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沣河是西安市第三大河流,也是长安区生产生活的重要水源地。由于人类活动的影响,沣河水质在80年代后期开始恶化,分析流域污染负荷与河流水质之间的响应关系,评估调控措施对沣河水质改善的效果,对于总结沣河水环境治理经验,制定沣河流域水质长效保障措施具有重要意义。
本文以SWAT模型为评价工具,结合点源、非点源联合控制的理论和方法,模拟了沣河水质变化过程,分析了流域不同污染源对沣河流域污染负荷的贡献,并结合沣河实际选择了适宜的水环境控制措施,评估其对沣河流域水环境改善的效果。本文得出的主要结论如下:
(1)构建了沣河流域SWAT模型,并对模型进行了参数敏感性分析、率定、验证和模拟不确定性分析。结果表明SWAT模型在沣河流域径流和泥沙模拟中均存在多个敏感参数。径流和泥沙模拟在率定和验证期的相对误差均小于50％,确定性系数(r2)和效率系数(Ens)均大于0.5,径流和泥沙过程模拟较好；TN、TP率定期和验证期相对误差小于30％,r2和Ens均大于0.4,NH3-N率定期和验证期相对误差分别为-23％、19％,SWAT模型模拟结果满足运用要求。
(2)利用率定和验证的模型分析了沣河流域各种污染源的负荷贡献和非点源污染的时空变化规律。结果表明流域内由人类活动所产生的TN负荷约占流域TN负荷的1/2,其中又以以工业点源为主；流域内由人类活动所产生的TP负荷超过70％,工业点源和生活点源是其主要来源；流域内NH3-N负荷主要来自于工业点源排放,其次是生活点源。流域非点源负荷量在年际和年内均存在较大变化,丰水年非点源负荷远大于平水年和枯水年非点源负荷,TN负荷汛期多年平均比例为83％,TP和NH3-N负荷汛期多年平均比例达96％；非点源负荷在空间分布上也存在较大变化,中部耕地区非点源负荷相对较高。
(3)结合沣河流域污染现状和相关规划,设置9种沣河流域水污染控制情景,通过构建的水环境模型对各种情景进行了分析,结果表明各种针对点源污染的控制措施对沣河流域负荷削减效果明显,非点源措施中减少化肥施用和设置植被过滤带对TN、TP负荷削减效果明显,非点源污染控制措施对于NH3-N负荷削减均不显著,综合控制措施(人工湿地)效果显著。