基于SWAT模型的鄱阳湖流域岩溶地区非点源污染模拟研究

岩溶流域含水系统的主要特征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垂直管道迅速灌入地下河系，改变了均匀介质含水层的传输方式，也改变了非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量。本项目选择鄱阳湖流域作为典型试验区，以岩溶地区的非点源污染模拟为研究对象，针对岩溶系统的非均匀含水介质，引入落水洞、伏流/暗河、岩溶泉的水文过程及主要营养盐输移过程，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性；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；应用修正的模型，通过控制性的模拟方法和敏感性分析，定量评估落水洞、伏流/暗河、岩溶泉等岩溶特征对氮、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；探讨落水洞、伏流/暗河、岩溶泉等岩溶特征对地表－地下水文与营养盐交互作用及转化机理。

岩溶流域含水系统的主要特征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垂直管道迅速灌入地下河系，改变了均匀介质含水层的传输方式，也改变了非点源污染物质在垂直与水平方向的传输速度与数量。.本项目以岩溶地区的非点源污染模拟为研究对象，针对岩溶系统的非均匀含水介质，引入落水洞和地下暗河的水文过程及氮磷营养盐输移过程，修正SWAT 模型原有的水文循环及相关算法，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性；应用修正的模型，通过控制性的模拟方法和敏感性分析，定量评估落水洞、地下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，探讨岩溶流域地表－地下水文与营养盐交互作用及转化机理。.研究结果表明岩溶特征对流域河流氮磷营养盐负荷具有增加作用，其中对总磷的增加明显大于总氮的增加，包含落水洞的河流总氮和总磷的增量分别为0.86％和2.12％；地表的岩溶特征改变了流域的产流方式及营养盐的输移方式，其中植被岩溶比重指数的增加会导致地表产流的增加和侧流的减少，而对地下水的产出则影响不大；植被岩溶比重指数的增加也导致了流域营养盐产出成分的变化，使可溶性磷、有机磷的产出量增加明显，有机氮、地表产流中硝酸氮和沉积磷的产出量则居其次，而地下水中的硝酸氮产出量则变化不大；落水洞改变了降雨的产流方式，增加了落水洞所在流域有机磷和有机氮的产出，其增量变化在0～0.7kg/ha和0～0.3kg/ha之间；落水洞与地下暗河等大型岩溶构造，减弱了土壤层对水中营养盐的物理生化效应，是这些营养盐增加的重要因素。.通过本项目的实施，获取了研究区落水洞、地下暗河入出口、岩溶泉等地理位置数据，通过遥感反演和实地监测与试验，获取了研究区植被岩溶比重指数、水质水量、水文曲线数（CN）等科学数据。. 本研究对于理解和了解岩溶流域营养盐的形成及输移过程、机理具有基础科学意义，同时对于流域管理及非点源污染的防治具有一定的指导意义。