基于SWAT模型的南方典型小流域农业非点源污染研究

发布时间：2017-08-06 01:15

  本文关键词：基于SWAT模型的南方典型小流域农业非点源污染研究

  更多相关文章： 非点源污染 SWAT模型 平均浓度法 时空特征 情景模拟

【摘要】：随着社会经济快速发展,水资源日益匮乏,水环境污染已成为全球性问题,而农业非点源污染因其具有随机性、滞后性、不确定性和隐蔽性等特点,越来越成为影响水体质量的重要因素。本文以广东省江门市潭江泗合水小流域为研究对象,深入探讨该流域农业非点源污染问题,得到主要成果如下：(1)总结国内外非点源污染机理及模型研究现状,阐述我国非点源污染负荷核算方法,选定SWAT模型和平均浓度法作为本文的主要研究工具。(2)场次降雨径流非点源污染输出特征分析在流域出口进行多场降雨事件的水质、水量同步监测。结果表明：BODs、总氮、总磷表现出明显的初期冲刷效应；氨氮在径流前半段表现出初期冲刷效应,后半段浓度与径流量呈负相关关系；CODMn浓度呈波浪锯齿状变化,后期浓度变化受壤中流主导退水过程影响；各污染物通量变化趋势和径流量变化趋势大体相同,两者相关性显著。(3)构建泗合水流域非点源污染SWAT模型并分析模型适用性利用ArcGIS、SPAW等工具建立泗合水流域空间数据库及属性数据库,构建SWAT模型,在有限水质资料条件下,基于平均浓度法估算得到流域出口非点源污染负荷,从年、月、日三种尺度对SWAT模型水质模块进行参数率定及验证。结果表明：SWAT模型在南方湿润地区适用性较高,月径流Nash系数在率定期及验证期分别达到0.83、0.92；非点源污染年、月、日负荷模拟误差分别控制在25%、60%、100%以内。(4)模型运行结果分析及管理措施情景模拟利用校准后的SWAT模型对流域非点源污染进行模拟,结果表明：泥沙、总氮、总磷负荷与降雨量在年内变化方面表现出较强的一致性；流域汛期集中了全年80%以上的污染负荷,流域下游受人口密度及人类活动影响,污染输出较大；不同土地类型单位面积的泥沙、有机磷、有机氮流失负荷由高到低依次为耕地草地建设用地林地；在流域内施行退耕还林措施,径流量、泥沙、氮、磷负荷依次减少3.2%、35.8%、46.1%、35.8%；减少氮肥施用量50%,可降低总氮负荷18.1%；减少磷肥施用量50%,可降低总磷负荷8.9%。
【关键词】：非点源污染 SWAT模型 平均浓度法 时空特征 情景模拟
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-19
• 1.2.1 农业非点源污染机理研究综述13-14
• 1.2.2 农业非点源污染模型研究综述14-18
• 1.2.3 SWAT模型研究综述18-19
• 1.3 中国非点源污染负荷计算现状19-20
• 1.4 主要研究内容20
• 1.5 技术路线20-22
• 第二章 场次降雨径流非点源污染特征分析22-33
• 2.1 研究流域概况22-23
• 2.2 研究方法23-26
• 2.2.1 水样监测及采集23-25
• 2.2.2 数据分析方法25-26
• 2.3 结果与分析26-31
• 2.3.1 降雨径流污染物含量水平26-27
• 2.3.2 污染物浓度与径流量变化特征27-29
• 2.3.3 污染物通量负荷与径流变化特征29-30
• 2.3.4 污染物浓度及通量与径流量相关分析30-31
• 2.3.5 各污染物浓度与TSS浓度相关性分析31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 SWAT模型构建33-47
• 3.1 模型原理33-36
• 3.1.1 水文过程模型33-34
• 3.1.2 土壤侵蚀模型34-35
• 3.1.3 污染负荷模型35-36
• 3.2 数据采集36-37
• 3.3 数据处理37-44
• 3.3.1 地图投影37
• 3.3.2 DEM数据37-38
• 3.3.3 土地利用数据库38-39
• 3.3.4 土壤数据库及农业管理数据39-42
• 3.3.5 水文气象数据42-44
• 3.4 模型运行44-46
• 3.4.1 子流域和HRU划分44-45
• 3.4.2 模型运行45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 SWAT模型适用性分析47-67
• 4.1 模型参数敏感性分析47-51
• 4.1.1 研究方法47-48
• 4.1.2 常见径流参数及物理意义48-49
• 4.1.3 常见水质参数及物理意义49-50
• 4.1.4 敏感性分析结果50-51
• 4.2 径流参数率定及验证51-56
• 4.2.1 适用性评价指标51-52
• 4.2.2 总径流率定52-55
• 4.2.3 总径流验证55-56
• 4.3 水质参数率定及验证56-66
• 4.3.1 2011、2014年非点源污染负荷估算57-60
• 4.3.2 典型月污染负荷估算60-61
• 4.3.3 典型日污染负荷估算61-62
• 4.3.4 非点源污染负荷率定62-64
• 4.3.5 非点源污染负荷验证64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 SWAT模型运行结果分析67-73
• 5.1 非点源污染负荷年内分布67-68
• 5.2 非点源污染负荷空间分布68-70
• 5.3 不同土地利用类型对污染输出的影响70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 农业非点源污染管理措施分析73-78
• 6.1 耕作措施对污染控制的影响73-75
• 6.2 施肥措施对污染控制的影响75-77
• 6.3 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 参考文献80-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87-88
• Ⅳ-2答辩委员会对论文的评定意见88

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本文编号：627760