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渭河流域是黄河第一大支流,涉及甘肃、宁夏、陕西三省(自治区),从西至东横贯关中平原。不仅是我国重要的粮棉油产区和工业生产基地之一,也是关中地区纳污、泄洪、维持生态系统的重要水源地,影响着渭河两岸各城市的社会经济发展和人民生活水平。作为关中地区唯一的污废水排泄通道,流域内大部分生活污水、工业废水进入渭河,导致渭河干流恶化为(V)类,甚至劣(V)类水,水体基本丧失原有使用功能。 本研究在实测数据的基础上,利用率定验证后的SWAT模型对渭河流域进行污染负荷的模拟计算,分析了流域非点源污染的时空产出特点。根据流域实际情况,提出非点源污染控制措施和点源污染管理措施,并对措施效果进行模拟评价,得到以下结论: 1.在已有数据库的基础上(包括1980~1990年的水文、水质、气象资料),补充了1990~2009年的相关资料进行整理。选用1986~1990年的数据对流域非点源污染的部分进行模拟,通过率定验证确定敏感性参数值,利用验证后的模型对渭河流域不同频率年进行了非点源污染的分布式模拟,识别出流域中非点源污染的关键源区。 2.根据流域实际情况,设定不同的非点源管理措施包括水土保持措施、降低化肥施用水平、改进化肥施用方式提高肥效、采用节水措施减少灌溉用水量和综合措施,对流域进行模拟,分析各种措施对非点源污染的影响。模拟结果显示:水保措施对氮、磷的削减效果均较为明显;减少表层土壤施肥量占总施肥量的比例对溶解磷和总磷的削减效果较明显;合理减少施肥量对溶解磷、有机磷、总磷和硝氮的削减效果较为明显,削减率相对较高;改进灌溉方式并且减少灌溉用水量措施对氮、磷负荷流失的影响甚至比施肥量更加明显;综合措施对非点源污染负荷的削减起到了很好的作用,且削减效果明显于任意一项单独措施,其对有机氮的削减最高可达52.06%,对有机磷的削减最高可达45.92%,对硝氮的削减最高可达20.23%,对氨氮的削减率最高可达24.99%,对总磷的削减率最高可达38.95%,可见,综合措施对非点源各项指标均有着很好的削减作用,对于改善流域水环境质量可起到较大的作用。对流域采取综合措施,利用模型预测2020年流域的非点源污染产出情况,结果显示,各类非点源污染负荷均有所减少,渭河干流的水质基本可以满足“十二五”规划中主要污染物总量控制目标。 3.在模型基础数据库中加入1986年、1987年、1995年和2009年主要城市的排污口相关点源数据,对模型重新进行率定和验证,确定敏感性参数值,利用验证好的模型,对文中设定的点源削减方案和综合方案(包括点源和非点源污染控制措施)进行措施效果模拟评价。根据模型模拟计算结果可知,点源污染削减方案中,控制措施的实施对氮、磷的削减效果比较明显,且随着控制措施的削减强度增加,对氮、磷的削减效果也明显增强。同时进行点源和非点源污染控制措施对流域氮、磷的削减效果,比单一的采取点源控制措施或是非点源控制措施的效果要明显得多,对可溶磷的削减最高可达50.77%;对总磷的削减率最高可达63.17%;对氨氮的削减最高可达70.84%;对总氮的削减最高可达71.60%。结合以上各种措施的模拟效果对渭河流域污染防治提出建议。 利用模型预测2020年渭河流域污染产出情况,模拟结果显示,污染负荷的产出均有所下降,且渭河干流NH4+-N的平均浓度为1.273mg/L,满足“十二五”规划中主要污染物总量控制目标。说明采取点源控制和非点源管理措施的综合方案,对于流域污染的治理取得了较好的治理效果,可以有效的防止渭河流域污染负荷的产出,对水环境质量有很大的提高。