水环境非点源污染的模型模拟
湖北省洪湖流域非点源污染模拟评价
水文站水质监测站气象站河网湖泊人类活动造成湖泊流域水质下降，影响了区域社会经济发展和用水安全［1］。
针对SWAT 模型的水文物理过程时空变化描述和运算效率高的特性［2］，本研究重点还原湖北省洪湖流域历史污染过程，以期为湖泊流域治理提供决策支持及科学依据，实现流域水质变化及运移的科学监测及分析。
1研究方法与数据1.1研究区概况洪湖流域位于湖北省南部，纵越荆门、潜江和荆州三市，坐落于长江与东荆河之间。
流域海拔落差大，上游海拔在100~209m ，中下游流域海拔仅30m 左右［3］。
流域水系自北向南，下游即为面积达348.2km 2的洪湖湖泊［4］（图1），为湖北省大型淡水湖，是国家级自然保护区、国际重要湿地，其生态环境在长江中下游大型浅水湖泊中具有代表意义［5］。
1.2研究方法主要利用SWAT 模型方法［6-9］对洪湖流域水质扩散过程进行模拟，并与统计分析等数学方法相结合，探索洪湖流域水质情况及其变化归因。
1.3研究数据研究中需要使用基础地理信息数据、气象驱动数据等来建立并驱动SWAT 模型，并利用水文、水质的实测数据对模型模拟结果进行模拟质量评估，研究所采用的各数据来源如下。
1.3.1基础地理信息数据流域基础地理信息数据主要包含DEM （Digital Elevation Model ）数据、土地覆盖类型及土壤类型。
DEM 来源于美国国家航空航天局发布的数字高程模型（https ：///#/），其空间分辨率为12.5m 。
土地覆盖类型数据来源于武汉大学发布的中国土地覆盖数据（CLCD ，China Land Cover Dataset ）（https ：///10.5281/zenodo.5210928）（图2a ）。
为适应SWAT 模型非点源模拟的需要，根据土地覆盖类型空间分布，基于当地的具体情况，依据权重比将土地覆盖类型再划分为6类。
其中，耕地面积收稿日期：2023-02-13基金项目：湖北省气象局科技发展基金重点项目（2021Z04）作者简介：仲宇（1994-），男，江苏海安人，助理工程师，主要从事生态气象与遥感应用研究工作，（电话）158****0136（电子信箱）*****************；通信作者，张丽文（1985-），女，高级工程师，主要从事生态气象与遥感技术应用研究工作，（电子信箱）********************。
ARCSWAT模型使用
ARCSWAT模型使用ARCSWAT（Agricultural Non-Point Source Pollution and Watershed Assessment Tool）是一种水文地质模型，用于评估洪水径流、土壤侵蚀和非点源污染等问题，并为水资源管理和土地利用规划提供支持。
以下是使用ARCSWAT模型的一般步骤：1.地理数据准备：收集包括数字高程模型（DEM）、土地利用/覆盖、土壤类型和气象数据等地理信息系统（GIS）数据，并进行预处理。
这些数据将用于模型的输入。
2.模型参数设定：根据研究区域的特点设置ARCSWAT模型的各种参数，包括降雨-径流转化系数、植被覆盖系数和各种河道和土壤特性参数。
3.模型运行：通过输入地理数据和参数设定，运行ARCSWAT模型以模拟研究区域的水文过程。
模型将计算径流量、土壤侵蚀、植物蒸散发和非点源污染负荷等。
4.模型验证：使用实测数据和已知水文事件来验证ARCSWAT模型的准确性和可靠性。
模型的输出与现场观测数据进行比较，以评估其预测能力。
5.土地利用规划和管理决策：通过模型的输出结果，评估不同土地利用和河道管理方案对水资源和水环境的影响，并从中选择最佳方案。
使用ARCSWAT模型可以对水资源和水环境进行综合评估和管理。
它提供了一种量化的工具，用于研究区域的水文循环、土壤侵蚀、氮磷流失和水质等问题的分析。
ARCSWAT模型的应用广泛，可以用于研究农业区域的水资源管理、城市雨水管理、水库水源管理和环境保护等。
然而，ARCSWAT模型的使用需要一定的专业知识和技能。
首先，需要熟悉地理信息系统和水文学的基本原理和方法。
其次，需要对模型的参数设定进行合理选择，并根据研究区域的特点进行调整。
最后，对模型输出结果进行解释和分析，以及制定相应的规划和管理措施。
总之，ARCSWAT模型是一种有效的工具，用于评估和管理土地利用对水资源和水环境的影响。
它为农业、城市和环境领域的决策者提供了决策依据，用于制定合理的管理方案和政策措施。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用引言水环境的非点源污染是全球范围内环境污染的重要问题之一。
由于非点源污染的随机性和分散性，对其进行精确的监测和预测是一项具有挑战性的任务。
SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是一种被广泛应用于水资源管理和环境保护领域的模型，其在水环境非点源污染研究中发挥着重要作用。
本文将就SWAT模型的原理及其在水环境非点源污染研究中的应用进行探讨，并结合实际案例分析SWAT模型的实际效用。
一、SWAT模型原理SWAT模型是美国农业部开发的一种集成水文和生态模型，主要用于评估土地利用变化对流域水文水质的影响。
SWAT模型基于物理机理和经验关系，能够模拟流域内地表径流、土壤水分含量、植被生长、氮磷输移和含沙量等过程，是一种集成了气候、土壤、植被、地形、水文和管理措施等多种因素相互作用的水文生态过程模拟工具。
SWAT模型的核心是将流域划分为大小不等的子集，然后对每个子集进行水文过程的模拟。
模型输入主要包括气象数据、土地利用数据、土地管理措施、地形数据等。
模型输出主要包括流域内径流量、水质、土壤侵蚀、植被生长等信息。
SWAT模型采用了土地利用-土壤分类系统（LULC）和土地利用管理措施（LUM）来描述土地利用的分布和管理措施的变化。
模型还能够考虑降雨、蒸发蒸腾、径流、土壤湿度、植被生长、土壤侵蚀、氮磷输移等多种水文生态过程。
二、SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用1. 地表径流和非点源污染模拟地表径流是流域水文循环的一个重要组成部分，也是非点源污染的主要扩散途径。
SWAT模型利用流域内不同土地利用类型和土壤类型的特性参数，能够准确地模拟地表径流过程，并结合水质模块对流域水体中的污染物扩散进行模拟。
通过SWAT模型的模拟可以评估不同土地利用和管理方式对地表径流和非点源污染的影响，为流域水资源保护和管理提供支持。
2. 氮磷输移模拟氮磷是农业生产中常见的污染物，对水环境造成严重的影响。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用【摘要】本文主要介绍了SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用。
在分析了研究背景和研究意义。
在首先介绍了SWAT模型的基本原理和结构，然后讨论了SWAT模型在水环境模拟和非点源污染研究中的应用情况，并给出了具体案例。
接着分析了SWAT模型的优缺点。
结论部分展望了SWAT模型在未来研究中的潜在应用，并总结了本文的主要观点，同时强调了研究的意义和启示。
通过本文的阐述，读者可以了解到SWAT模型在水环境非点源污染研究中的重要性和应用价值，为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
【关键词】SWAT模型，水环境，非点源污染，研究，背景，意义，模型介绍，应用，案例，优缺点，展望，总结，启示。
1. 引言1.1 研究背景水环境污染是当前全球环境问题中的一个重要方面，其中非点源污染是水环境污染的主要类型之一。
非点源污染是指来自分散点或分布点而非固定点源的环境污染，包括面源和点源两种形式。
在水环境中，非点源污染的来源包括农业、城市生活污水、工业废水等，其中农业排放是非点源污染的重要组成部分。
1.2 研究意义SWAT模型在非点源污染研究中的应用具有很强的实用意义，可以帮助研究人员深入了解非点源污染的来源和传输路径，为减少水环境污染提供技术支持。
通过分析SWAT模型在具体案例中的应用，可以总结出其优缺点，为今后的研究和应用提供借鉴和改进的参考。
研究SWAT模型在水环境非点源污染中的应用具有重要的理论和实践意义，可以为改善水环境质量和保护水资源做出积极贡献。
的发掘和阐述，将有助于引导和推动相关研究在这一领域的不断深入和发展。
2. 正文2.1 SWAT模型介绍SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）是一种基于流域的水文过程模型，广泛应用于水资源、土地利用和非点源污染研究中。
该模型以数学方法模拟地表径流、蒸发蒸腾、土壤水分变化等水文过程，可以对流域水文、水质、土壤侵蚀等进行定量分析。
基于SWAT模型的非点源污染模拟研究及应用的开题报告
基于SWAT模型的非点源污染模拟研究及应用的开题报告1.研究背景随着经济的快速发展，水环境污染问题日益突出，其中非点源污染是水环境污染的重要形式之一。
非点源污染是指来自于农业、城市、工业和土地利用活动等人类活动和自然过程的污染，这些污染物经由降雨、地表径流、地下水流等途径以非分散、分散、扩散的形式输入地表水体和地下水体中，对水环境造成污染和破坏，致使环境质量状况得到恶化，给人类健康和生态环境带来威胁。
因此，对非点源污染的研究成为了当前水环境保护中的重点问题。
SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 模型是美国联邦政府资助的一个连续时间河川流域水文模型，适用于非点源污染的研究。
该模型是一个物理过程模型，通过描述土壤、植被、水文和水质进程的相互作用和反馈机制来模拟流域内水文和水质响应。
SWAT模型已经成为国际上研究非点源污染和生态系统服务的重要工具。
2.研究目的本文旨在研究基于SWAT模型的非点源污染模拟，并应用于某一流域的污染模拟研究。
具体研究目的包括：（1）对SWAT模型的原理进行研究，掌握模型的建模方法和模拟过程。
（2）通过对SWAT模型中水文水质模块的构建，实现非点源污染的模拟和预测功能。
（3）选取某一流域进行非点源污染模拟研究，并评估其污染程度和可能的影响。
（4）寻找对流域污染物治理的有效措施，并提出相应的治理建议。
3.研究内容（1）SWAT模型原理及应用。
介绍SWAT模型的原理、构建和基本应用，以及其在非点源污染研究中的重要作用。
（2）SWAT模型中水文水质模块的构建。
建立SWAT模型中水文水质模块的参数，包括流域的地形、土壤类型、植被覆盖、降雨径流、水质变化等，实现非点源污染的模拟和预测。
（3）流域的环境数据获取。
获取流域的降雨、气温、蒸散发、土壤类型和植被覆盖等环境数据，用于流域模拟和分析。
（4）流域非点源污染模拟。
将所得的降雨、土壤、植被、水文和水质数据输入SWAT模型中进行模拟分析，得到流域内污染物质量浓度、输送通量、污染物汇集区等信息。
基于swat模型的非点源污染模拟研究——以增江流域为例
第２章ＳＷＡＴ非点潭污染模型命绍ＳＷＡＴ模趔中主要包括水文过程子模型、土壤侵蚀子模型和污染负荷子模型，以下分别介绍这二个予模型的原理。
２．２．１产汇流模型图２－２ＳＷＡＴ中模拟的水的运动路径’２．２．１．１水文循环的陆面阶段模型中陆面水文循环阶段采用的水量半衡表达式为ｆ删：ｓ形＝ｓ％＋∑（‰一％一Ｅ一形。
一％）公式（２－Ｉ）ｌ＝ｌ式中：ｓ形为土壤含水量，ｍｍ：ｓ％为±壤前期含水量，ｍｍ；ｔ为时间步长，ｄ；‰为第，天降水量，ｒａｍ：％为第ｆ天地表衽流量，ｌｌｌｍ；Ｅ为第ｊ天的蒸发量，ｍｍ；阡。
为第ｆ天存在土壤剖面地层的渗透量和侧流量，ｍｍ；鲸为第ｆ天地下水含量，ｍｍ。
ＳＷＡＴ模型水文循环陆哂阶段主要由水文、天气、沉积、土壤温’原理部分车要舡珲白参考３啉１１１．４９．５０Ｊ’奉钳脚２－２～２－７均参照（ＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔＴｏｏｌＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌＤｏｃｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｖｃ稿ｉ硼２００５｝修改１４２００７届中山大学硕士论炙度、作物产量、营养物质和农业管理等部分组成。
（１）天气和气候运行ＳＷＡＴ模型所必需的气候变量包括甘降雨量、空气温度、大气辐射、风速和相对湿度。
通过观测获得的日降雨和最低最高温度数据可以直接输入ＳＷＡＴ模型，也可以通过天气生产器模拟日降雨量和温度。
太阳辐射、风速和相对湿度常由模型来生成。
（２）水文ＳＷＡＴ的陆面水文循环过程如图２－３所示。
图２－３简化的陆面水文循环过程（３）土地利用／植被生长ＳＷＡＴ模型使用简单的植被生长来模拟所有的陆地覆盖类型（ＥＰＩＣ植物生长模型的简化版本）。
模型能够区分一年生植物和多年生植物，一年生植物从种植日期开始到收获Ｈ期，或直到累积的热量单元等于植物的潜在热量单元：多年生植物全年维持其根系系统，在冬季月份中进行冬眠：当日均大气温度超过最小基准温度时．重新开始生长。
植物生长模型用来评估水分和营养物质从根区的迁移、蒸发以及生物产量。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用1. 引言1.1 研究背景水资源是人类生存不可或缺的重要资源，由于人类活动的持续发展和水资源管理的不足，水环境污染日益严重，其中非点源污染是水环境污染的主要来源之一。
非点源污染是指来自于多个点，难以具体界定来源的污染物排放，其复杂性和难以预测性给水环境保护和管理带来了巨大的挑战。
为了有效地评估和管理水环境非点源污染，许多研究者使用了SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型。
SWAT模型是一个分布式的水文模型，可以模拟流域水循环过程，包括土地利用变化、降雨、蒸发、径流等。
SWAT模型在水环境非点源污染研究中具有重要的应用价值，可以帮助研究人员了解不同土地利用方式对水环境的影响以及提出相应的管理措施。
本文将对SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用进行深入探讨，通过案例分析，分析模型的优势与局限性，进一步展望未来研究方向，旨在为水环境保护和管理提供参考依据。
1.2 研究意义水环境是人类生存和发展的重要资源，然而由于工业化、城市化等活动的增加，水环境污染问题日趋严重。
非点源污染是水环境污染的主要来源之一，其治理难度大，成本高，效果难以评估。
对非点源污染的研究具有重要的现实意义。
通过深入研究SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用，可以为流域水资源管理决策提供科学依据，为改善水环境质量提供技术支持，为可持续水资源利用和环境保护作出贡献。
本文将重点探讨SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用，旨在提升对水环境问题的认识并促进水资源管理的发展。
2. 正文2.1 SWAT模型介绍SWAT模型，全称Soil and Water Assessment Tool，是一种用于水文模拟和流域管理的集成水文模型。
它由美国农业部自然资源保护局（USDA-NRCS）开发，旨在评估土壤侵蚀、非点源污染和水资源管理等问题。
SWAT模型基于流域尺度，结合了土地利用、气象、土壤和其他地理信息数据，模拟流域内水文过程的动态变化。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型是一种基于土地利用、水文、气象等多个关键变量，用于大流域水文和水质模拟的综合性模型。
SWAT模型在水环境非点源污染研究中，可通过对土地利用变化、降水减少、水生态系统状况等多个方面的分析，来预测非点源污染物的排放量、流入水体的水
质变化等情况，进而指导水环境保护和治理工作。
SWAT模型在研究农村非点源污染方面有广泛的应用。
农村生活污水、牛羊粪便等产生的氨氮、总磷等污染物会经过降解和流失，变成表面水体中的非点源污染排放物，而SWAT 模型可通过对不同景观的模拟和衡量，预测这些污染物的排放量和流动趋势，从而指导农
田污染物的管理和治理工作，提高水的质量。
此外，SWAT模型还在城市水环境保护中得到了应用。
城市道路上的雨水和污水混合流入污水处理厂后，可能会污染附近的水体，加剧水环境污染。
SWAT模型可通过对城市环境、地形、污染物来源等变量的分析，预测污染物在不同的城市环境下的传输规律和污染量，
为城市水环境的治理和管理提供支撑。
总的来说，SWAT模型的应用范围广泛，可在大流域和小流域研究中得到广泛的应用，对水环境保护和治理具有重要的意义。
未来，我们有必要加强研究，进一步完善SWAT模型，在实际研究和应用中不断发掘其潜力。
SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展（论文资料）
第16卷第5期2009年10月水土保持研究Research of Soil and Water ConservationVol.16,No.5Oct.,2009 SW AT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展3杨菁荟1,张万昌2(1.南京大学国际地球系统科学研究所,南京210093;2.南京大学水科学研究中心,南京210093)摘 要:非点源污染是水环境污染的主要来源之一,其过程机理复杂,应用水环境污染模型模拟是研究非点源污染的重要手段。
SWA T模型是国际上著名的分布式流域水环境模型之一,结合了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)技术,能够准确、长时间段连续地模拟复杂流域的各种水环境过程以及气候变化、土地利用类型、管理措施对流域水平衡和非点源污染的影响,为监测、评价、研究流域水环境非点源污染状况提供了强大的支持平台。
在大量调研国内外相关文献的基础上,围绕模型的主要标志性改进及应用成果介绍了SWA T模型的发展历程和现状,论述了模型应用于水环境非点源污染研究的几个主要方面和国内外研究新进展,分析了目前国内应用SWA T模型进行水环境非点源污染研究存在的问题,并对SWA T非点源污染子模型的发展趋势做了展望,以推广这一先进模型在国内的应用范围,提高非点源污染模拟、监测、评价工作的效率及结果的可靠性。
关键词:SWA T;非点源污染;分布式模型;水环境中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:100523409(2009)0520260207R esearch Progress on SWAT Model and Its Application on W aterE nvironmental Nonpoint Source PollutionYAN G Jing2hui1,ZHAN G Wan2chang2(1.I nternational I nstitute f or Earth S ystem Science,N anj ing Universit y,N anj ing210093,China;2.Center f orH y d rosciences Research,N anj ing Universit y,N anj ing210093,China)Abstract:As one major causes of water environmental contamination,Non2point Source Pollution(N PS) owning to it s co mplex dynamic mechanism has drawn much attention f rom researchers to adopt water envi2 ronmental pollution models as major means for simulation st udies.Soil and Water Assessment Tool (SWA T),developed by U.S.Depart ment of Agricult ure(U SDA),has gained international acceptance as an advanced,interdisciplinary,distributed water environmental model and a st rong platform for simula2 tion,investigation and assessment of watershed N PS.Being integrated wit h techniques of Geograp hic In2 formation Systems(GIS)and Remote Sensing(RS),SWA T is distinguished for it s capabilities of compre2 hensively,continuously,reasonably simulating various long2term water environmental p rocesses in com2 plex meso2or macro2scale watersheds,as well as p redicting t he impact s of climate change,managementp ractices,Land use and cover change(L UCC)on catchment s’water balance and N PS.On t he basis of ex2 tensive investigation of SWA T related literat ures p ublished at home and abroad,wit h great effort s concen2 t rated on tracking t he periodical remarkable imp rovement s of SWA T,t his paper systematically summarizedt he progress of model developing stat us and it s current advancement s.Discussions on successful applications of the model in various watersheds on NPS studies and state2of2the2art research progress were given together with the analysis of main problems and difficulties existed in application practices of SW AT on research of NPS in Chi2 na.Additionally,future development and possible improvements for the NPS sub2model of SW AT were prospec2 ted.The paper was aimed at intensifying appropriate applications of SW AT on NPS studies in China to improve re23收稿日期:2009205208 基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07010-010);中科院“百人计划”择优支持项目(8-057493);国家重点基础研究发展规划973项目(2006CB400502,2001CB309404) 作者简介:杨菁荟(1985-),女,甘肃省兰州市人,硕士研究生,主要从事遥感与地理信息系统在水文学中的应用研究。
非点源污染模型模拟研究进展
能强大 的超大 型流域模型被开发研 制出来，这些模型是集空间信息处 理 、数 据库 技 术 、数 学 计算 、可 视化 表达 等 功 能于 一 身的大 型专 业软件 ，其 中比较著 名的有美 国国家环保 局开发的 Ｂ Ｓ Ｉ Ｂ ｔ ｅ７ Ａ Ｎ Ｓ（ｅ ｔ ｌ
Ａ ｓ ｓ ｍ ｎ ｃ ｅ ｃ ｎ ｅ ｒ ｔ ｎ ｏ ｎ ａ ｄ Ｎ ｎ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ） 、 ｓ ｅ ｓｅ ｔ Ｓ ｉ ｎ ｅ Ｉ ｔ ｇａ ｉｇ Ｐ ｉｔ ｎ ｏ ｐ ｉｔ Ｓ ｕｃ ｓ ㈣
非点源污染的成分复杂 、类型多样 ，又具有不同于点源的特征【 “ ３ ， ｌ 排放 的分散性 导致 其地理边 界和 空间位置不 易识别 ，加上它还与一系 列水文气象条件密 切相关 ，因此对 非点源污染 的研 究和控 制具有较大 的难度 ，其 中非点源 污染的模 型模 拟将会是重 点研 究对 象。 由此 ，本 文对水环境非 点源 的污染模 型模拟 发展历程进 行了总结，并对该领域 内众 多研 究者 的观 点进 行 了归纳 。 随着 非点源数 学模 型不 断 的发展 ，逐步 形成 了若干 种较为 完善 的常用模拟工具 。由于其模拟机 理和适用范 围不 同，各模 型间存 在明 显差别 。在选用模 型时应当有针对 性的 了解模 型的特 性，以求达到最 佳的模拟效果。对于特定 的情 况，选择模型是一件十分关键的事情。一 些模型基于简单 的经验关系 ，计 算简单方便 ，而另一些模 型则基 于过 程 ，数学要求十分 高。简单 的模型往往 得不到想要 的详细 和精确的结 果 ，而复杂 的模型 则在计算大面积 流域时效率不 高，并且 由于对数据 和使用者要 求过高而受 到限制 。 １ 国 内外 非 点源 污 染 模 型 的研 究进 展 １ １国外非 点源污染模 型的研究进 展 ． 第一 阶段 ：７０年代 前 ，处 于非 点源 污染 研 究的探 索期 。这 一 阶段 的研究主要是对 非点源污染 的观测资料加 以分 析，从而建立相关 关系 以计算非 点源污 染的负荷 。非点源 污染模型通过对整 个流域系统 及其 内部发生 的复 杂污染过程进 行定量描述 ，分析 非点源 污染产生的 时空特征 、迁移路径 、预报污染产 生的负荷及其对水 体的影响。起初 的非点源污染模 型往往 依据 因果分析和统计分析的方法建 立统计模型 ， 建立污染 负荷 和土地利用 、径流量之 间 的关系 。 第二阶段：７ ０年代 中期 ，是非点源机理模型 （ 包括水 文模 型、土 壤侵蚀模 型、污 染物迁 移模 型） 大发展的时期，很多模 型相 继问世 。例 如，Ｈ ｄ ｏ ｏ ｐ公司 的非点源污染 系列模型 Ｐ Ｒ Ｈ Ｐ Ａ Ｍ Ｎ Ｓｓ， ｙ ｒｃ ｍ Ｔ — Ｓ — Ｒ — Ｐ ］ Ｌ 以及其他研 究者开发的 Ｓ Ｏ Ｍ Ｃ Ｍ 、Ｕ Ｍ Ａ Ｄ Ｕ Ｔ Ｒ 、Ａ Ｔ Ｏ Ｔ 、Ｌ Ｎ Ｒ Ｍ、Ｃ Ｅ Ｍ￣ Ｒ Ａ 等模 型对非点源污染物 理化学过程进行 了深入的研 究，加 大了对非点源污 染过程 的广泛监测 。并详细介绍 了应用模型分析法评价 和预测管理措 施的实施效果 。 第三阶段 ：８ 年代 以来 ，研 究的重点主要转向如何把 已有模型应 Ｏ 用到非点源污染 的管理中去 ，开 发新的实用模型 ，非点源 污染的控制 与管理措施的研究与 广泛实施等 。为了提高模型土壤侵蚀 部分模 拟的 简便性和准确性 ，美 国农业 工程师协会 （Ｓ Ｅ 提 出并逐步改进了 Ｗ Ｐ ＡＡ ） ＥＰ 模型；另外，传 统的土壤流失方程 （Ｓ Ｅ 也经过改进形成 Ｒ Ｓ Ｅ １ ＵＬ） Ｕ Ｌ ［｛ ｏ 在农业管理系统中的化学污染物径流负荷 和流 失模 型 （Ｒ Ａ ） 基础上 ＣＥＭ 的农 田小区 Ｅ Ｉ 模型 ，用于农业非 点源管理和政策制定 的农业非点源 ＰＣ 污染模型 （ Ｇ Ｐ Ａ Ｎ Ｓ…Ｊ ，农 田小区模 型 （ Ｎ Ｓ ） Ｃ Ｐ ），流域非 点源 污染模拟 模型 （Ｎ Ｓ Ｅ Ｓ ） Ａ － Ｗ Ｒ ，大流域 内非点源污染物负荷量 （ Ｗ Ｒ Ｓ Ｒ Ｂ和 Ｓ Ａ ） Ｗ Ｔ 模型，中小流域 非点源模 型 （Ｇ Ｐ １） Ａ Ｎ ［ 和用于模拟农业活动对地下水影 ３
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）是一种广泛应用于水环境非点源污染研究的数学模型。
它是美国农业部自然资源保护服务处（NRCS）于1995年开发的，用于评估水资源规划和管理中的土壤侵蚀、氮和磷等非点源污染的影响。
SWAT模型基于土壤水分、气象、土地利用、地形等因素，通过数学公式和模拟算法，模拟水文过程、水源利用和土壤侵蚀等过程，从而预测流域尺度上的水文和水质变化。
1. 土壤侵蚀模拟：SWAT模型可以通过模拟降雨强度、土壤类型、地形等因素，预测农田、林地等土地利用类型下的土壤侵蚀情况，为土壤侵蚀控制工程提供科学依据。
2. 水质模拟：SWAT模型可以模拟流域中氮、磷等养分的流动、转化和去除过程，预测流域的水质状况。
通过对不同农业经营管理措施的模拟，可以评估其对水质改善的效果，为流域水质管理提供参考。
3. 湖泊富营养化研究：SWAT模型可以模拟流域养分输入对湖泊富营养化的影响，并根据养分输入情况预测湖泊富营养化的趋势。
研究者可以通过模拟不同减少养分输入的措施，评估其对湖泊富营养化治理的效果。
4. 河流水量预测：SWAT模型可以对流域中的水量进行模拟和预测，包括流域出口的径流、地下水补给量等。
这对水资源的合理利用和水环境工程的规划设计有重要意义。
5. 土地利用规划：SWAT模型可以模拟不同土地利用类型对水环境的影响，为土地利用规划提供科学依据。
通过比较不同土地利用方案下的水质状况和水资源利用效益，可以选择对水环境影响较小且综合效益较高的土地利用方式。
SWAT模型在水环境非点源污染研究中具有重要的应用价值，可以为相关决策提供科学支持，促进水环境的保护和管理。
基于ＳＷＡＴ_模型的水库型水源地非点源污染模拟分析
应用于国内研究时ꎬ 需进行本土化构建 [１１] ꎬ 在中国
究区的 ＤＥＭ 数据ꎮ 根据每个栅格块的高程数据ꎬ 计
软件计算得出相应土壤参数ꎬ 将其导入 ＳＷＡＴ 土壤数
算各个单元水流向ꎬ 通过流向确定水流累计矩阵ꎬ 确
据库ꎮ
定阈值ꎬ 并将水流累计值大于该阈值的点连接起来形
成河网 [１０] ꎮ
１ ２ ２ 土地利用数据
(１ 江苏省水文水资源勘测局扬州分局ꎬ 江苏 扬州 ２２５０００ꎻ ２ 句容市水利局ꎬ 江苏 镇江 ２１２４００)
摘 要: 月塘水库为仪征市应急备用水源地ꎬ 流域内农业为主要产业ꎬ 由农业活动产生的非点源污染也成为该水
库污染物的主要来源ꎮ 选择总氮 ( ＴＮ) 、 总磷 ( ＴＰ) 作为污染物代表指标ꎬ 构建 ＳＷＡＴ 模型ꎬ 模拟月塘水库流
Ｖ２) ꎮ
通过敏感性分析ꎬ 最终筛选出对于径流过程模拟
敏感性较高的 １０ 个参数进行模型率定ꎮ
本次 模 拟 效 果 评 价 指 标 综 合 考 虑 百 分 比 偏 差
图 ２ 研究区河网及子流域
( ＰＢＩＡＳ) 、 纳 什 效 率 系 数 ( ＮＳＥ ) 以 及 决 定 系 数
(Ｒ ２ ) ꎮ ＰＢＩＡＳ 体现模拟值和实测值的累积偏差ꎬ 用于
农业管理数据
作物、 灌溉、 施肥等数据
按作物生长期
统计年鉴农业相关制度
水文数据
出入库水量数据
逐月
水文部门
１ ２ １ ＤＥＭ 数据
原始土壤数据库中相关参数主要对应美国土壤特性ꎬ
需将其导入 ＡｒｃＧＩＳꎬ 经过投影变换、 掩膜提取得到研
数据集的基础上新增土壤类型ꎬ 见表 ３ꎮ 通过 ＳＰＡＷ
栅格型 ＤＥＭ 数 据 中 包 含 全 球 空 间 及 高 程 数 据ꎬ
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用一、SWAT模型简介SWAT模型是由美国农业部和美国农业研究服务局（USDA-ARS）研发的一种集水文、气象、土壤、植被和管理措施等因素于一体的水文模型。
该模型主要用于模拟流域尺度的水文过程、土壤侵蚀、产污过程以及土壤养分水平等情况，可用于评估不同土地利用方式和水资源管理措施对流域水文循环和水质的影响。
SWAT模型以尺度化的方式模拟水文和水质过程，能够根据陆地利用、植被覆盖和土壤特性等不同空间尺度上的差异而进行模拟，适用于大尺度流域的水文和水质模拟。
SWAT模型是一个基于过程的模型，能够模拟自然界中的各种水文和水质过程，并且能够考虑人类活动对这些过程的影响。
模型基于土地利用、土壤和植被、气候和地形等信息，结合水文循环、土壤侵蚀、水质产污过程等因素进行综合模拟。
SWAT模型的核心是水文过程和土壤侵蚀过程的模拟，其中包括降雨产流、蒸散发、蓄水和排水、土壤侵蚀、河流水沙输移等一系列过程的模拟。
SWAT模型还考虑了水质产污因素，例如土壤养分和农药的产流、入渗和输移，能够模拟流域水体的营养盐和农药的污染情况。
通过SWAT模型的模拟和预测，可以更好地理解水体污染源的分布、积累和传输规律，为合理开展水环境管理和保护提供科学依据。
SWAT模型因其综合考虑了土地利用、植被覆盖、气候等因素，能够模拟和预测流域尺度的水文与水质过程，已经在许多地区得到了广泛的应用。
特别是在水环境非点源污染研究中，SWAT模型展现出了其独特的优势和应用价值。
1. 模拟土壤侵蚀和产污过程土壤侵蚀和土壤养分的产污是流域水环境非点源污染的重要来源，而SWAT模型能够综合考虑土地利用、降雨、土壤类型、土壤侵蚀和产污过程等因素，实现对流域土壤侵蚀和养分流失的定量模拟。
通过模拟土壤侵蚀和产污过程，可以评估不同土地利用方式和管理措施对流域水质的影响，为制定合理的水资源管理政策提供科学依据。
2. 评估流域水体营养物质和农药的输移流域土地利用和农业生产活动会导致营养物质和农药的大量输入，而这些物质在土壤中的输移和对水环境的影响是水环境非点源污染的重要环节。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是一种面向流域尺度的水资源管理和环境评价工具。
该模型可以模拟流域的水循环、土壤侵蚀、河流水质等过程，因此在水环境非点源污染研究中有着广泛的应用。
SWAT模型主要由三个部分组成：子流域划分、水文模拟和污染负荷模拟。
模型根据地形、土地利用、降雨等因素将流域划分为多个子流域，以提高模拟的精度。
然后，模型通过计算子流域的水循环过程，包括降雨产流、蒸散发、地下径流、河流水量等，来模拟流域水文情况。
模型结合土壤侵蚀、农田养分循环等过程，模拟流域中的污染负荷，例如农业面源污染、非农业面源污染等。
1. 土壤侵蚀模拟：SWAT模型可以模拟流域内的土壤侵蚀过程，通过计算流域内的土壤侵蚀速率和侵蚀物质的输送路径，评估土壤侵蚀对水环境的影响。
2. 水质模拟：SWAT模型可以模拟流域内的水质变化，如溶解氧、氨氮、总氮、总磷等指标，以及水质污染物的迁移和转化过程。
通过模拟污染物的扩散和累积情况，评估水环境的水质状况。
3. 水资源管理：SWAT模型可以帮助决策者制定合理的水资源管理策略。
通过模拟不同的水资源利用方案，如灌溉管理、水库调度等，评估策略对水环境的影响，指导水资源的合理利用和保护。
4. 水生态系统保护：SWAT模型可以模拟流域内的水生态系统变化，如流域内的湿地和河流生态系统。
通过模拟生态要素的分布和变化趋势，评估人类活动对水生态系统的影响，并提出相应的保护对策。
SWAT模型在水环境非点源污染研究中具有重要的应用价值。
它可以帮助科学家和决策者深入了解流域的水循环和污染负荷情况，为水资源管理和环境保护提供科学依据。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用SWAT模型，即水文模拟与评估工具（Soil and Water Assessment Tool），是由美国农业部自然资源保护服务（USDA-NRCS）研究开发的一种分布式水文模型，用于评估流域水文过程、土壤侵蚀、农田水文循环、非点源污染和生态系统的影响等。
该模型结合了水文、气象、土地利用、土壤和植被等多个要素，能够模拟流域内降雨径流产流、土壤侵蚀、农业经营管理、水质变化等多个环境过程，具有较强的综合性和可操作性。
SWAT模型在非点源污染研究中的应用主要包括两个方面：一是定量评估非点源污染物的产生源和迁移规律；二是预测降雨径流对水体质量的影响。
在定量评估非点源污染物的产生源和迁移规律方面，SWAT模型能够识别并模拟流域内土壤侵蚀、农田化肥和农药使用、污水排放等多种非点源污染的来源，并通过模拟水循环和土壤过程，分析非点源污染物在流域内的运移路径和储存方式，为水环境管理提供科学依据。
在预测降雨径流对水体质量的影响方面，SWAT模型能够模拟不同土地利用和土地覆被对径流产生的影响，对于评价降雨径流对水体重金属、硝酸盐、磷酸盐等污染物的输入和输送路径有着显著的作用。
在水环境非点源污染研究中，SWAT模型已经在国内外取得了一系列重要的成果。
在美国，SWAT模型已经广泛应用于陆域非点源污染预测和生态系统健康评估中，为农田养分管理和生态系统保护提供了有效的科学依据。
在我国，SWAT模型也得到了广泛应用，通过模拟不同土地利用和土地管理方式对水质的影响，为我国的水域环境保护提供了重要的科学支持。
为了克服这些问题，有必要在推广SWAT模型的进一步改进模型的算法和参数，提高模型的普适性和可靠性；加强对SWAT模型应用的培训和指导，提高相关从业人员对模型的熟悉程度；加强对流域水文数据的监测和共享，为模型应用提供更加准确和丰富的数据支撑。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用一、SWAT模型的特点及原理1. SWAT模型的特点SWAT模型是一种分布式水文模型，其基本特点可以概括为以下几点：（1）SWAT模型采用了一种基于土地利用、土地管理和气候条件的半分布式的流域水文过程模拟方法，可以有效地模拟土壤侵蚀、径流和污染物迁移等水文过程。
（2）SWAT模型可以进行多年份、多空间尺度的水文模拟，能够较好地反映不同时空尺度上的水文过程。
（3）SWAT模型集成了土壤、植被、陆面、地下水和河流等多种因素，可以全面、系统地模拟流域水文过程。
（4）SWAT模型具有模拟复杂陆面-地下水-河流系统的能力，可适用于不同地域的流域水文过程模拟。
2. SWAT模型的原理SWAT模型主要基于土地利用、土地管理和气候条件等因素，采用了一系列的地理信息系统（GIS）和数学模型，用以模拟流域水文过程。
其基本原理可以简要概括为以下几步：（1）对流域进行分割和划分，建立流域单元和子单元，并确定流域内各单元的水文信息。
（2）建立流域水文过程模型，模拟土壤侵蚀、降雨径流、地下水补给和土壤水分平衡等水文过程。
（3）应用地理信息系统技术，对流域内的土地利用、土壤类型、植被分布、降雨情况等信息进行空间分析和数据处理。
（4）对模型进行参数化和校正，利用观测数据对模型参数进行优化，提高模型的适用性和精度。
（5）通过模型模拟，得到流域内的径流量及污染物迁移情况，对流域水文环境进行评价和预测。
二、SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用1. SWAT模型在土壤侵蚀模拟中的应用土壤侵蚀是水环境非点源污染的主要途径之一，对流域水环境带来了严重的影响。
SWAT模型可以对不同土地利用和土地管理情况下的土壤侵蚀进行仿真模拟，从而评估土壤侵蚀的程度和影响，并为相关的土壤保护和治理提供科学依据。
2. SWAT模型在水质模拟中的应用水质污染是水环境非点源污染的重要表现形式，对河流湖泊的水质及水生态系统造成了严重的影响。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用SWAT模型是目前被广泛使用的一种水文模型，它是一个基于分布式的流域模型，能够模拟流域内的水文循环、水质成分输送、生物生态过程等。
SWAT模型的开发目的是为了对农业管理和环境政策制定提供决策支持，其应用范围包括农田管理、水资源管理、景观生态模拟、环境影响评估以及气候变化影响研究等。
在水环境非点源污染研究方面，SWAT模型被广泛运用。
非点源污染指的是因人类活动而产生的水体污染，如农业、城市化和工业化等的废水、化肥、农药等排放所产生的污染。
由于非点源污染具有来源分散、难以监测和治理控制难等特点，采用SWAT模型对其进行研究具有很大的优势。
SWAT模型能够对流域内的水文过程进行模拟，包括降雨入渗、径流产生、河流水位、地下水位以及土壤含水量、磷、氮等水质指标。
这为研究非点源污染的时空分布提供了依据。
SWAT模型还能够模拟各类农业经营活动对水质的影响，包括农田径流、施肥、农药使用等，这些因素对水质影响产生了实质性的作用。
因此，SWAT模型能够为农业管理和环境保护政策提供决策支持和科学依据。
除了在农业环境中的应用，SWAT模型还被广泛用于城市化环境下的水环境非点源污染研究。
随着城市化进程的不断加快，城市生态系统的破坏和水质污染问题也日益严重。
采用SWAT模型对城市化环境进行研究，可以通过对城市排放污染物的建模来识别产生城市水源污染的最重要因素。
基于模拟结果，可以制定针对性的城市水源污染防治策略。
总之，SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用十分广泛。
通过模拟流域内水文、水质及生态系统等各种过程，SWAT模型能够提供对流域规划和管理的科学决策支持。
随着模型对城市化环境的适应性不断提高，SWAT模型在未来的研究中将有着更为广泛的应用前景。
ARCSWAT模型使用
ARCSWAT模型使用ARCSWAT (Agricultural non-Point Source Pollution Watershed Assessment Tool) 模型是一种常用于评估农业非点源污染的水域评估工具。
本文将介绍ARCSWAT模型的基本原理、使用方法和应用领域。
ARCSWAT模型是美国农业部（USDA）和环境保护局（EPA）联合开发的一个用于模拟和评估农业非点源污染物运输和水质的决策支持系统。
该模型基于SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 模型，增加了农业管理和非点源污染扩散的模块。
ARCSWAT模型能够模拟农场、小流域和水族区域的土壤侵蚀、氮磷迁移、农药利用和非点源污染物负荷等环境过程。
1.水文组件：模拟降雨、蒸腾、径流等水文过程。
2.水质组件：模拟污染物的产生、迁移和去除过程。
3.土壤侵蚀组件：模拟植被覆盖、土壤侵蚀和沉积过程。
4.作物生长组件：模拟作物的生长、需水、生物量和农药应用等过程。
5.辅助数据库：提供地理、土壤、土地利用和观测数据等输入。
使用ARCSWAT模型进行评估首先需要进行模型参数化。
模型参数的获取可以通过野外实测、文献数据和专家知识等渠道获得。
然后，需收集和整理相关的输入数据，如流域地理和气象数据、土壤特性、土地利用和作物管理参数等。
接下来，使用ArcGIS等地理信息系统软件进行数据预处理，将输入数据转换为模型能够接受的格式。
最后，设定模拟运行的时间段和相关参数，运行模型获得模拟结果。
ARCSWAT模型的应用领域主要包括农业非点源污染控制和水资源管理。
通过模拟土壤侵蚀和水质的输运过程，可以评估不同农业管理措施对农田和水资源的影响。
模型可以用于研究减少农业面源污染的最佳管理实践，制定农田管理政策，提高农业生产的可持续性。
此外，ARCSWAT模型还可以用于评估气候变化对水资源和非点源污染的影响，指导水资源管理和环境规划。
ARCSWAT模型使用
ARCSWAT模型使用ARCSWAT（Areal non-point Source Watershed Environmental Assessment Tool）是一种流域水环境评估工具，可用于评估非点源污染对水环境的影响。
本文将介绍ARCSWAT模型的使用及其在水环境评估中的应用。
ARCSWAT模型是将SOILANDWATERASSESSMENTTOOL（SWAT）模型与ARCGIS地理信息系统相结合的工具。
它主要用于量化流域中的非点源污染负荷，如农业面源污染、城市面源污染等。
ARCSWAT模型综合考虑了气候、土地利用、土壤特性等因素对水环境的影响，并以流域为单位进行评估。
ARCSWAT模型的使用流程通常分为以下几个步骤：数据收集、模型建立、模型输入参数设置、模型运行和结果分析。
在数据收集方面，需要收集与流域相关的数据，包括降雨数据、土地利用数据、地形数据、土壤数据等。
这些数据可以通过气象台、土地利用部门、地理信息机构等渠道获取。
ARCSWAT模型需要大量的输入数据，因此数据收集是模型使用的关键步骤。
模型输入参数设置是模型建立的重要环节。
需要根据实际情况设定各类参数，如降雨生成的参数、土壤蒸发参数、作物参数等。
这些参数的设置需要根据当地的具体情况进行合理调整，以保证模型的准确性。
模型运行是使用ARCSWAT模型的核心步骤。
在运行模型之前，需要对模型进行预处理，如生成子流域和计算水文参数。
然后，利用ARCSWAT模型运行工具执行模型运行，并输出结果文件。
结果分析是模型运行之后的重要环节。
根据输出的结果文件，可以进行水资源评估、土壤侵蚀评估、氮磷入渗评估等方面的分析。
ARCSWAT模型提供了多种评估指标和图形工具，便于对结果进行深入分析。
ARCSWAT模型的应用广泛，可以用于流域水资源管理、水环境保护、农业面源污染控制等方面。
通过模拟不同控制策略下的流域水环境状况，可以为决策者提供科学依据，指导水环境保护和管理。
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点 源 污 染 模 型 的 基 本 概 念 ， 后 把 模 型 的 研 究 发 展 历 程 划 分 为三 十 阶段 ， 分 别 进 行 了 回顾 然 并
应 用 者 提 供 一 个 简 单 的选 择 依 据 ． 中把 常 用 的 一些 模 型 进 行 了 比较 研 究 ．最 后 还 系 统 分 析 了 当 前 模 型 的不 文
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水 环境 非 点源 污染是 指 由非点 污染 源排放 的污染 物形成 的水 体污染 ， 相对 于点 源来 说 ， 具 有 以下 其 主要 主要特 点 ： 时空 上无法 定点 监测 ； 与大气 、 降水 、 植被 、 地形 、 地貌 和人类 活动 密切 相关 ． 从 世界 范 围来 看 ， 非点 源 污染 已成为水 环境 污染 的重 要 方式 ．在 美 国 ，０ 的水 环境 污染起 源 于非 ６ 点 源 ．在奥 地 利 北部 地 区 ， 计算 进 人水 环 境 的非 点 源氮 量远 比点源 大．丹麦 ２ ０条河 流 ９ 的氮 ］ 据 ７ ４ 负荷 、 ２ 的磷 负荷 是 由非 点 源污染 引起 的 Ｊ ５ ．荷兰农 业非 点源提 供 的总 氮 、 磷分 别 占水 环境 污染 总 总
水 环 境 非 点 源 污 染 的模 型模 拟
任 磊 ， 廷林 黄
（ 安建筑科技太学环境与市政工程学院 ， 西 西安 ７０５ ） 西 陕 ｌ０ ５
摘
要 ： 于 水 环 境 非 点 源 污 染 问 题 越 来 越 受 到 』们 的 重 视 ， 点 源 污 染 模 型得 以快 速 发展 ．首 先 简 介 了非 由 、 非 为 了给模 型的