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松花江哈尔滨段非点源污染模拟及最佳管理措施研究

刘若男  
【摘要】:当今社会水体污染的严重性已经受到了全世界的关注,水环境污染主要分为点源污染和非点源污染。非点源早已变成了水环境恶化的主要原因,采取相关管理措施治理非点源污染,改善水环境污染问题已经变成了全世界国家关注的问题。最佳管理措施(Best Management Practices,BMPs)是可以降低流域水体受农业非点源负荷影响而采取的一系列的措施,它分为工程管理措施和非工程管理措施,最佳管理措施的实施对流域非点源污染治理具有重要意义。本文以松花江哈尔滨段为研究区,利用SWAT模型对松花江哈尔滨段非点源污染的时空分布特征进行了分析研究,并且设定了不同情景的管理措施,运行SWAT模型对流域的BMPs进行模拟评价,对比了各个情景的削减效果。主要研究结论如下:(1)通过空间数据和属性数据的收集与分析,将松花江哈尔滨段的空间数据库和属性数据库输入到模型中。综合松花江哈尔滨段的实际情况,形成了27个子流域,107个水文响应单元,然后对模型参数进行敏感性分析,对研究区2012年到2016年的月径流量,以及2012年到2016年的TN和TP进行了率定和验证,结果发现SWAT模型适用于本研究区。(2)参数调整之后,运行SWAT模型,得到2016年研究区内的非点源负荷TN、TP的时空分布特征。从时间上看,降雨量与非点源负荷成正比,雨季的非点源负荷量明显多于旱季。2016年降水量与TN、TP的负荷成正相关,相关系数分别为0.74和0.82。另外通过分析径流量与TN、TP非点源负荷的关系可以看出,TN和TP负荷量主要分布在汛期(5-9月份)。非点源TN负荷在5月至9月的负荷量在2016年全年中占比67.40%,其中8月份的非点源TN负荷量最大,为1205.25吨,在全年总负荷量的比例达到了19.86%;非点源TP负荷量在5月至9月的负荷量在2016年全年中占比68.28%,8月份的TP负荷量最大,达到140.21吨,在全年总负荷量的比例达到了21.17%。从空间上看,通过计算分析研究区内各子流域的面积以及降雨量和非点源TN、TP负荷的值,可以看出,2016年TN输出强度在0.89-25.86kg/ha之间,其中TN流失量最大的是23号子流域,流失量为646.60吨;其次是2号子流域,流失量为530.2吨。TP的输出强度在0.04-5.76kg/ha之间,TP流失量最多的区域是23号子流域,流失量为144.02吨,其次是2号子流域,流失量为94.65吨。(3)最佳管理措施研究选取了23号、2号、1号、12号以及16号子流域,设置了6种情景模拟对TN、TP非点源负荷进行模拟研究,包括3种工程设施和3种非工程设施,通过运行SWAT模型对各个情景进行模拟,并进行定量评价,得出以下结论,工程措施的削减率要比非工程措施的削减率高,其中10米植被缓冲区的削减率最好,通过设置10米植被缓冲区,在23号、2号、1号、12号以及16号子流域中对TN的削减率分别为54.23%、68.95%、72.41%、59.26%和71.58%;对TP的削减率分别为69.85%、75.69%、83.02%、72.59%和83.56%。


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