元。在子流域劃分時(shí),將分割閾值定為10 km2,選擇湯浦水庫(kù)庫(kù)址作為流域出口,將研究區(qū)共劃分為27個(gè)子流域,如圖2所示。
圖2 研究區(qū)子流域劃分及河網(wǎng)示意圖Fig.2 Subbasin in the study area and river network diagram
2.3參數(shù)率定及驗(yàn)證
用2002—2008年數(shù)據(jù)率定模型,用2009—2011年數(shù)據(jù)對(duì)模型各參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)測(cè)資料,以有機(jī)氮和有機(jī)磷為指標(biāo),采用LH-OAT方法對(duì)率定期進(jìn)行敏感性分析。參數(shù)選擇及校正結(jié)果如表2所示。
當(dāng)各污染物、月徑流量和泥沙量模擬值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差RE小于15%,決定系數(shù)R2大于0.6,Nash-Suttcliffe模擬效率系數(shù)Ens大于0.5,說(shuō)明兩者吻合較好,可以滿(mǎn)足要求,參數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。經(jīng)過(guò)參數(shù)率定之后,用2009—2011年的數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明:月徑流量、泥沙量、有機(jī)氮和有機(jī)磷的實(shí)測(cè)值與模擬值的相對(duì)誤差、決定系數(shù)及Nash-Sutcliffe模擬效率系數(shù)均滿(mǎn)足要求。
表2 模型校正參數(shù)閾值
表3 模型參數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果
用SWAT模型對(duì)湯浦水庫(kù)流域三個(gè)不同水文年的非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行模擬計(jì)算。水文年則根據(jù)庫(kù)區(qū)氣象站多年降雨資料確定。庫(kù)區(qū)多年平均降雨量為1 255.3 mm,其中2002年降雨總量為1 694.7 mm,2003年降雨總量為879.3 mm,2006年降雨總量為1 240.4 mm。因此,確定2002年為豐水年、2003年為枯水年、2006年為平水年。非點(diǎn)源污染負(fù)荷的模擬結(jié)果如表4所示。
不同水文年降雨量不同,會(huì)產(chǎn)生不同的徑流量,故泥沙量、有機(jī)氮和有機(jī)磷等污染負(fù)荷也有差異;降雨量、徑流量、泥沙量、有機(jī)氮和有機(jī)磷負(fù)荷均表現(xiàn)出豐水年最大,平水年次之,枯水年最小的規(guī)律。
圖3為不同水文年非點(diǎn)源污染分布狀況圖。由圖3可知,2002年(豐水年)的降雨量、泥沙量、有機(jī)氮和有機(jī)磷產(chǎn)出都集中在汛期(3~9月),降雨量呈不規(guī)則W形分布,有三個(gè)峰值,分布在4月、6月、8月,分別為春雨、梅雨、臺(tái)風(fēng)雨期間。汛期降水量占全年比例的72.28%、泥沙量占全年比例的81%、有機(jī)氮占全年比例的84.45%、有機(jī)磷占全年比例的85.38%。
表4 不同水文年非點(diǎn)源污染模擬結(jié)果
由于2003年(枯水年)降雨量小,10月的降雨量?jī)H為9 mm,因此在模擬過(guò)程中,有機(jī)氮、有機(jī)磷及泥沙等污染物負(fù)荷均未出現(xiàn)。本年度降雨量相對(duì)較大的月份為3月、6月、8月、11月,對(duì)應(yīng)的有機(jī)氮、有機(jī)磷等污染物及泥沙產(chǎn)出都比較大。
汛期(4~9月)降水量占全年比例的64.18%、泥沙量占全年比例的66.97%、有機(jī)氮占全年比例的62.97%、有機(jī)磷占全年比例的63.3%,與豐水年相比,所占比例均有所降低。
圖3 不同水文年降雨量與非點(diǎn)源污染物的時(shí)間分布Fig.3 Monthly distribution of rainfall and non-point source pollution in diverse hydrological years
2006年(平水年)的降雨量除汛期較大外,在非汛期的1月和11月降雨量也較大,相應(yīng)的有機(jī)氮、有機(jī)磷和泥沙產(chǎn)量也大。雖然污染物及泥沙也隨降雨在非汛期有所分布,但汛期污染物負(fù)荷占比更大。汛期降水量占全年比例的64.18%、泥沙量占全年比例的66.97%、有機(jī)氮占全年比例的62.97%、有機(jī)磷占全年比例的63.3%。
非點(diǎn)源污染通常是伴隨著降雨徑流過(guò)程,尤其是暴雨過(guò)程而產(chǎn)生的,因此每年汛期都是各種非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的主要時(shí)期[12]。在這一時(shí)段內(nèi),一般會(huì)有多場(chǎng)歷時(shí)長(zhǎng)、雨量大的降水過(guò)程,故由此產(chǎn)生的水土流失也更加嚴(yán)重。所以,流域內(nèi)的降雨量、徑流量和泥沙量呈明顯的正相關(guān),降雨量越大,地表徑流就會(huì)越大,攜帶的泥沙量也越大,同時(shí)攜帶的非點(diǎn)源污染物也就越多。
綜上所述,無(wú)論是泥沙還是其他污染物的產(chǎn)出,在降雨較多的月份都比降雨較少的月份多,這符合非點(diǎn)源污染物的產(chǎn)生規(guī)律。
非點(diǎn)源污染負(fù)荷的產(chǎn)生與研究區(qū)域內(nèi)的降雨量、土壤特性、土地利用類(lèi)型以及地形等因素有著密切關(guān)系[13]。根據(jù)典型水文年資料,對(duì)流域內(nèi)徑流、泥沙和非點(diǎn)源污染負(fù)荷的空間變化規(guī)律進(jìn)行深入分析。
4.1泥沙空間變化分析
圖4為不同水文年泥沙負(fù)荷分布圖。由圖可見(jiàn),在不同水文年,流域內(nèi)主要產(chǎn)沙區(qū)的空間分布基本一致,主要集中于流域東南部,包括王院鄉(xiāng)、谷來(lái)鎮(zhèn)、王壇鎮(zhèn)部分地區(qū)。這些地區(qū)的河段靠近山區(qū),山地灌木草叢分布較廣,土壤類(lèi)型主要為黃壤、黃棕壤,可侵蝕性高,且該區(qū)地形坡度較大,土壤侵蝕量大,所以該區(qū)域泥沙產(chǎn)出較大。
圖4 不同水文年泥沙負(fù)荷分布圖Fig.4 The distribution of sediments in diverse hydrological years
4.2有機(jī)氮、有機(jī)磷的空間變化分析
圖5、圖6分別為不同水文年有機(jī)氮、有機(jī)磷負(fù)荷分布圖。由圖可知,水庫(kù)流域內(nèi)有機(jī)氮、有機(jī)磷污染負(fù)荷的主產(chǎn)區(qū)位于東部和南部,與泥沙負(fù)荷分布有很好的相關(guān)性。
這一方面是由于該地區(qū)土壤類(lèi)型為黃壤和黃棕壤,在雨季容易發(fā)生水土流失;另一方面,這些地區(qū)也是流域內(nèi)人口相對(duì)集中的區(qū)域,由于生活污水處理不完全,在一定程度上增加了該區(qū)域的非點(diǎn)源污染負(fù)荷;此外,該地區(qū)農(nóng)業(yè)用地所占比例較大,而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)使用大量化肥,這進(jìn)一步增加了該地區(qū)的有機(jī)氮、有機(jī)磷負(fù)荷。
圖5 不同水文年有機(jī)氮負(fù)荷分布圖Fig.5 The distribution of organic nitrogen load in diverse hydrological years
圖6 不同水文年有機(jī)磷負(fù)荷分布圖Fig.6 The distribution of organic phosphorus load in diverse hydrological years
4.3不同土地類(lèi)型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷
不同土地利用類(lèi)型的非點(diǎn)源污染負(fù)荷不同。研究區(qū)內(nèi),四種主要土地利用類(lèi)型的單位面積年污染負(fù)荷差異較大,如表5所示。
泥沙負(fù)荷從大到小依次為:耕地>城鎮(zhèn)用地>林地>果園,泥沙負(fù)荷最大為耕地531 t/(km2·a),最小為果園54 t/(km2·a);有機(jī)氮負(fù)荷從大到小依次為:耕地>城鎮(zhèn)用地>果園>林地,有機(jī)氮負(fù)荷最大為耕地871 kg/(km2·a),最小為林地161 kg/(km2·a);硝態(tài)氮負(fù)荷從大到小依次為:耕地>果園>林地>城鎮(zhèn)用地,硝態(tài)氮負(fù)荷最大為耕地815 kg/(km2·a), 最小為城鎮(zhèn)用地905 kg/(km2·a); 有機(jī)磷負(fù)荷從大到小依次為:耕地>城鎮(zhèn)用地>果園>林地, 有機(jī)磷負(fù)荷最大為耕地105 kg/(km2·a), 最小為林地20 kg/(km2·a)。
耕地因受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和施肥的影響,單位面積非點(diǎn)源污染負(fù)荷的貢獻(xiàn)率最大,是非點(diǎn)源污染的主要來(lái)源。
城鎮(zhèn)用地中除硝態(tài)氮污染負(fù)荷最低外,泥沙、有機(jī)氮和有機(jī)磷的負(fù)荷僅次于耕地。
表5 不同土地利用類(lèi)型年污染貢獻(xiàn)量
4.4非點(diǎn)源污染控制情景分析
湯浦水庫(kù)流域的非點(diǎn)源污染主要來(lái)自林地和耕地。林地雖單位面積產(chǎn)污負(fù)荷較小,但面積最廣,占整個(gè)流域總面積的68%,因此其非點(diǎn)源污染負(fù)荷的總量最大。耕地在流域內(nèi)所占比例只有10.13%,但是單位面積的污染負(fù)荷卻是四種土地利用類(lèi)型中最大的。因此,控制來(lái)自耕地的非點(diǎn)源污染物,是減少流域內(nèi)非點(diǎn)源污染總量的最可行和有效的途徑。為研究不同控制措施下,非點(diǎn)源污染負(fù)荷的變化情況,本節(jié)設(shè)置兩種情景,一是調(diào)整耕地化肥使用量,二是減少耕地面積,分別考察其對(duì)流域非點(diǎn)源污染產(chǎn)生的影響。
4.4.1改變化肥使用量
在項(xiàng)目區(qū)耕地實(shí)際化肥使用量的基礎(chǔ)上,設(shè)置單位面積增加化肥使用量20%和減少化肥使用量20%兩種情景,分別模擬各類(lèi)污染物的變化情況,如圖7所示。
圖7 不同施肥量下非點(diǎn)源污染負(fù)荷Fig.7 Non-point source pollution load in diverse fertilizer rates
從圖7可以看到,泥沙負(fù)荷隨施肥量的增加而減小;有機(jī)氮、硝態(tài)氮、有機(jī)磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)負(fù)荷隨著施肥量的增加而增大。施肥量增加20%,泥沙負(fù)荷減小4.33%,有機(jī)氮、有機(jī)磷和硝態(tài)氮都有所增加,其中有機(jī)氮增加最多,增加了17.91%。施肥量減少20%,泥沙負(fù)荷增加11.68%,有機(jī)氮、有機(jī)磷和硝態(tài)氮都有所減小,減小最多的是硝態(tài)氮,減少了11.15%。
合理施肥以后,增加了植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用,植物生長(zhǎng)更加旺盛,地表覆蓋度就會(huì)增加,根系也會(huì)更加發(fā)達(dá),其對(duì)降雨的攔蓄能力也越強(qiáng),從而能更加有效地減少水土流失,減少泥沙產(chǎn)出。若施肥量過(guò)大,沒(méi)能被作物有效利用的氮、磷等,就會(huì)隨著降雨產(chǎn)生的徑流進(jìn)入河流湖泊,成為流域非點(diǎn)源污染的來(lái)源[14]。相反,若施肥量過(guò)小,作物的長(zhǎng)勢(shì)太弱,其水土保持能力就會(huì)下降。所以,農(nóng)作物的施肥量一定要與作物的生長(zhǎng)相適應(yīng),使之既能滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需要,又不產(chǎn)生污染。
4.4.2改變耕地面積
實(shí)際調(diào)研中發(fā)現(xiàn),流域內(nèi)約有37%的耕地適合退耕還林。模擬過(guò)程中,將此部分耕地類(lèi)型調(diào)整為林地,研究該情景下流域內(nèi)各污染負(fù)荷的變化情況,并將模擬結(jié)果與退耕還林前的做比較,如表6所示。
表6 退耕還林前后非點(diǎn)源污染負(fù)荷變化
從以上結(jié)果可以看出,在流域內(nèi)局部實(shí)施退耕還林以后,非點(diǎn)源污染負(fù)荷都有減少趨勢(shì)。流域內(nèi)月平均徑流量減少2%,單位面積泥沙量減少14%,有機(jī)氮、有機(jī)磷分別減少13.7%和15.2%。
耕地減少以后,肥料的用量就會(huì)減少,這有利于非點(diǎn)源污染負(fù)荷的降低。耕地變?yōu)榱值睾?植被覆蓋度增加,水土流失狀況得到改善,泥沙量也會(huì)隨之減小??梢?jiàn),為控制流域內(nèi)非點(diǎn)源污染負(fù)荷,繼續(xù)實(shí)施退耕還林并控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中肥料的用量是非常必要的措施。
1) 湯浦水庫(kù)流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷年內(nèi)產(chǎn)出不均,主要集中在汛期(4月~9月),汛期污染物負(fù)荷占全年污染物負(fù)荷的70%~80%左右。
2) 非點(diǎn)源污染負(fù)荷較大的區(qū)域分布于流域的南部和東部地區(qū)。這些區(qū)域廣泛分布的黃壤和黃棕壤容易被侵蝕,從而造成大量的水土流失;此外,這些地區(qū)又是人口集中區(qū),農(nóng)業(yè)用地多,進(jìn)一步增加了該地區(qū)有機(jī)氮、有機(jī)磷污染物的負(fù)荷。
3) 不同土地利用類(lèi)型單位面積的非點(diǎn)源污染產(chǎn)出率不盡相同。單位面積泥沙產(chǎn)量由大到小依次為:耕地>城鎮(zhèn)用地>林地>果園;單位面積有機(jī)氮產(chǎn)量由大到小依次為:耕地>城鎮(zhèn)用地>果園>林地;單位面積硝態(tài)氮產(chǎn)量由大到小依次為:耕地>果園>林地>城鎮(zhèn)用地;單位面積有機(jī)磷產(chǎn)量由大到小依次為:耕地>城鎮(zhèn)用地>果園=林地。
4) 情景分析結(jié)果表明,在流域內(nèi)進(jìn)一步實(shí)施退耕還林,改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的化肥使用量,可以有效減少非點(diǎn)源污染負(fù)荷。
因此,為確保水庫(kù)水質(zhì)安全,有效控制非點(diǎn)源污染,管理者應(yīng)該著眼于整個(gè)流域,有計(jì)劃地繼續(xù)實(shí)施流域內(nèi)人口外遷,在水土流失重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)該構(gòu)筑水土保持設(shè)施,進(jìn)一步控制水土流失,同時(shí)對(duì)流域內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式進(jìn)行控制和優(yōu)化,嚴(yán)控農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染。
[1] CAO W, HONG H, YUE S, et al. Nutrient loss from an agricultural catchment and soil landscape modeling in southeast China [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,2003,71(4):761-767.
[2] GASSMA P W, REYES M R, GREEN C H, et al. The soil and water assessment tool: historical development, application and future research directions [J]. Transactions of the Asabe,2007,50(4):1211-1250.
[3] WU Lei, LONG Tianyu, LIU Xia, et al. Impacts of climate and land-use changes on the migration of non-point source nitrogen and phosphorus during rainfall-runoff in the Jialing River Watershed, China [J]. Journal of Hydrology, 2012, 475(12): 26-41.
[4] 王曉燕, 秦福來(lái), 歐洋, 等. 基于SWAT模型的流域非點(diǎn)源污染模擬—以密云水庫(kù)北部流域?yàn)槔?[J]. 農(nóng)業(yè)科學(xué)環(huán)境學(xué)報(bào), 2008, 27(3): 1098-1105.
WANG Xiaoyan, QIN Fulai, OU Yang, et al. SWAT-based simulation on non-point pollution in the northern watershed of Miyun reservoir [J]. Journal of Agro-environment Science, 2008, 27(3): 1098-1105.
[5] 張蕾, 盧文喜, 安永磊, 等. SWAT模型在國(guó)內(nèi)外非點(diǎn)源污染研究中的應(yīng)用進(jìn)展 [J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2009, 18(6): 2387-2392.
ZHANG Lei, LU Wenxi, AN Yonglei, et al. Advances in non-point source pollution modelling with SWAT [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2009, 18(6): 2387-2392.
[6] SALEH A, ARNOLD J G, GASSMAN P W, et al. Application of SWAT for the upper north Bosque watershed [J]. Transactions of the ASAE. 2000, 43(5): 1077-1087.
[7] AKHAVAN A, ABEDI-KOUPAI J, MOUSAVI S F, et al. Application of SWAT model to investigate nitrate leaching in Hamadan-Bahar Watershed, Iran [J]. Agriculture, Ecosystem & Environment, 2010, 139(4): 675-688.
[8] PIONKE H B, GBUREK W J, SCHNABEL R R, et al. Seasonal flow, nutrient concentrations and loading patterns in stream flow draining an agricultural hill-land watershed [J]. Journal of Hydrology, 1999, 220(1-2): 62-73.
[9] PANAGOPOULOS Y, MARKROPOULOS C, BALTAS E, et al. SWAT parameterization for the identification of critical diffuse pollution source areas under data limitations [J]. Ecological Modeling, 2011, 222(19): 3500-3512.
[10] 萬(wàn)超,張思聰.基于GIS的潘家口水庫(kù)面源污染負(fù)荷計(jì)算[J]. 水力發(fā)電學(xué)報(bào),2003,81(2):62-68.
WAN Chao, ZHANG Sicong. Calculation of non-point source pollution loading for the Panjiakou reservoir based on GIS [J]. Journal of Hydroelectric Engineering, 2003, 81(2): 62-68.
[11] 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 Huaibin, ZHANG Zhanpang, YANG Jinpeng. Establishing method for soil database of SWAT model [J]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2007, 38(6): 15-18.
[12] TRIPATHI M P, PANDA R K, RAGHUWANSHI N S. Identification and prioritisation of critical sub-watersheds for siol conservation management using the SWAT model [J]. Biosystems Engineering. 2003, 85(3): 365-379.
[13] 李家科, 劉健, 秦耀民, 等. 基于SWAT模型的渭河流域非點(diǎn)源氮污染分布式模擬 [J]. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 24(3): 278-285.
LI Jiake, LIU Jian, QIN Yaomin, et al. Distributed simulation on nitrogen non-point source pollution in the Weihe River watershed based on SWAT model [J]. Journal of Xi’an University of Technology, 2008, 24(3): 278-285.
[14] WANG Xuelei, WANG Qiao, QING Chuan, et al. A method coupled with remote sensing data to evaluate non-point source pollution in the Xin’anjiang catchment of China [J]. Science of the Total Environment, 2012, 430: 132-143.
(責(zé)任編輯周蓓)
Temporal-spatial distribution of non-point source pollution and scenario simulation of Tangpu reservoir watershed
LIU Hu1,WANG Min1,MENG Ting1,SHI Liandong2,CHENG Wen1
(1.State Key Laboratory Base of Eco-hydraulic Engineering in Arid Area, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; 2.Shaoxing Tangpu Reservoir Co. Ltd., Shangyu 312364, China)
In order to explore the temporal-spatial distribution of non-point source pollution of Tangpu reservoir watershed. The non-point pollution model is established based on SWAT (Soil and Water Assessment Tool)model. The model is first calibrated and then to be validated. The simulation result shows that in the reservoir watershed, the loss of sediment, organic nitrogen and organophosphorus related with precipitation occurring mainly in flood season. The non-point pollutions are mainly arising from the eastern and northern of the basin. The source shows the consistency in space. The contents of pollution are uneven in different lands. Maximum sediment load is agricultural land with Scenario analysis showing that farmer work and land use type have an effect on non-point source pollution load. These research results will provide a scientific basis for controlling non-point source pollution in Tangpu reservoir.
SWAT model; non-point pollution; temporal-spatial distribution; Tangpu reservoir
10.19322/j.cnki.issn.1006-4710.2016.03.012
2016-01-10
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51679192);廣東省水利科技創(chuàng)新資助項(xiàng)目(2015-06);陜西水利科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014slkj-12)
劉鵠,男,博士生,研究方向?yàn)樗廴究刂?。E-mail:1004761354@qq.com
程文,女,教授,博導(dǎo),研究方向?yàn)樗廴究刂圃砼c技術(shù)。E-mail:wencheng@xaut.edu.cn
S127
A
1006-4710(2016)03-0321-07