【摘要】： 水環(huán)境惡化是全球共同面臨的問題,非點源污染是水體污染的重要來源,也是當前研究的熱點和難點。采用水、沙、污染物耦合的流域水文模型進行非點源污染模擬,對深化流域水文循環(huán)、泥沙和污染物產(chǎn)生及輸移轉(zhuǎn)化過程的認識,提高流域水資源與水環(huán)境的綜合管理水平有重要意義。 流域水沙運動及其承載的污染物運移與地形地貌和生態(tài)之間是相互作用、相互影響的,論文基于地貌特征劃分水文響應(yīng)單元,在GBHM水文過程模型基礎(chǔ)上,耦合泥沙和污染物的運動過程,建立了流域水-沙-污染物耦合機理模型GBHM-CWSP,對流域水文過程、土壤侵蝕和泥沙輸移以及污染物遷移轉(zhuǎn)化過程采用物理性的方程進行描述,可體現(xiàn)地貌特征對流域水文、泥沙和污染物運移過程的控制性作用,在保持機理性和模擬精度的前提下減少計算量。 分析了張家墳水文站多年徑流泥沙資料,認為土石山區(qū)土壤侵蝕產(chǎn)沙受“侵蝕能力”和“可侵蝕量”雙重控制,在土壤侵蝕和河道沖淤動力學模型中增加“可侵蝕量”作為實際土壤侵蝕量和河道沖刷量的閾值,改進了流域泥沙運動的模擬。根據(jù)土壤溶質(zhì)向坡面徑流中的輸出及其在土壤中運移的不同機制,構(gòu)造了降雨徑流與土壤水的交換函數(shù),建立徑流層、混合層和土壤層的水分溶質(zhì)耦合運移方程,將土壤中污染物垂向運動與流域地表徑流中沿坡向運移結(jié)合,建立了機理性流域坡面單元污染物運移模型。 論文以潮白河流域為研究對象,建立了水-沙-污染物耦合模型,并利用下會、張家墳兩個水文站的徑流和水質(zhì)實測數(shù)據(jù)進行模型的率定和驗證。應(yīng)用GBHM-CWSP模型,采用情景模擬方法分析了潮白河流域1980-2005年的徑流、泥沙和污染負荷變化趨勢及其與土地利用、氣象要素變化之間的關(guān)系。研究表明,氣象要素變化是引起徑流、泥沙和氮磷污染負荷變化的主要原因,其貢獻率分別為92%、95%、51%和70%。論文還應(yīng)用GBHM-CWSP模型,對IPCC提供的兩種未來氣候情景模式下潮白河流域徑流、泥沙和氮磷負荷量進行了預(yù)測。
【圖文】：

流域的面積方程 ( )A x是一定的。圖2-1 匯流區(qū)間－坡面單元概化由于同一匯流區(qū)間內(nèi)的下墊面條件（土壤類型、土地利用及植被等）不一定相同，模型中依據(jù)土地利用和土壤類型，將匯流區(qū)間內(nèi)的坡面也相

37圖2-10 參數(shù)K、m的取值（清華大學水力學教研組，1980）考慮河道的沿程沖淤，采用竇國仁（1963）提出的一維非恒定不平衡輸沙方程（王光謙，胡春紅，，2006），并考慮旁側(cè)坡面單元的泥沙輸入，建立如下方程：sslslssBCCqCxQCtCA= + + ()()()*α ω（2-28）式中，Cs為斷面泥沙濃度（kg /m3）；Q 為河道流量（m3/s）；α為常系數(shù)，反映入、出斷面的水沙對河段的貢獻比例，又稱為恢復飽和系數(shù)；ω為泥沙沉降速度（m/s）；B 為斷面寬度（m）；C*為水流挾沙能力（kg/m3）；ql是坡面入流量（m2/s）；Csl是坡面入流中的含沙量（kg/m3）�；謴惋柡拖禂�(shù)采用韓其為 等（1972）提出的經(jīng)驗系數(shù)
【學位授予單位】：清華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X52

【引證文獻】

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本文編號：2704004