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随着点源的有效控制,非点源已成为地表水体的另一重要污染源。流域非点源污染模型作为非点源污染负荷定量评价的有效工具,在流域水环境管理和规划中得到越来越多的应用。利用非点源污染模型可以定量评价流域管理措施实施效果,进而进行流域管理措施的优选。由于流域非点源污染模型通常需要大量输入数据和模型参数,而与输入数据和参数相关的不确定性分析成为人们关注的焦点之一。不确定性定量评价能够提供模型预测的风险水平,为管理决策提供更可靠的信息。
论文以HSPF(HydrologicalSimulationProgram-Fortran)为研究对象,滇池流域为案例,在流域非点源污染模型建立和污染负荷计算的基础上,开展流域非点源污染模型不确定性研究。主要研究内容包括:(1)在非点源污染属性数据库和空间数据库建立的基础上,对模型进行了校正和验证,建立起滇池流域非点源污染模型。进一步计算了滇池流域的非点源污染负荷;(2)对气象输入参数进行灵敏度分析,确定灵敏参数。以固定步长对气象输入灵敏参数进行扰动,模拟系统误差对流域非点源污染负荷的影响;(3)采用一次一个变量方法对模型参数进行灵敏度分析,确定灵敏参数。利用拉丁超立方取样方法对敏感参数随机取样,输入并运行模型。最后对模型输出的非点源污染负荷进行统计分析;(4)针对滇池流域非点源污染特点,模拟计算氮肥管理措施和裸地绿化措施的实施效果。在氮肥管理措施评价中,介入参数不确定性分析,分析其在流域管理措施决策中的意义。
滇池流域非点源污染模拟及模型不确定性分析的结果如下:(1)滇池流域的非点源污染物以泥沙、TN、TP为主;(2)气象输入参数中,仅有降雨和潜在蒸散对非点源污染负荷存在明显影响。降雨与非点源污染负荷成正相关关系,潜在蒸散与非点源污染负荷成负相关关系,且二者对非点源污染负荷的影响均是泥沙最大,然后依次是TP、河流流量和TN负荷;(3)模型参数不确定性分析结果表明,非点源负荷不确定性最大的是泥沙负荷,然后依次是TP负荷、TN负荷和河流流量;(4)参数不确定性分析结果显示:在90%置信水平下,滇池流域1989年总入湖水量介于25379.8×104m3和34309.1×104m3之间;整个流域非点源泥沙、TN和TP负荷90%置信区间分别为[11841.4,69559.2]t,[905.0,2332.8]t和[105.8,286.3]t;(5)实施氮肥管理措施后,1988、1989年滇池流域非点源总氮负荷将分别减少256.8t和535.5t,占同期非点源TN负荷的20.9%和33.0%;(6)将各子流域裸地1/3绿化成草地,1/3绿化成森林,最大可减少1989年滇池流域非点源泥沙负荷量的18.4%。