【摘要】：水環(huán)境污染的形式分點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源源污染。但隨著點(diǎn)源污染得到有效的控制后,水體水質(zhì)并沒有得到明顯的改善,這時(shí)人們才認(rèn)識(shí)到非點(diǎn)源污染的存在和危害性。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前全球有30%~50%的地表水受到非點(diǎn)源污染的影響,其中又以農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染貢獻(xiàn)率最大。由于受土壤、地形、氣候、水文、土地利用和管理方式等眾多因素的影響,農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染存在明顯的地域性和不平衡性,污染負(fù)荷空間差異性非常顯著。實(shí)地監(jiān)測(cè)的方法雖較為準(zhǔn)確,但往往需要大量的人力物力,而且只適用于小尺度檢測(cè),難以反映流域尺度上非點(diǎn)源污染的過程和機(jī)理。因此,模型模擬是目前用來分析非點(diǎn)源污染空間分布問題較為有效的技術(shù)方法,運(yùn)用GIS,RS,GPS與水文模型相結(jié)合,以環(huán)境問題為導(dǎo)向,評(píng)估非點(diǎn)源污染對(duì)環(huán)境的影響已被廣泛應(yīng)用,并在工程實(shí)踐和管理中取得了較好的效果。SWAT模型是目前應(yīng)用較廣的分布式水文模型,模型構(gòu)建的準(zhǔn)確與否是徑流模擬的關(guān)鍵。文中選擇典型代表內(nèi)蒙古河套灌區(qū)流域?yàn)槔?提出了以修正系數(shù)法處理小地形起伏,聯(lián)合“Burn-in”和“高程增量疊加算法”對(duì)流域DEM進(jìn)行處理,并在土地利用圖的基礎(chǔ)上確定了山區(qū)、平原復(fù)合地貌流域邊界,合理地構(gòu)建分布式的物理水文模型SWAT模型。在采用SWAT模型對(duì)河套灌區(qū)流域的水文循環(huán)過程和污染物運(yùn)移特征進(jìn)行模擬分析時(shí),文中在敏感性分析的結(jié)果基礎(chǔ)上,采用手動(dòng)校準(zhǔn)和自動(dòng)校準(zhǔn)相結(jié)合的方法對(duì)徑流模擬的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了率定,模型率定期R~2=0.82,NSE=0.78,驗(yàn)證期R~2=0.80,NSE=0.77,均超過了評(píng)價(jià)指標(biāo)中R~2=0.60,NSE=0.50的可行性要求;TN、TP的模擬結(jié)果,其評(píng)價(jià)指標(biāo)R~2和NSE也均滿足要求,說明模型模擬結(jié)果可信可行。同時(shí)模擬分析了TN、TP的負(fù)荷量及變化趨勢(shì),揭示了灌區(qū)流域的徑流及非點(diǎn)源污染與灌區(qū)平原內(nèi)的管理措施(灌溉水量、灌溉時(shí)間、施肥量等)的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果說明,TN負(fù)荷量在月時(shí)間變化尺度上,其趨勢(shì)與徑流的趨勢(shì)基本一致,年內(nèi)的兩個(gè)峰值一個(gè)出現(xiàn)在植物生長期內(nèi),另一個(gè)在秋澆期灌溉時(shí)期,污染物的貢獻(xiàn)主要來源于灌區(qū)平原內(nèi)小麥地;TP負(fù)荷量在月時(shí)間尺度上的變化趨勢(shì)與年內(nèi)降水的時(shí)間密切相關(guān),峰值均出現(xiàn)在每年的6、7、8月份雨季,其污染物貢獻(xiàn)主要來源于葵花地和東北部山地流失。依據(jù)灌區(qū)目前施肥情況,對(duì)比分析了兩種施肥方式情景下TN負(fù)荷的變化情況。以小麥和玉米為例,比較了兩種情景下的的TN負(fù)荷量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)種肥+追肥的施肥方式相比單一的施肥方式能有效的削減氮的流失量,削減率達(dá)到13%,主要表現(xiàn)為淺層地下水部分,對(duì)地表徑流部分幾乎沒有影響。采用應(yīng)用輸入輸出的零維Dillon模型計(jì)算出流域內(nèi)受納水體烏梁素海在景觀用水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)條件下的水環(huán)境容量,計(jì)算出TN和TP的水環(huán)境容量分別為980 t和140 t。利用基尼系數(shù)法評(píng)價(jià)了總量分配方案的的合理性,并對(duì)烏梁素海的水環(huán)境容量進(jìn)行分配,計(jì)算出臨河、五原、磴口、杭錦后旗四個(gè)行政區(qū)的各自水環(huán)境容量。利用SWAT模型驗(yàn)證了分配的結(jié)果的合理性,結(jié)果表明模型輸出2007~2013年排放負(fù)荷在入湖水量不少于5億m~3時(shí),水質(zhì)能達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。灌區(qū)分布式模型的建立,為區(qū)域內(nèi)水文循環(huán)過程研究和非點(diǎn)源污染的相關(guān)研究提供了技術(shù)支持,同時(shí)通過計(jì)算灌區(qū)流域內(nèi)的水環(huán)境容量及分配研究,為相關(guān)部門針對(duì)灌區(qū)流域的非點(diǎn)源污染控制提供參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X52

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本文編號(hào)：2596424