ArcGIS支持下的小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型研究.pdf

1、近年來水環(huán)境污染已成為當(dāng)今人類社會(huì)的生存和發(fā)展的嚴(yán)重威脅。近年來,雖然點(diǎn)源污染得到了最大限度地控制,但是,非點(diǎn)源污染對(duì)水環(huán)境的影響卻逐漸顯現(xiàn)出來,并且在一定程度上成為污染水質(zhì)污染的重要源頭。由于非點(diǎn)源污染的不確定性、復(fù)雜性、影響范圍的廣泛性,使得人們難以實(shí)地對(duì)所有非點(diǎn)源污染進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。
　　采用非自動(dòng)化方式進(jìn)行水土流失及非點(diǎn)源污染負(fù)荷的研究,在數(shù)據(jù)分析、空間模擬等方面耗費(fèi)大量的人力資源,且易出錯(cuò),效率極低。如在地理信息系統(tǒng)上,利

2、用地理信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)管理、處理、分析、地圖代數(shù)等功能,進(jìn)行小流域農(nóng)業(yè)面源污染研究,則可顯著提升工作效率。隨著地理信息系統(tǒng)、遙感等空間信息技術(shù)的引入,使得小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的模擬、管理、分析等進(jìn)入了數(shù)字化、信息化的時(shí)代。因此,地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)逐漸成為小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模擬、管理、綜合分析的強(qiáng)有力工具。
　　本文在小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型和組件式地理信息系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)三峽庫區(qū)小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染研究的需要,以小流

3、域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的機(jī)理分析和明晰構(gòu)建為切入點(diǎn),探索了一種小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型與可視化編程語言環(huán)境下及ArcGIS組件式開發(fā)平臺(tái)ArcEngine無縫融合的方法。以位于重慶忠縣的申家河小流域?yàn)槔?利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,建立的小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型較好地模擬了申家河流域的泥沙、溶解態(tài)氮(DN)、吸附態(tài)氮(PN)、溶解態(tài)磷(DP)、吸附態(tài)磷(PP)值。
　　主要?jiǎng)?chuàng)新性成果包括:

4、　　(1)本研究從小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的成因分析出發(fā),詳細(xì)研究了地表徑流、土壤侵蝕、N/P污染物負(fù)荷遷移機(jī)制。通過比較國內(nèi)外主要的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型及其機(jī)理,選擇了適用于研究區(qū)的參數(shù)模型并對(duì)部分因子進(jìn)行了修正,構(gòu)建了三峽庫區(qū)小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型理論框架。以組件式地理信息系統(tǒng)為平臺(tái),在可視化編程語言環(huán)境下,將非點(diǎn)源污染模型體系嵌入開發(fā)平臺(tái),進(jìn)而建立了三峽庫區(qū)小流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型。
　　(2)本研究優(yōu)化了地形因子,實(shí)現(xiàn)坡長自動(dòng)

5、生成功能,對(duì)修正的通用土壤流失方程中需要的坡長因子進(jìn)行改進(jìn),增加了模型實(shí)用性和模擬精度;改變傳統(tǒng)模型不能預(yù)測(cè)陡坡的弊端,實(shí)現(xiàn)≥14°陡坡預(yù)測(cè)功能;在修正的通用土壤流失方程中對(duì)植被覆蓋因子進(jìn)行改進(jìn),利用遙感影像并通過植被指數(shù)計(jì)算植被覆蓋度,實(shí)現(xiàn)了植被覆蓋因子的估算,明顯改進(jìn)了模型的實(shí)用性和模擬精度。
　　(3)本文收集整理了三峽庫區(qū)申家河流域的自然、農(nóng)業(yè)和化肥農(nóng)藥施用的基本情況,建立了申家河流域非點(diǎn)源污染數(shù)據(jù)庫,利用提出的模型模擬了

6、次暴雨產(chǎn)生的地表徑流、土壤侵蝕和氮磷污染物負(fù)荷的空間分布,結(jié)果顯示,利用該模型模擬的研究區(qū)次暴雨的地表徑流深最大為62.72mm,主要分布于研究區(qū)東南;模擬的研究區(qū)次暴雨洪峰流量最大為189.33m3/s;研究區(qū)次暴雨模擬產(chǎn)生的土壤侵蝕大于500t的區(qū)域主要分布在研究區(qū)東南坡度坡長相對(duì)較大的地方。模擬的研究區(qū)通過徑流損失的溶解態(tài)氮(DN)負(fù)荷最大為6.20kg/hm2,吸附態(tài)氮(PN)負(fù)荷最大為1.20kg/hm2,由徑流損失的溶解態(tài)磷