SWAT模型在西湖流域非点源污染的模拟研究

广东化工　

ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　２０ｌ　８年第１　５期　

第４５卷总第３７７期　

ＳＷＡＴ模型在西湖流域非点源污染的模拟研究　

张上化，蒋轶锋，王志彬　

（ａｌｉ－￣【．ＪＩ、¨　大　、　境学院，｝　｛＝Ｊ１Ｉ＝州３１００１４）　

［摘　要］西湖长期面临着以富营养化和生态退化为主要特征的水环境问题，其中非点源污染是影响湖区水质根本改善的重要原因。本研究应　用ＳＷＡＴ模型对西湖流域进行了非点源污染模拟，利用２０１６年和２０１７年的实测数据对模型进行了校准与验证，径流、总氮和总磷的模拟精度　均满足Ｒ。≥Ｏ．６、ＮＳ＞￣０．５的评价标准　应用验证后的模型模拟得出西湖流域氮磷负荷，并进一步识别出西湖流域氮磷非点源污染负荷的关键源　

区。　［关键词］西湖：非点源污染：ＳＷＡＴ模型；氮磷　【中图分类ｇ－ＩＴＱ　［文献标￣，，ｑｔｉｑ］Ａ　［文章编号１１００７—１８６５（２０１８）１５－００１０—０４　

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ　Ｓｏｕｒｃｅ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳＷＡＴ　Ｍｏｄｅｌ　ｉｎ　Ｗｅｓｔ　Ｌａｋｅ　Ｂａｓｉｎ　

Ｚｈａｎｇ　Ｓｈａｎｇｈｕａ，Ｊｉａｎｇ　Ｙｉ￣ｎｇ，Ｗａｎｇ　Ｚｈｉｂｉｎｇ　（Ｚｈ＠ａｎｇ　Ｕｎｉ＇，。ｅｒｓｉｔｙ　０ｒＴｅｃｌｍｏｌｏｇｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｎａｅｎｔ　Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００ｌ４．Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：￣Ｎ＇ｅｓｔ　Ｌａｋｅ　ｈａｓ　ｌｏｎｇ　ｂｅｅｎ　ｃｏｎｆｒｏｎｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｗａｔｅｒ　ｅｒｌｖｉｒｏｎｎｌｅｎＩ　ｐｌ’ｏｂｌｃｍｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ　Ｎｏｎ－ｐｏｉｎＩ　ｓｏｕｒｃｅ　ｐｏｌ】ｔｉｔｌＯ１１　ｌｌａｓ　ｂｅｃｏｍｅ：．１１１　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｕｎｄａｌｎｅｎｌａ１　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｏｌ’ｖｅａｔｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉ１１　ｔｈｅ　ｌａｋｅ　ａｒｅａ　ｌｎ　ｔｈｉｓ　ｓｔｕｄｙ．ｔｈｅ　ＳＷＡＴ　ｎｌｏｄｅｌ、￣ａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｎｏｎ　ｐｏｉｎｔ　ｓｎｔｌｒｃｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｗｅｓｔ　Ｌａｋｅ　ｂａｓｉｉｉ　Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄａｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ　ｆ？ｏｒｅ　２（）ｌ　６　ａｎｄ　２０　ｌ　７　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ｏｔ　ｒｕｎｏｆｌ　ＩｏｔａＩ　ｎｉｕｏｇｅｎ，ａｎｄ　ｔｏｔ：ｌｌ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　ｓａｔＩｓｔｉｅｄ　Ｒ：≥０　６，ＮＳ≥０　５　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｃｒｉｔｅｒｉａ　Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｍｏｄｅＩ、￣ａｓ　ｕｓｅｄ　ＩＯ　ｓｉｍｕｌａｔｅ　ｔｂｅ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　Ｉｏａｄｓ　ｌｉ１　ｔｈｅ　Ｗｅｓｔ　Ｌａｋｅ　ｂａｓｉｎ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｓｏｕｒｃｅ　ａｒｅａｓ　ｆｏｒ　ｎＯｌｌ—ｐｏｉｎｔ　ＳＯＵｌｃｅ　ｐｏｌ】ｕｔｉｏｎ　ｌｏａｄ　ｉｉ１　ｔｈｅ　ｂａｓｉｎ　ｗｅｌ　ｅ　ｆｕｒｔｈｅｌ　ｉｄｅｎｔｉｌｉｅｄ．　Ｋｅ、’、ｏｒｄｓ：　ｅｓｔ　Ｌａｋｅ：Ｎｏｎ．ｐｏｉｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｐｏＩ】ｕｔｉｏｎ：ＳＷＡｑ’ｍｏｄｅｌ：ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ　

２¨Ｉ￡纪以来．１　界范　的点源污染已得到Ｊ　有效控制．”　迎　．＇ｒ卡¨对完藩的点源＿＝‘染髓测、评价币［Ｉ控制体系，非点源污染　成为Ｊ　水环境污染的重《来源Ｉ。。　曲湖作为我国最要的城『　景　湖泊．Ｋ朗面临着　峻的水环　境川胚。杭州Ｉｆ　政府先后采取了截污、局部疏浚币ｎ钱塘江引水入　湖　‘系列重大工＝椰措施，使西湖的生态环境得到　‘定的恢复，　『ｌｌＩ湖ｆ　水埙评未得剑恨小性的改善［３－４１。目前，西湖流域的地表径　流及　营芥盐输入　很夫程度上影响着西湖的水顷。闪而，本研　究以两湖流域为研究对象．应用ＳＷＡＴ模型对西湖流域非点源污　染进　模拟分　．为西湖水顺的改善卡ｕ非点源污染的防治提供理　沦支”　

１西湖流域概况　

Ｉｌｌ¨然地胖　状　湖地处杭州市西部，水域而积约为６．４平方公里，、ｌ　均水　深为　．２８米，平均底泥厚度为１．Ｏ５米，湖　库容量约为ｌ４２９万　术。明湖流域年均降水量　ｌ５００毫米左右，其　７０％左　的降水集中　母年五１ｒ】列几月。西湖三面环山．一面临城，周边　的山　要何北高峰、天　皇…、五云Ｌ¨、犬马１１１、ｊ匠皇山、飞来峰、　哭山、南高峰和风凰Ｌ　西湖流域ｌ丰要有金沙涧、龙泓涧、长桥　溪和１办Ｌｌ　Ｊ溪四条入湖溪流．其中金沙涧是西湖最大的自然水源，　发源ｆ　天　山，总ｌ　约为６．１８公里：龙泓涧发源于龙蚌，总长约　４．２８公里：长侨溪发源于莲花峰，总长约２．３５公里：赤山溪发源　ｒ办１　Ｊｉ埠，总长约１．２公里。　１．２　ＪＦ点源污染来源　湖流域内的茶叶种值基地每年春季和秋季各施肥一次．总　施肥量超过３５０　ｔ／ａ，是流域内非点源污染的重要来源【　。随雨水　进入　湖的氮磷负茼不　忽视，西湖景区内交通量较大，加上　三　环【ＩＩ、　一面临城的地形条件．导致景区内ＮＯ　浓度长期处　较　高浓嫂水　。　非雨水天气下．景区内的城市道路、建筑物和树　爪等凄盖物表面积累了火星的有机污染物、悬浮颗粒物、营养盐　和重金属等等污染物。　旦降水，就会育相当一部分的非点源污　染物随着地表　流进入溪流和湖泊。Ｉ司时，两湖周边的居住区和　钱塘；Ｉ　引水也是西湖非点源污染的来源之一。　

收稿Ｉｊ期］２０１　８－０５．２８　作者　介】张Ｉ　化（１９９２一）．男，湖南ｆ，￣ｉＩ；Ｅ人，硕ｌ　研究　２　ＳＷＡＴ模型的建立及验证　

２．１基础数拥库的ｆ；ｌＪ建　ＳｗＡＴ模型所需数据辟叮分为　数据唪和属性数据　类．空间数据包括ＤＥＭ、　地利用类，　图以及１一埋类，　等，属　性数　包括土壤属性数据和气象腻性数据　本研宄所用　问数　统一果Ｊ１ｊ　轴　｝÷托投影（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｍｅｒｃａｔｏｒ），将】ｔ投　到６。分带，　｝１火广　线为尔经１２３。的国　家　２０００大地坐标系。其中ＤＥＭ、¨也利片Ｊ　Ｉ　ｆｌＪ－Ｉ　壤类　的　分饼　罄分别为５　ｍ，３０　ｍ，３０　ｍ　２．１．１数字南　模　ＤＥＭ足ＳｗＡＴ模　进ｆｒ坡Ｊ　、　系、流城　界　水艾要袅　的提取以及ｒ流域划分的基础，通常　对原始ＤＥＭ进ｉ丁填　处　理．否则金造成　网断线币【ｌ流域失　ｆ　。研究　域ＤＥＭ知　ｌ　所，＿　：　

图Ｉ数字高程模型　

Ｆｉｇ．Ｉ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｅｌｅｘ　ａｔｉｏｎ　Ｍｏｄｅ　

２．１．！上地利ｊ｝ｊ类型图　土地利刖类型『　是ＳＷＡＴ模型运行必　的重要数据，能够反　映研究区域内的土地利用现　、值破覆盖及其分布状况。研究区　域的土地利用类　罔如　２所示，荐：ｔ　ｚｔ￣￥１Ｊ用编码及分布　表１。

　２０Ｉ　８年第ｌ５期　

第４５卷总第３７７期　广　东　化　工　

Ｈ　Ｉ　“，ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｎ１　

Ｎ　

３　ＫＩｌｏ１１１ｃｔ　Ｉ　图２土地利用类型图　Ｆｉｇ　２　Ｍａｐ　０ｒｌａｎｄ　ｕｓｅ　

表１　土地利用类型编码及其分布　Ｔａｈ．１　Ｔｈｃ　ｃｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉＯ１１　ｏｌ’ｌａｎｄ　ｕｓｅ　

２．Ｊ．３｛：壤炎　土壤类　垃ＳＷＡＴ　ｆｃｌ　逊｝Ｊ：水文响心一　元划分的琏础．　上壤数据埘模　｝１水Ｉ迁、植物ｑ三长以及营难物　ｆ　景　等有着ｍ　作『ｆ］。研究ｌ　城内的ｆ：壤类型ｆ冬｛　３所，Ｊ÷，　ｆ：壤类型及＿ｊ￡分布　状况　表２。　

图３土壤类型图　

Ｆｉｇ　３　Ｍａｐ　ｏｆ　ｓｏｉ　—ｌＲ｝ＮＧＮＩＩ　表２土壤类型及其分布状况　Ｔａｂ．２　Ｓｏｊ　ｌ　ｔ，／ｐｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｈ’ｉｂｕｔｉｏｎ　

２．１．４属性数据的建　本研究使川的气象数据址从机州　Ｌ象站ｌ５８４５７０）扶　的从　１９６５；ｔ－１月ｌ口至０：（）ｌ　７　ｑｉ　Ｉ！Ｊ　Ｊ　３ｌ　Ｉ　ｌ　ｆｌ　ｉ至１　１　（’裂数｛ｌｔ：．也　‘Ｉ　ｌ　降水　，日卡¨埘湿度，Ｉ＿｛平均　ｔ温，¨战高最『ｌ（　以，支　、｛　均　速等数据。根槲气象数据建立．ｔｘｔ　式的　弋象　Ｊ　平¨Ｉ】　Ｌ啄　数据表，　汁傩出尺　ｔ技　卜器谴　需参敬　添ｊ　Ｊｌ＿ｊ刈　ＳＷＡＴ２０Ｉ２．ｍｄｂ　ｌ｝ｌ的ＷＧＥＮ　ｕｓｅｒ　ｒｆ１．　气　数　：　的陶址　褒属性数据主醪乜拈物　属性ｆｌ】化学　忡．　亢　ｊｔ　Ｊｆｌ＂Ｊ　壤属性数据　瞑参照《浙ｔ　种志》１　７Ｉ　１　喽的物　也　ｌ：壤水辽组、｝　壤削Ｉ　最夫扎ｆ　ｆ复、Ｉ　壤泓　存－　、　ｊ挺　ｆ】’ｊｔ　水帚、饱和　水率、仃机碳含　、　ｌ　壤埙地　、ｌ　壤　照率、ＵＳＬＥ万程土壤　，】．蚀　以及电导半　．１：壤化学　乜拼符　：层土壤【＿｝］硝态瓤、仃讥氯以及¨Ｊ‘溶鲥磷的｝ＪＪ蝣　黾。将　得剑的　参数依次添加划ＳＷＡＴ２０１　２．ｍｄｂ　ｌ　的ｕｓｅｒｓｏｉｌ　ｔｌｌ｜　芒成　卜壤数槲库的建芝。　！．２于流域划分　ｒ流域划分过　基】　ＤＥＭ，　分的ｒ流域的放ｌ　Ｉ　ｆ¨人０、　会对ＳＷＡＴ馍　的运ｉ　Ｊ：设　和做拟柑Ｊ！ｊ＝Ｊ　：ｑ－４２，、影响　小研究迎　过多次埘比分　确定ｊ　流域划　面　７，ａ　２０　ｈｍ：．将　１、流域　划分为３Ｏ个ｒ流域，Ｊ　ｌｌ　７，＼水文响　一　几，研宄　城ｊ　流域分　如　４所示，ｒ流域Ｊｆ¨水迂响Ｊ直　厄分　３。　

＿“　图４西湖流域子流域分布图　

Ｆｉｇ．４　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｍａｐ　ｏｔ、ｓｕｂｂａｓｉｎｓ　ｉｎ　Ｗｅｓｔ　ｌａｋｅ　ｂａｓｉｎ　

表３西湖流域子流域和水文响应单元分布　

Ｔａｂ３　Ｄｉｓｔｒｉｂｔ，ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｂｂａｓｉｎｓ　ａｎｄ　ＨＲＵｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｗｅｓｔ　ｌａｋｅ　ｂａｓｉｎ　

』　流域编　ｆ！！／ｈｍ：　所ｌｌＩ【１２例　。　ＨＲＵ数ｒ１　Ｊ　流域编　ＩｆｔＤＢ！／ｈｍ　㈨　【ＩＩ比　”　ＩＩＲＵ敏Ｉ｛　

ｌ　５３　ｑ５（１６　４（１１　４　ｌ６　５　８４７５　【１　４３　３　

３【】２４４９　２　１５　４　ｌ　７　２　７ｌ＾　ｌ　ｎｕ　３　

３　ｌ　７２ｑ２　ｌ　４７　４　ｌ　８　３９　ｌ　３】（）　１　

４　６３．４９３　７　４　７１　ｌｌ　ｌｑ　６　ｑｑ７３　：（１１　

５　５Ｉ　Ｈ７７６　３　Ｈ６　３　２（１　３２．８９３￣｝　２　４５　ｆ　

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