非点源污染负荷估算研究

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非点源污染负荷估算方法探讨_樊在义

非点源污染负荷估算方法探讨_樊在义

需要河流断面 水量、 陕 西 渭 河 流 域 临 潼 水
水质实测资料。
文站
水量 水质法
降雨差 值法
平均浓 度法
西北理工大 学 环境资源系
非点 源 污染 负 荷: 汛 期 非点源 污 染平 均浓 度 汛期平均地表径流量
汛期非点源污染 平均浓度: 实测 水文 站几 次 暴雨 的实
测建 立水 量水 质 的线 性关
需 要水 文 站 常规 水 量、水质系列资料
密云水库
2 2 城市非点源污染负荷估算方法 城市非点源来源于城镇地表径流, 特别是汛期
地表径流, 由于城市化的发展使城区不透水地面比 例增大, 径流量随之增加, 使得径流污染威胁也越 来越突出。通过引入降雨时间、强度等参数, 城镇 污染产生及地表清扫程度, 城镇雨水收集管网普及 率和雨污合流比例等参数, 估算城市非点源污染负 荷。常见的方法有: 标准城镇年暴雨径流污染物排 放量、单位负荷法、萨特冲刷函数 ( 模拟法 ) 、简
流域 尺 度 模 型, 用 于模 拟 地 表 水、 地 下水和水质。 需要参数众多。
美国环保局
A = RK LSCP
A 年平均土壤排放量; R 降雨侵蚀因子; K 土壤侵蚀因子; LS - 地 形因 子, 其 中 L 坡 长因子、 S坡度因子; C为地表植被覆盖因子; P 水土保持控制因素;
用来计算 吸附态 N、 P, 即通过泥沙 中污 染物 浓度 (监 测 获 得 ) 平 均土 壤 排 放量 A
河进行分析。 3 2 3 各类方法精确度比较
从精度上划分, 不同估算方法各有其特点: 模 型法因考虑因素多、覆盖面全, 精度较为准确, 其 所得结果更接近客观实际, 但需要参数多, 要准备 较多的基础资料。其它方法比较便捷、操作简单, 能直观快速地得出某类非点源的影响大小, 但获得 的结果精确性相对较粗。 3 3 方法参数比较

非点源污染河流的水环境容量估算和分配

非点源污染河流的水环境容量估算和分配

环境科学科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald8820世纪90年代开始,由于工业的高速发展、农药、化肥的不合理使用以及大量生活废水的排放等原因,我国地表水体的非点源污染问题已成为困扰水资源治理的重大难题。

作为水污染总量控制的基础和核心,水环境容量的估算及其在各污染源和区域之间的分配是进行河流污染总量控制、削减污染源与实现水功能目标的重要依据,在非点源污染河流的防止中具有关键作用。

本文将针对我国广东省韶关地区的典型河流——滃江,在结合大量实验数据的基础上估算水环境容量,在综合考虑水环境、经济发展和社会效益的基础上制定一系列水环境容量分配方案,为受污染河流的控制和防治提供建议。

1 滃江及其集水区情况介绍滃江,珠江水系北江左岸最大支流,发源于广东省翁源县船肚东,纵贯翁源县,于英德县东岸咀汇入北江。

干流长173 k m,集水面积4847 k m 2,含翁源县全境和英德、新丰、佛岗、曲江、连平等县的部分地区。

本文将以滃江及其上游的主要支流——横石水、贵东水等为研究对象,深入分析长滃江流域的水环境容量。

贵东水,发源于胡芦垌,流经南浦至张背汇入滃江,集雨面积463 k m 2,河长49 k m,其中翁源集雨面积151.3 km 2,河床比降5.86%。

横石水:发源于始兴县黄茅嶂,至翁城象嘴朱屋流入英德,于龙口汇入滃江。

集雨面积642 k m 2,河长54 k m ,其中县内集雨面积478 k m 2,河长41 k m ,河长比降3.88%。

滃江流域多年平均降雨量1790 m m,地区分布不均,上游少,龙仙站为1701 m m,下游多,黄岗站达2056 m m,与北江中、下游暴雨中心区相近;降雨量的年内分配亦不均,汛期(4~9月)约占全年75%~82%。

滃江流域河网密布,涵盖人口稠密的翁源县和清远市部分县区,城镇星罗棋布,农业发达,人畜饮用水和灌溉用水需求量大,对水资源的水质状况有较高要求。

SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算_马晓宇

SWMM模型应用于城市住宅区非点源污染负荷模拟计算_马晓宇
收稿日期: 2011 - 04 - 15 修订日期: 2011 - 06 - 08
SWMM model ; rainfall runoff ; pollution load
基金项目: 浙江省科技厅 重 大 专 项 ( 2008C03009 ) ; 温 州 市 重 大 专 项( 20082780125 ) ; 温州市科技局 对 外 科 技 合 作 交 流 项 目( H20100006 ) xx1989131@ 126. com. 作者简介: 马晓宇( 1986 - ) 男, 陕西渭南人, * 责任作者, 张明华 ( 1955 - ) , 女, 浙 江 温 州 人, 教 授, 博 士, 博 导, mhz. gis@ gmail. com 主要从事环境生态领域研究,
研究区概化 选取温州市鹿城区一典型住宅区进行模拟分
. 该研究
借鉴国内外相关研究的 基于 SWMM 模型模拟原理, 模型模拟参数, 结合实测数据率定模型参数, 将模型 “本地化 ” 后分析了浙江省温州市某典型住宅区不 同降雨条件下非点源污染负荷量及污染负荷累积变 化, 以期为城市降雨 径 流 污 染 的 控 制 与 防 治 提 供 科 学依据 .
. 当前应用 较 广 的 城 市 非 点 源 污 染 模 型
[8]
主 要 有 SWMM ( storm water management model ) 、 STORM 和 DR3M-QUAL 模型 . 其中, STORM 模型 用于模拟城区水文 过 程 及 场 次 污 染 物 负 荷 量, 但模 型结构比较简单, 不能模拟污染物的迁移转化过程,
[9] 不适合连 续 时 间 尺 度 的 模 拟; DR3M-QUAL 模 型
( 3)
是基于物理概念的 分 布 式 模 型, 适用于小城市降雨 径流水量和水质的 模 拟, 但其不能模拟污染物之间 的相互作用, 对地表 和 管 道 的 的 泥 沙 运 动 模 拟 能 力 差; SWMM 模型

浅谈面源污染负荷估算方法及防止对策

浅谈面源污染负荷估算方法及防止对策

浅谈非点源污染负荷估算方法及防止对策摘要:非点源污染的研究具有重要的现实意义,其为水体的保护和农业非点源污染控制等起到很好的指导作用,本文在系统调研相关文献的基础上,介绍非点源污染的特点以及目前中国的非点源污染负荷计算方法,各计算方法的特点及其在中国的研究和应用情况;并以农业非点源为例,浅述非点源污染的防治对策。

1.非点源污染的概念及特征近年来,随着人们对环境问题的关注,人类十分普遍而又不为人们所熟悉的环境污染问题逐渐得到各国政府环境保护部门高度重视,这就是非点源污染,又称为非点源污染(Non-point Source Pollution, NPS)。

非点源污染与点源污染相对应,指溶解态或颗粒态污染物从非特定的地点,在非特定的时间,在降水(或融雪)冲刷作用下,汇入河流、湖泊、水库、海洋等自然受纳水体,引起的水体富营养化或其它形式的污染。

[1-5]美国《清洁水法修正案》(1997)对非点源污染的定义为:污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。

这里的微量是指污染物浓度通常较点源污染低,但NPS污染的总负荷却是非常巨大。

随着各国政府对点源污染控制的重视,点源污染在包括我国在内的许多国家己经得到较好的控制和治理,而非点源污染目前已成为影响水体环境质量的重要污染源,其土要来源为农业生产过程土壤化肥、农药流失、农村畜禽养殖排污、农村生活污水、生活垃圾污染、城市建筑工地产生的污染、城市地面、公路交通、矿山等固体废物堆存区污染等,并具有以下显著特点: [6-11](l)发生随机性强,因为非点源污染主要受水文循环过程(主要为降雨以及降雨形成径流的过程)的影响和支配,而降雨径流具有随机性,所以山此产生的非点源污染必然具有随机性。

(2)排放途径及排放污染物具有不确定性,影响非点源污染的因子复杂多样,从而使其排放途径及排放污染物具有不确定性。

农药和肥料的施用是农业非点源污染的主要来源,但不同的施用量,在生长季节、农作物类型、使用方式、土壤性质和降雨条件不同时,所导致的排放途径及排放污染物具有很大的不确定性。

非点源污染负荷核算方法研究

非点源污染负荷核算方法研究
收稿 日期 :2 0 0 0 0 8— 3— 3
式 中 L为某 时段污 染物 负荷 量 ,Q为某断 面研
究 径 流量 ( 降 雨 量 、土 地 利 用 类 型 等 ) 为 函 或 ,f
数 关 系式 。

9 一
维普资讯
环境 科 学导刊 第 2 7卷
L= ( Q) () 2
与各 个 污染源 数量计 算 污染 负荷 。其基 本公 式 为 :

厶 =∑C }Q
() 1
式 中 L 为研究 区 j 污染 物 负荷 量 ( g ,Cj i 类 k) i
为第 i 污染 源 j 污染 物 负荷 当量 ( 单位 与 污 种 类 其
测或 小 区实测 方法 获取 。 该法通 过 污染 物当量 并充 分利 用相 对容 易得 到 的资 料直接 建 立污染 源 与受纳 水体 面源 污染 负荷 的 关 系 ,简 化 了复杂 的面 源污染 形成 过程 ,很 大程度
认 为农业 区域 的集 中式 畜禽 养殖 污水 也属 于点 源污
染 ,其 一般是 集 中从 排 污 口排入 水体 。它 是水 体污
染早 期 最主要 的表 现形 式 ,具 有 源头 明确 、易 于识 别 、易 于控制 的特 点 。 非 点源污 染 ,广义 上是 指无 明确 发生 时 间和地 点 ,通 过一定 的 介 质 ( 气 、水 等 ) 分 散 传 输 进 空
另 一类是 非点 源污 染 。点源 污染 主要 是指 工业 生产 过 程 中产生 的废水 和城 市生 活污 水 ,近年 来研究 者
染源 类型 相关 ,如 畜禽 养殖 当量 单位 可表 示 为 k/ g 只 ・) i a ,Qi 为第 i 污 染源 的数量 ( 单位 与 污染 种 其 源类 型相关 ,如畜禽 养 殖单位 为 只 ) 。 通常研 究 区域 污染 源包括 :化肥施 用 、畜禽养 殖 、固体 废 弃 物 、非 农 用 地 水 土 流 失 、降 水 降 尘 等 ,由公 式 ( )可 知 ,该 方 法 需要 确 定 各 个 污染 1 源 的数量及 其 污染 负荷 当量 ,各 污染源 数量 一般采 用调 查或 统计 数据 获取 ,污染 负 荷 当比较 困难 的的 问题 ,对 其核 算方 法进行 了归纳研 究 。提 出了在现 有研 究基 础

基于SWMM的棕榈泉小区非点源污染负荷研究的开题报告

基于SWMM的棕榈泉小区非点源污染负荷研究的开题报告

基于SWMM的棕榈泉小区非点源污染负荷研究的开题报告1.研究背景和意义城市化进程加快了城市面积的扩大和建设,城市排放的污染物对自然环境和人类健康产生了不良影响。

目前,城市中非点源污染已成为城市水环境污染的主要来源之一。

随着城市规模的不断扩大和建设,城市非点源污染的负荷逐年增加,严重威胁到城市水环境的质量和健康。

棕榈泉小区是一个城市新区,该区域的污染物排放和生态环境状况对其周边水体的质量和地下水资源的可持续利用产生了影响。

因此,开展棕榈泉小区非点源污染负荷研究,对于认识水环境现状,指导污染控制与管理,具有重要的实践意义和应用价值。

2.研究现状目前,城市非点源污染负荷研究主要集中在投入产出分析、扩散模型、暴雨径流模型等方面。

其中,SWMM模型是城市暴雨径流模型中最为常用的一种。

SWMM模型可以模拟城市水文循环过程,提供了可靠的流量、水位和水质预测,因此被广泛应用于城市排水系统设计和管理中。

3.研究内容和步骤本研究拟采用SWMM模型,通过数据分析和模型模拟等方法,研究棕榈泉小区的非点源污染负荷,具体步骤如下:(1)收集棕榈泉小区的环境数据,包括地形、降雨、污染物排放等数据;(2)建立SWMM模型,模拟棕榈泉小区的水文循环和污染物扩散过程,得出排放负荷等指标;(3)分析棕榈泉小区的非点源污染特征,包括污染物类型、来源、排放量等;(4)评估棕榈泉小区的非点源污染负荷,探讨各种污染物对水环境的影响程度;(5)提出有效的排污措施,促进棕榈泉小区水环境的治理和管理。

4.预期成果和意义本研究预期通过SWMM模型,对棕榈泉小区非点源污染负荷进行研究,得出污染物排放负荷等指标,探讨各种污染物对水环境的影响程度,并提出科学、有效的污染控制和治理策略,促进棕榈泉小区水环境的治理与管理。

此外,本研究还将为城市非点源污染负荷研究提供参考和借鉴,为城市水环境保护提供理论依据和技术支持。

非点源污染负荷的估算方法在TMDL计划中的应用

非点源污染负荷的估算方法在TMDL计划中的应用

5科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI O N 2008N O .11SC I ENC E &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O N 资源与环境与点源污染相比,非点源污染的发生受到大气、土壤、地形、植被、水文等环境因素和人类生产、生活等行为的多重影响,具有在不确定时间内通过不确定途径排放不确定数量污染物的特性,这一特性决定了非点源污染负荷定量化估算的较大难度,以及非点源污染控制管理任务的长期性和艰巨性。

1TM D L 概况美国环保局(EP A )于1972年提出了TM DL (t ot a l m axi m um da i l y l oa d ,最大日负荷总量)计划。

这比排放许可证制度更科学合理,因为它把水资源保护由过去单纯的污染源控制逐渐转变为根据生态健康和生态功能来决定控制污染。

美国已实施的一些案例表明T M D L 计划能够改善水体质量,尤其在点源和非点源污染综合控制方面成效显著。

这一水污染控制模式已在全球多个国家和地区推广实施,也将成为今后国内借鉴运用的主要方法。

所谓T MD L ,即水体在满足当前适用的水质标准前提下所能接受的某种污染物的最大日负荷量。

T M D L 计划的目标之一就是将可分配的污染负荷分配到各个污染源,包括点源和非点源,同时要考虑安全临界值和季节性的变化,进而采取适当的污染控制措施。

一般地,T M DL =∑W L As +∑LAs +M OS 式中:WL A :包括现存和未来点源的污染负荷;L A :包括非点源污染负荷以及自然本底部分;M O S :安全因数,亦称安全临界值,指关于污染物质负荷与受纳水体水质之间关系的不确定数量,有确定和不确定关系两种说法,可通过假设分析提供一个不确定的数量比例关系,或把它当作负荷容量的储备部分而明确地给出,如负荷容量的5%或10%,等等。

2国外T M D L 中常用的非点源污染负荷方法T MDL 方法中最关键的便是对非点源污染负荷的定量化估算。

深圳茜坑水库小流域非点源污染负荷估算

深圳茜坑水库小流域非点源污染负荷估算
重要 的作用 , 必须引起 高度重 视 . 如何 正 确评估 茜 坑水 库 流域 的非点 源 污 染负 荷 , 于进 一 步采 取有 效 、 对 经 济 的非点源 污染控制 措施具 有非常重 要 的现 实意 义 .
1 研 究 区域 和数 据来 源
茜坑 水 库 位 于 广 东 省 深 圳 市 北 部 地 区 , 域 面 积 4 9 流 .8 k 2水域 面积约 2 0k 2正 常蓄水 水位 7 . 正常 库容 1 8 1, . n . m , 50m, 0 9
摘要: 茜坑水库是深圳市重要的饮水源水库, 非点源污染防治任务严重. 该文研究根据地貌特征和土地
利 用 情 况 , 用 通 用 土壤 侵 蚀 方 程计 算不 同土 地 利 用 类 型 区 域 的土 壤 侵 蚀 量 , 择 若 干 不 同 类 型 的非 点 利 选
源污染产生区域 , 进行 降雨带来的径 流水质 的同步监测 , 析污染量的特点 . 果表 明: 地和农业用地 分 结 林 单位面积土壤 流失量 比较严重; 农业用地 和居住地是氮 、 磷等污染物 的重点区域 .
万 m . 究 区域 属亚热 带 季风 气候 区 , 3研 气候 温 和 , 雨量 充 沛 , 多
年平 均降雨 量为 180mn 多年平均 降雨 日数 10d多 年平 均 0 /, 4 , 蒸发 量 135m 多年平 均 气 温 2 . 4 m. 24℃ , 最 大 降雨 量 249 年 0
a , rn 年最 小 降雨 量 75n n 雨量 丰沛 但 年际 变化 较 大 . 降 雨 i 8 l , r 年 在 时间上分 配不均匀 , 主要集 中在 4~9月 , 期 的降 雨量 占全 汛
年 的 8 %以上 , 0 且多 以暴雨形式 出现 .
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非点源污染模型的研究进展及运用——以 L-THIA 模型为例摘 要:计算机模型是极其有效的流域非点源污染模拟和污染负荷估算的定量化工具,为非点源污染 评价、管理和控制提供了可靠依据。

文章综述了非点源污染模型的发展概况以及 L-THIA 模型的运 用和不足, 并提出未来非点源污染的量化模型研究及其与量化模型有关的相应参数研究、 模型与 GIS 集成研究将成为未来研究的主流。

关键词:非点源污染模型,研究进程,L-THIA 模型 点源污染和非点源污染一直是水环境质量的两大问题。

点源污染主要包括工业污水和城市生活 污水,通常在排污口集中排放,而非点源污染则不同,它没有固定的排放点。

《美国清洁水法(修正案)》 (Leeetal., 1997)对非点源污染的定义为:污染物以广域的、 分散的、 微量的形式进入地表及地下水体。

水环境非点源污染主要是指降雨(尤其是暴雨)产生的径流,冲刷地表的污染物,通过地表漫流等水文 循环过程进入各种水体,引起含水层、湖泊、河流、水库、海湾及滨岸生态系统等的污染[1]。

因此它 与流域降雨过程密切相关,受流域水文循环过程的影响和支配,非点源污染的发生具有随机性。

污 染物的来源和排放点不固定,污染负荷的时间和空间变化幅度大,监测、控制和处理困难而复杂的 特点。

目前,非点源污染已经成为水环境的首要的污染源。

在奥地利北部地区,非点源污染对环境的负 荷量远远大于点源污染的负荷量。

在丹麦的 270 条河流中 94%氮负荷、52%的磷负荷由非点源污染 引入。

荷兰农业非点源提供的总氮和总磷分别占水环境污染总量的 60%和 40% ~50%。

德国某一流 域也因过量使用化肥导致河流中的磷浓度超过 2mg/L,美国的水体污染物 60%来源于非点源污染。

在 中国,非点源污染也很严重。

云南洱海、山东南四湖的非点源负荷占总负荷的 60% ~80%;太湖非点 源污染负荷占总负荷的 40% ~60%。

同时中国的大部分湖泊都面临着水体富营养化的威胁,这些威胁 的主要来源是非点源污染[2]。

1. 非点源污染研究方法1.1 野外实测 非点源污染研究的关键是能否获取必要的基本数据(包括背景资料和降雨径流监测数据) 。

早期 的研究工作中,几乎所有的资料全部都依赖与野外实地监测。

但是,由于非点源是一种间歇发生的, 随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程,所以基础数据收集工作的劳动强度大、效率低、周期 长、费用高,而且往往由于数据资料缺乏或可靠性差等原因,影响污染负荷的估算精度。

当前,野 外实地监测仍是非点源污染研究中不可缺少的一种手段,但它在多数情况下仅是一种辅助手段,主 要用于各类模型的验证和模型参数的校正。

在野外实测中,多数采用综合试验法和源类型划分法。

1.2 人工模拟试验 随着对降雨机理的深入研究,人工布雨器能够模拟出各种类型的自然降雨,因而可以在人为控1制条件下模拟各种自然条件下的非点源污染。

人工模拟试验的优点是可以获取大量在野外工作中无 法得到的数据,解决了传统方法研究周期长、耗资高等缺陷。

目前人工模拟试验主要用于非点源污 染机理和模型的研究。

1.3 数学模型计算机模拟 在进行非点源污染的量化研究以及影响评价和污染治理时,最为有效和直接地研究方法是建立 模拟数学模型,进行时间和空间序列的模拟。

利用数学模型模拟非点源污染的形成是研究非点源污 染来源和扩散的有效手段。

西方国家经过几十年的研究,提出了大量的的统计模型、机理模型及管理 和规划模型[3]。

这些数学模型方法不仅可以模拟各类非点源的形成、迁移转化和负荷,还可以为非点 源控制和管理的定量化提供有效的技术手段,在制定防治和管理措施方面起到了非常重要的作用。

2. 非点源污染模拟研究进展营养物负荷定量计算对于水环境管理和规划显得尤其重要,评估非点源污染规模、分布有很多 方法,比如:长期定点监测、模型模拟。

显然,实地监测比模型模拟明显优越,也很必要,而对于 负荷发展趋势预测或者无资料地区的评价,采用模型进行负荷评估则显得非常重要。

模型通常都包 含有机理和经验的成分,高精度的机理模型往往可能导致较大的误差 [4],然而,经验模型的精确度 又非常依赖于数据,而数据的监测往往需要耗费大量的时间和资金,因此,模型模拟成为了许多非 点源污染控制研究项目最主要的研究方法。

随着对非点源物理化学过程研究的深入以及非点源迁移 转化过程监测数据的丰富,非点源污染模型的应用也成为可能。

非点源污染模型能够提供土地利用 变化或灌溉等流域属性变化对水量及污染物负荷量等水文机制的预测[5-7],从而为非点源污染的物理 机制研究提供了有效手段。

2.1 国外研究进展 非点源污染模型的发展按照模型结构由简单到复杂主要经历了以下三个阶段:早期经验统计型 模型、机理型模型以及功能型模型。

2.1.1 经验统计模型(20 世纪 60 年代至 20 世纪 70 年代中后期) 非点源污染的研究起始于 20 世纪 60 年代,该时期研究的主要特点是基本为经验统计模型的 研究。

这类模型的特点是通过因果分析与数理统计的方法建立数学模型,构建污染负荷与径流量或 土地利用之间的函数统计关系。

70 年代初,美国、加拿大在研究土地利用-营养负荷-湖泊富营养化 关系的过程中,提出了早期的基于土地利用-非点源污染负荷关系的输出系数模型。

输出系数法所需 数据易于获得,且表现出一定的实用性和准确性,因此,该方法经过各种改进和发展后,得到了广 泛的运用。

另外,这类模型较为典型的还有:Horton 入渗方程[8]、SCS 地表产流计算模型、土壤 流失方程 USLE 等。

经验统计模型数据需求量低,计算简便,准确性与实用性较强,在流域非点源 污染模型研究的早期得到了较为广泛的应用,但由于该类模型无法描述污染物迁移转化的物理意义 与迁移路径,同时,该类模型往往依赖于经验判断,因此常常只能使用于特定研究区域,而不具备2通用性和可移植性,因此,其进一步应用受到了极大的限制。

2.1.2 机理型模型(20 世纪 70 年代中后期到 90 年代初期) 机理模型远较统计模型复杂,包括产流、汇流、泥沙运移及污染物转化等子模块,可移植性较 强。

该类模型特点表现为对数据的需求量大,数据精度要求高,模型包含的参数变量多,在实际应 用过程中,通过合理校准及验证可以确定模型最终参数,从而对流域各个断面及流域出口处的径流 及污染物负荷作出较为合理的预测。

同时,非点源污染过程监测的广泛开展为该类模型的应用提供 了充足的数据,促使这类模型逐渐成为非点源污染模型研究开发的主要方向,但该类模型的缺点也 较为明显,主要体现为计算需要耗用大量的时间及内存资源。

时段早期的模型主要有模拟城市暴雨 径流污染的 SWMM,HSP 模型等。

CREAMS 模型首次将非点源污染水文、土壤侵蚀及污染物迁移 过程模块进行了系统的整合,成为了在非点源污染模型研究过程中具有“里程碑”意义的转折点。

其后涌现出大量类似机制的模型,如植被生长模型 EPIC 模型、流域非点源污染环境响应模拟模型 ANSWERS、农业活动对地下水的影响模型 GLEAMS、用于农业非点源污染模拟的 AGNPS 模型以 及欧洲水文系统模型 SHE 等,从而极大地丰富了非点源污染研究的内涵。

2.1.3 功能型模型(20 世纪 90 年代初期至今) 非点源污染模型评估水质问题需要精确获取、存储、操作、可视化、分析及整合模型输入及输 出数据,而 GIS 具备强大的存储、可操作性、检索及演示空间及非空间数据的综合功能,这使得通 过 GIS 与非点源污染模型的集成能有效地减轻和便于流域模型的数据处理, 并且利于决策者有效地 确定非点源污染的关键区域及制定合理的管理决策, 因此, 基于 GIS 的功能型模型逐渐成为非点源 污染模型研究的重要方向。

这类模型较著名的有: 美国国家环保局开发的 BASINS 模型、 AnnAGNPS 模型以及美国农业部 Arnold 等开发的 SWAT 模型等。

几种典型的非点源污染模型见表 1。

表 1 几种常见典型非点源污染模型 模型名称 USLE 或(RUSLE)方程 模 型 特 点美国通用流失方程,属 6 参数乘法计算式。

包括降雨侵蚀径流因子、土 壤侵蚀因子、坡长因子、坡度因子、植被覆盖因子、流域管理因子。

用于计 算土壤侵蚀模型数。

常与 SCS 水文模型结合计算污染负荷,适用于 N、P 等 各种非点源污染物。

ARM 模型最早开发于 1976 年,模型包括 SHP 水文模型、泥沙、农药等污染物吸 附解析模型等,其显著的优点就是能够对降雨径流的主要环节和过程有详细 的描述,用于河道和转化可以忽略的小流域的 N 的迁移。

CREAMS 模型美国农业部开发于 1979 年,属于集中式物理模型,包括 CSC 水文模型、 Green-Ampt 入渗模型.适用于农田小区污染物的流失。

可以用于小流域内计3算 N、P 及简单污染物平衡。

AGNPS 模型 开发于 1987 年,属于场次分散模型。

包括 SCS 模型、USLE 模型.适用 于 200-9300hm2 流域内 N、P 等物质估算。

SWAT 模型 最早开发于 1996 年,属于集中参数流域模型。

包括 CSC 水文模型、 RUSLE 方程。

适用于大流域内 N、P 等复杂污染物的平衡。

2.2 国内研究进展 国内非点源污染研究开始于北京市城市径流污染研究,之后相继在上海、杭州、长沙、南京、 成都、 苏州、 涪陵等城市展开的城市非点源污染研究为非点源污染研究的深入开展奠定了基础, 世 20 纪 80 年代对于桥水库、云南滇池、江苏太湖和江西鄱阳湖以及安徽巢湖等湖泊、水库富营养化现 象的调查和河流水质划研究标志着非点源污染研究重心逐渐由城市转向农村流域。

从研究手段看,国内由研究开展之初采用的通过野外实地考察、监测获取数据的手段转变为以 遥感技术、人工模拟实验技术、GIS 技术等为主的数据获取手段,实现了数据获取手段的突破。

从模型研究来看,自 80 年代以来,国内非点源污染模型自主开发较少,多属对国外现成模型 的应用研究或者根据需要对模型稍加修改而来,模型的根本结构改进不大,较常用的模型有 CREAMS、ANSWERS、AGNPS、SWAT 等; 从模型应用类型来看,多为负荷估算模型,而水质模型相对较少。

如蔡明及李怀恩等 [9]提出的 适合于我国资料条件和特点的城区及流域非点源污染负荷估算方法,其中流域非点源负荷估算方法 主要有污染分割法、降雨量插值法、输出系数法、相关关系法等。

这类模型结构简单,易于操作, 在国内非点源污染研究中得到了广泛的应用[10]。

3. 非点源污染模型的运用——以 L-THIA 模型为例长期水文影响评价模型(Long -term Hydrological Impact Assessment,L-THIA)主要用于非点源 污染的模拟。

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