面源污染估算模型研究进展

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0472

摘要/Abstract

摘要：

为厘清面源污染估算模型演变历史,探讨模型的发展趋势,在系统调研大量面源污染研究文献基础上,详细梳理国内外面源污染模型研究至今的过程,归纳出面源污染模型研究过程中产生的模型类型,对国内外各种模型利用的研究成果进行了简单分析,同时评述了各种模型的特点和适用范围。通过对模型的比较与应用需求,认为面源污染模型中SWAT与输出系数模型的应用较为广泛,根据研究区的实际状况选择并改进面源污染模型是研究面源污染的趋势。

关键词: 面源污染, 估算模型, 模型特征, 不确定性, SWAT模型, 输出系数模型

Abstract:

To clarify the evolution history of the non-point source pollution estimation model and explore its development trend, based on a systematic investigation of a large number of non-point source pollution research literature, a detailed review of the development process of domestic and foreign non-point source pollution model research was conducted. Model types, application results of various models at home and abroad, and the characteristics and applicable scopes of the models were also summarized. According to the comparison of the models and the application requirements, it is considered that SWAT model and output coefficient model are widely used in the non-point source pollution estimation. Selecting and improving the non-point source pollution estimation model according to the actual condition of the study area is the trend of non-point source pollution research.

Key words: non-point source pollution, estimation model, model characteristics, uncertainty, SWAT model, output coefficient model

中图分类号:

田军林, 郝守宁. 面源污染估算模型研究进展[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 111-115.

TIAN Junlin, HAO Shouning. Research Progress of Non-point Source Pollution Estimation Model[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(11): 111-115.

图/表 1

模型	模型参数条件	模型适用范围
SWAT	气候因子、蒸发、蒸腾、壤中流、渗漏、养分因子、农药因子等	基于流域尺度并能模拟具有不同土壤类型、土地利用方式和不同管理条件的流域内水、泥沙、农药以及营养物质的分布和迁移转化的影响,并能预测近百年之内的总径流量、营养盐负荷等
AnnAGNPS	气象参数、地形参数、土地利用参数、土壤参数、管理措施参数	模拟的流域面积较大,输入参数包括8大类31小类, 约500多个参数,用来描述流域和时间变量
HSPF	气象和水文数据,土地利用分布和特征, 负荷因子与冲刷参数,受纳水体特征,衰减系数等	利用ArcView对空间数据具备存储和处理能力,自动提取模拟区域所需要的地形、地貌、土地利用、土壤、植被、河流等数据, 进行面源污染负荷长时间连续模拟
SWMM	气象和水文数据,土地利用类型分布, 土地冲刷参数,利用特征及衰减系数	适用于城市地区
相关关系法	W_T=C_SMW_S+C_BMW_B	在只测有少数几场降雨径流过程的水质水量同步资料, 很难直接得到地表径流的平均浓度时,应用此模型
降雨量插值法	$L n = f (P) L p = C L = L n + L p = f (P) + C$	简化了污染物从产生到流出流域出口的过程, 属于黑箱模型
Johns输出系数模型	$L = ∑ i = 1 n E i [A i (I i)] + p$	大小流域都适用,关键是输出系数的种类及其取值;一般将流域的营养源分为种植用地、城镇用地、自然地、牲畜和人5大类。其中牲畜又分为大牲畜、猪、羊、家禽4类

模型	模型参数条件	模型适用范围
SWAT	气候因子、蒸发、蒸腾、壤中流、渗漏、养分因子、农药因子等	基于流域尺度并能模拟具有不同土壤类型、土地利用方式和不同管理条件的流域内水、泥沙、农药以及营养物质的分布和迁移转化的影响,并能预测近百年之内的总径流量、营养盐负荷等
AnnAGNPS	气象参数、地形参数、土地利用参数、土壤参数、管理措施参数	模拟的流域面积较大,输入参数包括8大类31小类, 约500多个参数,用来描述流域和时间变量
HSPF	气象和水文数据,土地利用分布和特征, 负荷因子与冲刷参数,受纳水体特征,衰减系数等	利用ArcView对空间数据具备存储和处理能力,自动提取模拟区域所需要的地形、地貌、土地利用、土壤、植被、河流等数据, 进行面源污染负荷长时间连续模拟
SWMM	气象和水文数据,土地利用类型分布, 土地冲刷参数,利用特征及衰减系数	适用于城市地区
相关关系法	W_T=C_SMW_S+C_BMW_B	在只测有少数几场降雨径流过程的水质水量同步资料, 很难直接得到地表径流的平均浓度时,应用此模型
降雨量插值法	$L n = f (P) L p = C L = L n + L p = f (P) + C$	简化了污染物从产生到流出流域出口的过程, 属于黑箱模型
Johns输出系数模型	$L = ∑ i = 1 n E i [A i (I i)] + p$	大小流域都适用,关键是输出系数的种类及其取值;一般将流域的营养源分为种植用地、城镇用地、自然地、牲畜和人5大类。其中牲畜又分为大牲畜、猪、羊、家禽4类

表1. 面源污染估算模型应用条件及范围

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