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秦皇岛作为著名的滨海旅游胜地,近年来水环境质量下降和生态功能退化等问题日益显现。随着点源污染控制技术的逐步完善和成熟,非点源污染日益受到人们的重视。SWAT模型作为一个分布式的物理模型,能够模拟和预测不同管理模式和土地利用模式下大尺度复杂流域内径流、泥沙、化学物质等变化情况,是进行非点源污染模拟与控制研究的有效工具。本文基于SWAT模型,模拟和预测秦皇岛入海河流污染时空演变,开展最佳管理措施BMPs的研究。论文的主要研究内容如下: (1)根据秦皇岛DEM、土地利用、土壤类型、气象、水文、水质、社会经济等数据和资料,构建了SWAT模型空间数据库数据。其中,在构建土壤数据库时,利用了三次样条插值法以及SPAW软件估算土壤的物理属性;在构建天气发生器时,利用了日照时数与辐射日值以及日平均气温和露点温度的相关关系。通过子流域的划分、水文响应单元的划分、污染源分析、管理情景的设置,建立了基于SWAT模型的秦皇岛市陆域污染负荷预测模型。根据水文水质观测数据,采用LH-OAT法分析了水文水环境敏感性参数,利用SWAT-CUP中的SUFI-2方法对模型参数进行了率定和验证,结果显示模拟结果能够满足要求,模型具有较强的适用性。 (2)利用SWAT模型,模拟了现状年(2011年)秦皇岛市陆域污染负荷,分析了非点源污染变化规律;结合点源的排放,模拟统计了入海河流氨氮、总氮和总磷三种污染物入海量,分析了入海河流逐日的水质变化过程及规律。 (3)利用SWAT模型,模拟预测了不同设计水情(丰水年、平水年和枯水年)下秦皇岛非点源污染时空变化规律和近岸海域各入海河流水质状况。通过对丰水年(1974年)、平水年(2005年)和枯水年(2009年)的氨氮、总氮和总磷非点源污染的统计,得出在时间上污染负荷的产出和降水径流存在正相关,污染负荷大量产出多出现在汛期和丰水年,非点源污染负荷量丰水年>平水年>枯水年,证明非点源污染负荷量与降水量存在密切联系;在空间上,统计的三种非点源负荷空间分布规律基本一致,人口较多的抚宁、卢龙、昌黎非点源污染负荷较大,这与这些地区耕地面积较广,畜禽养殖量较多密切相关,而青龙地区非点源负荷相对较小。 (4)利用SWAT模型探讨了秦皇岛农业非点源污染的最佳管理措施(BMPs)。通过对入海河流TN和TP总量的削减量对比可知,消减量遵循沼气池>植被过滤带>测土配方>等高种植的规律,且多措施协同消减总量不等同于四种管理措施消减量的简单叠加,而是略小于其和;通过对各河流的削减比例对比可知,沼气池的措施对 TN和 TP的减污效果均是最好;通过对入海口TN和TP浓度模拟结果可知,沼气池仍是减少污染物浓度效果最好的管理措施。在农业非点源综合管理措施下,戴河、东沙河、新河的TN、TP水质改善明显,而新开河、汤河的TN以及饮马河的TP变化幅度均不大;从水质过程中来看,修造植被过滤带和等高种植这类水土保持措施与其他措施下水质的变化过程略有不同,这与其能够减少地表径流的特性有关。