论文部分内容阅读
模型被认为是进行流域水环境管理的有效手段。本论文选取两种国际上通用的SWAT模型和GWLF模型，在新安江上游屯溪流域构建和应用:使用2000～2010年的观测数据对模型参数进行系统校准和验证后，对模型的适用性进行了评价;之后分别使用两个模型对流域非点源污染进行了模拟，重点针对流域内的氮污染进行了源解析和情景分析;最后，对两个模型在该流域的应用情况进行了对比研究。 对GWLF模型的研究结果表明:GWLF模型原理相对简单，参数较少，所需输入数据量较少且易于获取。该模型对屯溪流域的径流、泥沙、溶解态总氮和溶解态总磷的模拟效果非常好，模拟期和验证期的纳氏系数分别为0.904、0.947;0.787、0.675;0.863、0.919;0.892、0.605。使用率定后的模型对屯溪流域的氮污染进行源解析，结果表明:年尺度上总氮以溶解态为主，约占71％，溶解态氮源中的地下水、生活污水和农业面源来源占前三位，分别占总氮的30％、19％和16％;颗粒态氮占总氮的29％，主要来自夏季5月～7月的农业面源土壤侵蚀贡献，其中灌木贡献比例最大，为59％，之后是茶园的33％。三种情景分析结果表明:控制流域茶园面积的扩大、加强农村生活源污染治理对削减氮负荷效果显著。 对SWAT模型的研究表明:SWAT模型具有很强的机理性，参数众多，对流域水循环和污染物迁移转化刻画的较为详细，需要的资料相对较多。本文通过多种途径搜集数据建立了屯溪流域的SWAT模型数据库。采用自动率定和手动试错相结合的方法对模型的水文和非点源污染物负荷进行了充分的调试，结果表明:SWAT模型在屯溪流域具有很好的适用性，径流、泥沙、溶解态总氮和溶解态总磷在模拟和验证期的纳氏系数分别为0.953、0.965;0.840、0.878;0.836、0.801;0.905、0.569。使用率定后的模型模拟了不同土地利用类型的非点源输出系数，并对其时空分布特征和关键源区进行了识别。通过设计退耕还林、植被过滤带和施肥控制等情景，表明前两项措施对流域非点源削减效果明显，而控制施肥措施需要谨慎使用。 本论文还使用室内模拟降雨方法，设计了雨强、植被覆盖度和坡度3个影响因子、5个水平共计14场降雨实验，同时收集地表径流和壤中流两种径流形式，来定量地研究新安江流域茶园红壤中径流、泥沙、氮素以及磷素的流失特征。最后，根据实验数据建立了改进的输出系数模型，估算流域内的茶园土地利用类型的非点源污染负荷，结果表明:由于研究尺度问题，该估算结果高于SWAT模型的模拟结果，建议采用自然降雨小区实验来进一步修正。