典型饮用水源地非点源污染的分布式模拟——以滁州市城西水库为例

城西水库（现改名西涧湖）是滁州市唯一地表水源，非点源污染已成为其水质污染的重要原因。基于土地覆被格局，依据非点源污染物质的产生、截留、汇流过程，构建了模拟每个栅格上污染物质向受纳水体的输出贡献量和被各种土地覆被截留量的物理过程模型。以磷素为例，对城西水库流域进行模拟。结果表明： 2000和2010年，流域向城西水库输出总磷量分别达到2 58038和2 46120 kg。库体西北部的市农科所、城郊居委会、水产研究所等地对水质危害最大。多数磷素在向库体的运移过程中被各类土地覆被有效的截留，总量在2000和2010年分别达到5 77449和5 42236 kg，占流域磷素总负荷的691%和68 8%。由于目前土地覆被布局的不尽合理，林地和草地对磷素的截留能力未能充分发挥。建议在流域水文敏感区布设林草缓冲带，将有效减少水库磷素的接纳量     

太湖流域上游外源氮、磷入湖通量模拟初步研究

湖泊-流域构成的复杂系统是湖泊富营养化研究的热点。应用SWAT模型对长江下游太湖流域上游外源氮、磷入湖通量进行模拟，以反映陆源入湖氮、磷营养盐的通量、空间分布和时间变化情况。以水文模拟为基础，引入相关系数（R）和Nash Sutcliffe效益系数（Ens）评价模拟结果。水文模拟率定期月均值R多在85%以上，Ens在024~090，模拟年平均径流量相对误差为32%。验证期各站月均值R均在80%以上，模拟年总量误差为81%。模拟结果显示，流域多年平均径流量为10415×108m3，营养盐输出浓度浙西区TN、TP分别为238 mg/L、018 mg/L；湖西区分别为568 mg/L、043 mg/L；武虞锡澄区分别为614 mg/L、040 mg/L。流域营养盐多年平均入湖通量TN为42 730 t/a，TP为3 075 t/a，2000年开始，流域TN、TP的入湖通量均有下降趋势。流域营养盐具显著空间差异，陈东港-大浦口、小梅口-长兜港、武进港-直湖港是最主要的入湖通道，贡献率分别达到27%、24%和20%，应作为流域外源营养物质管理和控制的重要区域     

基于AnnAGNPS模型的三峡库区小江流域非点源污染负荷评价

运用AnnAGNPS模型对三峡库区小江流域2002～2004年的径流量、输沙量、氮磷负荷量进行模拟估算，并分别采用宝塔窝水文站（控制范围占流域面积的62%）2002～2004年实测数据对径流和泥沙模拟值进行校准和验证，采用小江流域出口2002～2004年实测年均数据对总氮、总磷模拟负荷进行校准和验证，通过敏感性分析确定了影响流域非点源污染负荷输出的主要因子，结果表明模型模拟结果相对可靠，适合于三峡库区流域非点源污染负荷评价。根据模型预测结果，模型对径流输出的模拟精度高于对泥沙和养分的输出模拟，小江流域多年年均泥沙输出量为26189 万t，总氮输出为8 33523 t，总磷输出为43686 t。研究成果对于AnnAGNPS模型在三峡库区的应用具有很好的示范性     

城镇化过程中的流域面源污染时空变化

以斧头湖流域为研究对象，在野外调查的基础上，借助遥感和GIS技术，对2008年、2015年斧头湖流域土地利用格局、人畜排放进行分析，利用输出系数模型解析斧头湖的面源污染负荷时空分布及主要来源。结果表明:斧头湖流域2008～2015年面源总氮（TN）和总磷（TP）负荷输出分别从由原来的 2 915 和 178 t 增长至 3 252 和 202 t。城镇化发展使得农村耕地面积减少，耕地对TN的输出贡献比例降低，但是耕地化肥使用依然是TN最主要来源。城镇化使得居民区对面源贡献增大，特别是TP的贡献显著增加。随着人们生活水平的提高，畜禽养殖对面源污染的贡献也显著增加，应予以足够重视     

乐安河流域面源营养物质输移研究

根据乐安河流域2009~2011年17个监测断面的定期观测数据，初步分析了流域内总氮、总磷的时空分布规律。运用WATLAC水文模型和MESAW营养盐模型，对乐安河流域营养物质产出与输移进行模拟，估算主要土地利用方式营养物输出系数、产出量及河道滞留率。研究表明：该流域氮年产出量为10 4380 t，对流域出口处的贡献量为5 8557 t，滞留率为439%；磷年产出量为1 0037 t，对流域出口贡献量为3449 t，滞留率为656%。由于氮的可溶性强和流动性更强，因此比磷的产生量和贡献量都更多，并且滞留率受降雨影响更为显著。延长污染物的迁移路径和时间，可增加营养物的滞留率，减少对河道的贡献量     

环鄱阳湖区农业面源污染TN/TP时空变化与分布特征

以鄱阳湖区周边12县市为研究区域，以氮、磷2种污染物为研究对象，以土地利用、畜禽以及农业人口为三大主要营养源，运用输出系数模型对环鄱阳湖区1997~2007年的面源污染现状负荷进行估算，结果表明TP/TN都呈现平稳上升的趋势，且面源污染高负荷区主要集中在南昌县、新建县和南昌市辖地区；预测2011~2020年TN/TP的变化，结果表明研究区域总磷总氮均有明显增长趋势，环鄱阳湖区年平均TN/TP相对现状年平均增长率为1746%和1602%。面源污染负荷的三大营养源贡献中畜禽输出负荷的贡献率随时间的推移有明显增加的趋势，农业人口和土地利用的贡献率有下降的趋势，揭示了环鄱阳湖地区禽畜污染将是农业面源污染的主要污染源。并借助GIS工具分析了TN/TP在环湖各地区的分布特征，指出了面源污染控制的重点工作区域     

重金属面源污染模拟及其不确定性分析——以湘江株洲段镉污染为例

基于我国现有的环境数据条件，将复杂的分布式水文、泥沙模拟（采用SWAT模型）与简化的输出系数方法进行有效整合，建立了可实际应用的流域重金属面源污染负荷模型。应用所建模型对湘江株洲段所属汇水区域的镉面源污染进行动态模拟，并进行不确定性分析。模拟结果显示，研究区镉面源污染负荷总量约为2 435kg/a，受污染土壤对于镉面源负荷量贡献率达657%。土壤侵蚀过程对研究区的面源污染过程起控制作用，因此，土壤污染防治和水土保持是该区域镉面源污染管理的关键。土壤污染程度高且易侵蚀的地区（如清水塘工业区及其邻近地区）是防治的重点区域，而每年的4月和5月是防治的重点时期。不确定性分析结果显示，超过50%的概率下，研究区镉面源负荷总量处于2 000～3 000 kg/a这一范围，但仍有可能低于1 500 kg/a或高于4 000 kg/a     

基于降雨和地形特征的输出系数模型改进及精度分析

降雨是非点源污染产生的主要驱动条件,地形是非点源污染输移的重要影响因素,两者均与非点源污染紧密相关。输出系数模型是大尺度流域非点源污染模拟的常用模型,从降雨和地形对非点源污染产生、迁移的影响出发,对现有输出系数模型进行了改进,并给出了改进模型中降雨影响因子和地形影响因子的确定方法,以提高模型在大尺度流域的模拟精度。最后,以长江上游1990和2000年TN负荷估算为例,分析了模型改进前后的精度变化。精度对比表明,通过模型改进,流域综合相对误差从4502%和4249%减小到2393%和1838%,直门达站、沱江大桥站和罗渡溪站控制流域的相对误差有明显减小。改进后的输出系数模型结构更合理,模拟更符合实际。     

基于SWAT模型的丹江口水库流域农业非点源污染的时空分布特征

利用SWAT模型,基于GIS技术和流域DEM,构建了丹江口水库流域农业非点源污染基础信息库,并根据实测资料对模型的参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了流域农业非点源污染负荷的时空分布特征,模拟计算了流域内主要的土地利用类型的单位面积农业非点源污染负荷量。结果表明：研究区农业非点源污染负荷年内分布不均,污染负荷与降雨量具有较强的相关性,氮负荷同月径流的相关系数为0896,磷负荷同泥沙负荷的相关系数为0920;氮、磷等营养物质的流失量具有较大的空间差异性,且不同土地利用方式下单位面积的农业非点源污染有较大的差别,耕地和裸露地的单位面积污染负荷均较高,而林地单位面积的泥沙负荷污染负荷最低,其单位面积的泥沙负荷、吸附态氮、溶解态氮、吸附态磷和溶解态磷分别为715 t/hm2、892 kg/hm2、835 kg/hm2、807 kg/hm2、006 kg/hm2;设计不同的情景,模拟了不同施肥量和水土保持措施对农业非点源污染物产出的影响,与基准情景相比,发现减少化肥施用水平对研究区农业非点源污染总氮和总磷负荷削减比例较大,采取退耕还林和还草两种水土保持措施能有效减少流域泥沙负荷和农业非点源污染负荷     

三峡水库上游流域非点源颗粒态磷污染负荷研究

为有效控制三峡水库上游流域因水土流失产生的非点源颗粒态磷污染，改善库区水质，以美国通用土壤流失方程为基础，从影响土壤流失年际变化的水文条件和人类活动两个主导因素着手，并从地形指数的角度考虑泥沙输移比的空间分布，提出了能反映流域输沙量逐年动态变化的新估算方法。在此基础上，建立了流域颗粒态磷污染年负荷模型。在GIS辅助下，应用所建模型，对研究流域1990~2006年颗粒态磷污染负荷进行了空间分布模拟和定量研究。结果表明：所建年输沙量模型和颗粒态磷年负荷模型有良好的模拟精度；金沙江中下游流域，雅砻江中下游流域和岷江的大渡河流域是颗粒态磷污染的主要源区，嘉陵江流域通过治理水土流失和颗粒态磷流失情况明显好转；“长治”工程后，三峡水库上游流域的颗粒态磷年负荷总体上有下降趋势，近5年的年均负荷为16 482 t/a，比治理初期的1990年减少约37%。     

三峡水库上游流域非点源颗粒态磷污染负荷研究

为有效控制三峡水库上游流域因水土流失产生的非点源颗粒态磷污染，改善库区水质，以美国通用土壤流失方程为基础，从影响土壤流失年际变化的水文条件和人类活动两个主导因素着手，并从地形指数的角度考虑泥沙输移比的空间分布，提出了能反映流域输沙量逐年动态变化的新估算方法。在此基础上，建立了流域颗粒态磷污染年负荷模型。在GIS辅助下，应用所建模型，对研究流域1990~2006年颗粒态磷污染负荷进行了空间分布模拟和定量研究。结果表明：所建年输沙量模型和颗粒态磷年负荷模型有良好的模拟精度；金沙江中下游流域，雅砻江中下游流域和岷江的大渡河流域是颗粒态磷污染的主要源区，嘉陵江流域通过治理水土流失和颗粒态磷流失情况明显好转；“长治”工程后，三峡水库上游流域的颗粒态磷年负荷总体上有下降趋势，近5年的年均负荷为16 482 t/a，比治理初期的1990年减少约37%。     

基于BP神经网络的鄱阳湖水位模拟

考虑到鄱阳湖水位受流域五河与长江来水等多因素的共同作用而表现出高度非线性响应,采用典型的三层BPNN神经网络模型来模拟鄱阳湖水位与其主控因子之间的响应关系。分别将湖口、星子、都昌、棠荫和康山水位作为目标变量进行BPNN模型构建和适用性评估。结果显示：综合考虑流域五河及长江来水（汉口或九江）的BPNN水位模型,空间站点水位模拟精度（R2和Ens）可达090以上,各站点的均方根误差（RMSE）变化范围约050～10 m,若忽略长江来水的影响作用,仅将流域五河来水作为湖泊水位的主控影响因子,模型训练期与测试期的纳希效率系数（Ens）和确定性系数（R2）显著降低,且低于050,均方根误差（RMSE）也明显增大（124～288 m）,意味着综合考虑流域五河与长江来水是获取结构合理、精度保证的鄱阳湖水位模型的重要前提。同时建议针对鄱阳湖湖盆变化对水位的影响,尽可能选择一致性较好的长序列数据集来训练和测试BPNN模型。所构建的BPNN神经网络模型可进一步结合流域水文模型,用来预测气候变化与人类活动下流域径流变化对湖泊水位的潜在影响,也可作为一种有效的模型工具来回答当前鄱阳湖一些备受关注的热点问题,如定量区分流域五河与长江来水对湖泊洪枯水位的贡献分量,为湖泊洪涝灾害的防治和对策制定提供科学依据     

贵州红枫湖大冲小流域农业面源污染负荷特征研究

为揭示红枫湖汇水区农业面源污染物氮、磷、有机物输出的一般规律，以典型农业小流域为研究对象，自2010年1~12月，对流域降雨、流域出口的径流、TN、TP、CODcr浓度进行同步监测，并对流域内各个不同土地利用类型的产污负荷进行监测分析。结果表明，流域除TP外，其他指标严重超标；监测期间小流域径流量为414×105 m3，TN、TP、CODcr入湖总量分别为2 5467、856、10 8832 kg，其日均单位排放负荷分别为577、019 、1451 kg/(km2·d)；在降雨丰富、农业生产活动频繁的6~10月，TN、TP、CODcr的含量都明显高于其他月份，分别占各自总量的94.8%、73.3%、94.3%；坡耕地、天然林、疏林地产生的TN、TP、CODcr污染负荷量分别为流域入湖污染总负荷的13.38%、13.29%、13.54%，稻田、蔬菜地径流中TN、TP、CODcr含量分别为0.84~10.32、0.07~0.18、20.50~68.00；2.16~7.54、0.01~0.04、4.50~22.40 mg/L。居民生活污水中TN、TP、CODcr含量分别为13.84~50.11、3.20~5.10、35.7~207.0 mg/L，蔬菜、水稻种植、居民生活污水及禽畜养殖对流域面源污染贡献大；大冲小流域面源污染负荷与径流间存在极强的相关性     

SWAT与MIKE21耦合模型及其在澎溪河流域的应用

结合SWAT分布式模型研究污染负荷的优势和MIKE21模型对水动力水质先进的模拟技术,构建SWAT与MIKE21耦合模型。根据澎溪河地形、土壤、植被、气象、水文、水质资料,在空间上建立流域SWAT水文单元与MIKE21水动力模型边界的连接,在量值上建立SWAT模型各水文单元污染物负荷输出量与MIKE21模型污染浓度输入量之间的分配关系,研究澎溪河流域输沙量、氮、磷负荷量和水污染。模拟结果表明：2009年3月至2010年3月澎溪河渠马、高阳、黄石、双江大桥4个断面的总氮、总磷浓度和叶绿素a含量的模拟值与实测值具有较好的一致性,澎溪河回水区水质为中营养~中富营养状态,水体氮、磷等营养盐浓度主要受面源污染的影响。SWAT与MIKE21耦合模型可靠性好,适合于流域水污染研究     

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点，开发了基于单元网格，并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果，选取鄱阳湖流域的最大子流域--赣江流域（817万km2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度，选取4 km×4 km的离散网格尺寸，并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息，生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960~1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在081~093，Ens系数在079~099，年径流统计量相对误差均低于8%；校核期（1970~1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在076~092，Ens系数在075~091，年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示，模拟的径流量与实测值吻合良好，模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性，在流域水资源管理中具有较好的应用前景。     

一个新的分布式水文模型在鄱阳湖赣江流域的验证

考虑同类模型在模拟大尺度流域时存在的一些弱点，开发了基于单元网格，并且结构较为简单、参数数量较少的分布式水文模型WATLAC。为了验证该模型在大尺度流域长时间序列的模拟效果，选取鄱阳湖流域的最大子流域——赣江流域（817万km2）为验证区域。流域的空间非均匀性由单元网格离散并模拟。根据下垫面数据精度，选取4 km×4 km的离散网格尺寸，并应用ArcGIS等软件建立流域网格信息，生成模型输入数据。采用1960~1989年外洲站和峡江站的实测资料对模型进行了验证。率定期（1960~1969年）两水文站日、月和年径流确定性系数在081~093，Ens系数在079~099，年径流统计量相对误差均低于8%；校核期（1970~1989年）两水文站日、月和年径流确定性系数在076~092，Ens系数在075~091，年径流统计量相对误差均低于2%。结果显示，模拟的径流量与实测值吻合良好，模型在赣江流域得到了很好的验证。模型对赣江流域具有较强的适用性，在流域水资源管理中具有较好的应用前景。     

太湖聚藻区水华易发季节沉积物磷的分布特征

为了探讨太湖聚藻区月亮湾在水华易发季节及前后沉积物磷的赋存及迁移特征，采用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT磷形态分级方法对月亮湾由冬季至夏季（1～7月）表层沉积物（5 cm）分层的磷形态分析发现，总磷和无机磷呈现逐渐下降的趋势，平均含量分别为53553和42590 mg/kg。但有机磷则在冬季至夏初降低，随后从夏初开始上升并于7月达最大值，平均含量为8772 mg/kg，是冬季的14～18倍，表明藻类聚集和沉降对表层沉积物有机磷含量产生显著影响。在监测的这几个月中，无机形态磷均于春季4月达到最大值，而且与1、6和7月表现出显著的差异性（P <005）。铁磷为无机磷主要形态，平均含量达到18686 mg/kg，占无机形态磷质量分数的4443%，且4月、5月和6月沉积物铁磷含量表现出显著的差异性（P <005）。其次是铝磷和钙磷，平均含量分别达到12949和9748 mg/kg，为无机形态磷质量分数的3118%和2318%，各月份沉积物铝磷含量表现出显著的差异性（P<005），而钙磷却无显著性差异。沉积物中可交换态磷的含量虽然较少（平均444 mg/kg），但其冬季至春季逐渐升高、春季至夏季逐渐降低的现象，表明在生长季节可交换态磷从沉积物向上覆水柱释放，为藻类复苏和生长提供物资基础。分析还发现，铁磷、铝磷和有机磷均与可交换态磷存在较好相关性，无机磷与总磷的相关性最为显著，表明研究区沉积物中总磷的含量与分布主要受控于无机磷     

洞庭湖渔业水域氮磷时空分布分析

根据2000~2011 年对洞庭湖渔业环境监测数据,对东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖和三江口4 个不同渔业水域的总氮、总磷、氨氮和硝酸盐氮浓度的时空分布进行分析。结果表明：（1）洞庭湖总氮、总磷、氨氮和硝酸盐氮浓度均值分别为143±041、009±003、032±005和063±011 mg/L,总氮最大值为2009 年5 月丰水期东洞庭湖的鹿角采样点,为480 mg/L,总磷最大值为2008 年1 月枯水期鹿角采样点,为0417 mg/L,分析得知,所有采样点中鹿角采样点较其它采样点污染严重;（2）洞庭湖氮、磷浓度年均值间差异性显著（P<005）,除总磷变化规律不明显外,总氮、氨氮和硝酸盐氮的年浓度均值总体呈上升趋势,与此同时,洞庭湖在丰水期、平水期和枯水期的氮、磷浓度均值间也存在显著性差异（P<005）,平水期总氮平均浓度最高,枯水期总磷浓度均值最高;（3）东洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖和三江口4 个湖区氮磷浓度均值间也存在显著性差异（P<005）,总氮、总磷和硝酸盐氮均值以三江口最高,氨氮均值以东洞庭湖最高,主要受城市污水和工业污水影响严重;（4）面源污染是洞庭湖主要污染方式,也是造成洞庭湖水体富营养化程度加剧的主要因素,面源污染占洞庭湖污染总量的94%～99%,主要包括农业污染、城市生活污水和畜牧水产养殖业污染;点源污染占洞庭湖污染总量的1%～6%,主要为工业污水和城市生活污水的排放,虽然排放量相对于面源污染较小,但是工业污水含有高浓度的有毒物质,且瞬时排放量大,很容易造成渔业污染事故,严重时会影响到人类的健康;（5）参照《地表水质量标准》（GB3838 2002）中的水质分类标准,所有监测年份中,仅2000 年水质为III 类,其它年份水质类型多为IV 类,部分年份为V 类,推断洞庭湖渔业水域大部分处于中度污染状态,部分湖区处于重度污染,根据《渔业水质标准》和鱼类对水环境质量的需求,洞庭湖水质不利于鱼类繁殖、早期发育、索饵和越冬等行为,势必会造成洞庭湖渔业资源的衰退     

基于BMPs的鄱阳湖区小流域农村面源污染控制

鄱阳湖小流域农村面源污染严重，环境问题不断加剧。通过背景值调查与污染源解析，显示农村生活和种植业是鄱阳湖小流域农村面源污染的主要来源。采取集成式BMPs模式，将源头控制与末端治理相结合，充分利用当地优势，合理搭配植物缓冲带、沟渠湿地、人工湿地，兼性塘等，实现氮、磷流失的有效拦截，达到有效控制示范区小流域农村面源污染目的，从而为鄱阳湖农村面源污染控制提供借鉴。结果表明： BMPs系统污染物去除能力高，运行成本低。系统单位面积削减总量分别为CODcr 71017 kg、SS 11491 kg、TP 408 kg、TN 3593 kg、NO-3 N 474 kg、NH+4 N 1918 kg，而运行成本不到01元/t。整个系统中尤以表面流人工湿地减污效果最好，耐负荷冲击能力最强。沟渠湿地整体去污能力不低，但耐冲击负荷能力弱，易受外界因素的影响。为加强减污效果，可通过完善生态系统尤其是挺水性植物加以改进     

洞庭湖流域氮磷污染风险评价与时空分布特征

洞庭湖农业面源污染日益严重,深入了解洞庭湖流域氮磷污染的时空分布特征,是促进洞庭湖流域面源污染治理需解决的科学问题。运用改进输出系数模型、等标污染负荷法对洞庭湖流域25个县(市、区)的TN、TP污染物负荷量进行计算,借助GIS软件绘制TN、TP污染负荷空间分布图,分析流域TN、TP污染负荷量的时空变化特征。结果表明：(1)从空间尺度上看,TN、TP污染负荷量在空间排放上呈现明显的地域差异特征,安化县、桃源县、石门县、平江县、桃江县等县区是洞庭湖流域农业面源污染的重点防治区域,污染负荷较高的区域集中分布在流域的上游。(2)从时间尺度上看,2010、2015、2019年TN污染负荷量分别为11.95、10.90、6.95万t/a, TP污染负荷量分别为7.60、7.00、4.21万t/a,洞庭湖流域TN、TP污染物负荷量呈现明显减少趋势,TN污染负荷量始终大于TP污染负荷量。(3)从畜禽养殖、土地利用和居民生活3个方面来看,TN、TP污染负荷量也呈现出递减规律。(4)运用聚类分析方法将流域分为复合污染型、畜禽养殖污染型、土地利用污染型、居民生活污染型4种类型。最后,为推进洞庭湖流域氮磷污染...