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非点源污染问题日益受到重视,基于“3S”技术的非点源分布式模型的不确定性研究、以及非点源管理措施的决策分析,成为目前的主要热点问题之一。本研究利用GIS软件ArcView和非点源分布式模型AnnAGNPS集成,以宁波市水源保护区的章溪河流域为案例,进行了非点源污染负荷的定量估算、模型参数的不确定性分析、管理措施的决策分析。主要研究成果如下:
通过对研究区的现状调查和资料收集,结合航片目视判读,利用GIS软件ArcGIS9.0和Mapinfo等,建立了统一坐标体系下的研究区土地利用、地形、土壤等空间数据库;利用研究区数字高程模型(DEM),通过AnnAGNPS模型的TOPAZ模块确定了研究区域的子流域及流网分布图;结合现场资料、相关文献资料的收集,并利用GIS技术提取相关地理参数,通过AnnAGNPS软件的输入编辑器,建立了各子流域的非点源污染属性数据库。
章溪河流域非点源污染负荷的模拟结果表明,当年均降雨量在59.65×10<6>m<3>时,年径流量为29.46×10<6>m<3>·yr<-1>,泥沙负荷为3351.44t·yr<-1>,总氮、总磷、总有机碳负荷分别为63.73、21.84、120.52t·yr<-1>。流域非点源污染负荷主要集中在汛期,超过全年的55﹪;枯水期的4月份,其污染负荷低于全年的4﹪。不同子流域的泥沙负荷和吸附态氮空间分异较大,溶解态磷的空间分异最小:不同土地利用类型中林地和果园相比农田非点源负荷的产出较小;不同的土壤中水稻土相对黄壤和红壤而言,污染负荷产出较大;不同地形中坡度越大,非点源污染负荷越大。
采用莫里斯法对AnnAGNPS的6个主要参数进行敏感性分析,结果表明土壤饱和导水率、水土保持因子和径流曲线CN值对模型输出结果影响较大。水土保持因子对泥沙、总磷和总有机碳负荷的计算结果影响最大,均呈显著负效应;径流曲线CN值对总氮负荷计算结果影响最大,呈显著正效应。
结合流域非点源负荷模拟及敏感性分析成果,本研究制定了5种非点源管理措施,分别为退耕还林40﹪、施肥量减少40﹪、退耕还林20﹪结合施肥量减少20﹪、农田顺坡耕作改造以及构建草地过滤带,评价结果表明改变当地农田耕作方式,变顺坡耕作为等高耕作,在控制流域的非点源污染方面最有效,其次为退耕还林,减少施肥量和构建草地过滤带的控污效果相对较一般。