基于SWAT模型的乌裕尔河流域非点源污染模拟研究

摘要

水环境的非点源污染问题是目前我国江河湖泊水污染的主要影响因素，近年来，随着工农业的迅速发展，水资源短缺以及不合理利用等问题导致地表水环境受到严重的影响；鉴于非点源污染具有一种广泛性、随机性和难于治理的特点，估算难度较大，因此，结合美国农业部开发的分布式水文模型SWAT、地理信息系统（GIS）和遥感（RS）技术对乌裕尔河流域进行计算机模拟预测；在空间和时间上对非点源污染的分布变化规律进行分析，为非点源污染的控制和管理提供科学的依据。本研究采用SWAT分布式水文模型，对扎龙自然保护区主要供水源地—乌裕尔河流域内的非点源污染状况以及污染物质的空间分布规律进行模拟研究，探讨了模型的适用性，构建乌裕尔河流域的非点源污染模型，为乌裕尔河流域水环境的综合整治提供科学依据与有效经验。
　　本研究主要内容包括：⑴通过数字化1:5万的地形图，建立乌裕尔河流域的数字高程模型。根据遥感影像在Arcgis中进行目视解译获取研究区的2000年的土地利用数据。并通过野外采样，测定水中的总磷和总氮值，得到土壤中的化学属性、机械组成和土壤容重等，利用SPAW软件得到土壤的有效水容量和饱和传导系数；气象数据利用天气发生器输入30年的平均观测值，根据上述的研究成果建立乌裕尔河流域的数据库，为模型的建立奠定基础。⑵利用乌裕尔河流域的依安站站点的径流和水质监测数据，对SWAT模型径流和水质参数进行率定和验证。在径流的率定和验证过程中保证了研究区的模拟值和实测值的相对误差在20％以内，R2大于0.6，模型效率系数大于0.5；而对于氮磷非点源污染营养物，使得相对误差Re的范围不超过30%，相关系数和模拟效率系数与径流的标准相同。模拟结果的误差分析表明，校准后的流域非点源污染模型适用于该研究区，且模拟效果较好。⑶研究采用SWAT模型的模拟结果，对研究区的非点源污染进行空间输出，并通过对2011年的模型模拟结果和实测结果的空间对比，证明了该模型在氮磷模拟方面的可靠性。结果表明，研究区乌裕尔河流域氮磷非点源污染单位面积产生量，大体的分布是中部〉东北部〉西南部。推测这是由于人类经济社会开发强度增大，造成水土流失日益严重，同时该研究区是农业发展的重点区域，不合理的施肥措施也是影响非点源污染的主要诱因，因而形成了氮磷营养物非点源污染的关键区域。

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第1章 绪论

1.1非点源污染概述

1.2非点源机理研究概述

1.3非点源污染模型概述

1.4选题依据与研究背景

第2章 研究区简介与数据构建

2.1研究区简介

2.2研究区空间数据的构建

2.3研究区属性数据的构建

第3章 SWAT模型的概述

3.1 SWAT模型的发展与应用

3.2 SWAT模型的结构与原理

3.3 SWAT与 ArcGIS9.3的集成—ArcSWAT

3.4 SWAT模型特点、影响因素

3.5 SWAT模型的局限性

第4章 乌裕尔河流域SWAT模型的建立

4.1 SWAT模型在研究区的应用

4.2模型校验

第5章 SWAT模型的应用与结果分析

5.1流域氮素迁移模拟结果分析

5.2流域非点源污染负荷空间分布

5.3模拟结果的意义及应用

第6章 结论与展望

6.1主要结论

6.2存在的问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

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致谢