Preliminary study on assessment of nutrient transport in the Taihu Basin based on SWAT modeling

With the Taihu Basin as a study area, using the spatially distributed and mechanism-based SWAT model, preliminary simulations of nutrient transport in the Taihu Basin during the period of 1995:_2002 has been carried out. The topography, soil, meteorology and land use with industrial point pollution discharge, the loss of agricultural fertilizers, urban sewerage, and livestock drainages were all considered in the boundary conditions of the simulations. The model was calibrated and validated against water quality monitoring data from 2001 to 2002. The results show that the annual total productions of nitrogen (TN) and phosphorus (TP) into Lake Taihu are 40000t and 2000t respectively. Nutrient from the Huxi Region is a major resource for Lake Taihu. The non-point source (surface source) pollution is the main form of catchment sources of nutrients into Lake Taihu, occupied TN 53% and TP 56% respectively. TN and TP nutrients from industrial point pollution discharge are 30% and 16%, and sewerage in both forms of point source and non-point source are TN 31% and TP 47%. Both the loss of agricultural fertilizers and livestock drainages from the catchment should be paid more attention as an important nutrient source. The results also show that SWAT is an effective model for the simulation of temporally and spatially nutrient changes and for the assessment of the trends in a catchment scale.     

太湖西南部河流流域的营养盐排放

以MONERIS河流系统模型为基础,建立了由农业土地营养盐平衡模型、流域营养盐排放模型及河道营养盐滞留模型3个模型组成的模型系统.该系统被用来计算太湖西南部河流流域的营养盐排放量.利用实测的河流系统的负荷数据,对模型系统进行验证.验证结果表明,N、P计算负荷与实测负荷的偏差分别在10%及30%以内.利用该系统,对1992-1996年及1997-2001年间的营养盐排放量进行计算.计算结果表明,1997-2001年间的氮的年平均排放量为5646 t/a,该排放量比前5年的年均排放量减少827 t/a.从磷的排放量来看,1997-2001年间的年排放量为554 t/a,比前5年的均值减少45 t/a.分析结果表明,与1992-1996年相比,1997-2001年间的点源排放量及农业土地营养盐剩余量的减少是流域营养盐排放量减少的主要原因.     

基于SWAT模型的淮河上游流域设计洪水修订

变化环境下洪水序列的一致性遭到破坏,引发基于统计原理计算的设计洪水可靠性下降,亟需开展非一致性条件下的设计洪水修订研究.以淮河上游流域为研究区域,运用Pettitt检验法和滑动t检验法综合检测年最大洪峰流量序列突变点,在此基础上,采用SWAT分布式水文模型对变异前的洪峰与洪量序列进行还现,利用径流深的模拟结果修订设计洪...     

基于修正SWAT模型的岩溶地区非点源污染模拟初探——以横港河流域为例

岩溶流域含水系统的主要特征之一是连通地表的落水洞等垂直管道将近水平的地下暗河联系起来,降水及其形成的地表径流可以通过这些管道迅速地灌入地下河系,从而改变了水及其所携带的非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量,使岩溶流域内地表-地下之间的物质交换与传输过程变得比较复杂;应用广泛的SWAT模型在模拟岩溶地区的水文、水质时会存在一些不足与局限.为此,本文针对岩溶水系统特征,引入落水洞、伏流、暗河的水文过程以及主要营养盐的输移过程,修正SWAT模型原有的水文循环过程及相关算法,改变其只适用于松散均匀介质流域非点源污染模拟的单一特征,并研究建立适合于岩溶流域的非点源污染模型和相应的模拟方法.选取横港河流域岩溶地区作为非点源污染的对象,应用修正后的模型通过控制性的模拟方法和敏感性性分析,定量评估落水洞、伏流、暗河等岩溶特征对氮、磷等主要非点源污染物质输移的影响及其带来的时空效应,并进一步探讨落水洞、伏流、暗河等对地表-地下水文与营养盐的交互作用及转换机理.结果表明,岩溶特征对流域的氮、磷负荷有增加作用,其中总磷的增加明显大于总氮的增加,总磷和总氮的增量分别为0.86%和2.12%;植被岩溶指数的增加会导致流域可溶性磷、有机磷的产出量增加,有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次,落水洞改变了降雨的产流方式,增加了落水洞所在流域的有机磷和有机氮的产出,其增量变化在0~0.7和0~0.3 kg/hm²之间.     

太湖丘陵地区典型坡面土壤侵蚀与养分流失

建立了基于137Cs技术的土壤侵蚀的定量模型,采用有关土壤养分流失方程,对太湖地区典型坡面的土壤侵蚀和土壤养分流失进行初步估算.结果表明,研究地区的典型坡面存在着一定的土壤侵蚀,林地各个剖面点的土壤侵蚀模数平均为1313.6 t/(km2 @a),而菜地所在的微地貌部位土壤侵蚀更达5185.68 t/(km2 @a).土壤侵蚀主要受植被覆盖和人为耕作的影响,侵蚀量的大小排序为坡麓菜地>坡中马尾松林地>竹林地>坡顶马尾松林地.选择的典型坡面存在着一定的土壤养分流失,林地有机质、全氮、全磷与全钾的平均流失量亦分别高达28.29,1.38,0.35和16.76 t/(km2 @a),养分流失量大的地貌部位的土壤有机质、全氮、全磷和全钾含量低,而土壤侵蚀微弱的坡顶林地土壤养分含量较高.菜地土壤养分流失量最大,但由于施肥作用,土壤养分含最高.太湖丘陵地区的土壤侵蚀与养分流失不仅关系到本地区土壤肥力的退化,并对太湖水体环境质量的产生影响.     

加拿大河网水动力学模型在望虞河的应用

本文利用水动力学的基本理论,结合加拿大模型的求解方法,建立了一个适合太湖流域河网特点的水动力学模型,并利用该模型对太湖的主要排水河道望虞河及其支流进行了河网水利计算。计算结果表明该模型计算方法可行,计算精较高。     

基于多植物生长模式的SWAT模型的修正与有效性初探

以农林系统的非点源污染模拟为目标,通过研究建立变化密度及多种类混杂的森林生长模型,修正了SWAT模型采用平均森林植被密度和单一植物生长模式估算生物累积量的问题,并建立了与之相适应的森林优势组份丰度遥感反演模型、叶面积指数和消光系数遥感反演模型以获取森林生长模型的相关参数.同时,根据间作套种下的辐射能利用Keating方程,引入间作套种指数变量,修正SWAT原有的单一生物量日积累模型,探讨了作物复种指数、间作套种指数遥感反演方法和以此为基础的作物间作套种生长模型.以亚热带季风湿润区红壤背景下的鄱阳湖流域子流域梅江流域为试验区,以野外实测数据为基础,探讨修正SWAT模型的有效性.结果表明:修正后的SWAT模型与原始SWAT模型相比,在模拟流量和营养盐负荷方面,得到了较好的改善.在模拟流量方面,有效性提高了7.8%,流量峰值的模拟也得到了改善,能更好地反映地表蓄流方面的实际情况;在模拟营养盐负荷方面,有效性提高了6.4%(总磷)和6.1%(总氮).     

太湖流域洪水调度方案的制定与实践

根据太湖流域洪水运动特点和流域防汛工作任务,通过对近几年太湖流域洪水调度方案的制定和洪水调度实践,表明洪水调度方案应紧密结合流域下垫面条件的改变而逐步完美,科学调度洪水效益明显。回顾太湖洪水调度方案的制定与实践,有助于其它湖泊洪水的管理,通过进一步修订洪水调度方案,可使太湖的防洪防涝效益更大。     

论《太湖流域综合治理规划》的得失

太湖流域综合治理规划工程建设即将全部完成,在1999年洪水时,防洪效益达92亿元,相当于工程全部投资。规划的成功之处在于有良好的防洪意识,平衡了地方效益;并有供水、通航和改善环境效益。然而,由于对某些工程参数论证不足,加上运用不能适应流域各地的过高要求,目前有进一步完善的必要。     

太湖流域省市边界圩区建设问题初探

太湖流域的苏、浙、沪边界地区地处太湖流域下游,地势低洼,水网纵横,是太湖流域洪涝威胁最严重和水环境恶化地区,同时因为地处省市行政区边界,水利矛盾极为突出.解决好边界圩区问题,有利于减轻流域洪涝灾害,促进水资源保护,水环境恢复.本文分析了太湖流域二省一市边界圩区的发展历史和现状,归纳了边界圩区的格局和特点.考虑到防洪、水资源、水环境的影响,从圩区面积、圩内水面率和圩堤线长度几个方面对边界圩区做了研究,给出了边界圩区合适的圩区规模和圩内排涝动力,在此基础上,就边界圩区的建设提出了建议.研究表明,边界圩区的理想规模是400-533hm2,排涝模数为0.83m3/(s·km2).圩区建设应该局部服从整体利益,采用有效的协商机制解决边界圩区的矛盾.     

Assessment of Climate Change Impact on the Gharesou River Basin Using SWAT Hydrological Model

The evaluation of climate change and its side effects on the hydrological processes of the basin can increasingly help in dealing with the challenges that water resource managers and planners face in future courses. These side effects are investigated using the simulation of hydrological processes with the help of physical rainfall‐runoff model. Hydrological models provide a framework for examining the relationship between climate and water resources. This research aims at the investigation of the effect of climate change on the runoff of Gharesou, which is one of the main branches of the “Karkheh” River in Iran during the periods 2040–2069. To achieve this, the distributed hydrological model Soil and Water Assessment Tool (SWAT) – a model that is sensitive to the changes in land, water, and climate – has been used with the aim of evaluating the impact of climate change on the hydrology of the Gharesou Basin. For this reason, first, the continuous distributed model of rainfall‐runoff SWAT for the period 1971–2000 has been calibrated and validated. Next, with the aim of evaluating the impact of climate change and global warming on the basin hydrology for the period 2040–2069, HadCM3‐AR4 global climate model data under the A2 scenario – from the SRES scenario set‐haves been downscaled. Eventually, the downscaled climate data haves been introduced in the SWAT model, and the future runoff changes have been studied. The results showed that the temperature increases in most of the months, and the precipitation rate exhibits a change in the range of ±30%. Moreover, the produced runoff in this period changes from ?90 to 120% during different months.     

换水率和营养水平对太湖流域横山水库硅藻水华的影响

为探讨水文过程对水库硅藻异常增殖的影响,对江苏宜兴横山水库的硅藻生消过程中浮游植物、水质、降水、水位、气温等指标进行观测研究.结果表明,横山水库硅藻年际生物量波动很大,9月出现明显的异常增殖,总生物量达到14.27 mg/L,硅藻的优势属为针杆藻(Synedra)、小环藻(Cyclotella)、曲壳藻(Achnanthes)和直链藻(Melosira),以针杆藻的优势度最高;浮游植物生物量与营养盐浓度关系不明显,与总氮浓度甚至呈负相关,但小环藻生物量与水体溶解性磷浓度呈正相关;水库的换水率与浮游植物生物量、硅藻的异常增殖过程和营养盐浓度水平均密切关联,总氮、溶解性磷浓度与水库换水率呈正相关,而硅藻生物量与水库换水率呈指数负相关.数值拟合分析显示硅藻生物量可以用换水率和磷浓度推算而得.研究表明,对于中营养水平的水库,硅藻生物量变化可能受水文过程与水质条件共同控制,在水库的硅藻水华防控中,既要加强营养盐水平的严格控制,也需考虑水文过程的调控手段.     

太湖上游水源保护区生态补偿支付意愿问卷调查——以天目湖流域为例

在天目湖流域建立生态补偿机制,形成上游生态保护激励机制,对于太湖流域水环境改善有着极为重要的作用.本文通过问卷调查的方式,首先,调查了解天目湖流域居民对环境保护和生态补偿的认知状况,得出天目湖流域居民环境保护意识很强,生态补偿需求旺盛.其次,对居民和旅游者的生态补偿支付意愿进行了解.最后,对最大支付意愿公式进行改进,在...     

太湖流域水质型缺水问题和对策

在对太湖流域水质状况进行分析的基础上,指出因水污染造成的水质型缺水问题在太湖流域十分严重,正常年份流域优质水资源缺水量在(20-35)×108m3之间. 如今后水质型缺水问题长期得不到解决,有可能影响流域经济社会可持续发展. 针对流域水质型缺水的特点,提出在加强流域水污染治理同时,太湖流域宜选择以长江、太湖和山区水库为主要水源地的长期供水格局,当前要抓紧建设“引江清水通道”,调引长江优质水资源入太湖. 同时鉴于太湖流域水环境承载能力有限的情况,建议流域沿江、沿海、沿杭州湾城镇的生活污水在二级处理的前提下,应实施流域尾水截流外排管道工程.     

太湖流域土地利用变化的水文响应模拟

以城市化快速发展的太湖流域为研究对象,采用1985、1995和2000年TM/ETM土地利用解译资料,应用区域尺度单元格网分布式水文模型,进行长序列水文模拟,定量评估太湖流域土地利用变化及其水文响应特征,为流域用地规划、水资源管理以及灾害防治提供决策参数.研究显示,自1985年到2000年,太湖流域城镇面积扩展了40.38%,增加量占太湖流域总面积的3.88%.在1980-2000年的雨情下,全流域土地利用变化导致产流量平均增加4.11%,约为7.56×108 m3,最高值为11.76%,约为10.0×108 m3.受土地利用变化空间差异影响,产流量增加具有较大区域差异,城镇快速扩展的苏锡常地区和浦东浦西地区,土地利用变化导致产流量平均增加为10.07%和7.03%,最高增量达20%-30%.     

关于1999年太湖流域洪水灾情、成因及流域整治的若干认识和建议

１９９９年春末夏初,太湖流域发生了建国以来继１９５４年和１９９１年洪水后的又一次全流域性大洪水,造成了严重经济损失,中国科学院在定购和解译加拿大雷达卫星图像,派遣遥感飞机现场航拍的基础上,组织精干力量,投入洪水灾情调查,并得到太湖流域水利主管部门、地方各级政府和人民解放军的大力支持和协助,获得了关于１９９９年太湖流域洪涝灾情的大量资料及洪灾成因的初步认识,并对太湖流域进一步整治问题提出若干建议．１雨情超历史、水情创记录,受淹范围缩小,经济损失增加,是１９９９年 太湖流域洪水的显著特征 １９９９年太…     

太湖流域防洪形势及近期治理防洪标准探讨

通过分析太湖流域自然、社会经济以及流域面临的防洪形势,认识流域防洪标准偏低,流域防洪体系建设不适应经济高速发展等问题,从现实和可能的角度分析论证流域防洪、区域防洪及城市防洪三个层次的标准,同时从统筹兼顾、蓄滞并重、完善提高、科学调度的原则出发提出了近期太湖流域共标准的设想。     

Simulating streamflow in the Upper Halda Basin of southeastern Bangladesh using SWAT model

ABSTRACT

Most catchments in tropical regions are ungauged and data deficient, complicating the simulation of water quantity and quality. Yet, developing and testing hydrological models in data-poor regions is vital to support water management. Here, we used the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) to predict stream runoff in Halda Basin in Bangladesh. While the calibrated model’s performance was satisfactory (R² = 0.80, NSE = 0.71), the model was unable to track the extreme low flow peaks due to the temporal and spatial variability of rainfall which may not be fully captured by using data from one rainfall gauging station. Groundwater delay time, baseflow alpha factor and curve number were the most sensitive parameters influencing model performance. This study improves understanding of the key processes of a catchment in a data-poor, monsoon driven, small river basin and could serve as a baseline for scenario modelling for future water management and policy framework.     

太湖流域1999年特大洪水和对防洪规划的思考

１９９９年太湖流域梅雨期自６月７日入梅,历时４３ｄ,流域面平均梅雨总量６７０ｍｍ,是常年的３倍,致使流域发生了本世纪以来的特大洪水。项平均连续最大７ｄ,１５ｄ,３０ｄ,４５ｄ、６０ｄ,９０ｄ雨量均超过历史暴雨实测最大值,接近或超过了百年一遇。流域降雨空间分布南部大于北部,浙西区、湖区、杭嘉湖区和浦东、浦西区明显大于湖西区和武澄锡区。太湖最高水位达到５．０８ｍ,超达１９９１年最高历史水位０．２９ｍ。     

太湖流域南区湿地磷状况及其滞留能力

选取太湖流域南区29个典型湿地采样点进行土-水磷素状况调查,并采集杭州西湖茅家埠、湖州德清下渚湖、湖州长兴包漾河等泥样进行静态柱和稳流水槽模拟实验,研究区域湿地底泥含TP 0.169-1.200g/kg,Olsen-P 7.08-67.08mg/kg,最大吸附量为269.5-824.5mg/kg,NaOH+EDTA-P占底泥TP的52.O%±11.6%,且伴随其积累会提高Olsen-P含量,相应上覆水含TP 0.036-0.944mg/L,总颗粒态磷占TP含量的70.9%±13.2%,DRP相对较低,静态柱实验中的DRP初始阶段缓慢下降,之后快速下降并维持在稳定水平,稳流水槽实验的DRP动态表现出准U型曲线特征,经验证,底泥的磷素吸附能力在Langmuir吸附实验及室内模拟实验中表现一致.