文档介绍：基于 SWAT 模型的青山湖流域氮污染现状及特征分析答辩人:张冰导师:张海平答辩日: 2014/1/2 2 研究背景?太湖面临着严重的氮污染问题 NH 3 -N量年均值 ~ mg/L , TN 量年均值 ~ mg/L ?流域是湖泊之源,湖泊是流域之汇流域是湖泊治理的关键区域?青山湖流域所在的苕溪是太湖最大入湖河流苕溪占太湖流域水资源总量 15% ,对太湖水质改善影响重大,青山湖流域作为苕溪上游流域,研究其氮素流失规律,对治理太湖水污染有非常重要意义。?青山湖氮污染严重青山湖是杭州市的重要饮用水源地,面临严重的水体富营养化问题,氮素污染是主要的污染指标。 3 ?苕溪流域的非点源研究陈月等采用 QUAL2K 模型对西苕溪干流梅溪段的水质进行了模拟和预测。金蜻靓采用美国农业部开发的 SWAT 模型对菩溪流域的非点源污染进行模拟研究,对流域的非点源污染情况进行模拟和分析。?以往研究的局限以往研究多停留在验证模型在流域的适用性、污染负荷量计算以及污染时空分布规律等方面,缺少对青山湖流域氮素平衡系统解析以及对氮流失机理的探讨。?本研究目标针对青山湖氮流域污染情况,建立动态模拟流域氮素污染过程的 SWAT 模型,掌握流域氮污染现状及特征分布,阐明流域氮素流失机制,为流域氮污染治理提供理论依据和科研支撑。 3研究背景及目标?调研分析青山湖流域氮污染现状?估算流域氮污染负荷量?构建模型的氮污染管理数据库?构建流域基础信息数据库?建立研究区域 SWAT 模型?流域氮素污染模拟结果分析评价?①分析流域氮素污染现状; ?②分析流域氮素污染的时空分布特征; ?③探讨分析氮素流失的影响因素; ?④解析流域氮素来源; ?情景分析研究内容技术路线 4 青山湖流域氮污染现状时间: 2011 年7月5日-8月4日监测点分布(76)5 调研内容: 流域污染现状及来源、综合治理状况和水土流失等方面对水系监测点进行采样分析调研目的: 全面了解流域内的溪流、河流和水库等氮污染现状分析溪流水质空间的变化规律和主要氮素污染来源为各区域污染负荷核算提供基础数据和信息为模型调参提供资料 6 青山湖流域氮污染现状?污染处理设施尚需完善虽然近年临安市积极建设乡镇污水处理厂和村级生活污水处理工程,但仍存在不少问题,部分处理工程处于闲置状态;分散式蓄禽养殖污染无法收集处置等问题严重;地形坡度较大,水土流失较为严重。?农田化肥流失流域农田化肥施用量较高,如经济林山核桃施肥量高达 1500 kgN /hm 2,并且多集中在 7-9 月份,此时段降雨量较多,造成硝态氮大量流失;农田多分布在溪流附近,氮素流失距离短,加重了氮流失。?溪流氮污染严重复杂流域整体氮污染严重,一般上游相对较低, TN 在 2-3mg/L 之间,中下游 TN 高达 5-7mg/L ,超过了地表水质标准中的Ⅴ类标准 2mg/L ; 不同水系的氮污染在负荷量和氮素形态上存有差异,锦溪氨氮比例较高; 不同水系对生活污水和降雨的反应呈现出较大差异性, 南苕溪上游出现生活排污高峰, 其下游 TN 浓度在夜间大幅度下降,南苕溪 TN 、 NO3-N 浓度对降雨影响敏感,锦溪的 NH3-N 浓度受雨水影响大。 NH 3 -N采样点 TN 采样点 NH 3 -N TN采样点 NH 3 -N TN 采样点 NH 3 -N TN 采样点 NH 3 -N 采样点 TN 浪口溪南溪南苕溪锦溪横溪灵溪 NH3-N 采样点 TN 青山湖子流域氮污染现状 7 统计关系: 一些学者依据因果关系和统计分析方法建立模型,构建污染负荷与流域土地利用或径流量之间的统计关系。机理模型: 70年代中期是非点源模型大发展时期,主要方向是机理模型,比较著名: SWMM 、 STORM 、 ARM 、 HSPF 实用模型: 20世纪 80年代以来,非点源污染模型开始转向开发新的实用模型,代表性模型有: AGNPS 、 CREAMS 、 SWRRB 发展瓶颈: 20世纪 90年代以来,非点源污染负荷模型的发展遇到新的瓶颈,土壤、土地利用、地形、气候、作物和耕作管理的参数是限制模型广泛应用的主要因素。超大型流域模型: GIS 技术的出现,一些功能强大的超大型流域模型被开发出来。这些模型集空间信息处理、数据库技术、数学计算、可视化表达等功能于一身的大型专业软件。著名的有美国农业部开发的 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 、 BASINS 、 AnnAGNPS 模型量化研究发展 8 1984 Williams, ., . Jones, and . Dyke A modeling approach to determining the relationship betwe