非点源污染模型ANSWERS_2000的水文子模型研究
第15卷第1期水土保持研究Vol.15No.12008年2月ResearchofSoilandWaterConservationFeb.,2008非点源污染模型ANSWERS2000的水文子模型研究*潘沛1,2,刘凌1,2,梁威1,2(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,南京210098;2.河海大学水资源环境学院,南京210098)摘要:非点源污染的前期过程,是在流域面上污染物质或是营养元素随着降雨径流的产生而产生。利用实验室大型土槽试验,研究ANSWERS2000模型的水文子模型对于人工降雨事件的模拟精度,探索ANSWERS2000在理想坡面上的适用情况,并且尽可能准确地给出其水文模型的部分参数的取值。经过计算发现该水文子模型模拟理想坡面的误差较小,但是存在系统偏大的情况;整个计算单元的Manning糙率取0.03~0.07。存在的问题有参数土表面结皮层厚度只能定性无法准确的定量描述;降雨装置测流装置对于径流模拟产生的影响较大。关键词:大型土槽;非点源污染;ANSWERS2000;GreenAmpt入渗方程;结皮层中图分类号:P343;X171文献标识码:A文章编号:10053409(2008)01010304UsageStudyofNonpointSourcePollutionModelANSWERS2000sHydrologySubmodelPANPei1,2,LIULing1,2,LIANGWei1,2(1.StateKeyLaboratoryofHydrologywaterResourcesandHydraulicEngineering,HohaiUniversity,Nanjing210098,China;2.HydrologyandWaterResourcesCollege,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)Abstract:Beforethenonpointpollutionoccurs,therearesomepollutantandnutritionleachedand,togetherwiththerunoff,rushedtodownstream.Inanindoorprecipitationexperiment,ANSWERS2000model(hydrologysubmodel)wereusedtofindoutifitcanmodeltherainfallrunoffprocessaccuratelyandifitssuitableforChinesewatershed,andgivingoutsomesuitablevalueofparameterinsubmodel.Itsfoundoutthatgivenhydrologysubmodelcanmodelrunoffprocesswithlettererrors,thevalueissystematiclybiggerandthevalueofManningroughnesscoefficientislocatedin0.03~0.07.Therearealsosomeproblemsthatcrustthicknesshasnosuitablevalueandtherainfallandrunoffequipmenthascreatedsomeerrorinrunoffmodeling.Keywords:bigearthgroove;nonpointpollution;ANSWERS2000;GreenAmptinfiltrationequation;crustthickness水环境污染问题通常可分为点源污染和非点源污染。由于排放比较集中,点源污染在包括我国在内的许多国家已经得到较好的控制和治理,与此同时,非点源污染(或称面源污染)的严重性也逐渐显现出来。与点源污染相比,非点源污染的时空范围更广,不确定性更大,成分、过程更复杂,因而加深了相应的研究、治理和管理政策制定的难度。尤其是在非点源污染模拟和预测模型研究上也存在许多问题,要研究非点源污染的过程,首先要对坡面产流模拟准确。该文研究的目的就是探索国外较成熟的非点源污染模型(ANSWERS2000)来考察其在理想坡面对产流描述的适用性。1ANSWERS2000的水文子模型ANSWERS(ArealNonpointSourceWatershedEnvironmentResponseSimulation)模型是由Beasley和Huggins[15]在基于20世纪70年代的原有ANSWERS模型基础上建立的。其基于下面的假设:在流域中的任何一点,其产流率与给出的水文参数如雨强、下渗、地形和土壤类型等都存在一定关系 。而且这些产流率被用来使模型相应各部分串联起来作为模拟流域中运移现象的基础,如泥沙侵蚀和化学物质运移等[1]。ANSWERS模型的最新版本是ANSWERS2000,它是于20世纪90年代中期开发的连续性模拟模型[6]。ANSWERS2000中的水文过程可由下面过程描述[7]:在降雨产生后,部分降雨被植物的冠层截留,直到满足潜在的截留能力,植物截留过程才结束。在降雨过程中,下渗率持续减少,直到它等于雨强时雨水才在土壤表层以毛细管水的形式聚集。水量一旦超过毛细管蓄水能力,坡面开始填洼,直到满足土层持水能力和表面填洼之后,产生坡面流。当降雨结束,表层土壤开始退水,直到坡面流全部结束。不管怎样,下渗过程直到所有的毛管水全部渗完为止。现有模型中的径流和入渗模块以GreenAmpt入渗方程代替了原模型中的Holtan方程进行计算。由于Holtan方程所需输入的参数并没有什么物理意义,所以很难估计。特别是控制深度[7]这个参数,Holtan认为它是土壤剖面上层,用于控制下渗的一个关键参数。而且Huggins和Monke发现控制深度会随着土壤植被状况和上层的下渗能力而改变。另外,下渗和径流量对这个参数很敏感(Dillahaand*收稿日期:20061023基金项目:国家自然科学基金重点项目(50239030)作者简介:潘沛(1981-),男,上海人,硕士研究生,主要从事非点源污染及坡面产污研究。Beasiey,1983)。虽然,在ANSWERS2000中仍然保留了控制深度这个概念,但是GreenAmpt入渗方程对其不敏感,它表示上层土壤中控制层的厚度。地表径流与沟道径流利用连续方程和Manningsuniformvelocity方程进行计算。土壤水分控制深度中的水一旦超过田间持水量,便会从控制层中漏出。降落到地面的净雨量由用户的自记雨量计和截流量决定。在整个流域中,每个单元对应一个雨量计编号,此雨量计决定了这个单元的降雨模式。最少需要4个雨量计,但是一般也只用一个。表面填洼的水量计算为坡面流,用单元中的表层总水量减去土壤表层持水(只用于下渗)的差除以单元的面积算出滞留深。这就意味着单元的总土层持水量满足后才填洼和产流。每个单元的水力响应都是时间的函数,用数学方法来解决,采用连续方程的向后差分显示格式与水位流量关系相结合计算。在坡面汇流和河道汇流中水位和流量的关系都用曼宁公式来计算。而曼宁公式中的水力半径则假设为整个单元的平均积水深。2试验装置介绍利用河海大学水文水资源及水利科学国家重点实验室的大型土槽,模拟没有任何作物的理想坡地,在不同雨强、不同坡度下的产流产污过程,为研究非点源在坡面上的产生提供基础。研究利用大型可变坡土槽构建降雨-径流试验台。降雨-径流试验台的构造分为3个部分:人工降雨装置、径流台(即土槽)和测定装置。整个试验由人工降雨模拟装置系统、试验土槽系统、水土取样系统、土水势监测系统、雨量监测系统、土槽驱动及降雨控制系统、测流系统组成。人工降雨装置由供水与降雨器2个部分组成。供水部分采用屋顶水箱供水,事先需储存自来水;降雨器采用莲蓬头式喷头洒雨,其制造和应用均较简单,缺点是洒雨强度分布难以控制,容易造成降雨分布不均匀。降雨应该尽量接近自然降雨。在模拟自然降雨特征时应当注意降雨分布的均匀性,雨滴大小及下降速度等3个方面,因为雨滴大小与下降速度及分布的均匀性,对土壤的入渗与冲刷有很大的影响。天然降雨的雨滴大小、下降速度和雨强的大小有一定的关系,雨强越大则雨滴也越大,下降速度越快,反之,雨滴微小,下降缓慢。降雨强度由降雨控制系统通过改变喷头的开启程度控制,降雨面上的分布由雨量计测定。根据试验,如果人工降雨器在8m以上的高度洒雨,得到的雨滴下降速度大致接近于自然雨的下降速度[8]。径流台采用动床式的大型可变坡土槽(分2个槽),长12m,宽1.52m,高1.5m。土槽从2004年8月初开始装土,每5cm为一个填土层,每天根据测量的土壤含水率调整称土重量,确保1.40g/cm3的干密度标准,整个土层厚度在1.3m左右。至8月底装土完毕,共用90.7t。为研究土槽内部的变化,共装24套深度分别为20,40,60,80,100,130cm的负压传感器和对应深度的陶土取水管。径流测定装置采用软管将土槽下游的径流导出,用人工量测的方法测定。按照测定装置设计和布置的原则,要求在测定装置上观测到的径流,不发生或很少发生过程的变形,由此,径流测定装置最好接近于径流台的下方,尽量缩短径流汇入测定装置的时间。由于土槽本身并不是为降雨径流试验设计的,所以在土槽下方没有安装测定装置,只能用软管来测流,这样必然带来精度不够的问题,在径流过程上也会有变化。3试验方法和试验参数的确定试验测定雨强、流量、冲刷土以及径流样品中的各种营养成份。雨强由放置于土槽上的雨量计测得。由多个雨量计施测,取平均值作为降雨面上平均雨强来计算,2个槽上雨强略有差别所以总的径流量也有一点不同。在降雨试验中,开始产流到退水结束每隔几分钟用量筒测一次水量体积来计算流量。退水时间很短在1min左右,所以没有测退水时的流量。在降雨结束后一周左右称量冲刷土的重量。每次试验前后都测定土壤含水率。将2个土槽分别计算流量时,由于土槽上基本没有植物,忽略了植物截留等损失,将降雨扣除下渗作为净雨量,再经由坡面汇流汇集到出口。在计算汇流时,将整个单元既视作坡面单元又视作河道单元。因为在计算径流时河道单元是将水流断面概化为矩形断面,从而能够用流量面积关系来描述整个单元内的水量变化,坡面单元则直接将净雨转入下一单元处理。经过观察与测量,坡面上的切沟从出口出一直延伸至土槽上端,整个长度10m左右;在土槽上的切沟平均宽度在0.6m左右。因此,这里将河道单元嵌入坡面单元,将河道单元概化为长10m,宽0.6m的矩形单元。关于沟道单元的Manning糙率的取值范围,Connolly[9]等人在澳大利亚昆士兰地区流域上运用ANSWERS模型时,在坡面上取0.03~0.12,河道内0.03~0.07;Montas[10]在加拿大魁北克省西南部的2个小流域上运用ANSWERS模型模拟径流和泥沙侵蚀时,每个单元的Manning糙率都取0.048。Connolly等是根据流域面上实际情况,从已经发布的资料(BurwellandLarson,1969;BeasleyandHuggins,1981;Engmen,1968)查的,而Montas则根据实地调查或从当地流域管理部门处得来。由于坡面上的净雨进入沟道非常快,则汇流速度可忽略,所以整个计算单元的Manning糙率取0.03~0.07。计算径流量时,大多数试验参数经过实测得来,部分由计算公式估算。实验用土取自长江南京段的江心州土,根据我国土壤合理成份分级标准,该土属粗砂土,其中黏粒(cl)占7.1%,粉粒(si)占16.4%,沙粒(sa)占76.5%。用下渗公式计算下渗量时需用到参数有下列几个:土壤干容重为1.40g/cm3,湿容重为1.68g/cm3;总孔隙率在48.28%左右,田间持水量为21.9%,经计算饱和含水率为36.0%,凋萎系数为0.082;土层的控制深度取200mm。土壤结皮层厚度为1cm。早期的ANSWERS模型采用Holtan和Overton渗透关系式,通过这些公式运用发现可用一个非常薄的控制层来模拟土壤结皮的影响。这种方法假设有一稳定的土壤结皮,而结皮的发生过程可以忽略。公式假设结皮层较稳定,厚度为1cm。根据陈一兵[11]的研究,这个参数对下渗公式比较敏感,又没有考虑土壤结皮的动态特征,应该加强对土壤结皮过程的研究,来寻求一个更适合的而又不太敏感的公式。而Bouraoui用GreenAmpt公式代替Holtan的下渗公式模拟下渗后,在计算有效水利传导度的参数硬表面折减系数时用到了土表面硬皮层(crustthick!104!水土保持研究第15卷
农业非点源污染模型研究进展及趋势
第２ｌ卷第２期 ２ ０ ０ ８年４月 污 染 防 治 技 术 ＰＯＬＬＵＴＩＯＮ ＣＯＮＴＲＯＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．２１，Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２ ０ ０ ８
农业非点源污染模型研究进展及趋势
徐琳 ，李海杰 （１．北京桑德集团江苏分公司，江苏 南京２１００３６；２．江苏圣态环境事务有限公司，南京江苏２１０００７）
摘要：对农业非点源污染模型ＡＧＮＰＳ作了简要的综述，重点介绍了农业非点源污染模型的结构、原理和输入输出参 数，以及该模型在国内外研究现状，同时介绍了运用Ｒｓ和ＧＩＳ帮助获得模型参数的方法和途径，最后对模型在中国的发展 前景进行了展望。 关键词：农业非点源污染；污染模型；ＡＧＮＰＳ模型 中图分类号：Ｘ１３２；Ｘ５０１ 文献标识码：Ａ
Ａｄｖａｎｃｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｎｏｎ——ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｏｄｅｌ ＸＵ Ｌｉｎ ，ＬＩ Ｈａｉ．ｊｉｅ （１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆＢｅｉｆｉｎｇ Ｓａｎｇｄｅ Ｇｒｏｕｐ，Ⅳ０ ｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００３６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓｈｅｎｇｔａｉ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｏｆｆｉｃｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ⅳ０ ｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１０００７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ（ＡＧＮＰＳ）ｍｏｄｅｌ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅ ｗａｙ ｏｆ ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＲＳ ａｎｄ ＧＩＳ ｗａｓ ｉｎ— ｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｔ ｈｏｍｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ；ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ；ＡＧＮＰＳ ｍｏｄｅｌ 农业耕作中，化学物质的大量投入及不合理的 施用，已对农业水域的水体造成严重污染。目前， 中国化肥使用总量达４ １２４万ｔ／ａ，平均达 ４００ ｋｇ／ｈｍ ，远远超过发达国家为防止化肥对水体 污染而设置的２２５ ｋｇ／ｈｍ 安全上限。农药使用量 达３０多万ｔ／ａ，使全国９３３．３万ｈｍ 的耕地遭受不 同程度的污染¨ 。此外，不科学的农业耕作，不合 理的网箱养殖，乱砍滥伐林草植被，过度垦殖放牧 以及农业耕作产生的残留物、牲畜粪便等，也对农 田水质、耕地土质造成严重污染。使农业面源污染 负荷日趋加大，已成为水质恶化的一大威胁，不容 忽视 。因此，农业已被确认为是地表水和地下 水最主要的非点源污染源 。许多发达国家早在 ２０世纪７０年代就开始注重农业面源污染，并开发 出多种污染研究模型。其中，ＡＧＮＰＳ（Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｎｏｎ—Ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ）模型便是于１９８６年美国农业 部提出的著名农业面源污染模型之一。 分布事件模型，按照栅格采用模型参数，由水文、侵 蚀和化学传输三大模块组成，用于Ｎ、Ｐ元素等土 壤养分流失预测，并对农业地区的水质问题，以重 要性为顺序进行排列，同时对次暴雨径流和侵蚀产 沙过程进行模拟。 １．１ 模型结构 。 主要由三部分组成：水文部分——径流子模 型、侵蚀部分——产砂子模型和化学物质的迁 移——水质子模型。其中径流子模型采用ＳＣＳ （Ｓｏｉｌ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｃｕｒｖｅ Ｎｕｍｂｅｒ）曲线法， 计算地表径流量、峰值流量及网格单元的径流分 配；产砂子模型采用通用土壤流失方程（ＵＳＬＥ），模 拟土壤侵蚀和泥沙迁移；水质子模型包括两个子模 型：采用ＣＲＥＡＭＳ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ Ｅｒｏｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）模型和饲育 场评价模型，对模型化学物质迁移部分的Ｎ、Ｐ、 ＣＯＤ迁移进行计算。
非点源污染模型中土壤侵蚀因子研究进展
第２５卷第２期 ２００６年 ４月 四川 环境 ｓ１Ｃｌ｛ＵＡＮ ＥＮⅥＲＯＮＭＥＮＴ Ｖｏ１．２５．Ｎｏ．２ ＡｐｒｉＩ ２００６ ・综述・ 非点源污染模型中土壤侵蚀因子研究进展 金鑫 ，郝振纯 ，张金良０ （１．河海大学水资源环境学院，南京２１００９８；２．黄河水利委员会防汛办公室，郑州４５０００３） 摘要：非点源污染模型是进行非点源污染模拟研究的重要手段，而土壤侵蚀模型是非点源污染模型的基础，土壤侵蚀 因子的研究是土壤侵蚀模型的重要基础。本文对国内外主要土壤侵蚀因子研究的成果进行了概述，并指出在今后相当 一段时期内，土壤侵蚀因子的研究仍是土壤侵蚀模型研究的重要工作。 关键词：非点源污染；土壤侵蚀；影响因子；研究进展 中图分类号－Ｘ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３６４４（２００６１０２—０１０５—０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ Ｓｏｉｌ Ｅｒｏｓｉｏｎ ｉｎ Ｎｏｎ－ｐｏｉｎｔ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｍｏｄｅｌ Ｊ ＩＮ Ｘｉｎ ，ＨＡＯ Ｚｈｅｎ．ｃｈｕｎ ，ＺＨＡＮＧ ｊｉｎ—ｌｉａｎｇ２ （１。Ｃｏｌｌｅｇｅ ｃ，厂ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８，Ｃｈｉｎａ； ２． ８ Ｏｆｆｉｃｅ ｏｆＦｌｍｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００３，Ｃａ 舢） Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｎｏｎ—ｔｘ￣ｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｓｏｕｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｎｏｄ—ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ａｎｄ ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｍｏｄｄ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｏｌｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｍｏｄｅ１．Ｔｈｉｓ ￣ｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ａｂｏｕｔ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｂｏｕｔ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔａｓｋ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｓｏｉｌ ｅｒｏｓｉｏｎ；ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒ￣，ｓ １ 引 言 人类开始全面认识和研究非点源污染始于２Ｏ 世纪６０年代。在此之前，人类对非点源污染已有 所认识，但研究尚不深入，定量化研究则更少。到 ６０年代，由于农药，特别是滴滴涕对生态系统的 影，ｆｌ￣ｌ起了关注，人们开始意识到非点源污染的潜 在危害，为了评价其影响而产生了定量化研究的需 求。对非点源污染进行定量化的最直接有效的途径 就是数学模拟，即采用以方程为主要形式的数学手 段，模拟各种非点源在水文循环的作用下，对水体 造成的污染，以及污染物在水文循环的各个环节迁 移、转化的过程，在空间和时间序列上对非点源污 收稿日期：２００５—０９—２３ 基金项目：国家科技攻关项ＥＪ——水安全保障技术研究专题项目： 水席水沙调控关键技术研究（专题任务编号： ２００４ＢＡ６１０Ａ．０３ ０４） 作者简介：金鑫（１９６７），男，北京人，河海大学水资源环境学院 ２００３级在读博士研究生。从事水文水资源研究。 染的产生机理进行模拟分析，从而对整个流域及流 域内发生的污染过程进行定量化描述。 非点源污染不是单一的事件或过程，而是有几 个连续的动态过程组成的，包括降雨径流过程、土 壤侵蚀过程、土表溶质溶出过程和土壤溶质渗漏过 程等。降雨径流是引起非点源污染的的原因，而水 土流失是非点源污染的主要形式。因此，非点源污 染模型通常由降雨径流模型即水文模型、土壤侵蚀 模型、污染物迁移转化模型等子模型组成。 土壤侵蚀影响因子的研究在非点源污染模拟研 究中具有重要的地位。在目前较有影响的非点源污 染模型中，有许多是采用美国通用土壤流失方程 ＵＳＥＬ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｏｉｌ Ｉ ｓｓ Ｅｑｕａｔｉｏｎ），或ＵＳＥＬ的 改进版ＲＵＳＥＬ，或与ＵＡＥＬ类似的经验统计模型 作为土壤侵蚀子模型的。如著名的ＣＲＥＡＭＳ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｅｒｏｓｉｏｎ ｆｒｏｍ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）模型…和ＡＧＮＰＳ（Ａｇｒｉｃｕ１ ｔｕｒａ１ Ｎｏｎｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｍ（）ｄｅｉ
太湖平原水网区非点源污染模型的适用性研究
第４４卷第１１期 ２ ０ １ ３年６月 人 民 长 江 Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｖｏ１．４４．Ｎｏ．１１ Ｊｕｎｅ， ２０１３ 文章编号：１００１—４１７９（２０１３）１１—００３９—０７ 太湖平原水网区非点源污染模型的适用性研究 朱乾德 ，孙金华 ，颜志俊 ，秦 飞 ，陈 成 （１．南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京２１００２９； ２．黄河流域水资 源保护局，河南郑州４５０００３） 摘要：随着点源污染逐步得到有效治理，非点源污染成为太湖流域平原水网区水质恶化的主要原因之一。引 入ＡｎｎＡＧＮＰＳ模型对太湖流域雪堰镇非点源污染进行模拟研究。在模型的应用中，建立了数字高程模型、土 壤质地、土地利用等空间和属性数据库，并通过实地试验、调查研究等多途径确定了模型分析计算所需的气 象、作物、作物管理、径流曲线数、曼宁系数、氮磷输入等参数，对模型分析计算成果用典型研究区同步的水质 水量监测数据进行了校验。结果表明，该模型在太湖流域平原水网区具有一定的可行性与适用性，氮模拟效 果比磷好，为进一步加强太湖流域平原水网区非点源污染研究奠定了基础，为防治太湖水体富营养化提供科 技支撑。 关键词：平原水网区；太湖流域；非点源；ＡｎｎＡＧＮＰＳ 中图法分类号：Ｘ５２ 文献标志码：Ａ 太湖是我国第二大淡水湖，湖区面积２ ２５０ ｋｍ ， 水网密布、纵横交错，属低洼水网区。太湖流域社会经 济繁荣，工农业发达，但由于自然因素影响和人为活动 的干扰，氮、磷等营养盐大量进入水体，造成湖泊富营 养化和蓝藻暴发。随着点源污染逐步得到有效治理， 非点源污染成为水质恶化的主要原因之一。非点源污 染具有广泛性、随机性、滞后性、不确定性、难监测性、 难治理性等特点，仅依靠传统的监测方法难以定量估 算平原水网区太湖流域非点源污染入湖负荷，利用模 型对非点源污染进行定量模拟可为水环境综合治理提 供技术支撑。 ＡｎｎＡＧＮＰＳ（Ａｎｎｕａｌｉｚｅｄ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ）是由美国农业部农业研究局（ＵＳＤＡ—Ａｇｒｉ— ｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＵＳＤＡ—ＡＲＳ）和明尼苏达州 污染控制局（Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｇｅｎｃｙ，ＰＣＡ）共同研制 开发的农业非点源模拟模型，主要用于预测和估算流 域内农业非点源污染负荷，在美国…、欧洲 、澳洲、 台湾等地均取得了较好的模拟效果。国内学者曹文志 等论述了ＡｎｎＡＧＮＰＳ模型在我国山丘地区的适用性 与可行性 Ｉ４ Ｊ，但在平原水网区的应用研究尚未广泛 开展。本文运用该模型对太湖流域平原水网区雪堰镇 非点源污染进行深入全面研究，试图为太湖流域水环 境综合治理总体方案顺利实施提供技术支持。 １材料与方法 １．１研究区概况 雪堰镇位于江苏省常州市武进区，地处长江三角 洲冲积平原太湖水网地区，在太湖流域平原水网区具 有典型性与代表性，面积３５．１６ ｋｍ 。境内有山地，平 原宽广，平均高度２～４ ｍ，其整个地形由东向西呈阶 梯形上升，地貌类型属于高沙平原、山丘区。气候属北 亚热带季风性湿润气候区，温和湿润，年平均气温 １６．７℃，雨量充沛，日照充足（图１～３）。 雪堰镇河道纵横，主要有武进港、龙泉河、雅浦港 ３条干流，其农作物组成为典型的小麦（油菜）一水稻 轮作，研究区详细情况见文献［５］。 收稿日期：２０１２—１０—２１ 基金项目：水利部公益性行业科研专项（２００８０１０２８）；中央级公益性科研院所科研专项基金（Ｙ５１１００３，Ｙ５１２００１，Ｙ５１３００１， Ｙ５１３０１１）；中央分咸水资源费项目（１２６１２３０２１００２５） 作者简介：朱乾德，男，工程师，硕士，主要从事水资源水环境研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｄｚｈｕ＠ｎｈｒｉ
小流域非点源污染模拟与仿真研究——以HSPF模型在西丽水库流域应用为例
农业环境科学学报２００７，２６（１）：６４—７０
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｏ－Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ
小流域非点源污染模拟与仿真研究
以ＨＳＰＦ模型在西丽水库流域应用为例
梅立永 ，赵智杰 ，黄钱 ，尹璇ｚ
（１．北京大学环境学院，北京１００８７１；２．深港产学研环境技术中心，广东深圳５１８０５５）
摘要：流域范围非点源污染的环境影响评价是流域水环境管理的基础，模拟仿真研究可为削减非点源污染负荷提供必要的政策 依据。在简要介绍了ＨＳＰＦ模型的基本结构的基础上，应用ＨＳＰＦ模型模拟了２０００年、２００４年７月至２００５年６月深圳西丽水库流 域水量和水质的连续动态变化。采用ＡｒｃＧＩＳ软件进行流域划分，通过野外监测完成数据采集，根据河流出口断面流量和污染物浓 度校准与验证模型，最终输出流入水库的ｓｓ、 ｒＮ和１］Ｐ的总负荷量与非点源负荷量，并通过判决系数、Ｎａｓｈ—Ｓｕｔｃｌｉｆｅ系数等考察模 拟值与实测值的吻合程度。研究结果表明。非点源污染是造成水库水质污染的主要原因，果树施肥是水库Ｎ、Ｐ污染的主要来源，减 少化肥使用量可以使非点源污染负荷明显降低。 关键词：非点源污染；ＨＳＰＦ模型；水文模拟；水质模拟 中图分类号：Ｘ５０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－２０４３（２００７）０１—００６４—０７
Ｎｏｎ－－ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｉｎ Ｗａｔｅｒｓｈｅｄ Ｓｃａｌｅ：
Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＸｉＨ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ１ ｗｉｔｈ ＨＳＰＦ．
ＭＥＩ Ｌｉ－ｙｏｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｚｈｉ－ｊｉｅ ，ＨＵＡＮＧ Ｑｉａｎ ，ＹＩＮ Ｘｕａｎ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７ １，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ—Ｈｏｎｇｋｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５ １８０５５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｆ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅ ｆＮＰＳ）ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ａｔ ｗａｔｅｒｓｈｅｄ ｓｃａｌｅ ａｒｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ａｓ ａ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｒｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｆｏｒ ａｂａｔｉｎｇ ｔｈｅ ＮＰＳ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｍｏｄｅｌ ｃａｌｌｅｄ ＨＳＰＦ（Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｅ Ｐｒｏｇｒａｍ－ＦＯＲＴＲＡＮ）ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｂｙ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｘｉｌｉ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｗａｔｅｒｓｈｅｄ ｉｎ Ｓｈｅｎ－ ｚｈｅｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｙｅａｒ ２０００，ａｎｄ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄａｔａ ｆｒｏｍ Ｊｕｌｙ ２００４ ｔｏ Ｊｕｎｅ ２００５． Ｗａｔｅｒｓｈｅｄ ｗａｓ ｄｅｌｉｎｅａｔｅｄ ａｎｄ ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｉｔｈ ｆｉｅｌｄ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ Ｗａｓ ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ ａｎｄ ｖａｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ，ｉｎｃｌｕｄｅｄ ｓｔｒｅａｍ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｖｅｒ ｏｕｔ－ ｌｅｔｓ，ｆｉｎａｌｌｙ ｔｏｔａｌ ｌｏａｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＳ，ＴＮ ａｎｄ １］Ｐ ｉｎ ｅａｃｈ ｓｕｂ－ｂａｓｉｎ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｇｏ０ｄ一０ｆ一６ｔ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉ－ ｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｎａｓｈ—Ｓｕｔｅｌｉｆｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｆｏｒ ｄａｉｌｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｕｎｏｆｆ，ｓｅｄｉｍｅｎｔ．ＴＮ ａｎｄ １］Ｐ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ；ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｗａｓ ａｃ－ ｃｅｐｔａｂｌｅ ｏｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ．Ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ＮＰＳ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｃａｕｓｅｓ ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｖａｓｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ ｕｓｅ ｉｎ ｏｒｃｈａｒｄｓ ｉｓ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｏｒ ｆｏｒ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｌｏａｄｉｎｇｓ ａｔ ａ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｓｏｕｒｃｅｓ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ＨＳＰＦ；ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
农业非点源污染模型研究概况
第ｌ５卷第２期 江苏环境科技 ２ＯＯ２年６月
农业非点源污染模型研究概况
张红举崔广柏 冯健（河海大学水资源开发利用国家专业实验室 南京２１００９８）
摘要在阐述非点源污染的概念、特点的基础上，对国内外农业环境非点源污染模型研究现状进行了综述。通过分类比较
几个常用模型，分析了国内外研究存在的不足并讨论了非点源研究的未来发展趋势。
关键词非点源污染污染负荷模型
Ｍｏｄｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｎｏｎ——ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ
Ｈｏｎｇｊｕ，Ｃｕｉ Ｃ．ｕ￣，ｂｏ，ＦｅＩｌｇ Ｊｉａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｎａｒｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｏｆｉｄｅａ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆｎｏｎ—ｍｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅ】出血唱ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆｍｏｄｅｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆｎｏｎ—ｍｉｎｔ ｐｏｔ－
ｌｕｔｉｏｎｉｎ ａｇ工ｉｃＩｄｔｕｍｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｂｙｄａｓ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｎｇｓｃｒｅｒａｌｍｏｄｅｌｓ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ，ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｒｅ－
ｓｅａｒｃｈ ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｌｏａｄ ｍｏｄｅｌ
１前言
目前，非点源污染（Ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒ￣Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ）
已成为水环境的首要污染源。受农业污染源影响的
全世界陆地面积为３０％～５０％，并且在全世界不同
程度退化的１２亿ｈ 耕地中，约１２％由农业非点源
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
【摘要】
本文主要介绍了SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用。在分析了研究背景和研究意义。在首先介绍了SWAT模型的基本原理和结构，然后讨论了SWAT模型在水环境模拟和非点源污染研究中的应用情况，并给出了具体案例。接着分析了SWAT模型的优缺点。结论部分展望了SWAT模型在未来研究中的潜在应用，并总结了本文的主要观点，同时强调了研究的意义和启示。通过本文的阐述，读者可以了解到SWAT模型在水环境非点源污染研究中的重要性和应用价值，为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
【关键词】
SWAT模型，水环境，非点源污染，研究，背景，意义，模型介绍，应用，案例，优缺点，展望，总结，启示。
1. 引言
1.1 研究背景
水环境污染是当前全球环境问题中的一个重要方面，其中非点源污染是水环境污染的主要类型之一。非点源污染是指来自分散点或分布点而非固定点源的环境污染，包括面源和点源两种形式。在水环境中，非点源污染的来源包括农业、城市生活污水、工业废水等，其中农业排放是非点源污染的重要组成部分。 1.2 研究意义
SWAT模型在非点源污染研究中的应用具有很强的实用意义，可以帮助研究人员深入了解非点源污染的来源和传输路径，为减少水环境污染提供技术支持。通过分析SWAT模型在具体案例中的应用，可以总结出其优缺点，为今后的研究和应用提供借鉴和改进的参考。
研究SWAT模型在水环境非点源污染中的应用具有重要的理论和实践意义，可以为改善水环境质量和保护水资源做出积极贡献。的发掘和阐述，将有助于引导和推动相关研究在这一领域的不断深入和发展。
2. 正文
2.1 SWAT模型介绍
SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）是一种基于流域的水文过程模型，广泛应用于水资源、土地利用和非点源污染研究中。该模型以数学方法模拟地表径流、蒸发蒸腾、土壤水分变化等水文过程，可以对流域水文、水质、土壤侵蚀等进行定量分析。
水文模型
模型发展过程
CREAMS模型：是20世纪70年代美国农业部农业研究服务中心研发的基于过程的非点源模拟模型，该模型是基于田间尺度的模型，主要用于模拟土地管理对水、沙和营养盐的影响。
SWAT模型：是一个日尺度的连续模型，可以将流域划分为成百上千个子流域和栅格单元，该模型解决了SWRRB模型和ROTO模型组合过程中输入文件繁多、占用大量计算空间，并且SWRRB模型模拟过程需独立运行，然后将其结果输入到ROTO模型才能完成汇流运算的问题。
MATSALU模型是由爱沙尼亚研发的，该模型主要是针对当地海湾农业流域和海湾生态系统，评估不同管理情景对海湾富营养化产生的影响。该模型的空间划分主要是基于基于基础流域图、土地利用图、和土壤图三个图层的叠加，以此获得基本的污染区域。其缺点是只针对特定的区域流域设计，模型可移植性较差。
SWIM模型：融合了SWAT和MATSALU模型，保留了原来模型的优点，其模型代码主要基于SWAT，先将MATSALU模型空间三层划分方案引入到SWAT中，之后调整模型，并删除SWAT中重复参数化的一些模块功能。
模型结构
SWIM模型综合了流域尺度的水文、侵蚀、植被以及氮/磷的动态变化等过程，并以气候数据农业管理资料作为模型的外部驱动因子。其中，水文模块以水量平衡方程为基础，考虑了降水、蒸散发、渗透、地表径流和各层土壤的土壤中流等因素。
SWIM模型中土壤的水文过程流程图
水文模拟系统由四个层组成；土壤表层，根系层，浅水层以及深水层。
模型的空间划分：
基本思路是：先将中尺度的流域划分为适当的子流域（该过程可以通过一些GIS软件实现），之后基于土地利用情况和土壤类型在每个子流域上做进行水文相应单元的划分，这些单元是一些互不连接的单元，内部具有相同的土地利用方式和土壤类型， 并具有统一的水文响应特征。
结语：
SWIM模型的开发首先是为了在德
非点源污染负荷模型的研究进展
第３２卷第２期 ２０１２年４月 水文 ＪＯｕＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩＮＡ ＨＹＤＲＯＬＯＧＹ Ｖ０ｌ－３２ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．，２０１２
非点源污染负荷模型的研究进展
姚瑞华，王 东，赵越，张 晶
（中国环境规划院环境规划与政策模拟重点实验室，北京１０００１２）
摘 要：基于国内外非点源负荷污染模型的研究现状，针对农业、城市和混合三种类型非点源模型，总
结并梳理了主要模型的适用条件，并对非点源模型的发展趋势进行了展望。 关键词：非点源；污染负荷模型；研究进展
中图分类号：Ｘ１４３；Ｐ３３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０８５２（２０１２）０２—００１ １—０５
污染负荷模型一般用来模拟沉积物和污染物的
产生及其从源向水体运动的过程，主要被用来描述和
估计各种污染源产生的污染负荷量以及计算进入河
道的污染负荷量。作为水质模型的污染源边界输入条 件，并为水质管理和水环境规划提供必要的信息，为
河道纳污量和污染物削减量的计算奠定基础【”。非点
源污染负荷的产生和输移过程受土地利用类型影响
较大，根据模型的模拟特征不同，非点源模型可以分
为农业非点源模型、城市非点源模型和混合负荷模型 三种类型。
ｌ农业非点源模型
农业非点源污染是指农业生产中产生的污染物对
水环境的污染，主要包括农田系统（化肥、农药）、畜禽
养殖等对水环境的影响。ＡＧＮＰＳ、ＡｎｎＡＧＮＰＳ、ＡＮ．
ＳＷＥＲＳ、ＳＷＡＴ和ＷＥＰＰ等模型是应用比较广泛的农 业非点源模型
１．１ ＡＧＮＰＳ模型 ＡＧＮＰＳ ｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｎｏｎ—ｐｏｉｎｔ Ｓｏｕｒｃｅ）是由美国 农业部农业研究局联合明尼苏达州污染控制局和自然
资源保护局共同开发的计算机模型系统，是一个基于
方格框架组成的流域分布式事件模型，主要由水文、侵
蚀、沉积和化学传输四个模块组成，实现对Ｎ、Ｐ元素 等土壤养分流失预测。模型模拟的尺度范围为几公顷
到２ｘ１０４ｈｍ２ｏＷａｌｌｉｎ 和Ｊａｅｐｉｌｔ３Ｊ分别在英国和韩国对集 水区的径流量与泥沙侵蚀量进行了模拟，结果表明。
SWAT模型在国内外非点源污染研究中的应用进展
生态环境学报２００９，１８（６）：２３８７－２３９２
Ｅｃｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ１ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｅｅｓｃｉ．ｃｏｍ Ｅ．ｍａｉｌ：ｅｄｉｔｏｒｆ￣ｉｅｅｓｃｉ．ｃｏｒｎ
ＳＷＡＴ模型在国内外非点源污染研究中的应用进展
张蕾，卢文喜 ，安永磊，伊燕平，李迪
吉林大学环境与资源学院，吉林长春１３００２６
摘要：模型模拟是定量估算非点源污染负荷的有效工具，也是对其进行规划、控制和管理的前提。近年来ＳＷＡＴ模型在
国内外得到了快速的发展和应用，是目前全球评价大范围和环境变化条件下非点源污染问题的一个有效工具。简介ＳＷＡＴ
模型的发展历程及原理，概述了ＳＷＡＴ模型目前在国内外的水文评价、污染物流失模拟、输入参数、土地利用及气候变
化对水文响应的影响等方面的研究现状，并对ＳＷＡＴ模型的发展方向提出了建议，为模型的进一步完善与应用提供参考。
结果显示，ＳＷＡＴ模型对水文评价（如径流量、泥沙量）可得到较好的模拟和预测结果，能够模拟污染物（如农药和化肥）
在农田和河网中的迁移过程，模拟与分析土地利用／覆被变化及气候变化对水文过程的影响。模型参数的确定及其对地下
水流与溶质运移的模拟是模型的主要问题，需要进一步研究与完善。
关键词：水土评价模型（ＳＷＡＴ）；非点源污染；应用进展
中图分类号： 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４．５９０６（２００９）０６．２３８７—０６
随着点源污染得到了有效治理和控制，由非
点源污染引起的水体污染问题日益突出，全球有
３９％的河流，４５％的湖泊，５１％的河口受到非点
源污染的影响【ｌ Ｊ，非点源污染已成为水质恶化的
重要源头。对非点源污染进行定量化的最直接有
效的途径就是数学模拟。ＳＷＡＴ（Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ
Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｔｏｏ１）模型是由美国农业部（ＵＳＤＡ）农
业研究中 Ｃ，（ＡＲＳ）历经近３０年开发的一个适用于
SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展（论文资料）
第16卷第5期2009年10月水土保持研究ResearchofSoilandWaterConservationVol.16,No.5Oct.,2009
SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展3
杨菁荟1,张万昌2
(1.南京大学国际地球系统科学研究所,南京210093;2.南京大学水科学研究中心,南京210093)
摘 要:非点源污染是水环境污染的主要来源之一,其过程机理复杂,应用水环境污染模型模拟是研究非点源污染的重要手段。SWAT模型是国际上著名的分布式流域水环境模型之一,结合了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)技术,能够准确、长时间段连续地模拟复杂流域的各种水环境过程以及气候变化、土地利用类型、管理措施对流域水平衡和非点源污染的影响,为监测、评价、研究流域水环境非点源污染状况提供了强大的支持平台。在大量调研国内外相关文献的基础上,围绕模型的主要标志性改进及应用成果介绍了SWAT模型的发展历程和现状,论述了模型应用于水环境非点源污染研究的几个主要方面和国内外研究新进展,分析了目前国内应用SWAT模型进行水环境非点源污染研究存在的问题,并对SWAT非点源污染子模型的发展趋势做了展望,以推广这一先进模型在国内的应用范围,提高非点源污染模拟、监测、评价工作的效率及结果的可靠性。关键词:SWAT;非点源污染;分布式模型;水环境中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:100523409(2009)0520260207
ResearchProgressonSWATModelandItsApplicationonWater
EnvironmentalNonpointSourcePollution
YANGJing2hui1,ZHANGWan2chang2
(1.InternationalInstituteforEarthSystemScience,NanjingUniversity,Nanjing210093,China;2.CenterforHydrosciencesResearch,NanjingUniversity,Nanjing210093,China)