面源团队揭示了模型参数率定对流域模型识别面源污染流失关键源区的影响

文摘   科技   2023-06-27 13:12   北京  


识别流域面源污染物流失关键源区,并针对性的实施管理措施,是实现面源污染高效控制的重要途径之一。流域面源污染模型是关键源区识别的重要手段之一,但实际应用中,在数据缺乏的地区校准模型难度大。由于关键源区是基于流域的部分区域对流域总负荷的相对贡献,因此本研究验证了使用未校准模型来识别关键源区的可行性。研究以洱海的源头流域——凤羽河流域为研究对象,应用SWAT模型识别流域泥沙、总氮(TN)和总磷(TP)负荷的关键源区,并系统研究模型参数率定对关键源区识别的影响。本研究是对子流域的泥沙与营养物的输出强度进行排序和分类来确定关键源区。分别用校准和未校准的SWAT模型(图1为年尺度和图2为季节尺度),识别凤羽河流域泥沙、TNTP的关键源区。

结果表明,模型校准后泥沙、TNTP负荷会发生很大变化,但未校准的模型也可以进行年均泥沙、TPTN关键源区的识别。对于泥沙和TP,未校准模型对90%以上的子流域的关键源区识别不变。但TN的关键源区在校准前后差异较大,原因是SWAT模型中氮素的输移路径包括地表径流、壤中流和地下径流,磷素和泥沙的主要输移路径为地表径流。本研究的模型校准改变了研究区的径流组分的变化,进而改变了TN关键源区的位置。因此本研究建议:未校准的流域模型可以进行泥沙与TP的关键源区识别,而未校准模型进行TN关键源区识别时要关注模型率定对径流组分的影响。

图1 基于校准和未校准模型的凤羽子流域的泥沙、总氮和总磷的年负荷分级(红色子流域为一级关键源区;橙色子流域为二级关键源区;黄色子流域为三级关键源区;绿色为四-五级低风险污染源区)

图2 基于校准和未校准模型的凤羽流域泥沙、总氮和总磷的季节负荷分级(红色子流域为一级关键源区;橙色子流域为二级关键源区;黄色子流域为三级关键源区;绿色为四-五级低风险污染源区)。 

该研究成果以“Comparing Critical Source Areas for the Sediment and Nutrients of Calibrated and Uncalibrated Models in a Plateau Watershed in Southwest China”为题近期在线发表在国际学术期刊《Journal of Environmental ManagementIF 8.910),中国农业科学院农业资源与农业区划研究所博士研究生陈玫君为第一作者刘宏斌研究员和杜新忠研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了中国国家自然科学基金 (Grant No#42107076; Grant No#U20A20114) 的支持,以及NWO Veni(项目编号 VI.Veni.194.002)和 KNAW 项目 SURE+ PSA-SA-E-01)人才资助。本研究还得到国家留学基金委(CSC)和中国农业科学院研究生院(GSCAAS)与瓦赫宁根大学农业与生命科学联合博士项目的支持。

【引文方式及原文链接】

Chen M, Janssen A B G, de Klein J J M, et al. Comparing critical source areas for the sediment and nutrients of calibrated and uncalibrated models in a plateau watershed in southwest China[J]. Journal of Environmental Management, 2023, 326: 116712.

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116712






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