太湖地区典型湖库型饮用水源地流域氮磷输移过程模拟与调控研究

饮用水安全关系国计民生，饮用水源地保护问题严峻。由汇水流域非点源污染引起的富营养化问题在某些湖库型饮用水源地已经显现，对水质安全存在潜在威胁。本研究针对湖库型饮用水源地非点源污染过程研究及管理调控的理论前沿与现实需求，选择太湖地区典型湖库型饮用水源地天目湖流域为研究区，综合利用野外监测、模型模拟、情景分析、遥感、GIS、地统计等手段，通过对小流域出口、干支流河道断面营养盐输移的长期连续监测，研究暴雨、日、月、季、年等不同时间周期，小流域、河网及全流域系统不同空间尺度与环节的营养盐输移过程与影响因素相互作用关系；构建流域营养盐输移过程模型，估算营养盐不同来源贡献、河道削减率及输出负荷，揭示营养盐输移时空变化规律；并根据饮用水源地水质标准确定管理目标，借助模型模拟不同管理情景方案，提出适宜于饮用水源地湖库流域水质安全的管理方案，为饮用水源地流域营养盐控制提供科学依据和示范。

由汇水流域非点源污染引起的富营养化问题在某些湖库型饮用水源地已经显现，对饮用水水质安全存在潜在威胁。本研究针对湖库型饮用水源地非点源污染过程研究及管理调控的理论前沿与现实需求，选择太湖地区典型湖库型饮用水源地天目湖流域为研究区，综合利用野外监测、模型模拟、情景分析、遥感、GIS、地统计等手段，主要研究内容与结果如下：. 1.天目湖流域营养盐输移过程特征及影响因素研究. 通过多个典型小流域的长时间连续监测，分析了小流域氮磷营养盐输移过程特征及变化规律。特别是针对天目湖流域湿地对氮磷输出影响进行了深入研究。结果表明，湿地对流域氮磷营养盐输出具有显著的截留效果。而且从季节响应来看，不同流域湿地对比分析表明湿地对氮磷的截留功效具有强烈的季节效应。合理恢复一定数量的湿地面积，特别是增加河道附近湿地面积和数量，对河流水质具有改善作用。研究结果对于利用湿地改善饮用水源地水质具有重要科学价值和实践指导作用。. 2.流域非点源污染模型参数敏感性分析. 本研究选择国外应用广泛的HSPF模型与AnnAGNPS模型，分别针对HSPF水文水质模拟过程中的径流模块、泥沙模块、氮素输出模块、磷素输出模块，以及AnnAGNPS模型模拟过程中的地形参数、水文气象参数、植被作物管理和肥料参数以及土壤敏感性参数等多组上百个参数在各模块或要素模拟过程中的敏感性程度进行了分析，确定不同参数的敏感性程度。研究结果对于其他流域开展HSPF与AnnAGNPS模型水文水质模拟工作时敏感参数的选取有一定的参考价值，尤其是对于太湖周边地区低山丘陵小流域水文水质模拟时参数的选取具有借鉴意义。. 3.基于HSPF与AnnAGNPS模型的流域水文水质过程模拟. 构建了中田河小流域水文水质过程模拟的HSPF与AnnAGNPS模型，利用实测径流和营养盐数据对模型进行了校正和验证。以HSPF模型结果为例，水文模拟中，年径流模拟校正期与验证期的纳什效率系数（Ens）分别是0.87与0.69；次降雨过程模拟校正与验证阶段的Ens分别为0.93与0.47。对总氮校正期与验证期模拟的Ens分别为0.58与0.51；对正磷酸盐模拟的Ens在校正与验证阶段分别为0.89与0.88。结果表明，两个模型对径流和营养盐模拟结果总体较好，研究结果可以为模型在其它地区应用及分析最佳管理措施的效果提供参考。