基于SWAT模型的南流江流域非点源污染时空特征分析

发布时间：2020-04-25 21:55

【摘要】：本文以南流江流域陆地表层系统变化为基础,通过大量的文献阅读和地理信息系统(GIS)技术手段,以流域污染特征为前提,研究流域土地利用变化情况,定量评估该流域土壤侵蚀情况,土壤侵蚀空间分布与地形地貌、土地利用类型关系。建立基于SWAT非点源污染负荷模型,分析南流江流域径流量的过程,对污染负荷进行模拟。识别南流江流域非点源污染的主要来源、贡献和分布,分析氨氮、总磷(TP)时空分布情况。主要取得以下成果:1.文章分析了土地利用数量结构上的变化,统计了15年间土地利用变化动态度及变化转移特征,从农业调整和经济战略目标的角度看待各地类的变化。导致这种变化的主要原因有几点:第一,由于城镇化扩张、工业化进程加快,导致城镇周边的农田转变成建设用地;第二,大量往城市输出劳动力间接导致了土地撂荒,草地呈小幅度增长;第三,农业结构的调整,园地的新增总量达40.98%,同期林地减少总量为59.41%。2.在土地利用动态变化的基础上,对南流江土壤侵蚀特征分析,定量描述土壤侵蚀基本状况、各地类土壤侵蚀特征和侵蚀强度,挖掘土壤侵蚀空间分布与地形地貌、土地利用类型等因子的关系。结论指出:南流江流域土壤侵蚀呈现范围广、侵蚀破碎、侵蚀量多等特点,主要集中在六万大山与博白盆地低矮丘陵地带,特别是六万大山东南侧。这些流域主要以低矮丘陵为主,地形较为破碎并且伴着果园大量开垦,人类开发活动、清山炼山强烈,导致这些地方水土流失较为强烈。土壤年均侵蚀总量为117.25万吨,侵蚀总面积达474.63km~2,年均侵蚀模数仅为124.43 t/km~2·a~(-1),侧面说明了南流江流域侵蚀范围较广但强度不大,侵蚀范围主要集中在轻度与中度侵蚀。3.为了进一步了解各小流域非点源污染情况,结合前期对流域基础性研究内容,利用SWAT模型对南流江流域非点源负荷进行模拟。结果显示:(1)博白、常乐两个站点径流模拟值表现出与实测值具有同样的趋势,且汛期拟合度高于非汛期。常乐站控制流域范围内径流枯水期幅度明显大于博白站,且周期性更明显。这也导致了常乐站在验证期(2010~2012年、2013~2015年)径流模拟过高,高估了流域内的产流量。(2)由于缺失较多月份实测数据,全时段污染物模拟值较实测值结果偏低,但污染物模拟的精度满足模型评价指标,模拟结果相对较好,能整体反映污染物趋势变化。(3)从时间上看,2011年以前,氨氮、总磷(TP)污染负荷随径流量汛期和非汛期有规律地波动上升下降,2011年后,虽径流量进入全年水文周期枯水阶段,但氨氮、总磷(TP)污染负荷表现出跳跃式波动,在一些低径流月份,污染负荷量存在异值的情况,总体持续偏高,且未表现出下降趋势。(4)从空间上看,由于流域地形从盆地至低山谷地随后进入低丘缓坡地区,2003年~2015年年均氨氮负荷量主要集中分布在流域下游,特别是顺着河道出了博白县县界至流域出海口处(江口大桥、南域断面)。年均总磷(TP)负荷量主要集中分布在博白大岭至合浦石康等沿河道两侧流域。据调查发现,沿岸存在大量规模化禽畜养殖场,禽畜粪便和污水外排与有限的土地消纳能力矛盾突出,总磷(TP)负荷程度在一定程度上大于氨氮。
【图文】：

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研究技术路线图

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基于 SWAT 模型的南流江流域非点源污染时空特征分析2 研究区概况与污染特征2.1 研究区概况2.1.1 地理位置南流江流域北起发源于玉林市大容山（海拔 1257 米）以南处，河流沿北西—南东断裂发育，流经北流、玉林、博白、浦北以及合浦 5 个县（市），于合浦县党江镇分 3支汇入北部湾（如图 2-1）。位置坐标大致为北纬 21.581°~22.877°N，东经108.997°~110.385°E，干流长 285 km，，流域面积 9271.45 km2，上游河宽 30 ~ 70 m，河面狭窄，坡降较大，中游河宽 80 ~ 100 m，下游河宽 250 ~ 400 m，坡降平缓，河流分汊成网。流域年均降雨量为 1800 mm 左右，一次性降雨可达 200 mm 以上，夏秋季以热带气旋为主的暴雨占 82%，加之冲积平原地势平坦，水网密布，南流江流域沿岸极易发生洪涝灾害，破坏生态环境的稳定性。
【学位授予单位】：南宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52

【参考文献】