基于SWAT模型的广西圭江流域面源污染模拟与防控措施研究

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面源污染已超过点源污染成为水质恶化的主要原因,因其自身的特点,在管理监控上有一定的难度,因此解析流域面源污染特征,选用适宜的管理措施降低流域水环境污染已成为全球关注的重点。本研究以广西圭江流域为研究对象,运用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型对流域面源污染进行模拟研究,分析圭江流域污染物的2014-2019年时空分布特征,识别污染关键源区,并采用情景分析法,评估不同管理措施下污染物的削减效果,筛选出流域适宜的防控措施。论文主要的研究成果如下:(1)建立圭江流域SWAT模型,划分出25个子流域,321个水文响应单元,依据北流监测站多年的径流、氨氮、总磷数据进行参数的率定,其结果均满足R~2≥0.6,ENS≥0.5的精度要求,表明构建的SWAT模型适用于圭江流域面源污染研究。(2)通过SWAT模型分析结果,流域面源污染负荷具有明显的时空差异性。时间上,年内氮磷污染负荷输出主要集中在5-8月份,占45%以上。空间上,下游总氮、总磷负荷普遍高于上游,其中6号子流域的污染负荷最大,总氮、总磷负荷分别为12.24 kg ha-1、4.60 kg ha-1,21号子流域的污染负荷最小,总氮、总磷分别为0.08 kg ha-1、为0.02 kg ha-1。(3)流域中不同土地利用类型的面源污染氮磷负荷输出差异较大,表现为耕地>居住地>草地>林地。其中,耕地总氮、总磷输出负荷分别为11.56kg ha-1、8.08 kg ha-1;林地总氮、总磷输出负荷分别为0.27 kg ha-1、0.16kg ha-1。(4)使用单位面积负荷指数法及自然裂点法对流域氮磷流失强度进行分级,划定出5、6、7、8、9、19号子流域为关键污染源区,其面积占全流域的17.56%,但总氮、总磷流失量分别占整个流域的40.26%、41.10%。(5)情景模拟削减效果表明:单个措施中对面源污染削减效果最好的是5 m植被缓冲带,总氮、总磷的削减率分别为33.16%、45.92%;10%化肥减施的削减效果最差,总氮、总磷的削减率分别为3.78%、2.96%。组合措施的削减效果要优于单个措施,5 m植被缓冲带+残茬覆盖组合的削减效果最好,总氮、总磷的削减率分别为46.07%、54.47%,残茬覆盖+化肥减施20%组合的削减效果最差,总氮、总磷的削减率分别为10.37%、17.30%。
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