基于HSPF模型的潮河流域非点源污染模拟研究

作     者：薛亦峰 

作者单位：首都师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王晓燕

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：HSPF模型 非点源污染 潮河流域 模拟 最佳管理措施 

摘      要：本研究选取HSPF ( Hydrological Simulation Program-Fortran )模型为评价工具,以潮河流域为研究对象,开展模型输入、模型参数的优选以及不确定性分析研究。运用校正和验证后的模型,定量评价了流域的非点源污染负荷,总结非点源污染发生的时空变化规律,完成流域非点源控制措施情景分析研究。主要结论如下: (1)采用相对误差(RE)以及Nash-Suttcliffe效率系数(Ens)作为模型适用性的评价系数,得出流量相对误差为0.17、Ens为0.87,泥沙负荷相对误差为0.27、Ens为0.76,营养物负荷相对误差为0.19.25, Ens为0.79.85,结果表明HSPF模型在研究区对流域长期连续的非点源污染模拟具有较好的适用性。 (2)输入数据不确定性分析的结果如下:气象输入的8个参数中,仅有降雨和潜在蒸散数据对流域非点源负荷较为敏感。降雨量与潜在蒸散量系统误差对非点源污染负荷的影响具有相似性,均是泥沙不确定性最大,然后依次是TP负荷、河流流量和TN负荷。而对于同一种非点源污染物,降雨量对非点源污染负荷的影响大于潜在蒸散对其影响。 (3)运用HSPF模型,对流域1998-2003年的非点源污染负荷进行了定量评价、计算各污染源的贡献率,总结潮河流域非点源污染的时间和空间规律。结果表明,流域非点源污染负荷以泥沙、TN、TP为主,2003年各污染负荷分别为:TN:2319.44 t/a,TP:21.15 t/a,SS:324.18 t/a。潮河流域非点源入库负荷大部分发生在汛期,特别是在丰水年和平水年,汛期泥沙流失量占全年82 %以上;总氮负荷枯水年份汛期约占397 %,平水年和丰水年汛期占651 %;总磷负荷枯水年汛期约占325 %,而平水年和丰水年汛期占552 %。 (4)针对潮河流域非点源污染现状,进行控制非点源污染的情景设计,分别是①25°以上坡耕地退耕还林;②155°坡耕地变为果园;③25°以上荒草坡还林;④15°坡耕地设置等高植物篱;⑤畜禽养殖污染物排放削减50 %;⑥施肥比例由50%降低为10 %;⑦在河流和水库的敏感地带设置植被保护带。利用模型对这七个情景进行1998003年潮河流域TN、TP、SS的削减比率的计算,结果表明畜禽养殖污染物排放削减50 %和在河流和水库的敏感地带设置植被保护带情景优于其它设计情景,两种措施结合将更有效减少潮河流域的非点源污染。