SWAT模型研究

近年来,由于点源污染治理成果显著,非点源污染得到了人们的极大关注.剖析土地利用方式与污染负荷之间的内在联系是国外非点源污染研究的基本出发点[1],在此基础上产生了许多非点源污染负荷模型,SWAT模型[2,3]就是其中一例.介绍了SWAT的模型机理及国内外对SWAT的研究成果,在此基础上,对其在国内的应用前景进行了系统的展望.     

中国水环境非点源污染负荷的估算研究

中国已占水环境容量中,除了点源污染以外,非点源污染也占有相当比重,非点源污染负荷的定量化研究势在必行.国外对非点源污染的研究开始较早,成果也较成熟.从20世纪80年代以来,中国也逐渐认识到非点源污染的存在及其危害性,开始了非点源污染的控制研究.但是中国对非点源污染问题的研究现在尚处于初级阶段,多为借鉴国外模型.文章分析了国内外对非点源污染的研究方法和研究现状,介绍了适合中国国情的非点源污染负荷估算的方法,包括流域水文估算法、大尺度区域中非点源污染负荷估算的方法.     

基于替代模型的非点源污染模拟不确定性分析——以石头口门水库汇水流域为例

为分析机理模型参数不确定性对非点源污染模拟结果的影响,以石头口门水库汇水流域为研究区,选择采用SWAT模型对研究区非点源污染进行模拟,并应用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对非点源污染机理模拟模型参数进行不确定性分析.但蒙特卡罗方法需要大量的取样并多次运行模拟模型,若直接调用SWAT模型,耗费的时间和资源较多.为降低计算负荷,应用克里格方法建立研究区非点源污染机理模型的替代模型,而实现蒙特卡罗模拟.结果表明:采用克里格方法建立研究区非点源污染SWAT模型的替代模型,不仅可以大幅减小计算负荷,还可以保持较好的精度;在置信水平为90%时,氨氮负荷输出和总磷负荷输出的区间范围分别为0.98×10~3~1.67×10~3t/a,0.29×10~3~0.84×103~t/a;相比于非点源总磷的输出结果,非点源氨氮输出结果的不确定性较大.     

辽宁太子河流域非点源氮磷负荷模拟分析

以辽宁太子河流域为研究区,为定量估算该区非点源氮磷污染负荷,经过实地调研和资料收集后,利用单位负荷法和SWAT模型相结合的方法对流域进行1997~2008年径流、泥沙和营养盐输出的模拟研究,进行了多参数、多目标和多站点详细的参数率定和模拟验证,最后分析了非点源氮磷负荷的时空分布规律.结果表明:径流模拟效果较好,泥沙和营养盐模拟结果符合要求,模型在太子河流域适用性较好,可以模拟分析该地区的非点源污染负荷问题;1997~2008年年均总氮和总磷负荷为17357.43t和7110.91t,氮磷负荷的时空分布受降雨径流过程的影响,汛期(6~9月)负荷总量占全年的77.76%和80%;负荷强度的空间差异较大,全流域多年平均值为13.20,5.41kg/hm2,流域内污染负荷关键源区是灯塔市和辽阳县.     

大尺度区域非点源污染负荷计算方法

针对我国非点源污染研究中存在的主要矛盾,即已有的实验和研究多集中在小流域和小区域范围内(10000 km2以下),而缺乏全流域尺度下的非点源污染负荷估算方法,通过分析非点源污染负荷研究中的尺度问题及其解决途径,提出了大尺度区域非点源污染负荷的计算方法,以适应规划层次下非点源污染控制和管理的需要.研究在分析非点源污染负荷产生和迁移途径的基础上,依据水文产汇流和污染物迁移过程,建立了大区域尺度非点源污染负荷估算模型;在地理信息系统(GIS)支持下,分别按城市径流、农业生产、农村居民点和畜禽养殖4种类型,计算了2000年我国10个一级水资源区的溶解态非点源污染负荷量.结果表明,2000年全国范围内非点源污染情况比较严重,耗氧有机物(以COD计)、TN、TP和NH4 -N的人河量分别达到6.65×106t、3.28×106t、1.56×106t和0.83×106t.最后,采用各流域机构的非点源污染调查数据(2000年),对模型计算结果进行了验证,结果表明,模型结构基本合理,计算结果具有一定的可靠性.     

非点源模型中的水文模拟——以SWAT模型在芦溪小流域的应用为例

结合分散参数非点源模型SWAT在芦溪小流域的应用,讨论了连续模拟非点源模型水文模块的计算结果.由讨论结果来看,SWAT能够有效地模拟长时间序列的水文过程.一般来说,长期径流量模拟准确,短期径流量的结果较差,尤其是对日径流量的模拟存在着系统性的误差,这主要是由模型的内部结构和数据的时间精度决定的.      

辽宁太子河流域非点源氮磷负荷模拟分析

以辽宁太子河流域为研究区,为定量估算该区非点源氮磷污染负荷,经过实地调研和资料收集后,利用单位负荷法和SWAT模型相结合的方法对流域进行1997~2008年径流、泥沙和营养盐输出的模拟研究,进行了多参数、多目标和多站点详细的参数率定和模拟验证,最后分析了非点源氮磷负荷的时空分布规律.结果表明:径流模拟效果较好,泥沙和营养盐模拟结果符合要求,模型在太子河流域适用性较好,可以模拟分析该地区的非点源污染负荷问题;1997~2008年年均总氮和总磷负荷为17357.43t和7110.91t,氮磷负荷的时空分布受降雨径流过程的影响,汛期(6~9月)负荷总量占全年的77.76%和80%;负荷强度的空间差异较大,全流域多年平均值为13.20,5.41kg/hm2,流域内污染负荷关键源区是灯塔市和辽阳县.     

非点源污染负荷估算方法探讨

通过搜集整理国内外非点源污染负荷方法,概括归纳出综合分析、城市非点源和农村非点源三类非点源污染负荷估算方法,并研究比较各类方法的原理、应用条件、具体参数等。在此基础上,提出非点源污染负荷估算方法选择和最佳利用对策建议。     

农业非点源污染田间模型及其应用

非点源污染的负荷定量化研究是控制、评价和管理非点源污染的基础.农业非点源污染负荷估算包括农田排水估算和排水中的污染物浓度预测2个环节.依据水量平衡原理,农田排水应用DRAINMOD模型估算;将农田的施肥和灌溉过程"合成"作为田间污染物浓度的脉冲输入,农田排水中的污染物浓度变化则视作对应于此脉冲输入的响应过程,而污染物在田间的复杂迁移转化过程以逆高斯概率密度函数隐含表达.以此为基础,构建了农田尺度农业非点源污染负荷估算模型.以青铜峡灌区典型试验区为例,对稻田排水沟中硝态氮(NO_3~--N)和总磷(TP)的负荷过程进行了模拟,结果表明,模型估算结果和实测污染物负荷过程非常接近,Nash-Suttcliffe模拟效率系数分别为0.963和0.945,表明该模型具有较高的可靠性.     

不同降雨条件下非点源污染氮负荷入河系数研究

以黑河流域为研究区,利用1998年河道实测径流量、泥沙负荷和非点源污染调查资料,对所建的非点源污染模型进行了参数率定.在此基础上,分析了非点源污染负荷的坡面-入河过程,提出了非点源污染负荷的"流域损失系数-入河系数"的概念;利用研究区的资料,对不同降水条件下农田、城镇、草地、灌木及森林等土地利用类型的各亚流域氮的入河系数进行了研究,对比分析了2种计算方法(SWAT模型方法和输出系数法)所得到的氮的入河系数.结果表明,2种方法所计算的氮的入河系数均较为合理,其计算结果的Pearson相关系数为0.94722(p＜0.05).此外,研究还表明,不同的降水条件和土地利用类型下氮的入河系数存在差异.对于吸附态氮,入河系数的大小排列依次为农田＞城镇＞草地＞灌木＞森林;对于溶解态氮,其入河系数的大小排列次序为农田＞草地＞灌木＞森林＞城镇.     

非点源污染负荷模型的比较与选择

随着点源污染治理的深入,非点源污染的严重性日益凸显。对非点源污染进行定量化和有效控制的方法是通过非点源污染负荷模型对各类非点源的形成、迁移转化以及负荷量进行模拟。然而,非点源污染模型大都由发达国家开发,而且结构和参数各不相同,如何在实际应用中选择适合的模型成为非点源污染模拟的重要问题。文章选择国内常用的SWAT、HSPF、AnnAGNPS和GWLF 4个非点源污染模型,从结构、输入输出以及所应用的流域来对模型进行比较,最后给出非点源污染模型在国内使用时,模型选择的原则和建议。     

松花江依兰江段地表水监测断面污染状况分析

在连续三年监测数据基础上,用单项污染指数,综合污染指数和污染负荷分担率及历史数据均值偏差估算等方法,对五个监测断面的污染状况进行评价,得出科学的评价结论.     

以大辽河为例分析中小河流入海通量的估算方法

通过对目前河流入海通量估算方法的比较分析,针对我国北方的大部分河流属中小河流,监测频率不高,潮周径流量与进潮量之比很小的情况,指出了估算河流人海通量的技术障碍,分析各种河流、河口通量估算方法的误差来源、应用条件,比较潮时通量法、水期加权法、年平均法、概率分布法以及对流-扩散模式法等各种时段通量的估算方法.从河口上游水文站时段通量、河口段流达率、区间排放量的关系出发,提出实用化的河流人海通量的计算方法,并用于水质监测频率较低的感潮河流人海通量的估算和分析.通过对2003年大辽河人海通量进行实例计算,全面考虑时段离散通量,验证了方法估算结果的合理性.     

河流污染物通量估算方法筛选及误差分析

准确估算污染物通量对河流污染物总量控制和水质保护具有重要意义,但常规监测方法通常不能进行连续采样,数据相对比较稀缺,因此,选择恰当的采样间隔和通量估算方法,并对方法可能带来的误差进行估算,对提高通量估算的可靠性具有十分重要的意义.基于此,以江西赣江滁槎水质自动站2005—2007年3个水文年的水量和水质资料为基础,采用Monte Carlo方法模拟时间间隔分别为2、3、5、6、10、15和30 d的河流水质离散采样方案,并计算每种采样方案下的通量.同时,采用偏差(系统误差)和不精确度(离散程度)两个指标,比较了A、B、C、D、E 5种常规通量计算方法的误差分布,并建立了各算法误差随时间间隔变化的相关性曲线,以对河流污染物通量估算方法进行筛选.研究表明,滁槎断面COD_Mn采用瞬时值C_i与时段平均流量 Q_p乘积的方法计算年通量更准确;而NH₄⁺-N由于瞬时通量与流量相关性不显著,采用时段瞬时通量平均计算年通量更准确.     

区域资源产出率核算方法研究

资源产出率是科学评价循环经济发展水平的核心指标,国家及部分省已开展了相关研究.然而在市域及县域层面,资源产出率核算还缺乏统一的方法,制约了其应用.选择鹤壁市作为典型研究区域,基于物质流分析方法,重点探讨了采用测算方法对区域资源产出率进行核算.研究结果表明,测算方法利用常规公开统计数据,对市县域层面资源产出率进行核算基本可行,可为市县域资源产出率核算提供参考.     

畜禽粪便污染的环境风险与资源化处理技术分析

畜禽养殖业飞速发展大力促进了我国农村经济的繁荣振兴,但同时出现的畜禽粪便排放量大、处理率低和易造成环境污染等问题也日益突出.在总结我国畜禽粪便排放现状的基础上,系统分析了畜禽粪便中主要环境污染物及其在土壤、水和大气等介质中的赋存、迁移转化等污染特征,并以重金属和抗生素为特征污染物对畜禽粪便农用的环境风险评估方法与风险等级进行了阐述;对比分析了国内外常用的畜禽粪便无害化和资源化处理技术,并评估了热化学转化技术和生物技术等在畜禽粪便能源化和肥料化处理方面的发展前景和应用价值.此外,探讨了目前畜禽粪便污染治理工作中存在的常见问题,并展望了畜禽粪便资源化处理技术未来的发展方向.     

大洋富钴结壳的年代学研究方法评述

富钴结壳被认为是目前最有潜在经济价值的海底矿产资源,又被视为良好的古海洋学记录,因此倍受关注。富钴结壳的年代学研究是目前结壳研究的难点和热点之一,Be同位素、U系放射性同位素、基岩年龄推算、生物地层学、经验公式计算、Sr同位素地层学、Os同位素地层学、磁性地层学等多种定年方法已经被广泛使用。虽然目前结壳定年的方法种类繁多,且各有优势,但没有任何一种方法能够以较高的精确度和可靠性以及简捷性给出富钴结壳的真实生长年龄,现阶段还需要采取多种方法综合研究给出较为精确的年龄。寻求新的、更为有效的定年方法很具必要性,因此较系统地总结近些年来富钴结壳年代学的研究进展和存在不足,对于指导以后的研究工作有着重要意义。     

道路交通扬尘采样方法研究进展

道路交通扬尘是我国北方城市环境空气中PM10和PM2.5污染的重要来源之一,要改善环境空气质量,进一步降低颗粒物浓度,必须采取有效措施控制道路交通扬尘,而控制扬尘的第一步是确定采样方法。目前我国还没有标准化的道路交通扬尘采样方法,本文归纳了当前国内外应用的主要方法,重点介绍了降尘法、积尘负荷法和快速检测法三种采样方法,并对三种方法进行了比较,分析了各自具有的优势和存在的问题。最后指出,快速检测法是最有潜力的采样方法,未来还需进一步的研究,争取早日制订出适合我国国情的标准化的道路交通扬尘采样方法。     

暴雨径流污染负荷计算的响应函数模型

暴雨径流污染具有影响面广,监测、控制和处理困难而复杂的特点,其负荷定量化是进行治理与控制的重要基础与中心环节。从我国的实际出发,建立了一个完整的流域暴雨径流污染负荷模型,包括降雨径流模型、流域产污模型与污染物迁移转化模型。野外实测资料检验表明,该模型具有计算简便、精度高、适应性强的特点。重点论述暴雨径流过程中的污染物迁移转化模型     

基于Bayes的导弹加速贮存试验参数估计

目的研究导弹加速贮存寿命试验中的参数估计问题。方法拟在小子样的情况下,设计一系列反复连续的导弹加速贮存仿真试验,将前一试验的结果作为之后试验的先验分布,基于Bayes方法建立导弹加速贮存寿命模型,给出贮存寿命参数估计算法,探讨导弹贮存可靠性评估方法。结果算例给出贮存寿命参数的极大似然估计,利用RBA方法对参数估计值进行降偏修正,得出参数的修正似然估计值,给出导弹贮存可靠度。给出的参数估计在均方误差意义下结果较优。结论序列试验Bayes算法易行、精度高,可有效对导弹贮存可靠性进行评估。