基于土地利用變化的黃水河流域非點(diǎn)源污染模擬研究

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1、鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文基于土地利用變化的黃水河流域非點(diǎn)源污染模擬研究姓名：齊貞申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專(zhuān)業(yè)：土地資源管理指導(dǎo)教師：宋軒201205摘要摘要在點(diǎn)源污染得到有效控制之后，非點(diǎn)源污染控制技術(shù)和措施逐漸成為研究熱點(diǎn)。土地利用方式是影響非點(diǎn)源污染的主要因素之一，不同土地利用方式及其組合形式影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，進(jìn)而影響非點(diǎn)源污染負(fù)荷量。丹江口水庫(kù)是南水北調(diào)源頭，其水庫(kù)水質(zhì)的保護(hù)至關(guān)重要。黃水河流域是丹江口庫(kù)區(qū)的典型區(qū)域，流域內(nèi)海拔高差較大，暴雨集中，水土流失嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)中農(nóng)藥化肥的使用，以及生活污水的隨意排放，對(duì)

2、該流域的非點(diǎn)源污染造成一定的影響。因此，研究以黃水河小流域?yàn)槔贏rcGIS地理信息支持下，利用SWAT模型，并通過(guò)對(duì)模型參數(shù)的本地化，來(lái)模擬土地利用變化對(duì)該流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷及空間分布的影響，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的土地利用優(yōu)化措施，從而為丹江口水庫(kù)的水質(zhì)保護(hù)提供科學(xué)與理論依據(jù)。論文主要研究?jī)?nèi)容包括：1．建立基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。利用ENVI軟件分別提取2000年和2007年研究區(qū)土地利用圖，并在ArcGIS平臺(tái)的支持下，建立包括土壤屬性、土地利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)字高程模型在內(nèi)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。利用SPAW、MATLAB、E

3、xcel、Dew02和PcpSTAT軟件分別計(jì)算出SWAT模型數(shù)據(jù)庫(kù)所需的各個(gè)參數(shù)，建立模型運(yùn)行所需的土壤屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和氣象數(shù)據(jù)庫(kù)。2．SWAT模型的敏感性和適用性分析。通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行敏感性分析、率定和驗(yàn)證，確保SWAT模型在黃水河流域的適用性。篩選出前十位敏感性參數(shù)：AlphaBf,Cn2、Esco、SoI—Z、Sol—Awc、Revapmn、Canmx、Surlag、Sol上和GwDelay。在2009年實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，選擇自動(dòng)率準(zhǔn)模塊對(duì)其進(jìn)行率定。以2010年的實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)為參照，得出實(shí)測(cè)值和模擬值之間的誤差均在40

4、％以?xún)?nèi)。且6、7、8、9月份的相關(guān)性分別達(dá)到0．7768、0．9367、0．8686和O．8909，確定性系數(shù)分別達(dá)到0．9509、0．8951、0．9025和0．8911。3．不同土地利用方式的非點(diǎn)源污染模擬?；?000年和2007年的土地利用圖進(jìn)行非點(diǎn)源污染模擬，分析得出：(1)2007年的土地利用方式在總體上是趨于合理化的。(2)硝態(tài)氮的單位負(fù)荷約是有機(jī)氮的2．4倍，有機(jī)磷的單位負(fù)荷遠(yuǎn)高于溶解態(tài)磷。磷素和氮素的單位負(fù)荷量與地表徑流呈正相關(guān)，有機(jī)磷與泥沙I’摘要負(fù)荷量呈顯著的正相關(guān)。(3)坡度越大，非點(diǎn)源污染越嚴(yán)重。(4

5、)西南部林地產(chǎn)生的污染物負(fù)荷量較小，而東北部耕地和建設(shè)用地密集的地方污染物負(fù)荷量比較大。(5)林地和耕地交界的地方更容易發(fā)生土地利用方式的轉(zhuǎn)變，而這些地區(qū)的污染物負(fù)荷量比較大，其中污染物變化量最大的土地利用方式是林地轉(zhuǎn)變?yōu)楦亍?6)流域出口和主河道處的污染物濃度更大。4．設(shè)定不同土地利用情景，模擬其對(duì)非點(diǎn)源污染的影響。結(jié)果表明：(1)林地能夠很好地削弱非點(diǎn)源污染；(2)由情景l(fā)計(jì)算得到林地產(chǎn)生的全氮和全磷濃度為4．15kg／hm2和0．15kg／hm2。由情景2和情景3分別計(jì)算得到耕地的全氮和全磷濃度分別是9．67kg／hr

6、n2·12．34kg／hm2和4．59kg／hm2-5．43k∥hm2。關(guān)鍵詞：SWAT；非點(diǎn)源污染；土地利用變化；黃水河流域AbstractARerindustrypoilltsourcepollutioniseffectivelycontrolled，thenon-pointsourcepollutioncontroltechnologiesandmeasureshavebecomemainresearchdirections．Landuseisoneofdrivingforcesofnon—pointsourcepoll

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

8、satypicalrepresentativeinDanJiangKouReservoir,theelevationchangeslargelyandtheprecipitationisconcentrated，SOthesoilandwaterlossissevereint