[发明专利]一种半湿润区流域面源污染负荷的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半湿润区流域面源污染负荷的确定方法，具体地说，是一种通过改进原有面源污染负荷模型中的水文模块以精确反映半湿润区水文过程对面源污染计算的影响，从而提高流域面源污染负荷计算精度的数值模拟方法。

背景技术

目前，许多发达国家的研究已经证实，面源污染是导致水环境恶化的主要原因之一。据美国、日本等国报道，即使点源污染得到全面控制以后，江河的水质达标率仅为65％，湖泊的水质达标率为42％，海域水质达标率为78％。研究指出美国的面源污染量占污染总量的2/3，农业面源贡献率占75％左右。按照1987年经济合作与发展组织（OECD）报告，在其成员国中，硝酸盐与杀虫剂为最大的非点源污染，欧洲国家也得到相似的结论，荷兰农业面源提供的总氮、总磷分别占水环境污染的60％和40％-50％。

面源污染主要集中在水土流失严重的地区和主要的农业区。与通过集中排污口排放的点源污染相比，农业面源污染具有污染发生时间的随机性、发生方式的间歇性、机理过程复杂性、排放途径及排放量的不确定性、污染负荷时空变异性及监测、模拟与控制困难性等特点。目前，有关农业面源污染定量评价数据非常缺乏，尤其是淮河流域，对农业面源污染的影响性质、程度、范围缺乏深入、全面、系统研究，水文特征影响下的农业面源污染物到环境水体的整个输移途径及其过程不清、污染贡献不明，农业面源污染控制措施的制定和实施缺乏有效必要的科学依据。

近些年来，人们对农业面源污染识别和治理能力逐渐增强，在面源污染发生机制、影响因素评价、输运特征及入河贡献、治理控制措施方面，国内外均开展了大量研究并取得了重要进展。建立流域时间和空间序列上的水环境模拟模型是流域面源污染负荷量化评价最为有效和直接的方法。

在20世纪70年代后期至90年代，非点源污染机理模型研究兴起，一大批机理复杂、适用性强的模型出现，并形成与计算机和3S技术综合发展的趋势。随着对非点源污染物理化学过程研究的深入和对非点源过程的广泛监测，机理模型逐渐成为非点源模型开发的主要方向，国外的非点源污染模型己由简单的统计分析向机理模型、由平均负荷输出或单场暴雨分析向连续的时间响应分析、由集总式模型向分布式模型发展。

本世纪以来，模型与GIS、遥感等工具的结合日益紧密，非点源污染模型功能和运行效率更高，模型在非点源污染研究中应用更加广泛。在模型的应用方面，以SWAT模型为例，迄今为止，SWAT模型的有效性已经得到了国外许多研究项目和研究者的证明，模型已经广泛地应用到美国国家项目HUMUS(Hydrological Unit Modeling of United States)、大的区域性项目(如：NOAA`s Coastal Assessment Framework)和许多不同尺度的研究项目中，研究内容涉及流域的水平衡、河流流量预测和非点源污染控制评价等诸多方面。

我国20世纪90年代中后期，逐渐加强面源输移过程及入河贡献的定量化研究，不断引入国外面源污染模型，并在其基础上结合水文模型以及GIS技术，评价面源污染的发生区域、污染物的迁移变化以及受纳水体响应等。但鉴于流域水文特征的复杂性及基础性监测数据的缺乏，已进行的研究或考虑的因素相对较少、或模拟的介质体系相对较为单一。以淮河沙颍河流域为例，该流域位于半湿润区域，降雨量空间分布极其不均匀，水文分区复杂，农业面源污染突出。不管使用何种模型对其面源污染负荷进行评估，都必须考虑半湿润地区的水文过程特征对面源污染输移过程的影响，以精确反映面源污染物在水循环中的变化过程，最终获取准确的模拟计算结果。

SWAT（Soil and water assessment tools）模型被广泛的应用于国内外面源污染重点源区的识别以及负荷的估算等领域。但该模型中的水文模块采用SCS曲线数法来进行降雨径流模拟。SCS曲线方程自20世纪50年代逐渐得到广泛使用，是根据美国小流域降水与径流关系20多年的研究成果总结得到的经验模型。很明显，该模型能很好地表征美国流域水文循环特征，但是否适用于我国的水文模拟，还有待进一步的实践和论证，此外，该模型能否准确的反映半湿润地区的水文过程变化规律，目前尚未有研究给出可信的答案。

发明内容

1.发明要解决的问题