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基于SWAT模型的黄水河流域非点源污染模拟研究

作　者: 孟翠翠
导　师: 宋轩
学　校: 郑州大学
专　业: 环境工程
关键词: 黄水河 SWAT模型参数化非点源污染
分类号: X522
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 371次
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内容摘要

近年来,随着点源污染得到控制,非点源污染已经成为水体污染的主要原因。南水北调中线工程是解决我国北方地区严重缺水的关键工程,其水源地水环境保护则直接影响甚至决定着水质和工程的效益,丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水环境保护在南水北调中线工程中具有重要作用。因此开展丹江口水库流域非点源污染的模拟,了解丹江口水库流域的非点源污染分布,可以为丹江口水库的建设以及管理提供理论指导。在国家支撑计划重点项目“沿湖地区农业面源污染防控与综合治理技术研究”——课题：沿丹江口南水北调水源库区农业生态恢复技术研究与示范项目的资助下,利用RS和GIS技术,通过对ArcSWAT模型主要参数的提取,对丹江口水库水源地黄水河小流域的非点源污染进行了模拟研究,主要结论如下：通过数字化1：5万地形图,建立黄水河流域数字高程模型。根据2007年6月18日美国QuickBird卫星遥感影像,在ArcGIS中目视解译得到研究区的土地利用数据,即灌木林地、旱地、居民点、疏林地、交通用地、水体、有林地、草地、水田和未利用及难利用地。通过野外采样,测定了土壤的化学属性、机械组成和土壤容重,使用SPAW软件计算得到有效水容量和饱和传导系数,水文单元组、地表反射率、土壤侵蚀因子由已知数据通过公式计算获得,阴离子交换孔隙度、土壤最大可压缩量、电导率则使用SWAT模型的默认值。气象数据主要包括流域日降水量、最高气温、最低气温、风速和相对湿度采用实际观测值,其他气象数据则通过SWAT提供的模型计算。研究以2010年为预测基期,对2010至2030年黄水河流域的产流、产沙以及污染负荷情况进行了模拟预测。模拟结果包括：降雨、径流的多年月平均值；按年输出的N、P污染负荷模拟；按月输出的模N、P污染负荷模拟。模拟结果表明,地表径流硝态氮、侧渗硝态氮、下渗硝态氮、作物吸收硝态氮的变化受产水量相关,受降水径流影响较大；有机氮、可溶性磷和有机磷的变化则受施肥时间的影响。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
1 绪论  11-13
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 研究中涉及的有关概念  12-13
    1.2.1 非点源污染  12
    1.2.2 地理信息系统  12
    1.2.3 SWAT模型  12-13
2 SWAT模型  13-21
  2.1 流域非点源污染模型的发展  13-14
    2.1.1 AGNPS模型  13
    2.1.2 HSPF模型  13-14
    2.1.3 SWAT模型  14
  2.2 SWAT模型概述  14-21
    2.2.1 SWAT模型开发  14-16
    2.2.2 SWAT模型特点  16
    2.2.3 SWAT模型的原理  16-19
    2.2.4 SWAT模型应用  19-21
3 研究区域概况及基础数据  21-26
  3.1 淅川县概况  21-23
    3.1.1 地形地貌与成土母质  21
    3.1.2 气候  21
    3.1.3 河流水文  21-22
    3.1.4 植被  22
    3.1.5 丹江口水库库区概况  22
    3.1.6 黄水河小流域概况  22-23
  3.2 软件系统  23
    3.2.1 水文模拟软件:ArcSWAT2005  23
    3.2.2 GIS软件  23
    3.2.3 其它软件  23
  3.3 基础数据  23-25
    3.3.1 地形、河道数据  24
    3.3.2 气象数据  24
    3.3.3 土壤数据  24
    3.3.4 土地利用数据  24-25
  3.4 研究技术路线  25-26
4 模型参数化研究  26-40
  4.1 基于数字高程模型的流域特征提取  26-27
    4.1.1 数字高程模型的建立  26
    4.1.2 DEM后处理  26-27
    4.1.3 基于DEM的流域水文分析  27
  4.2 土地利用图  27-29
  4.3 土壤数据参数化  29-38
    4.3.1 土壤粒径数据的转换  30-31
    4.3.2 土壤有机碳参数的提取  31-33
    4.3.3 SPAW软件  33-34
    4.3.4 土壤水文组的划分  34-35
    4.3.5 土壤可蚀性K值的计算  35-36
    4.3.6 土壤化学属性的提取  36-38
  4.4 气象数据参数化  38-40
5 SWAT模型的运行  40-47
  5.1 DEM加载  40-43
  5.2 流域河网的生成  43
  5.3 子流域的划分  43-44
  5.4 水文响应单元的划分  44-46
  5.5 气象数据的录入  46
  5.6 运行SWAT模型  46-47
6 SWAT模型运行结果分析  47-57
  6.1 径流模拟  47-49
  6.2 非点源污染负荷模拟  49-55
    6.2.1 按年输出的结果及分析  49-52
    6.2.2 按月输出的结果及分析  52-55
  6.3 模拟结果的意义及应用  55-57
    6.3.1 农业最佳管理措施  55
    6.3.2 制定非点源污染防治措施  55-57
7 结论与展望  57-59
  7.1 主要结论  57-58
  7.2 研究展望  58-59
参考文献  59-64
个人简历  64

基于SWAT模型的黄水河流域非点源污染模拟研究

内容摘要

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