基于改進(jìn)輸出系數(shù)模型的云南寶象河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算

任　瑋,代　超,郭懷成（北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100871）

基于改進(jìn)輸出系數(shù)模型的云南寶象河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算

任瑋,代超,郭懷成*（北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,北京 100871）

本文引入降雨、地形因子（α、β）對(duì)經(jīng)典的輸出系數(shù)模型（ECM）進(jìn)行改進(jìn),基于1999～2010年云南寶象河流域氣象、水文、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù),利用改進(jìn)的輸出系數(shù)模型（IECM）對(duì)該地區(qū)（位于滇池的東北部,絕大部分在官渡區(qū)內(nèi),西北部少部分在盤龍區(qū)內(nèi)）的非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行估算.結(jié)果顯示,2008年寶象河流域非點(diǎn)源氮、磷污染的所占比例（分別為74.2%和68.0%）要顯著高于點(diǎn)源氮、磷污染的所占比例（分別為 25.8%和32.0%）.氮污染中,不同非點(diǎn)源的貢獻(xiàn)率依次為土地利用類型＞大氣沉降＞農(nóng)村生活＞畜禽養(yǎng)殖；磷污染中,不同非點(diǎn)源污染的貢獻(xiàn)率為土地利用類型＞農(nóng)村生活＞大氣沉降＞畜禽養(yǎng)殖.寶象河流域的非點(diǎn)源氮污染比例要高于整個(gè)滇池流域,非點(diǎn)源磷污染比例與滇池流域較為接近.與實(shí)際觀測(cè)值比較,IECM對(duì)TN、TP負(fù)荷的估算值的平均相對(duì)偏差分別為15%和-6%,ECM對(duì)TN、TP負(fù)荷的估算值的平均相對(duì)偏差分別為54%和17%.這表明改進(jìn)的輸出系數(shù)模型（IECM）提高了結(jié)果的準(zhǔn)確性,可以為滇池流域的污染（尤其是非點(diǎn)源污染）負(fù)荷估算提供參考方法.

輸出系數(shù)模型；非點(diǎn)源；寶象河；TN；TP

滇池以往的水資源保護(hù)工作,主要關(guān)注點(diǎn)源,實(shí)踐表明,非點(diǎn)源污染（尤其是來(lái)自農(nóng)業(yè)）對(duì)滇池水域水質(zhì)的影響十分嚴(yán)重［1］.1989年滇池流域在點(diǎn)源未經(jīng)任何處理的情況下,TN、TP的總負(fù)荷量分別為4773.4t、481.1t,非點(diǎn)源所占比例分別達(dá)到44.2%、48.2%［2］；1995年在進(jìn)入滇池外海的TN、TP負(fù)荷中,農(nóng)業(yè)面源污染分別占 53%和 42%［3］；2005和2009年滇池流域產(chǎn)生的TN總量分別為9810,11645t,非點(diǎn)源比例分別為31.2%、39.0%,TP總量分別為927,771t,非點(diǎn)源比例分別為52.0%、71.1%［4-6］.滇池流域非點(diǎn)源污染比例較高且近年來(lái)有惡化趨勢(shì),鑒于此,準(zhǔn)確估算流域內(nèi)的非點(diǎn)源污染十分重要.

非點(diǎn)源模型估算方法中,輸出系數(shù)模型（ECM）是一個(gè)經(jīng)典的建立在大量水文、氣象參數(shù)上的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?由于運(yùn)算簡(jiǎn)便、對(duì)數(shù)據(jù)要求較低（可以利用歷史時(shí)空數(shù)據(jù)而非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)普查數(shù)據(jù)而非田間尺度數(shù)據(jù)）和相對(duì)魯棒性（指模型控制系統(tǒng)對(duì)特性或參數(shù)擾動(dòng)的不敏感性,即系統(tǒng)在某種類型的擾動(dòng)（包括自身模型的擾動(dòng)）作用下,系統(tǒng)某個(gè)性能指標(biāo)保持不變的能力,魯棒性越強(qiáng),抗干擾能力也越強(qiáng)）,應(yīng)用較廣［7-8］.

輸出系數(shù)反應(yīng)了研究區(qū)域的獨(dú)特條件,利用已有文獻(xiàn)值確定存在著不確定性,許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn).Worrall等［9］考慮了土地利用類型逐年變化的情況,建立了有機(jī)氮的非平衡動(dòng)態(tài)模型,給輸出系數(shù)設(shè)置了區(qū)間范圍［10］；Soranno等［11］考慮了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源與受納水體之間的距離產(chǎn)生的影響,引入了傳輸系數(shù)；蔡明等［12］考慮了產(chǎn)生非點(diǎn)源污染的水文因素和污染物在輸移過(guò)程中的損失,引入了降雨影響系數(shù)和流域損失系數(shù)；Ding等［13］考慮了地形因素的影響,引入了地形影響因子（主要為坡度）,將其應(yīng)用到長(zhǎng)江流域,結(jié)果顯示該模型對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷尤其是可溶性氮污染負(fù)荷的估算有優(yōu)化作用.

滇池流域?qū)儆诟咴饔?降雨條件、地形空間差異大,而降雨是非點(diǎn)源污染物的主要驅(qū)動(dòng)因素,地形在非點(diǎn)源污染物的輸移過(guò)程中起著重要作用,引入地形、降雨影響因子的IECM模型對(duì)于非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算有重要意義.鑒于針對(duì)滇池流域小尺度范圍研究較少的現(xiàn)狀,本文選取了尺度較小、降雨變化明顯、地形空間差異性大的寶象河流域（面積 302km2）作為研究地,對(duì)其產(chǎn)生的TN、TP非點(diǎn)源（點(diǎn)源）污染進(jìn)行估算,可為滇池流域的污染（尤其是非點(diǎn)源污染）負(fù)荷估算提供參考方法,為污染控制提供參考意見(jiàn).

1　數(shù)據(jù)與方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括地形、土地利用、氣象、水文和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)（表 1）,其中,子流域的降雨數(shù)據(jù)利用 GIS空間插值得到,根據(jù)鄒強(qiáng)等［16-19］的研究,當(dāng)采樣點(diǎn)雨量站個(gè)數(shù)較少、降雨隨地形變化較小且為局部地區(qū)分析時(shí),反距離加權(quán)插值法（IDW）要優(yōu)于克里格、協(xié)同克里格等常見(jiàn)方法.通過(guò)多次調(diào)整權(quán)值和點(diǎn)數(shù)值得到最優(yōu)的插值結(jié)果.

表1　改進(jìn)輸出系數(shù)模型的數(shù)據(jù)需求及數(shù)據(jù)源Table 1　Data requirement for IECM construction

1.2輸出系數(shù)模型

輸出系數(shù)模型的原理是流域輸出營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷等于單個(gè)污染源的損失之和［20］,但該模型忽略了降雨和地形的影響.降雨是非點(diǎn)源（NPS）污染物的主要驅(qū)動(dòng)因素［21］,地形在非點(diǎn)源（NPS）污染物的輸移過(guò)程中起著重要作用［22, 23］.考慮到降雨和地形對(duì)非點(diǎn)源（NPS）污染的不均勻性,改進(jìn)的輸出系數(shù)模型（非點(diǎn)源污染）表示如下：

式中：α為降雨影響因子；β為地形影響因子；L為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失值,kg；Ei為i類營(yíng)養(yǎng)源的輸出系數(shù),kg/（頭·a）或kg/（km2·a）；Ai為i類土地利用類型所占的流域面積和（km2）或i類牲畜類型（人口）的數(shù)量；Ii為源i的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入值,kg；P為來(lái)自降雨的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸入值,kg.

據(jù)研究表明［24］來(lái)自降雨的營(yíng)養(yǎng)輸入值 P與研究區(qū)域的單位面積營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉降率等有關(guān),如下式：

式中：d為研究區(qū)域內(nèi)某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在單位面積上的沉降率,kg/（hm2·a）；a為研究區(qū)域的面積, hm2；λ為徑流系數(shù).

λ的計(jì)算方法如下：

其中：R為研究區(qū)域的年均徑流深度,mm；p為研究區(qū)域的年降雨量,mm.

降雨影響因子α由兩方面的疊加作用決定,時(shí)間不均勻性影響因子αt和空間不均勻性影響因子αs.［13］

其中：L為隨徑流輸入河流的非點(diǎn)源（NPS）污染的年損失值,kg；r為給定年限內(nèi)整個(gè)流域的年降雨量,mm；Rj為給定年限內(nèi)研究流域的子流域j內(nèi)的年均降雨量,mm；R為給定年限內(nèi)研究流域內(nèi)的年均降雨量,mm.已有研究表明輸入河流的非點(diǎn)源（NPS）污染與降雨有很大關(guān)系,因此非點(diǎn)源（NPS）污染可以定義為關(guān)于降雨的一個(gè)函數(shù)［25-26］.

地形影響因子被用來(lái)描述地形異質(zhì)性對(duì)非點(diǎn)源（NPS）污染負(fù)荷的影響.地面斜坡通過(guò)對(duì)徑流的流量、速率等產(chǎn)生影響,而最終影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失.根據(jù)相關(guān)研究［21］地形影響因子β可以定義為：

其中：L污染負(fù)荷量,kg；c和d都為常量；θf(wàn)研究區(qū)域內(nèi)空間單元的坡度；θ為整個(gè)研究區(qū)域的平均坡度.

2　研究案例

2.1研究區(qū)域概況

寶象河是滇池流域內(nèi)僅次于盤龍江的河道,屬昆明古六河之一.源于官渡區(qū)東南部老爺山,經(jīng)小寨村至三岔河匯支流小河（源于阿底村）來(lái)水入老寶象河水庫(kù)（徑流面積 67.2km2,總庫(kù)容2091×104m3）,流經(jīng)大板橋鎮(zhèn)、阿拉鄉(xiāng)、昆明市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、小板橋鎮(zhèn),在寶豐村匯入滇池.河道全長(zhǎng) 41.4km,干流全長(zhǎng) 36.2km,高程落差 105m［14］.寶象河流域位于滇池的東北部（102°41′～102°56′E,24°58′～25°03′N）,絕大部分在官渡區(qū)內(nèi),西北部少部分在盤龍區(qū)內(nèi).徑流面積 344km2,流域面積302km2,南北跨度近30km,約占官渡區(qū)面積的60%,約占整個(gè)滇池流域的10.3%［15］.流域內(nèi)西南部和中部地區(qū)地勢(shì)較為平坦,西北部和東部地區(qū)多山且海拔較高,地形整體向滇池傾斜,整個(gè)流域的地面高程在1884.3～2728.5m之間.該流域多年平均降雨量為 937.1mm（1999～2010年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）,降雨分布不均勻,85%以上降雨集中在5～10月.土地利用主要類型為林地、耕地和建設(shè)用地,分別占到流域面積的 54.0%、19.3%和20.4%（2008年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）,屬于典型的農(nóng)業(yè)-城市混合型流域.研究流域的地形情況和水質(zhì)觀測(cè)站、非點(diǎn)源農(nóng)村生活污染在研究流域中的分布情況如圖1所示.

圖1　寶象河流域自然狀況與降雨站點(diǎn)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布Fig.1　Natural condition, rainfall station and water quality observation station in Baoxianghe watershed

2.2降雨和地形影響因子計(jì)算

表2為寶象河流域降雨數(shù)據(jù)（1999～2010）、水質(zhì)數(shù)據(jù)（2001～2009年）.由前文分析可知通過(guò)回歸分析可以建立研究流域年均降雨量和非點(diǎn)源污染排放量之間的關(guān)系.

建立寶象河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷年入河量與年均降雨量之間的回歸方程如下：

基于 1999～2010年的多年降雨數(shù)據(jù)求得寶象河流域多年平均降雨量為937.1mm,根據(jù)式（4）可以得到該流域氮、磷營(yíng)養(yǎng)損失的降雨影響因子如下：

表2　寶象河流域（1999～2010）的年均降雨量、徑流深度和污染負(fù)荷入河量Table 2　Annual precipitation, runoff depth and pollution loads in Baoxianghe watershed

通過(guò)計(jì)算,寶象河流域來(lái)自非點(diǎn)源污染的TN的降雨影響因子值從0.8140到0.9447,TP的降雨影響因子值從 0.8432到 0.9787,以上均為2008年計(jì)算統(tǒng)計(jì)值如圖2所示.

根據(jù)文獻(xiàn)［13, 26］中已有的數(shù)據(jù)可以得到d值為0.6104,利用GIS軟件對(duì)研究區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可知寶象河流域地面平均坡度為9.18°,由式（6）可以得到該流域營(yíng)養(yǎng)損失的地形影響因子如下：

通過(guò)計(jì)算得到寶象河流域的地形影響因子值從0到2.9875,如圖3所示.

圖2　寶象河流域非點(diǎn)源污染（a）TN、（b）TP的降雨影響因子值（2008）Fig.2　Precipitation impact factor values for （a） TN and （b）TP in Baoxianghe watershed （2008）

2.3確定輸出系數(shù)

農(nóng)村生活和畜禽養(yǎng)殖的輸出系數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)［11,27-28］確定,如表3所示.土地利用類型方面,磷的輸出系數(shù)參考李思思等［29］針對(duì)滇池流域面源磷負(fù)荷的研究,氮的輸出系數(shù)參考其他地方的相關(guān)研究［13,30-33］進(jìn)行調(diào)整估算得到.大氣沉降的輸出系數(shù)根據(jù)陸海燕等［34］和周國(guó)逸等［35］的相關(guān)研究,據(jù)滇中大氣降水的營(yíng)養(yǎng)元素含量確定 N、P的大氣沉降率［分別為22.8kg/（hm2/a）、1.0kg/（hm2/a）］,由式（3）確定當(dāng)?shù)匦纬蓮搅鞯陌俜直葹?24%,得到來(lái)自大氣沉降的單位面積氮、磷值分別為548.3kg/（km2·a）和23.1kg/（km2·a）［36］.為了更準(zhǔn)確地估算,本文根據(jù)河流走向、地形因素將該流域劃分為10個(gè)子流域,劃分情況及寶象河流域的土地利用、農(nóng)村非點(diǎn)源分布如圖4所示.

圖3　寶象河流域的地形影響因子值Fig.3　Terrain impact factor values in Baoxianghe watershed

表3　寶象河流域的非點(diǎn)源的輸出系數(shù)Table 3　Export coefficients of non-point sources inBaoxianghe watershed

3　結(jié)果及討論

3.1不同污染源類型對(duì)非點(diǎn)源氮（磷）污染的貢獻(xiàn)

圖4　寶象河流的（a）土地利用、農(nóng)村非點(diǎn)源分布情況和（b）農(nóng)村生活、畜禽養(yǎng)殖概況Fig.4　（a）Rural non-point sources and land use and （b）rural living and livestock in Baoxianghe Watershed

由表 4可知,來(lái)自土地利用類型的非點(diǎn)源氮污染比例最大,占非點(diǎn)源污染總量的 41%,之后依次是大氣沉降（38%）、農(nóng)村生活（16%）和畜禽養(yǎng)殖（4%）,六種土地利用類型中,耕地的貢獻(xiàn)值最大（93.3t）,這與當(dāng)?shù)剞r(nóng)用氮肥的施用有很大關(guān)系.來(lái)自土地利用的非點(diǎn)源磷污染比例也最大（35%）,之后依次是農(nóng)村生活（25%）、大氣沉降（22%）和畜禽養(yǎng)殖（18%）,耕地依然是最大的貢獻(xiàn)者（6.7t）.畜禽養(yǎng)殖源對(duì)非點(diǎn)源磷污染的貢獻(xiàn)比例（18%）顯著高于氮（4%）；大氣沉降源對(duì)非點(diǎn)源磷污染的貢獻(xiàn)比例（22%）顯著低于氮（38%）.除了非點(diǎn)源氮污染中畜禽養(yǎng)殖源的貢獻(xiàn)比例高于農(nóng)村生活源,其他各個(gè)非點(diǎn)源污染源的比例關(guān)系與Ding等［13］的研究結(jié)果一致.這些數(shù)據(jù)表明,寶象河流域農(nóng)業(yè)耕地和農(nóng)村生活的非點(diǎn)源污染貢獻(xiàn)率最大,為減少環(huán)境污染,控制耕地的氮肥施用量、加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)生活污水及垃圾的日常處理十分重要.

表4　寶象河流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算值（2008）Table 4　NPS pollution loads in Baoxianghe watershed （2008）

3.2寶象河流域的總氮（磷）負(fù)荷產(chǎn)生量及分配

非點(diǎn)源污染負(fù)荷的計(jì)算包括農(nóng)村生活源、畜禽養(yǎng)殖源等,點(diǎn)源污染負(fù)荷的計(jì)算包括了工業(yè)源、城鎮(zhèn)生活源（昆明第六污水處理廠污染排放數(shù)據(jù)）和規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖源（圖 5）.各子流域污染負(fù)荷產(chǎn)生量如圖6所示,北部、西南部地區(qū)產(chǎn)生的污染負(fù)荷最多.由表5可知,寶象河流域非點(diǎn)源污染比例最大,TN、TP的非點(diǎn)源污染比例分別為74.2%和 68.0%,非點(diǎn)源磷污氮要高于滇池流域（52.0%）,而非點(diǎn)源磷污染與整個(gè)滇池流域（71.1%）較為接近.這表明寶象河流域的氮污染較為嚴(yán)重,與已有的相關(guān)研究結(jié)論一致［37］.分析可知,寶象河流域耕地較多,氮肥的大量施用造成氮污染；寶象河下游為城市區(qū),建設(shè)用地較多,城市地表徑流也加重了這一污染.

3.3改進(jìn)前后的輸出系數(shù)模型對(duì)比

表6比較了改進(jìn)前后輸出系數(shù)模型的差異,結(jié)果顯示,改進(jìn)前模型估算的非點(diǎn)源污染負(fù)荷均偏大.經(jīng)分析得知,降雨方面,所研究子流域中大部分未達(dá)到多年降雨量均值；空間方面,中部、西南部地區(qū)地勢(shì)平坦,坡度極小（1°以下）,使得降雨地形復(fù)合因子的值均小于 1,造成未經(jīng)降雨地形影響因子調(diào)整的模型預(yù)測(cè)值偏大.

為進(jìn)一步驗(yàn)證改進(jìn)模型的有效性,本文利用ECM和IECM計(jì)算了2002、2008年寶象河流域的TN、TP污染負(fù)荷入河量,并與實(shí)際觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比（表7、表8）.需要說(shuō)明的是,模型預(yù)測(cè)結(jié)果不包括污染物從產(chǎn)生到入河的遷移過(guò)程的損失,估算值需經(jīng)入河系數(shù)［38-40］校正后才能進(jìn)行比較, 表7、表8為校正后結(jié)果.

表5　各子流域的非點(diǎn)源、點(diǎn)源污染負(fù)荷估算（2008）Table 5　NPS and PS pollution loads in the sub-basins （2008）

圖5　各子流域的點(diǎn)源氮污染、點(diǎn)源磷污染負(fù)荷Fig.5　TN and TP loads from point souces in the sub-basins

圖6　各子流域的TN污染、TP污染負(fù)荷產(chǎn)生量Fig.6　TN and TP loads from non-point and point sources in the sub-basins

表6　改進(jìn)前后的輸出系數(shù)模型估算的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量（2008）Table 6　Comparison of ECM and IECM in estimating the NPS loads （2008）

結(jié)果顯示,改進(jìn)前后的模型估算的 TN污染負(fù)荷均高于實(shí)際觀測(cè)值,但I(xiàn)ECM模型使相對(duì)偏差分別從48%降到 18%、從 61%降到 17%,與Ding等［13］的研究結(jié)果（改進(jìn)后的模型使TN污染負(fù)荷估算量的相對(duì)偏差從-33%降到-19%、從-41%將為24%）相似,這說(shuō)明改進(jìn) IECM模型提高了TN負(fù)荷入河量的計(jì)算精度.2008年TP污染負(fù)荷入河量的估算值均低于觀測(cè)值,IECM模型并沒(méi)有減小估算值的相對(duì)偏差.分析原因,一方面,污染源的輸出系數(shù)及入河系數(shù)的選取會(huì)受主觀因素的影響,TP的點(diǎn)源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)比例要大于TN；另一方面,輸出系數(shù)模型對(duì)溶解態(tài)污染物的靈敏度要高于吸附態(tài)污染物,非點(diǎn)源氮主要以溶解態(tài)形式流失,非點(diǎn)源磷主要以吸附態(tài)存在［41］.這都造成了 IECM對(duì)磷污染估算結(jié)果具有一定的不確定性.綜合兩組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的平均值來(lái)看,IECM模型分別使得TN、TP的污染負(fù)荷估算值的平均相對(duì)偏差由54%降到17%、由15%降到-6%,整體上提高了估算結(jié)果的準(zhǔn)確性.說(shuō)明降雨和地形的時(shí)空差異應(yīng)當(dāng)作為非點(diǎn)源污染估算中的重要考慮因素.

表7　ECM模型與IECM模型估算的TN污染負(fù)荷入河量的對(duì)比Table 7　Comparison of ECM and IECM in estimating the TN loads discharging into river

表8　ECM模型與IECM模型計(jì)算的TP污染入河量的對(duì)比Table 8　Comparison of ECM and IECM in estimating the TP load discharging into river

4　結(jié)論

4.1非點(diǎn)源污染是寶象河流域污染的最大來(lái)源,TN、TP的非點(diǎn)源污染比例分別為 74.2%和68.0%（2008年）.與整個(gè)滇池流域相比,寶象河流域的非點(diǎn)源氮污染比例更高,非點(diǎn)源磷污染比例較為接近.來(lái)自農(nóng)業(yè)用地和農(nóng)村生活的非點(diǎn)源污染貢獻(xiàn)率最大,為減少環(huán)境污染,應(yīng)當(dāng)控制耕地的氮肥施用量、加強(qiáng)農(nóng)村生活污水及垃圾的日常處理,改善對(duì)湖濱農(nóng)田的管理并加強(qiáng)對(duì)城市地表徑流的控制.

4.2基于水文水質(zhì)數(shù)據(jù)的輸出系數(shù)模型計(jì)算簡(jiǎn)便,但缺少對(duì)研究區(qū)域具體地理氣象因素的考慮,存在偏差.改進(jìn)的輸出系數(shù)模型分別使 TN、TP估算值的平均相對(duì)偏差由52%降到15%、由13%降到-7%,優(yōu)化作用較為明顯,說(shuō)明降雨和地形的時(shí)空差異應(yīng)當(dāng)作為非點(diǎn)源污染估算的重要考慮因素.

4.3本文利用改進(jìn)的輸出系數(shù)模型計(jì)算小尺度、高原流域的非點(diǎn)源污染負(fù)荷,驗(yàn)證了其適用性,為滇池流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算提供了參考方法.怎樣獲得更加實(shí)際情況的輸出系數(shù)和入河系數(shù)、合理地進(jìn)行子流域劃分,是下一步的研究方向.

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Estimation of pollution load from non-point source in Baoxianghe watershed based， Yunnan Province on improved export coefficient model.

REN Wei, DAI Chao, GUO Huai-cheng*（College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing 100871, China）.

China Environmental Science, 2015,35（8）：2400～2408

An improved export coefficient model （IECM） was developed through integrating the precipitation and terrain impact factor into the conventional export coefficient model. Based on the meteorological, hydrological, social and economic data in Baoxianghe watershed from 1999 to 2010, IECM was utilized to calculate the total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） loads. The results indicated that the contribution rates of TN and TP loads from non-point source （NPS） （i.e., 74.2% and 68.0%, respectively） were more than that from point source （i.e., 25.8% and 32.0%, respectively）during 2008. For TN loads, the magnitude order of the contribution of NPS was as follows： land use ＞ atmospheric precipitation ＞ rural life＞ livestock. For TP loads, the magnitude order was as follows： land use ＞ rural life ＞ atmospheric precipitation ＞ livestock. Also, Contribution rates of TN loads from NPS in Baoxianghe watershed were larger than that in Lake Dianchi watershed, the contribution rates of TP loads from NPS in Baoxianghe watershed was close to that in Lake Dianchi watershed. Furthermore, average relative errors of IECM to estimate the TN and TP loads were 15% and -6%, respective. In comparison, the average relative errors of conventional export coefficient model were 54% for TN loads and 17% for TP loads. It is indicated that the IECM improved the calculation accuracy, and it provided reference information of model selection for the estimation of pollution loads especially that from NPS in Dianchi watershed.

export coefficient model；non-point source；Baoxianghe watershed；TN；TP

X522

A

1000-6923（2015）08-2400-09

2014-12-20

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（2013ZX07102-06）；滇池流域水資源聯(lián)合調(diào)度改善湖體水質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)與工程示范課題

* 責(zé)任作者, 教授, hcguo@ pku.edu.cn

任瑋（1991-）,女,湖北十堰人,北京大學(xué)碩士研究生,主要從事水環(huán)境學(xué)、環(huán)境規(guī)劃與管理方面的研究.