資源描述：
《非點源污染模型研究進展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、程炯等：非點源污染模型研究進展643非點源污染模型研究進展程炯，林錫奎，吳志峰，劉平，陳志良廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所//廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點實驗室，廣東廣州510650摘要：隨著點源污染的有效控制，非點源污染已成為水體污染的主要因素，如何有效地控制和管理非點源污染已成為水環(huán)境整治的一項重要任務。而計算機模型是極其有效的流域非點源污染模擬和污染負荷估算的定量化工具，為非點源污染評價、管理和控制提供了可靠依據(jù)。文章綜述了非點源污染模型的發(fā)展概況及其研究不足，并對模型的發(fā)展趨勢進行了分析和預測。由于非點源污染隨機性大、分布范圍廣、形成機理模糊、管理控
2、制難度大等特點，未來非點源污染的量化模型研究及其與量化模型有關的相應參數(shù)研究、模型與GIS集成研究將成為未來研究的主流。關鍵詞：非點源污染；模型；研究進展中圖分類號：X501文獻標識碼：A文章編號：1672-2175（2006）03-0641-04程炯等：非點源污染模型研究進展643在發(fā)達國家，隨著工業(yè)和生活污染源等點污染源的有效控制，非點源污染已成為水體污染的主要因素，例如美國目前有60%的河流和50%的湖泊污染與非點源有關[1]。在我國，非點源污染問題也日益嚴重。我國二十多年來的研究表明，63.6%的河流、湖泊富營養(yǎng)化，在太湖、巢湖和滇池流域，由于
3、人口密集，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度高，流域總氮、總磷比二十年前分別提高了十倍以上，其中50%以上的污染負荷由農(nóng)業(yè)貢獻[2-4]。面對農(nóng)業(yè)非點源污染的嚴峻形勢，評估和模擬農(nóng)業(yè)非點源污染尤為重要。這種定量評估和模擬，很大程度上依賴于計算機模型，通過試驗手段或有限數(shù)量的田間測試來評估一些管理措施和污染效應是不可行的[5]。迄今為止，已經(jīng)出現(xiàn)了許多模型輔助研究農(nóng)業(yè)非點源污染。非點源污染模型通過對整個流域系統(tǒng)及其內(nèi)部發(fā)生的復雜過程進行定量描述，幫助我們分析非點源污染產(chǎn)生的時間和空間特征，識別其主要來源和遷移路徑，預報污染產(chǎn)生的負荷及其對水體的影響，也可以評估土地利用變
4、化以及不同管理與技術措施對非點源污染負荷和水質的影響，為流域水環(huán)境規(guī)劃與管理提供決策依據(jù)[6]。1非點源污染模型研究現(xiàn)狀1.1非點源污染模型完整的非點源污染模型系統(tǒng)一般由4個子模型構成，即：降雨徑流模型、侵蝕和泥沙輸移模型、污染物轉化模型、受納水體水質模型。整個模型化過程從簡單到復雜大致經(jīng)歷了三個階段，即經(jīng)驗模型、機理模型和功能模型。1.1.1經(jīng)驗模型經(jīng)驗模型是通過建立污染負荷與流域土地利用或徑流量之間的經(jīng)驗關系[7-8]，并通過該經(jīng)驗系數(shù)來識別土地利用或流域非點源污染負荷的模型。這類統(tǒng)計模型對數(shù)據(jù)的需求比較低，能夠簡便地計算出流域出口處的污染負荷，表
5、現(xiàn)了較強的實用性和準確性，因而在非點源污染研究早期得到了較為廣泛的應用。但是由于它們難以描述污染物遷移的路徑與機理，使得這類模型的進一步應用受到了較大的限制。另外該模型所包含的區(qū)域特征的經(jīng)驗性也限制了模型的可轉移性。1.1.2機理模型機理模型是通過反映非點源污染產(chǎn)生的過程（包括污染負荷的產(chǎn)生、變化及其環(huán)境影響），模擬非點源污染的一種模型。自上世紀70年代中后期以來，隨著對非點源污染物理化學過程研究的深入和對非點源過程的廣泛監(jiān)測，機理模型逐漸成為非點源模型開發(fā)的主要方向，其中著名的有模擬城市暴雨徑流污染的SWMM、STORM模型，模擬農(nóng)業(yè)污染的ARM模型
6、，以及流域模型ANSWERS和HSP等。通過參數(shù)的合理率定，和模型通用參數(shù)的較準，機理模型能對流域不同節(jié)點及其流域出口處的流量和水質作出較為準確的預測。但這類模型所提供的額外精度是以大量的時間和資源為代價的。1.1.3功能模型程炯等：非點源污染模型研究進展643功能模型也是一種系統(tǒng)模型，是在經(jīng)驗模型和機理模型的基礎上發(fā)展起來的，并有效協(xié)調了兩種模型的優(yōu)缺點，是對非點源污染的水文、侵蝕和污染物遷移過程進行系統(tǒng)綜合模擬的一種模型。功能模型能評價非點源污染物質負荷不同季節(jié)或年際間的變化，并評價長期水質的變化趨勢，而且還能描述實際流域內(nèi)的土地使用類型和地形構造
7、。美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究所開發(fā)的CREAMS模型就是一種功能模型。該模型的研發(fā)奠定了非點源模型發(fā)展的“里程碑”，它首次對非點源污染的水文、侵蝕和污染物遷移過程進行了系統(tǒng)的綜合[9]。隨著CREAMS模型的推出，相應的不同功能性非點源污染模型在同一時期得到了大力的發(fā)展，主要模型有EPIC、GLEAMS、SWRRB、SWAT、AGNPS、WEPP等。這些尺度和功能各異的模型極大地豐富了非點源污染模型的內(nèi)涵。1.2GIS在非點源模型中的應用上世紀90年代后期，隨著計算機技術的飛速發(fā)展和3S（RS、GPS、GIS）技術在流域研究中的廣泛應用，如何提高模型質量和模擬
8、的精確度成為了非點源研究的一個主要方向。GIS技術在這方面體現(xiàn)了其巨大的優(yōu)勢。一些功能強大的超
