基于土地利用变化的黄水河流域非点源污染模拟研究

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1、郑州大学硕士学位论文基于土地利用变化的黄水河流域非点源污染模拟研究姓名：齐贞申请学位级别：硕士专业：土地资源管理指导教师：宋轩201205摘要摘要在点源污染得到有效控制之后，非点源污染控制技术和措施逐渐成为研究热点。土地利用方式是影响非点源污染的主要因素之一，不同土地利用方式及其组合形式影响营养物质的迁移转化过程，进而影响非点源污染负荷量。丹江口水库是南水北调源头，其水库水质的保护至关重要。黄水河流域是丹江口库区的典型区域，流域内海拔高差较大，暴雨集中，水土流失严重，农业生产实践活动中农药化肥的使用，以及生活污水的随意排放，对

2、该流域的非点源污染造成一定的影响。因此，研究以黄水河小流域为例，在ArcGIS地理信息支持下，利用SWAT模型，并通过对模型参数的本地化，来模拟土地利用变化对该流域非点源污染负荷及空间分布的影响，在此基础上提出相应的土地利用优化措施，从而为丹江口水库的水质保护提供科学与理论依据。论文主要研究内容包括：1．建立基础地理信息数据库。利用ENVI软件分别提取2000年和2007年研究区土地利用图，并在ArcGIS平台的支持下，建立包括土壤属性、土地利用空间数据库以及数字高程模型在内的基础地理信息数据库。利用SPAW、MATLAB、E

3、xcel、Dew02和PcpSTAT软件分别计算出SWAT模型数据库所需的各个参数，建立模型运行所需的土壤属性数据库和气象数据库。2．SWAT模型的敏感性和适用性分析。通过对模型进行敏感性分析、率定和验证，确保SWAT模型在黄水河流域的适用性。筛选出前十位敏感性参数：AlphaBf,Cn2、Esco、SoI—Z、Sol—Awc、Revapmn、Canmx、Surlag、Sol上和GwDelay。在2009年实测流量数据的基础上，选择自动率准模块对其进行率定。以2010年的实测流量数据为参照，得出实测值和模拟值之间的误差均在40

4、％以内。且6、7、8、9月份的相关性分别达到0．7768、0．9367、0．8686和O．8909，确定性系数分别达到0．9509、0．8951、0．9025和0．8911。3．不同土地利用方式的非点源污染模拟。基于2000年和2007年的土地利用图进行非点源污染模拟，分析得出：(1)2007年的土地利用方式在总体上是趋于合理化的。(2)硝态氮的单位负荷约是有机氮的2．4倍，有机磷的单位负荷远高于溶解态磷。磷素和氮素的单位负荷量与地表径流呈正相关，有机磷与泥沙I’摘要负荷量呈显著的正相关。(3)坡度越大，非点源污染越严重。(4

5、)西南部林地产生的污染物负荷量较小，而东北部耕地和建设用地密集的地方污染物负荷量比较大。(5)林地和耕地交界的地方更容易发生土地利用方式的转变，而这些地区的污染物负荷量比较大，其中污染物变化量最大的土地利用方式是林地转变为耕地。(6)流域出口和主河道处的污染物浓度更大。4．设定不同土地利用情景，模拟其对非点源污染的影响。结果表明：(1)林地能够很好地削弱非点源污染；(2)由情景l计算得到林地产生的全氮和全磷浓度为4．15kg／hm2和0．15kg／hm2。由情景2和情景3分别计算得到耕地的全氮和全磷浓度分别是9．67kg／hr

6、n2·12．34kg／hm2和4．59kg／hm2-5．43k∥hm2。关键词：SWAT；非点源污染；土地利用变化；黄水河流域AbstractARerindustrypoilltsourcepollutioniseffectivelycontrolled，thenon-pointsourcepollutioncontroltechnologiesandmeasureshavebecomemainresearchdirections．Landuseisoneofdrivingforcesofnon—pointsourcepoll

7、ution,differentkindsoflanduseandtheircombinationsaffectvarioustransformationprocessesofnutrientsubstance，thenleadtOdifferentpollutantloads．DanJiangKouReservoirarethesourceofSourthtoNorthWaterTransfers，anditisessentialtOprotectitswaterquality．HuangShuiRiverwatershedi

8、satypicalrepresentativeinDanJiangKouReservoir,theelevationchangeslargelyandtheprecipitationisconcentrated，SOthesoilandwaterlossissevereint