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柴河水库流域农业面源污染是研究区内主要的污染物来源,作为饮用水源地,保障其水质安全十分必要。本文旨在研究其流域内的面源污染负荷,进行面源污染模拟研究,为水环境保护措施提供科学依据,主要完成了两部分工作。
设计类型源试验方案,并选取三种主要土地利用类型地块进行类型源试验,通过观测不同降雨条件下典型土地利用类型径流和污染物流出过程,据此估算不同土地利用类型的面源污染物次降雨平均浓度(EMC),分析其面源污染产生规律。试验结果表明,在7月份流出玉米田的污染物总氮含量最高,在8月份流出水稻田污染物的总氮含量最高；流出苗木田的总磷值最高,水稻田和玉米田次之；流出苗木田和玉米田的污染物高锰酸盐指数较大,而流出水稻田的高锰酸盐指数较小；流出苗木田的污染物SS最高,玉米田次之,水稻田最低。最后,估算不同土地利用类型输出系数。此外,各影响因素降雨量、化肥农药等与径流水质的关系复杂。
收集资料并据此构建SWAT模型,进行面源污染负荷时空分布模拟。结果显示,模拟结果良好,其中校准期和验证期的径流模拟纳什效率系数Ens分别到达了0.9和0.8,泥沙模拟分别为0.9和0.6。比较输出系数和HRU上的产污量,验证模型内部子流域产污过程的合理性。面源污染负荷在一个水文年中汛期的8或9月出现峰值。径流模拟较准确,汛期流量峰值稍有偏差；泥沙负荷输出模拟数值变化较大,在实际输沙量异常时,模拟状况不理想；随枯季径流流出的污染负荷模拟较好。研究表明,SWAT模型在柴河水库流域应用良好,径流模拟效果最好,模拟的径流与实际径流趋势匹配较理想,但泥沙、水质模拟在峰值处稍有差异；SWAT模型的日模拟输出数据与实际监测值较匹配,但泥沙和水质的月总负荷输出量模拟结果相对较差,在出现实际观测值偏离多年平均值较大时,如模拟较大洪峰和复式洪峰时,模拟效果偏差。
模拟结果表明,流域面源污染汛期污染负荷高,非汛期污染负荷平稳在一定范围内,表现出受季节降雨影响较大。柴河水库流域面源污染在空间上的分布,面源污染产出主要集中于上游中部、中游和最下游地区,与降雨径流空间分布特征相似,同时与土地利用类型空间分布相关,表明污染负荷受降雨径流影响较大,并受土地利用类型等其它因素的影响。