基于SWAT模型的最佳管理措施(BMPs)應(yīng)用研究——以西苕溪流域?yàn)槔?pdf

1、非點(diǎn)源污染在水體富營(yíng)養(yǎng)化中扮演越來(lái)越重要的角色，尤其是在農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，過(guò)度施肥、農(nóng)藥濫用、過(guò)度開墾和養(yǎng)殖廢水直排等問(wèn)題會(huì)帶來(lái)養(yǎng)分淋溶和土壤流失，導(dǎo)致氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失不斷加重。因此控制非點(diǎn)源污染對(duì)于水環(huán)境保護(hù)具有重要意義。
　　最佳管理措施(Best management practices，BMPs)是一種將工程類措施和非工程類措施相結(jié)合的綜合污染防控體系，已成為非點(diǎn)源污染治理最為有效的手段之一。非點(diǎn)源污染控制

2、措施種類繁多，如何篩選出最佳管理措施是制定非點(diǎn)源污染綜合控制方案的關(guān)鍵。本研究以西苕溪流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，借助SWAT模型工具，研究流域內(nèi)非點(diǎn)源污染負(fù)荷時(shí)空分布情況，根據(jù)污染強(qiáng)度的不同，識(shí)別出西苕溪流域氮磷流失關(guān)鍵源區(qū)，分析評(píng)估了單個(gè)措施在HRU尺度上和子流域尺度上的污染控制效果以及組合式BMPs對(duì)流域出口水質(zhì)的影響。同時(shí)引入經(jīng)濟(jì)因子，對(duì)各類措施進(jìn)行成本效益分析，以期獲得兼具環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的措施。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過(guò)

3、野外調(diào)查、實(shí)地采訪和資料查閱等方式，搜集整理西苕溪流域地形地貌、水系分布、土地利用、土壤類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況、污染來(lái)源等相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)建了SWAT模型所需的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)。將全流域劃分26個(gè)子流域，510個(gè)水文響應(yīng)單元。以2011-2014年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)模型進(jìn)行了率定與驗(yàn)證。率定和驗(yàn)證結(jié)果表明，決定性系數(shù)R2達(dá)到0.7以上，納什系數(shù)Ens則在0.6左右，顯示模型在該區(qū)域具有良好的適用性。
　　(2)根據(jù)SWAT模型模擬結(jié)果，

4、西苕溪流域2012-2014年月均營(yíng)養(yǎng)物負(fù)荷總體呈現(xiàn)波動(dòng)變化特征，1-6月波動(dòng)上升，6-8月達(dá)到最高值，8-12月逐漸降低。從空間分布來(lái)看，總氮流失強(qiáng)度為7.2-18.6kg/ha，總磷為1.28-4.14kg/ha。整體上呈現(xiàn)出從上游到下游負(fù)荷不斷增加的態(tài)勢(shì)，主河道所在子流域的流失強(qiáng)度明顯高于支流河道所在子流域。
　　(3)采用單位面積負(fù)荷指數(shù)法和自然裂點(diǎn)分級(jí)法對(duì)流域內(nèi)氮磷流失強(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)，識(shí)別非點(diǎn)源污染的關(guān)鍵源區(qū)。結(jié)果顯示，總

5、氮和總磷的關(guān)鍵源區(qū)基本一致，主要分布在西苕溪流域中下游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)和人口密集地區(qū)。
　　(4)采用情景分析法篩選了非點(diǎn)源污染最佳管理措施(BMPs)。從源頭控制與過(guò)程控制兩方面設(shè)置不同的非點(diǎn)源污染控制措施，運(yùn)用SWAT模型對(duì)各類措施的環(huán)境效益進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果顯示，植被過(guò)濾帶和植草河道污染物削減效率較高，平均削減率高達(dá)40％以上;化肥削減和免耕措施的污染削減效果有限，均低于10％。攔截類措施的削減率在不同HRU的差異較大，體現(xiàn)了空間位

6、置對(duì)于措施效果存在一定影響。同時(shí)，措施布置后關(guān)鍵源區(qū)的位置、面積和流失強(qiáng)度均會(huì)發(fā)生較大變化。研究結(jié)果同時(shí)表明，組合式BMPs比單個(gè)BMP的控制效果更好，其中FR20+NT+FS具有最佳污染削減效果，流域出口的總氮和總磷濃度分別下降11.19％和13.38％。
　　(5)運(yùn)用成本效益法評(píng)估BMPs，結(jié)果顯示，攔截措施(植草河道和植被過(guò)濾帶)的成本效益值高于源控措施(化肥削減10％、化肥削減20％和免耕)，其中，植草河道措施的成本效益