第八讲 SWAT的非点源污染模拟

《基于SWAT模型的汾河上游流域非点源污染特征研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速，非点源污染问题日益突出，成为当前环境治理的重要领域。

汾河作为我国北方重要的河流之一，其上游流域的非点源污染问题尤为严重。

因此，研究汾河上游流域非点源污染特征对于环境保护和水资源管理具有重要意义。

本文将基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对汾河上游流域的非点源污染特征进行研究。

二、研究区域与方法2.1 研究区域本研究选取汾河上游流域为研究对象，该区域地理位置重要，涉及多个省份和地区，是重要的水源涵养区和水资源补给区。

2.2 研究方法本研究采用SWAT模型，对汾河上游流域的非点源污染进行模拟和分析。

SWAT模型是一种基于物理过程的分布式水文模型，能够模拟流域的水文循环过程和污染物的迁移转化过程。

通过收集流域的气象、地形、土壤、植被等数据，建立SWAT模型，并对非点源污染进行模拟和分析。

三、数据收集与模型建立3.1 数据收集收集汾河上游流域的气象数据、地形数据、土壤数据、植被数据等，以及流域内的点源污染数据和非点源污染数据。

其中，非点源污染数据包括农业活动、城市生活、工业排放等产生的污染物数据。

3.2 模型建立根据收集的数据，建立SWAT模型。

在模型建立过程中，需要进行参数的率定和验证，以确保模型的准确性和可靠性。

通过调整模型的参数，使模型能够较好地反映流域的水文循环过程和污染物的迁移转化过程。

四、非点源污染特征分析4.1 非点源污染的空间分布特征通过SWAT模型的模拟结果，分析汾河上游流域非点源污染的空间分布特征。

结果表明，非点源污染在流域内呈现出明显的空间分布不均现象，部分区域的非点源污染较为严重。

4.2 非点源污染的时间变化特征分析非点源污染的时间变化特征，发现非点源污染在不同季节和年份的浓度和分布都存在差异。

其中，农业活动和城市生活是造成非点源污染的主要来源之一，其排放量在不同季节和年份也存在差异。

基于SWAT模型的湿地系统非点源污染模拟研究刘建奇;张晓惠;刘红磊;卢学强;闻铁;陈晨【摘要】采用SWAT模型对天津临港生态湿地公园进行径流与非点源污染模拟,利用2012年10月至2014年9月的径流量实测值及降雨数据率定模型的参数,应用2014年10月至2015年9月的实测数据验证模型,并通过纳什模拟系数(En.)、日平均径流相对误差(Er)以及决定系数(r2)判断模型的准确性.结果表明:(1) SWAT模型在临港生态湿地公园的径流模拟情况基本良好,可为其非点源污染模拟提供可靠的模型基础;(2)结合2014年进、出口水质实测数据,可以计算临港湿地公园对氮、磷污染物的降解能力.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2016(038)008【总页数】5页(P39-43)【关键词】湿地系统;SWAT模型;非点源污染【作者】刘建奇;张晓惠;刘红磊;卢学强;闻铁;陈晨【作者单位】天津工业大学环境与化学工程学院,天津300387;天津市环境保护科学研究院,天津300191;天津市环境保护科学研究院,天津300191;天津市环境保护科学研究院,天津300191;天津临港园林建设有限公司,天津300452;天津市环境保护科学研究院,天津300191【正文语种】中文SWAT模型是由美国农业部农业研究中心(USDA-ARS)开发的一种非点源污染负荷计算模型，用于计算不同气候条件、土壤类型以及管理措施下的各种土地利用形式的非点源污染物负荷模拟与评估[1-2]。

SWAT模型主要基于SWRRB，集合了GREAMS、GLEAMS、EPIC和ROTO等模型的优点，且模型自推出以来，不断地进行软件升级与组建更新，迄今为止已在美国众多国家项目中得到广泛应用，其有效性得到了国外许多研究者以及研究项目的证明[3]。

近年来，我国学者对SWAT模型的应用主要集中在流域径流、环境变化下水文气候效应的模拟研究上，研究者先后在陕西秃尾河[4]、山东黄水河[5]、甘肃金塔河[6]、青海湟水[7]、黑龙江黑河[8]、太湖[9]进行了流域径流模拟研究。

基于SWAT模型的南四湖流域非点源氮磷污染模拟李爽;张祖陆;孙媛媛【摘要】本文利用SWAT模型结合实测数据,对南四湖流域2001-2010年年均非点源氮磷污染进行模拟,分析了南四湖流域非点源氮磷负荷空间分布特征,计算各河流流域对南四湖湖区污染的贡献率,并对非点源氮磷污染严重的关键区进行识别.研究表明:(1)先模拟湖东和湖西的两个典型小流域的非点源氮磷污染,并将模型推及整个南四湖流域,该方法不仅提高了计算效率,且得到了较好的模拟结果.通过对比发现,湖东的模拟效果要好于湖西,一定程度上说明SWAT模型在起伏较大的地区能取得更高的精度.(2)南四湖流域非点源氮磷污染严重,几乎所有区域的氮负荷超标,40％以上的区域磷负荷超标严重.湖东非点源氮磷污染较湖西严重,其中洗府河流域是南四湖湖区非点源氮磷污染的主要贡献者.(3)通过对径流量、泥沙负荷、氮负荷、磷负荷的相关分析可以得出,南四湖流域非点源氮负荷以溶解态为主,随径流进入水体；非点源磷负荷以吸附态为主,随泥沙进入水体.%SWAT model and measureddata were used to simulate the Non-Point Source (NPS) N and P pollution from 2001 to 2010 in Lake Nansi watershed. The spatial distribution of the pollution was analyzed, and the contribution of all the rivers in watersheds to the pollution of Lake Nansi were calculated. The key areas with serious pollution were distinguished. The results indicated that: ( 1) typical watersheds were simulated with SWAT model, and then the derived models were used to simulate the Lake Nansi watershed. This method can not only improve efficiency, but also with higher simulation accuracy. The simulation results in the east of the lake were better than those in the west part of the lake, which indicated that SWAT model was suitable for the hillyareas. (2) The NPS pollution was serious in Lake Nansi watershed. The nitrogen loading exceeded the criteria in almost all regions, and the phosphorus loading exceeded the criteria in more than 40% of the region. The NPS pollution was more serious in east than that in west of the lake. The Guangfu River watershed was the major contributor to the NPS pollution in Lake Nansi watershed. (3) The soluble nitrogen, flowed into the lake through streams, is the main form of loading in Lake Nansi watershed. While, the P loading in Lake Nansi watershed was mainly in the form of adsorption, which ran into river with sediment.【期刊名称】《湖泊科学》【年(卷),期】2013(025)002【总页数】7页(P236-242)【关键词】SWAT模型;南四湖流域;非点源污染;典型小流域【作者】李爽;张祖陆;孙媛媛【作者单位】山东师范大学人口·资源与环境学院,济南250014【正文语种】中文随着点源污染控制能力的提高，非点源污染目前成为造成我国水环境污染的主要原因［1］.据研究，北京密云水库、太湖地区、黑河流域、天津于桥水库、安徽巢湖等江河湖泊和水库非点源污染已成为其水环境污染的重要因素［2-4］.SWAT模型作为较成熟的模拟流域非点源污染的模型，已经成为水资源保护管理规划中不可或缺的工具，在美洲、欧洲、亚洲等许多国家和地区得到了广泛的应用验证［1，5-10］.GIS和SWAT模型的耦合，使SWAT具备了更强的空间数据处理和分析的能力［11］.国内外许多学者成功将SWAT模型应用于流域非点源污染的模拟中，取得了较好的结果［12-14］.随着南四湖流域工业化、城市化进程的加快，大量工业废水、生活污水、农业回水等未经处理注入河流和湖泊中，使得湖泊污染严重［15］.据长期监测和有研究表明，非点源污染已成为南四湖流域水体污染的主要污染源［16-17］.以往对南四湖流域污染的研究主要集中在对湖区和几个主要入湖河流水质的监测评价或定性的分析污染源是点源居多还是非点源占优［18-21］;而关于南四湖整个流域氮磷污染的研究主要对历年年鉴的统计［22］，流域内非点源污染定量模拟方面的还有待进一步研究.本文采用野外采样、室内分析和数值模拟等多种研究手段，利用SWAT模型对南四湖流域非点源污染进行定量模拟，分析南四湖流域非点源污染物产出的时空分布特征，并对关键污染区进行识别.为南水北调东线南四湖湖区和南四湖流域生态环境的整治与改善提供参考性的信息，进而对控制水质富营养化具有重要的现实意义及指导价值.1 研究区概况南四湖流域(34°24'～35°59'N，114°52'～117°42'E)属于淮河流域的重要组成部分，整个湖区和绝大多数河流位于山东省境内［15］，考虑到SWAT模型模拟所需资料和流域内水质监测数据的可获性和完整性，本文研究区选择南四湖流域山东省境内的所有区域，包括菏泽市、济宁市、枣庄市和泰安的宁阳县，流域面积约为2.6×104km2.整个南四湖流域有53条大大小小的河流以南四湖为中心，从四面八方呈辐射状汇入南四湖.流域地处暖温带、半湿润地区，属暖温带大陆性冬夏季风气候［15］，年平均气温约14℃，年均降水量为750 mm左右.流域以南四湖和京杭大运河为界，湖东为鲁中南低山丘陵和山前冲洪积平原区，湖西为黄河中下游冲击而成的黄泛平原，地势西高东低.2 研究方法2.1 数据库构建SWAT模型需要输入的数据分为两类，一类是空间数据，一类是属性数据.包括的主要空间和属性数据及其相关信息见表1，所用的空间数据采用Albers等面积割圆锥投影.表1 空间和属性数据Tab.1 The spatial and attribution data空间数据属性数据数据来源精度数据来源DEM ASTER_GDEM 30 m×30 m 土地利用类型属性SWAT自带土地利用类型图 TM数据解译30 m×30 m 土壤类型属性山东省土种志土壤类型图纸质地图矢量化1∶100000 气象数据山东省气象局河网水系图纸质地图矢量化1∶380000水文水质资料济宁市水利局2.2 典型小流域SWAT模型构建2.2.1 典型小流域选取南四湖流域以南四湖为中心，53条入湖河流呈辐射状分布，包含53个出水口，但SWAT模型只允许研究流域存在一个总出水口，且南四湖湖区面积大，在SWAT模型中不能作为一个子流域进行模拟，因此，本研究先选取典型小流域进行模拟，再将校准、验证后的模型推广至其它河流流域，以简化计算、提高效率.由于南四湖湖东和湖西的自然地理条件存在较大差异，因此湖东和湖西各选集水面积最大的泗河流域和东鱼河流域作为典型流域进行模拟，这样也便于模型的校准和验证.考虑到河流集水面积、河流的位置分布等因素，共选取30条河流流域模拟，各河流流域总范围基本覆盖整个南四湖流域.湖东21条河流流域，使用泗河流域验证后模型进行南四湖流域湖东的模拟;湖西9条河流流域，使用东鱼河流域验证后的模型进行南四湖流域湖西的模拟.30条河流流域分布图见图1.图1 南四湖流域各河流流域划分(1惠河流域、2西支河流域、3小龙河流域、4辛安河流域、5徐楼河流域、6荆河流域、7房庄河流域、8蒋集河流域、9潘渡河流域、10解放河流域、11张庄河流域、12蒋官庄河流域、13赵庄河流域、14石庄沟流域)Fig.1 The dipartition of the river watershed in Lake Nansi watershed2.2.2 数据空间离散化空间离散化包括子流域的划分和水文响应单元(HRU)的划分.根据出入水口的位置和各支流之间的位置关系，将流域划分为多个子流域.每个子流域又可分成一个或多个HRUs，HRU是SWAT模型运行的最小单元，它具有单一的土地利用类型、土壤类型和坡度，可以反映不同组合的水文效应的差异.通过对土地利用类型图、土壤类型图、坡度图进行叠加分析，将泗河流域划分成33个子流域和407个HRUs;东鱼河流域划分成51个子流域和256个HRUs. 2.2.3 模型校准和验证通过参数敏感性分析，得到对径流量敏感的参数主要有:CN2、Rchrg_Dp、Esco等;对泥沙负荷敏感的参数主要有:Spcon、CN2、USlE_P等;对非点源氮磷负荷敏感的参数主要有:CN2、Rchrg_Dp、Sol_Awc等. 参数敏感性分析结束后，需要结合实测数据对模拟的结果进行校准和验证.模型校准即对敏感性参数取值进行调整，使模拟值与实测值趋于一致，本文采取手动校准和自动校准相结合的方式，取2001-2007年为校准期.模型验证即评价校准后模型的可靠性，选2008-2010年为验证期.利用相对误差(Re)、决定系数(R2)和Nash-Suttcliffe系数(Ens)这3个指标对模拟结果进行评价.(1)径流量校准和验证.通过参数调整，使模拟值和实测值趋于一致，保证年均误差的绝对值在15%以内，R2≥0.6，Ens≥0.5.泗河流域和东鱼河流域的模拟年径流量过程线和实测年径流量过程线基本一致，且年均误差、R2、Ens都满足评价指标要求(图2).图2 泗河流域(a)和东鱼河流域(b)年径流量校准和验证Fig.2 The calibration and verification of annual runoff in Si River watershed(a)and Dongyu River watershed(b)(2)泥沙负荷校准和验证.通过参数调整，使得泥沙负荷模拟值和实测值趋于一致，保证年均误差的绝对值在20%以内，R2≥0.6，Ens≥0.5.泗河流域书院站和东鱼河流域鱼台站年泥沙负荷的模拟效果虽不及年径流量，但模拟的年泥沙负荷过程线和实测年泥沙负荷过程线基本一致，且年均误差、R2、Ens都控制在要求范围之内，满足研究需要(图3).(3)营养元素校准和验证.由于营养元素实测值的限制，总氮负荷选2008-2009年为校准期，2010年为验证期;总磷负荷选2004-2007年为校准期，2008-2010年为验证期.通过参数调整，使泗河流域和东鱼河月非点源总氮和总磷负荷的模拟值和实测值趋于一致，保证月均误差的绝对值在30%以内，R2≥0.6，Ens≥0.5.泗河流域书院站和东鱼河流域鱼台站校准期和验证期的总氮、总磷负荷模拟结果和实测值对比见图4.图3 泗河流域(a)和东鱼河流域(b)年泥沙负荷校准和验证Fig.3 The calibration and verification of annual sediment load in Si River watershed(a)and Dongyu River watershed(b)图4 泗河流域(a、b)和东鱼河流域(c、d)总氮、总磷负荷校准和验证Fig.4 The calibration and verification of TN and TP load in Si River watershed(a，b)and Dongyu River watershed(c，d)由于年径流和年泥沙负荷的累积误差都会对非点源N、P负荷值产生影响，泗河流域和东鱼河流域非点源氮磷负荷的模拟效果不及年径流量和年泥沙负荷，但年均误差、R2、Ens都满足要求.相比而言，总氮负荷的模拟效果要好于总磷负荷的模拟效果.2.3 南四湖流域SWAT模型构建为评价泗河流域和东鱼河流域的模型参数校准方法运用到南四湖流域湖东和湖西其它河流流域的可行性，湖东和湖西各选一条河流流域进行模拟，以评价模型校准方法的适用性.根据所获监测数据，湖东选洸府河流域利用泗河流域的模型进行模拟，湖西选洙赵新河流域利用东鱼河流域的模型进行模拟(图5).由于只获取到年径流量数据，因此只对洸府河流域(湖东)和洙赵新河流域(湖西)进行2001-2010年径流量模拟结果的评价(表2).洸府河和洙赵新河流域年径流量模拟效果较好，满足研究需要.虽然受到2003年年降水量近10年最大而2004年年降水量较小的影响(图5b)，洙赵新河流域2004年模拟值较实测值偏小较多，但其它年份模拟结果较好，因此认为泗河流域和东鱼河流域模型参数的校准方法可运用于湖东和湖西其它河流流域的非点污染氮磷负荷的模拟.3 结果与分析3.1 非点源氮磷负荷空间分布以30个河流流域的354个子流域为单元，分析2001-2010年均非点源氮磷负荷的空间分布规律，得到流域内非点源氮磷负荷空间分布图(图6).年均总氮负荷湖东大于湖西，湖东总氮负荷严重地区主要集中在洸府河流域、泗河流域、白马河流域等区域(图6a).湖西主要集中在老万福河流域、蔡河流域、梁济运河流域等区域.这些地区人口密度较大，耕地面积较广，畜禽养殖量较多.年均总磷负荷湖东略大于湖西，湖东总磷负荷较严重地区主要集中在洸府河流域、泗河流域、白马河流域及沿湖的几个河流流域.湖西各流域总磷负荷较为平均，高值出现在洙水河流域上游、老万福河流域和蔡河流域区域(图6b).这些地区是耕地和禽畜养殖较为集中的地区.总氮和总磷负荷分为两种状态，一种为溶解态，随径流进入河道;一种为吸附态，随泥沙进入河道.为进一步探讨流域内非点源氮磷元素的形态，对产流、产沙、总氮负荷、总磷负荷做了相关性分析，结果表明总氮和产流在0.01水平下呈显著正相关，相关系数为0.733，而和产沙相关性不显著，相关系数仅为0.089.这说明流域内总氮负荷中以溶解态(硝态氮)为主，吸附态(有机氮)较少;总磷和产沙量在0.01水平下呈显著正相关，相关系数为0.970，和产流量相关系数在0.010下呈显著正相关，但是相关系数较小，仅为0.251.这说明流域内总磷负荷吸附态(有机磷和矿物质磷)较多，溶解态较少(表3).图5 洸府河流域(a)和洙赵新河流域(b)年径流量验证Fig.5 The calibration and verification of annual runoff in Guangfu River watershed(a)and Zhuzhaoxin River watershed(b)表2 洸府河流域和洙赵新河流域年径流量模拟评价Tab.2 Evaluation of simulation of annual runoff in Guangfu River watershed and Zhuzhaoxin River watershed流域时期累年均值/(m3/s)实测值模拟值Re/% R2 Ens洸府河流域验证期(2001-2007年) 2.845 2.450 －13.89 0.7927 0.740洙赵新河流域验证期(2001-2010年)6.853 6.565 －14.42 0.6821 0.663图6 流域内非点源氮(a)和磷(b)负荷分布Fig.6 The distribution of NPS nitrogen(a)and phosphorus(b)load in Lake Nansi watershed表3 各值相关性分析Tab.3 Correlation analysis of the values＊＊表示在0.01水平下显著相关.产流产沙总氮总磷产流 1 0.766＊＊ 0.733＊＊ 0.251＊＊产沙1 0.089 0.970＊＊总氮 1 0.060总磷 . 13.2各河流流域非点源污染贡献率南四湖流域内的各条河流所携带的氮磷是南四湖非点源污染的主要贡献者.南四湖流域内总氮负荷湖东明显大于湖西，由于流域内氮以溶解态居多，而湖东的径流量大于湖西，因此湖东的总氮负荷较湖西要大.其中洸府河流域贡献率最大，其次是白马河流域、老万福流域、泗河流域、梁济运河流域、洙赵新河流域、东鱼河流域，城郭河流域，其它流域相对较小.总磷负荷湖东略大于湖西，其中以洸府河流域贡献率最大，其次是洙赵新河流域、万福河流域、白马河流域、梁济运河流域，其它流域相对较小(表4).表4 各河流流域对南四湖非点源污染的贡献率Tab.4 Contributions of all river watersheds to NPS pollution in Lake Nansi watershed流域总氮贡献率/% 总磷贡献率/% 流域总氮贡献率/% 总磷贡献率/%湖西东鱼河流域 7.26 4.90梁济运河流域 9.59 9.14洙赵新河流域 7.34 11.88洙水河流域 0.08 5.65蔡河流域 1.58 2.56万福河流域 2.18 10.94老万福河流域 11.32 2.38其它小流域 0.36 0.47总计39.71 47.92湖东泗河流域 9.91 5.10洸府河流域 13.80 12.30白马河流域 12.05 9.80北沙河流域 3.49 2.16城郭河流域 5.67 4.78薛王河流域 4.42 2.59新薛河流域 6.04 5.72薛沙河流域 3.25 1.70其它小流域 1.66 7.93总计60.29 52.083.3 非点源氮磷污染关键区识别对南四湖流域总氮总磷负荷分布进行分析，根据国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局2001年发布的《地表水环境质量标准》(GB/T 3838-2002)和《生活饮用水卫生规范》，对南四湖流域总氮总磷流失状况进行分级，确认总氮总磷流失关键区.本研究所用的地表河流分类中总氮和总磷标准见表5.研究区非点源氮磷污染关键区见图7.表5 地表水环境质量标准总氮、总磷标准限值Tab.5 Standard value of water quality level of total nitrogen and total phosphorusⅠ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类总氮/(mg/L) ≤0.2 ≤0.5 ≤1.0 ≤1.5 ≤2.0总磷/(mg/L) ≤0.02 ≤0.1 ≤0.2 ≤0.3≤0.4南四湖流域总氮浓度整体偏高，大部分地区的总氮浓度高于2 mg/L，达不到Ⅴ类水的标准.总氮浓度最高的地区集中在老万福河流域、洸府河流域、白马河流域(图7a).南四湖流域总磷负荷大于0.4 mg/L的地区约占总流域面积的40%，这些达不到Ⅴ类水的标准.主要集中分布在洸府河流域、洙赵新河流域、梁济运河流域和下级湖湖东周边河流流域(图7b).图7 南四湖流域非点源总氮(a)和总磷(b)浓度分类Fig.7 Classification of concentration of NPS total nitrogen(a)and total phosphorus(b)in Lake Nansi watershed4 结论利用SWAT模型模拟泗河流域(湖东)和东鱼河流域(湖西)典型小流域，误差(Re)都在10%以内，再将模型推至整个南四湖流域，通过对洸府河和洙赵新河流域的验证，Re都在15%以内，模拟精度较高，满足研究需要.对比发现湖东的模拟效果要好于湖西，即SWAT模型在地形起伏较大的地区更能获得较高的模拟精度.南四湖流域非点源氮磷污染严重，湖东污染较湖西严重.非点源氮负荷以溶解态为主，几乎全流域的氮浓度都超标严重.非点源磷负荷以吸附态为主，40%以上的区域磷浓度超标.所有河流流域中，洸府河流域是南四湖流域非点源氮磷污染的主要贡献者.5 参考文献【相关文献】［1]郝芳华，程红光，杨胜天.非点源污染模型:理论方法与应用.北京:中国环境科学出版社，2006. ［2]王晓燕，王一峋，蔡新光等.北京密云水库流域非点源污染现状研究.环境科学与技术，2002，25(4):1-3.［3]于水.公共突发事件应急管理研究——以太湖流域农业面源污染为例.管理观察，2009，(12):92-95.［4]李家科，李怀恩，李亚娇等.基于AnnAGNPS模型的陕西黑河流域非点源污染模拟.水土保持学报，2008，22(6):82-88.［5]Bouraoui F，Benabdallah S，Jrad A et al.Application of the SWAT model on the Medjerda River basin(Tunisia).Physics and Chemistry of the Earth，Parts A/B/C，2005，30(8/9/10):497-507.［6]Luo Y，Zhang M.Management oriented sensitivity analysis for pesticide transport in watershed-scale water quality modeling using SWAT.Environmental Pollution，2009，157(12):1-9.［7]Chanasyk DS，Mapfumo E，Willms W.Quantification and simulation of surface run off from fescue grassland watersheds.Agricultural Water Management，2003，59(2):137-153. ［8]Schomberg JD，Host G，Johnson LB et al.Evaluating the influence of landform，surficial geology，and land use on streams using hydrologic simulation modeling.Aquatic Sciences-Research Across Boundaries，2005，67(4):528-540.［9]Arabi M，Govindaraju RS，Hantush MM et al.Role of watershed subdivision on modeling the effectiveness of best management practices with SWAT.Journal of the American Water Resources Association，2006，42(2):513-528.［10]Tripathi MP，Panda RK，Raghuwanshi NS.Development of effective management plan for critical subwatersheds using SWAT model.Hydrol Process，2005，19:809-826. ［11]王伟武，朱利中，王人潮.基于3S技术的流域非点源污染定量模型及其研究展望.水土保持学报，2002，16(6):39-49.［12]范丽丽，沈珍瑶，刘瑞民等.基于SWAT模型的大宁河流域非点源污染空间特性研究.水土保持通报，2008，28(4):133-137.［13]王晓燕，王晓峰，汪清平等.北京密云水库小流域非点源污染负荷估算.地理科学，2004，24(2):227-231.［14]万超，张思聪.基于GIS的潘家口水库面源污染负荷演算.水力发电学报，2003，(2):62-68. ［15]沈吉，张祖陆，杨丽原等.南四湖——环境与资源研究.北京:地震出版社，2008.［16]李吉学，李金玉，李平.南四湖水质有机污染评价及趋势分析.治淮，1999，(7):38-39. ［17]孙娟.南四湖湿地功能变化及评价分析研究［学位论文］.济南:山东师范大学，2002.［18]张祖陆，彭利民，孙庆义.南四湖水质污染综合评价及水质分区.地理学与国土研究，1998，14(4):30-33.［19]王晓军，潘恒健，杨丽原等.南四湖表层沉积物重金属元素的污染分析.海洋湖沼通报，2005，(2):23-29.［20]杨丽原，沈吉，张祖陆等.南四湖表层底泥重金属和营养元素的多元分析.中国环境科学，2003，23(2):206-209.［21]杨丽原，沈吉，张祖陆等.南四湖表层底泥重金属污染及其风险性评价.湖泊科学，2003，15(3):252-256.［22]宋涛.南四湖沿岸农业面源污染研究［学位论文］.济南:山东师范大学，2010.。

《基于SWAT模型的汾河上游流域非点源污染特征研究》篇一一、引言随着经济的快速发展和城市化进程的加速，非点源污染已成为当前水环境治理的重要问题。

汾河作为我国北方重要的河流之一，其上游流域的非点源污染问题日益凸显。

因此，对汾河上游流域非点源污染特征进行研究，对保障河流生态安全、维护水资源可持续利用具有重要意义。

本文采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，对汾河上游流域非点源污染特征进行研究。

二、研究区域与方法2.1 研究区域本文以汾河上游流域为研究对象，该流域涉及多个省市，具有复杂的地理环境和气候条件。

2.2 研究方法本文采用SWAT模型，通过收集流域的气象、地形、土壤、植被等数据，构建模型，对流域的非点源污染进行模拟和分析。

SWAT模型是一种分布式水文模型，能够较好地模拟流域的水文过程和污染物的迁移转化过程。

三、数据收集与模型构建3.1 数据收集收集流域的气象数据、地形数据、土壤数据、植被数据等，并对数据进行处理和分析。

3.2 模型构建根据收集的数据，构建SWAT模型。

模型包括水文响应单元的划分、参数的确定、模型的率定和验证等步骤。

在构建模型的过程中，需要对模型参数进行敏感性和不确定性分析，以保证模型的可靠性和准确性。

四、非点源污染特征分析4.1 非点源污染来源分析通过SWAT模型的模拟结果，分析汾河上游流域非点源污染的主要来源，包括农业活动、城市生活、工业生产等。

4.2 非点源污染时空分布特征分析通过模型的模拟结果，分析非点源污染在流域内的时空分布特征，包括季节变化、空间分布等。

4.3 非点源污染对水环境的影响分析通过对模型的模拟结果进行综合分析，评估非点源污染对汾河上游流域水环境的影响，包括水质恶化、生态破坏等。

五、结论与建议5.1 结论通过SWAT模型的模拟和分析，本文得出以下结论：汾河上游流域非点源污染主要来源于农业活动，城市生活和工业生产也有一定的贡献；非点源污染在流域内呈现出明显的时空分布特征，季节变化和空间分布对污染程度有重要影响；非点源污染对汾河上游流域水环境造成了严重影响，需要采取有效的措施进行治理。

基于SWAT模型的北京沙河水库流域非点源污染模拟刘博;徐宗学【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2011(27)5【摘要】该文应用分布式水文模型SWAT,以北京昌平沙河水库流域为典型区开展研究,通过对流域非点源污染的调查、监测和模拟,定量计算和分析了非点源污染时空分布规律.结果表明:该模型在研究区适用性较好(月径流率定期R2=0.85,Nash-Sutcliffe效率系数为0.64;验证期R2=0.77,Nash-Sutcliffe效率系数为0.60),非点源污染占污染负荷总量的30～500%,汛期集中了全年泥沙、总磷流失量的70%和总氮流失量的50%,南沙河子流域是污染负荷的关键区.通过研究不同水文条件、土地利用和管理措施对流域非点源污染的影响,得出结论:非点源污染负荷贡献率随降雨量增加而增加,其偏枯水年贡献率为27.4%,平水年36.7%,丰水年52.3%.若全部排污口实施达标排放、流域内全部农田改为林地,径流量、氮磷负荷量均会减少40%～50%;若实施化肥施用量减半,氮磷负荷可降低20%左右.氮元素不同土地利用单位面积负荷由高到低依次为:果园>农田>草地>林地>城镇用地,研究成果将为流域水资源保护规划提供科学依据.%In this study, Soil and Water Assessment Tool (SWAT) was used to simulate the river discharge and Non-Point Source (NPS) pollution processes in the Shahe Reservoir catchment in Beijing. The model was nm with data of ten years period (1999-2008). The simulation results of monthly discharge, total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) showed that the SWAT model performed satisfactorily in the study area (R2=0.77～0.85, Ens=0.600).64 for monthly discharge;R2=0.65～0.78, Ens=0.530).72 for TN and TP). The NPS pollution contribution increased with thc precipitation,which accounted for 30％～50％of total pollution in different hydrologic years. Nanshahe sub-watershed was thc critical area in the pollution. Thc sediment and TP accounted for 70％of the total volume in the flood period from June to September. In addition, seven scenarios ware set up to analyze the degree of NPS pollution within different hydrological conditions, landuses and management measures by using SWAT model. Results show that, if all point sources reach, the standard level, and all farmland is change into forest, discharge and pollutant loads will decrease by 45％～50％.Pollutant loads will decrease by nearly 20％ with the decrease of fertilizer uses. Nitrogen load per unit area in ranks is:orchard＞ farmland＞ pasture＞forest＞ urban land. This study provides important scientific basis for the planning and management of the water resources in thc Shahe Reservoir catchment.【总页数】11页(P52-61,封2)【作者】刘博;徐宗学【作者单位】北京师范大学水科学研究院,水沙科学教育部重点实验室,北京,100875;北京师范大学水科学研究院,水沙科学教育部重点实验室,北京,100875【正文语种】中文【中图分类】S127【相关文献】1.基于SWAT模型的汤浦水库流域非点源污染模拟 [J], 施练东;俞海平;朱建坤;方勇;魏张文2.基于ArcSWAT模型的湔江流域非点源污染物运移模拟分析与评价 [J], 邢立文; 魏新平; 董娟3.基于ArcSWAT模型的湔江流域非点源污染物运移模拟分析与评价 [J], 邢立文;魏新平;董娟4.基于SWAT模型的流域非点源污染模拟——以密云水库北部流域为例 [J], 王晓燕;秦福来;欧洋;薛亦峰5.有限资料条件下基于SWAT模型的泗合水流域非点源污染模拟 [J], 冯麒宇;胡海英;刘俊达因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

SWAT模型在农业面源污染研究中的应用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部研发的一款农业非点源污染模拟模型，被广泛应用于农业面源污染研究中。

本文将介绍SWAT模型在农业面源污染研究中的应用，包括其原理、特点以及在实践中的应用案例。

SWAT模型基于水动力学和土壤侵蚀规律，以流域为单位，综合考虑气象、地形、土壤、植被和土地利用等因素，模拟农业面源污染的产生与迁移过程。

该模型具有模拟精度高、可靠性强、适用范围广等特点，被广泛应用于农业面源污染研究中。

首先，SWAT模型能够模拟农业活动对水质的影响。

通过模拟农田径流和河流水质的变化，可以评估不同农业管理措施对水质的影响。

例如，通过模拟不同的施肥量和施肥时间对水肥流失的影响，可以指导合理的施肥管理，减少化肥流失，提高施肥效果。

其次，SWAT模型能够模拟土壤侵蚀过程。

农业活动中的水土流失是主要的面源污染途径之一，而SWAT模型可以通过模拟降雨、水分平衡、土壤侵蚀等过程，评估不同农业管理措施对土壤侵蚀的影响。

例如，通过模拟不同的耕作方式对土壤侵蚀的影响，可以指导农民选择合适的耕作方式，减少土壤侵蚀的风险。

此外，SWAT模型还可以模拟农药和兽药等农业化学品的迁移过程。

农业化学品的过度使用和不当使用会导致水体中农药和兽药残留，进而对水环境和生态系统产生不良影响。

通过模拟农业化学品的迁移过程，可以评估农业活动对水体中农药和兽药的污染风险，并探讨相应的农业管理措施。

例如，通过模拟不同农业管理措施对农药和兽药的损失和迁移的影响，可以优化农业管理策略，减少农药和兽药对水体的污染。

在实践中，SWAT模型已经在许多国内外研究中得到了广泛应用。

以中国为例，研究者利用SWAT模型研究了不同耕作方式、不同施肥管理措施、不同农田排水管理方式等对农业面源污染的影响。

通过模拟和分析，得出了一系列合理的管理建议，如调整施肥时间、减少施肥量、改善排水系统等，以减少农业面源污染对水环境的影响。

《基于SWAT模型的汾河上游流域非点源污染特征研究》篇一一、引言随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速，非点源污染问题日益突出，已成为流域水环境治理的重要难点之一。

汾河作为中国北方的重要河流之一，其上游流域非点源污染问题亟待解决。

因此，本文选取基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型的汾河上游流域为研究对象，对其非点源污染特征进行研究。

二、研究区域与方法2.1 研究区域本文研究区域为汾河上游流域，涉及多个省市，地理环境复杂多样。

2.2 研究方法本文采用SWAT模型对汾河上游流域进行模拟和评估，以揭示该流域非点源污染的特征。

SWAT模型是一种基于物理过程的分布式水文模型，能够较好地模拟流域水文循环过程和污染物的迁移转化过程。

三、数据来源与处理3.1 数据来源本研究所需数据包括气象数据、土地利用数据、土壤数据、河流水文数据等。

其中，气象数据来自中国气象局，土地利用数据和土壤数据来自地理空间数据云，河流水文数据来自水利部门。

3.2 数据处理对收集到的数据进行预处理和格式化处理，包括空间数据的投影转换、数据裁剪、数据格式转换等。

同时，对数据进行质量检查和缺失值处理，确保数据的准确性和可靠性。

四、模型构建与参数率定4.1 模型构建根据SWAT模型的原理和结构，构建汾河上游流域的SWAT 模型。

模型包括气象生成器、水文响应单元、土壤水分运动、植被生长等多个模块。

4.2 参数率定采用率定-验证的方法对模型参数进行率定。

通过收集到的历史水文数据和实测数据，对模型参数进行调整和优化，使模型能够更好地模拟和预测流域的水文循环过程和污染物的迁移转化过程。

五、非点源污染特征分析5.1 非点源污染来源分析通过SWAT模型的模拟结果，分析汾河上游流域非点源污染的主要来源，包括农业活动、城市生活、工业生产等。

同时，分析不同来源对非点源污染的贡献程度。

5.2 非点源污染时空分布特征分析通过SWAT模型的模拟结果，分析汾河上游流域非点源污染的时空分布特征。

生态环境学报 2009, 18(6): 2387-2392 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：国家自然科学基金项目（40672157）作者简介：张蕾（1983年生），女，博士，主要研究方向为水环境水生态与农田生态工程。

E-mail: zhanglei1@ *通讯联系人：卢文喜 收稿日期：2009-09-14SWAT 模型在国内外非点源污染研究中的应用进展张蕾，卢文喜*，安永磊，伊燕平，李迪吉林大学环境与资源学院，吉林 长春 130026摘要：模型模拟是定量估算非点源污染负荷的有效工具，也是对其进行规划、控制和管理的前提。

近年来SWAT 模型在国内外得到了快速的发展和应用，是目前全球评价大范围和环境变化条件下非点源污染问题的一个有效工具。

简介SWAT 模型的发展历程及原理，概述了SWAT 模型目前在国内外的水文评价、污染物流失模拟、输入参数、土地利用及气候变化对水文响应的影响等方面的研究现状，并对SWAT 模型的发展方向提出了建议，为模型的进一步完善与应用提供参考。

结果显示，SWAT 模型对水文评价（如径流量、泥沙量）可得到较好的模拟和预测结果，能够模拟污染物（如农药和化肥）在农田和河网中的迁移过程，模拟与分析土地利用/覆被变化及气候变化对水文过程的影响。

模型参数的确定及其对地下水流与溶质运移的模拟是模型的主要问题，需要进一步研究与完善。

关键词：水土评价模型(SWAT)；非点源污染；应用进展中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1674-5906（2009）06-2387-06随着点源污染得到了有效治理和控制，由非点源污染引起的水体污染问题日益突出，全球有39％的河流，45%的湖泊，51％的河口受到非点源污染的影响[1]，非点源污染已成为水质恶化的重要源头。

对非点源污染进行定量化的最直接有效的途径就是数学模拟。

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是由美国农业部(USDA)农业研究中心(ARS)历经近30年开发的一个适用于较大尺度流域的具有很强物理机制的长时段分布式水文模型。

基于SWAT模型的圩区农业非点源污染模拟
徐爱兰;王鹏
【期刊名称】《环境监控与预警》
【年(卷),期】2010(002)001
【摘要】以荻泽联圩为研究对象,应用SWAT模型模拟太湖流域典型圩区农业非点源产污规律,建立了研究区域的非点源污染基础信息库,实现了流域的空间参数化过程;将参数化过程中提取的模型参数纳入到数据库中统一管理,按照模型要求建立了数据库字段和参数内容的对应表,解决了模型运行时众多离散单元的自动赋值问题;采用虚拟水库控制技术,解决了SWAT模型在控制出流的圩区中的应用弊端.
【总页数】6页(P38-43)
【作者】徐爱兰;王鹏
【作者单位】南通市环境监测中心站,江苏,南通,226006;河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098;河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】X52
【相关文献】
1.基于SWAT模型新开发梯田模块的中国南方红壤区梯田水沙及养分流失模拟 [J], 邵辉;高建恩;Claire Baffaut;王克勤;樊恒辉
2.基于SWAT模型的紫色土丘陵区农业小流域非点源氮、磷输出模拟研究 [J], 薛菲;唐家良;赵举;章熙锋;申东;王芮
3.基于SWAT模型的平原河网区水文过程分布式模拟 [J], 李硕;赖正清;王桥;王志
华;李呈罡;宋鑫博
4.基于SWAT模型的黄土高原典型区月径流模拟分析 [J], 庞佼;白晓华;张富;刘雪峰;张佰林
5.基于SWAT模型的平原河湖水网区小流域径流过程模拟 [J], 丁洋;赵进勇;徐征和;彭文启;冯健;陈学凯
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