洱海流域农业面源污染负荷模型计算研究

论文摘要

洱海位于云南省大理白族自治州大理市境内,是云南省第二大高原淡水湖泊。随着流域人口的增加和经济的发展,洱海水质日益下降,已成为一个富营养化初期湖泊。洱海流域地跨大理市和洱源县,以大蒜种植业、奶牛养殖业、农村生活污染为主的农业面源污染,成为洱海水体富营养化的主要原因,也是洱海流域的主要问题。本研究以国家“十一五”水专项湖泊主题下的洱海课题为依托,应用美国农业部农业研究中心的SWAT模型,对洱海流域农业面源污染负荷进行了定量化的模拟计算研究。通过数据准备,构建了洱海流域数字高程、数字水系、土地利用、土壤类型四类空间数据库和气象资料、植被覆盖、土壤特性、农田管理四类属性数据库,为洱海流域的农业面源污染研究成功搭建了一个数据平台。模型研究将洱海流域划分为34个子流域189个最小水文响应单元,校准和验证洱海流域北部和南部入湖口的2004年至2005年的月径流量和2006年至2007年的月总氮量、月总磷量,决定系数R2和纳什-萨特克里夫效率Ens两项评价指标均在0.5以上,证明模型在洱海流域内的模拟具有令人满意的准确度和适用性。研究模拟2006年洱海流域农业面源污染的负荷,发生总量为总氮2374 t/year,总磷322 t/year,发生强度为总氮1.26 t/km2/year,总磷0.17t/km2/year。北部是农业面源污染的主要来源,分别占全流域总氮和总磷发生总量的50%以上,同时北部单位面积的发生强度也是全流域最高。分析农业面源污染的空间分布,北部区域的三营镇发生总量最大,达到总氮559 t/year和总磷75 t/year,南部区域的凤仪镇次之；单位面积农业面源污染发生强度最大的镇是北部区域的江尾镇,达到总氮1.77t/km2/year和总磷0.25 t/km2/year,东部区域的海东镇和北部区域的三营镇次之。分析农业面源污染的时间分布,发生量最大的季节为夏季,夏季的总氮和总磷发生量分别接近全年的50%,秋季和春季次之,冬季最少。分析农业面源污染的入湖量,全流域通过地表径流的入湖量为总氮903 t/year和总磷28 t/year,分别占农业面源污染发生总量的38%和9%。北部区域是污染入湖的主要区域,总氮和总磷的入湖量分别占到全流域的79%和62%。模型模拟的14条主要入湖地表径流中,北部三江是农业面源污染入湖量最大的河流,达到总氮711 t/year和总磷17 t/year。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 农业面源污染
• 1.2 面源污染模型
• 1.2.1 面源污染模型的发展
• 1.2.2 面源污染模型的比较
• 第二章 研究目的和内容
• 2.1 研究背景
• 2.2 研究目的
• 2.3 研究内容
• 2.4 研究方法
• 第三章 SWAT模型概述
• 3.1 SWAT模型的原理
• 3.1.1 水文过程子模型
• 3.1.2 土壤侵蚀子模型
• 3.1.3 污染负荷子模型
• 3.2 SWAT模型的特点
• 3.2.1 模型的特点
• 3.2.2 模型的影响因素
• 3.2.3 模型的局限性
• 第四章 模型基础数据准备
• 4.1 空间数据
• 4.1.1 数字高程
• 4.1.2 数字水系
• 4.1.3 土地利用
• 4.1.4 土壤类型
• 4.2 属性数据
• 4.2.1 气象资料
• 4.2.2 植被覆盖
• 4.2.3 土壤特性
• 4.2.4 农田管理
• 第五章 模型建立和校准验证
• 5.1 模型的建立
• 5.1.1 子流域的划分
• 5.1.2 HRU的划分
• 5.2 参数校准
• 5.2.1 敏感性分析
• 5.2.2 自动校准
• 5.2.3 手动校准
• 5.3 结果验证
• 5.3.1 径流量的验证
• 5.3.2 总氮量的验证
• 5.3.3 总磷量的验证
• 第六章 输出结果和分析讨论
• 6.1 农业面源污染的负荷计算
• 6.1.1 发生总量
• 6.1.2 发生强度
• 6.2 农业面源污染的空间分布
• 6.2.1 总量的空间分布
• 6.2.2 强度的空间分布
• 6.3 农业面源污染的时间分布
• 6.4 农业面源污染的入湖量
• 6.4.1 全流域入湖总量
• 6.4.2 各区域入湖量
• 6.4.3 地表径流入湖量
• 第七章 结论和展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的科研成果