第八講 SWAT非點源污染模擬

SWAT的非點源污染模擬主要內(nèi)容1、非點源污染模擬原理2、模擬過程與關(guān)鍵步驟3、點源和非點源模擬應(yīng)用實例一、非點源模擬原理模型概述流域中非點源污染的來源主要是農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥的施用。氮、磷等營養(yǎng)物和農(nóng)藥的遷移和轉(zhuǎn)化取決于化合物在土壤環(huán)境中經(jīng)歷的轉(zhuǎn)換過程。SWAT模型可以模擬水文響應(yīng)單元內(nèi)氮和磷完整的營養(yǎng)物循環(huán)過程和任何一種農(nóng)藥的降解過程。模型概述SWAT模擬流域內(nèi)泥沙、藻類、溶解氧、有機污染、多種不同形式的氮、磷以及農(nóng)藥等污染物質(zhì)的運移與轉(zhuǎn)換。物質(zhì)循環(huán)模型可以分為非點源污染模塊、河道水質(zhì)模塊以及湖泊水庫水質(zhì)模塊。據(jù)統(tǒng)計，目前已在國際期刊上發(fā)表相關(guān)文獻近200篇，中國知網(wǎng)收錄文獻292篇。流域污染物遷移轉(zhuǎn)化過程示意圖模型概述非點源污染模塊河道水質(zhì)模塊湖泊、水庫水質(zhì)模塊模型概述非點源污染模塊農(nóng)藥模擬模塊河道水質(zhì)模塊模型擴展應(yīng)用作物生長模塊河道演算模塊模型非點源污染模擬原理物質(zhì)運移內(nèi)容：1、營養(yǎng)物，包括有機氮、銨氮、亞硝氮、硝氮、有機/無機磷；2、農(nóng)藥；3、重金屬；4、病原菌；5、生化需氧量、溶解氧過程：與水循環(huán)過程類似，多數(shù)先在水文響應(yīng)單元計算各種產(chǎn)出量（陸面過程），再輸出到子流域的滯蓄水體以及河網(wǎng)系統(tǒng)進行循環(huán)過程氮素的土壤循環(huán)SWAT模型監(jiān)測土壤中的五種不同氮庫:無機氮庫（NH4+和NO3-）有機氮庫（新有機氮、活性有機氮和穩(wěn)定有機氮）新有機氮（FreshorganicN）是指以農(nóng)作物殘余和微生物的形式存在的有機氮;活性有機氮和穩(wěn)定有機氮是指土壤中以腐殖質(zhì)形式存在兩種不同類型的氮。土壤初始氮

腐殖質(zhì)有機氮初始硝酸氮礦化作用、分解作用/固氮作用腐殖質(zhì)礦化作物殘余的分解和礦化Nminf,ly

=0.8·δntr,ly·orgNfrsh,ly硝化作用和氨揮發(fā)硝化揮發(fā)

新有機氮orgNfrsh,surf=0.0015·rsdsurf

反硝化作用如果γsw,ly≥0.95，則如果γsw,ly<0.95，則Ndenit,ly=0.0

Ndenit,ly

=NO3ly?(1-exp[-1.4γtmp,lyorgCly])降雨中的氮Nrain=0.01·RNO3·Rday

氮運移磷素的土壤循環(huán)化肥收割綠肥/垃圾/淤泥綠肥/垃圾/淤泥礦化土壤有機質(zhì)吸附態(tài)無機磷固持解吸吸附礦物性土壤中磷主要以三種形式存在:腐殖質(zhì)中的有機磷難溶的礦物磷土壤溶液中的植物可利用磷

土壤初始磷

穩(wěn)定礦物磷活性礦物磷礦化作用、分解作用/固磷作用腐殖質(zhì)礦化作物殘余的分解和礦化無機磷的吸附作用溶液中遷移到活性礦物庫活性礦物庫中遷移到溶液腐殖質(zhì)有機磷淋溶作用Pmina,ly=1.4?βmin?γtmp,lyγsw,ly?orgPact,lyPsol┃actly

=Psolutiontly-minPactly·Psol┃actly

=0.1·(Psolutiontly-minPactly·)磷運移農(nóng)藥的地表水體循環(huán)主河道中（僅模擬一種農(nóng)藥）：1、水中：降解、揮發(fā)、底泥沉降、出流；2、底泥中：降解、再懸浮、解吸附、掩埋；滯蓄水體中（僅水庫，過程與主河道基本一致）農(nóng)藥的地表水體循環(huán)葉面施藥揮發(fā)降解沖洗入滲淋溶揮發(fā)產(chǎn)流帶走分解表層和亞表層施藥淋洗作用：降解作用：pstf,wsh=frwsh·pstf

psts,ly,t=psts,ly,0·exp[-kp,sol·t]病原菌運移病原菌的來源：SWAT僅概念性地模擬兩種菌群，一種為可長久生存的，一種為相對短命的。病原菌來自于綠肥(動物糞便），SWAT的肥料類型數(shù)據(jù)庫中有各種綠肥的含菌量參數(shù)。在施肥過程中，病原菌也一同施入，并在植物葉面和表層10mm的土層中進行分配。另外可通過點源輸入。病原菌的運移模擬：HRU的病原菌：1、植物葉面；2、土壤溶液；3、吸附在土壤顆粒中1、植物葉面的雨水沖刷；2、菌群的死亡-生長(3種介質(zhì)）；3、土壤溶液中細菌的淋溶（淋溶的細菌認為死亡）；4、地表產(chǎn)流帶走；5、在地表水體中（主河道、僅水庫）隨水流演進，并僅考慮死亡過程河道水質(zhì)模型SWAT模型中的河流水質(zhì)模型采用QUAL2E模型。該模型是以溶解氧為中心的多變量的綜合性河流水質(zhì)模型。它能按照使用者的要求，模擬河道中泥沙、葉綠素——藻類、有機氮、氨氮、有機磷、可溶性磷、亞硝酸鹽、硝酸鹽、礦物質(zhì)磷、生化需氧量、溶解氧、農(nóng)藥、三種任選的重金屬等不同水質(zhì)指標的濃度變化過程。營養(yǎng)元素的地表水體循環(huán)主河道中：1、藻類的死亡->增加有機氮和有機磷；2、藻類的生長->氮磷固持（包括銨氮、硝氮、無機磷）；3、有機氮/有機磷的底泥沉降；3、有機氮的礦化及底泥吸附態(tài)銨氮的釋放->銨氮；4、銨氮的硝化->亞硝氮->硝氮；5、有機磷的礦化及底泥吸附態(tài)無機磷的釋放->無機磷滯蓄水體中（池塘、濕地、水庫,不包括洼地）：1、隨地表徑流進入滯蓄水體，并出流進入主河道2、僅考慮營養(yǎng)元素的沉降，不模擬轉(zhuǎn)化過程河道水質(zhì)模擬市政和工廠排放非點源排放溶解物運移生物降解和轉(zhuǎn)化顆粒運移稀釋和擴散沉積作用沉積和再懸浮沉積和積累泥沙吸附作用河道水質(zhì)模型1—復(fù)氧作用；2—河底生物(包括底泥)的耗氧；3—碳化合物BOD耗氧；4—光合作用產(chǎn)氧；5—氨氮氧化耗氧；6—亞硝酸氮氧化耗氧；7—碳化BOD的沉淀；8—浮游植物對硝酸氮的吸收；9—浮游植物對磷(磷酸鹽磷)；10—浮游植物呼吸產(chǎn)生磷；11—浮游植物的死亡和沉淀；12—浮游植物呼吸產(chǎn)生氨氮；13—底泥釋放氨氮；14—氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮；15—亞硝酸氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮；16—底泥釋放磷。藻類模擬藻類（或葉綠素a）的生長和分解可以通過與生長率、呼吸速率、沉降率以及當前河流中藻體數(shù)量建立函數(shù)計算得出。藻類模擬呼吸或死亡速率：沉降速率：生長速率：光氮磷氮元素

在含氧水體中氮是逐級轉(zhuǎn)化的，從有機氮轉(zhuǎn)成氨氮再轉(zhuǎn)為氮，亞硝酸態(tài)氮，最后成為硝酸氮。有機氮、氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮通過沉降和底泥吸附從河道中除去。氮元素有機氮：氨氮：亞硝酸態(tài)氮：硝態(tài)氮：磷元素

磷循環(huán)和氮循環(huán)相似。藻體死亡后，藻體內(nèi)的磷轉(zhuǎn)化為有機磷。有機磷再經(jīng)過礦化成為可被藻類吸收的溶解態(tài)磷。同時，有機磷也可能會通過沉降作用從河流中去除。有機磷：無機（可溶性）磷生化需氧量及溶解氧生化需氧量(CBOD)：指水體中有機物質(zhì)分解所需要的氧氣的總量。由點源輸入到河網(wǎng)系統(tǒng)，在主河道和水庫中循環(huán)。1、CBOD的底泥沉降；2、CBOD的氧化分解（耗氧）生化需氧量及溶解氧

溶解氧(DO)：水體中的溶解氧濃度和大氣復(fù)氧、光合作用、動植物呼吸作用、底泥需氧量、生化需氧量、硝化作用、鹽度、溫度等相關(guān)。1、復(fù)氧過程。大氣復(fù)氧、藻類的光合作用、水體擾動復(fù)氧(壩體)2、消耗過程。藻類的呼吸作用、CBOD耗氧、底泥耗氧、銨氮硝化、亞硝氮硝化重金屬的運移

允許模擬3種SWAT的重金屬來源于點源輸入。重金屬運移是SWAT的物質(zhì)運移模擬中唯一一個不考慮HRU因素的物質(zhì)運移，僅是簡單地計算隨河網(wǎng)系統(tǒng)水流演進過程和物質(zhì)量平衡。蓄水體水質(zhì)模擬SWAT湖泊、水庫水質(zhì)模型采用了一個簡單的污染負荷平衡模型。同時在模擬較為復(fù)雜的湖泊時，SWAT采用了分布式WASP水質(zhì)模型。蓄水體水質(zhì)模擬

模擬水體中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程時，SWAT假設(shè)在一個完全均勻的水體，當營養(yǎng)物質(zhì)進入水體的同時，就會均勻分布于整個水體。這個假設(shè)忽略了水體中的分層現(xiàn)象以及由于水體表層浮游生物引起的表層和下層之間的差異的存在。水體初始水量：水體初始氮磷含量：沉積作用導(dǎo)致水體中營養(yǎng)物質(zhì)的損失量等于區(qū)域內(nèi)沉積物－水界面通量和面積的乘積。在穩(wěn)態(tài)情形下，水庫污染負荷總平衡方程為：二、建模過程與關(guān)鍵步驟——以AVSWAT2005模型自帶數(shù)據(jù)庫為例影響因素DEM精度、降水不均勻性、子流域劃分輸入?yún)?shù)：土壤物化性質(zhì)、植被生理生態(tài)水資源開發(fā)利用：水利工程、工農(nóng)業(yè)取用水其他因素：對流域的熟悉程度模擬：徑流模擬：基礎(chǔ)泥沙模擬：遷移機理污染物模擬：與徑流和泥沙的關(guān)系主要步驟主要步驟數(shù)據(jù)準備矢量圖：DEM、土地利用、土壤圖、氣象水文站點位置等文本：土地利用和土壤數(shù)據(jù)庫鏈接表表格：氣象水文站點（包含高程、經(jīng)緯度信息）輸入氣象資料表：各站點日最高最低氣溫、日降水量、日蒸發(fā)蒸騰、日風(fēng)速露點溫度等其他：取用水、引水地點等校核資料：控制水文站日徑流量、水庫調(diào)節(jié)方式、實測污染物負荷數(shù)據(jù)準備點排放數(shù)據(jù)表－年度負荷點源或者入口排放數(shù)據(jù)可以用四種方法進行總結(jié)：穩(wěn)定日負荷，平均年負荷，平均月負荷，日負荷。用穩(wěn)定日負荷對排放數(shù)據(jù)進行總結(jié)，則要在點排放數(shù)據(jù)對話框中輸入數(shù)據(jù)。對其他三種方法，界面要求預(yù)先生成包含點排放數(shù)據(jù)的文件。Name定義Name定義YEAR測量數(shù)據(jù)的年份NH3YR年日均氨負荷(kg/day)FLOYR年日均水負荷量(m3/day)NO2YR年日均亞硝酸鹽負荷(kg/day)SEDYR年日均泥沙負荷(kg/day)CMTL1YR年日均保守金屬＃1負荷(kg/day)ORGNYR年日均有機氮負荷(kg/day)CMTL2YR年日均保守金屬＃2負荷(kg/day)ORGPYR年日均有機磷負荷(kg/day)CMTL3YR年日均保守金屬＃3負荷(kg/day)NO3YR年日均硝酸鹽負荷(kg/day)BACTPYR年日均持久細菌負荷(#bact/100ml)MINPYR年日均可溶性磷負荷(kg/day)BACTLPYR年日均非持久細菌負荷(#bact/100ml)主要步驟開始界面主要步驟流域描述主界面主要步驟流域描述主要步驟添加土地利用和土壤數(shù)據(jù)-ArcSWAT中有坡度劃分主要步驟添加氣象數(shù)據(jù)-劃分子流域降水和氣象數(shù)據(jù)應(yīng)在相應(yīng)目錄下主要步驟寫入數(shù)據(jù)主要步驟設(shè)定參數(shù)-運行模型主要步驟輸出結(jié)果查看手動修改輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)庫土壤氣象土地利用殺蟲劑耕作城市點源污染排放入口排放水庫子流域點源污染排放排放情景選擇與輸入穩(wěn)定日負荷點源污染排放排放情景選擇與輸入年均日負荷月均日負荷日負荷流程相似入口排放修改穩(wěn)定日負荷年均日負荷月均日負荷日負荷與點源污染輸入方式類似水庫輸入數(shù)據(jù)修改水庫輸入數(shù)據(jù)修改泄流方式選擇年均泄流速度日水庫出流月均水庫出流模擬-設(shè)定目標泄流量水庫輸入數(shù)據(jù)修改水庫水質(zhì)數(shù)據(jù)子流域數(shù)據(jù)修改子流域氣象站點常規(guī)數(shù)據(jù)水文響應(yīng)單元地下水河道匯流用水……子流域數(shù)據(jù)修改氣象站點子流域數(shù)據(jù)修改常規(guī)輸入數(shù)據(jù)修改水文相應(yīng)單元子流域數(shù)據(jù)修改主河道匯流地下水用水子流域數(shù)據(jù)修改農(nóng)業(yè)管理措施一般管理信息水文參數(shù)-CN值子流域數(shù)據(jù)修改農(nóng)業(yè)管理措施特定操作必需以日或者植物生長階段（熱量單元）來安排種植開始、灌溉、施肥、殺蟲劑子流域數(shù)據(jù)修改農(nóng)業(yè)管理措施耕作收獲和割除收獲子流域數(shù)據(jù)修改農(nóng)業(yè)管理措施放牧自動灌溉自動施肥子流域數(shù)據(jù)修改農(nóng)業(yè)管理措施土地清理圈圍和釋放長期施肥選擇數(shù)據(jù)適用區(qū)域子流域數(shù)據(jù)修改土壤化學(xué)參數(shù)河流水質(zhì)子流域數(shù)據(jù)修改水庫坑塘輸出結(jié)果查看結(jié)果并作圖輸出結(jié)果子流域1在1977年的產(chǎn)水量保存工程回到主界面保存模擬步驟重點水量、泥沙模擬精度高點源污染輸入正確：位置、量農(nóng)業(yè)管理措施：施肥量、日期（生長期）灌溉耕作土壤化學(xué)參數(shù)準確三、應(yīng)用實例新安江流域非點源污染模擬淮河流域閘壩調(diào)控下水量水質(zhì)模擬溫榆河流域水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度68在中國干旱半干旱、濕潤地區(qū)等10多個小、中、大流域尺度得到了應(yīng)用。主要應(yīng)用于徑流模擬、非點源污染模擬、閘壩評估及調(diào)度、以及氣候變化等方面。新安江流域非點源污染模擬69數(shù)據(jù)收集新安江流域非點源污染模擬數(shù)據(jù)類型尺度數(shù)據(jù)屬性DEM網(wǎng)格:30m×30m高程,坡度,坡長土地利用網(wǎng)格:30m×30m土地利用分類土壤類型1:1,000,000土壤分類及其理化數(shù)據(jù)雨量站48個(2000-2010年)日降水量氣象站3個(2000-2010年)日最高最低氣溫、風(fēng)速、相對濕度、日照時數(shù)水文站6個(2000-2010年)月徑流過程水質(zhì)斷面3個(2000-2010年)月泥沙、總磷、總氮等水質(zhì)指標濃度社會經(jīng)濟13個縣級行政區(qū)化肥使用量(折純)、牲畜存欄數(shù)、人口等數(shù)據(jù)收集71參數(shù)選擇及率定-水質(zhì)①地表產(chǎn)流過程影響泥沙、N和P負荷的參數(shù)：SPCON：泥沙輸移線性系數(shù)；SPEXP：泥沙輸移指數(shù)系數(shù)；USLE_K：土壤侵蝕力因子ERORGN：氮在土壤中的富集率；ERORGP：磷在土壤中的富集率；NPERCO：氮的下滲系數(shù)，地表徑流中氮的濃度與下滲水流中氮的濃度比；PPERCO：磷的下滲系數(shù)，地表徑流中氮的濃度與下滲水流中氮的濃度比，；PHOSKD：磷的土壤分離系數(shù)，指表層10mm土壤中可溶性磷的濃度和地表徑流中可溶性磷的濃度之比；②影響氮、磷在河道水質(zhì)模擬參數(shù)：在水體中有機氮可以轉(zhuǎn)化到氨氮、亞硝酸鹽氮然后到硝酸鹽氮。磷循環(huán)過程與氮循環(huán)有相似的轉(zhuǎn)化關(guān)系，故考慮如下幾個參數(shù)的率定：BC3：20?C時有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮的速度常數(shù)；BC1：20?C時氨氮生物氧化速度常數(shù)；BC2：20?C時亞硝酸鹽氮的生物氧化速度常數(shù)；BC4：20?C時有機磷的礦化速度常數(shù)；RK1：20°C時CBOD氧化速率RK3：20°C時CBOD的沉降速率細菌分配系數(shù)Mgt和fert.dat文件的制作編號礦物質(zhì)氮的比例礦物質(zhì)磷的比例有機磷的比例有機氮的比例氨氮的比例穩(wěn)定細菌比例弱穩(wěn)定細菌比例名稱MgtFert.dat73流量泥沙總氮總磷屯溪模擬結(jié)果74流量泥沙總氮總磷漁梁模擬結(jié)果75模擬指標時段評價指標三陽坑臨溪新亭月潭漁梁屯溪水量率定期體積誤差-0.020.00-0.09-0.090.02-0.02相關(guān)系數(shù)0.950.960.950.950.930.95效率系數(shù)0.910.920.900.890.870.91檢驗期體積誤差0.010.010.090.080.070.07相關(guān)系數(shù)0.970.950.910.970.960.97效率系數(shù)0.920.890.810.930.880.92泥沙率定期體積誤差-----0.09-0.06相關(guān)系數(shù)----0.720.85效率系數(shù)----0.500.60檢驗期體積誤差-----0.050.09相關(guān)系數(shù)----0.900.89效率系數(shù)----0.750.76總氮率定期體積誤差----0.03-0.06相關(guān)系數(shù)----0.670.50檢驗期體積誤差----0.000.03相關(guān)系數(shù)----0.380.30總磷率定期體積誤差-----0.060.02相關(guān)系數(shù)----0.850.74檢驗期體積誤差----0.100.14相關(guān)系數(shù)----0.530.80新安江非點源污染估算模型模擬結(jié)果76降水-徑流空間分布圖77污染負荷空間分布78泥沙總氮總磷行政區(qū)縣各年產(chǎn)污量淮河流域閘壩調(diào)控下水量水質(zhì)模擬嵌入閘壩群運行的流域水循環(huán)分布式SWAT模型

淮河流域是我國人口最密集、閘壩最多和污染最為嚴重的流域?；春恿饔蚰壳耙雅d建約1.1萬余座閘壩,占全國的一半以上。閘壩在防洪、灌溉供水等方面發(fā)揮巨大效益。但工程修建后對河流生態(tài)與環(huán)境造成的影響，已成為國內(nèi)外關(guān)注的焦點?；春恿饔蚧春恿饔蚋艣r（1）SWAT模型與閘壩調(diào)度方式的耦合 SWAT模型中水庫水平衡方程:SWAT模型??SWAT模型所提供的四種模擬水庫：出流方式中實測日/月出流量需要輸入模擬期間的所有水庫日/月觀測徑流數(shù)據(jù)；目標泄水控制出流需要調(diào)查獲得每個水庫每個月的目標蓄水量以及最小/最大下泄流量這三種模式方式都需要非常詳細的閘壩運行資料；無控制年平均放水率只需要主溢洪道和緊急溢洪道水位對應(yīng)的蓄水量和水面面積，并沒有包含閘壩的調(diào)度，將直接導(dǎo)致徑流過程模擬的誤差較大。?（1）SWAT模型與閘壩調(diào)度方式的耦合

在我國閘壩的設(shè)計時，閘壩的水位、庫容和下泄流量存在對應(yīng)關(guān)系。閘壩的運行調(diào)度時，閘壩的下泄流量主要依據(jù)閘上水體達到某一水位（或庫容）。因此三者之間存在一定的相關(guān)關(guān)系：白龜山水庫：白龜山水庫的泄流量、壩上蓄水量、庫容面積及水位之間的相關(guān)關(guān)系

（1）SWAT模型與閘壩調(diào)度方式的耦合 淮河流域重點水庫和水閘泄流量、壩上蓄水量及水位之間的相關(guān)關(guān)系

相關(guān)性非常顯著（2）SWAT中水質(zhì)模塊的改進

（1）在水庫水質(zhì)模塊中，采用污染負荷平衡方程考慮BOD的沉淀、降解，添加模型中水庫BOD模擬功能。（2）建立COD與BOD之間的關(guān)系。從COD和BOD氧化機理上分析，兩者存在一定的線性關(guān)系。（3）修改模型中水庫、河道和子流域輸出程序，以濃度形式輸出不同水質(zhì)指標的變化過程。

研究選取蚌埠閘為流域出口，建立了閘壩運行環(huán)境下SWAT模型，共劃分了129個子流域和468個水文響應(yīng)單元。主要大型閘壩按其所在地理位置作為相應(yīng)子流域的出口控制斷面加入模型中。（3）模型的建立 淮河流域閘壩、河網(wǎng)、子流域耦合分布圖子流域：129hru：468閘壩：31參數(shù)的選擇和率定1963-2000年（率定期1963-1990年，檢驗期1991-2000年）40個閘控斷面和水文斷面水量模擬：水質(zhì)模擬：1984-2000年期間不連續(xù)月濃度資料。模擬負荷為氨氮和CODMn。36個斷面敏感性分析指標：類別指標敏感性I0.00≤|I|<0.05可以忽略II0.05≤|I|<0.20適中III0.20≤|I|<1.00敏感IV|I|≥1.00非常敏感參數(shù)的選擇和率定參數(shù)河流水庫徑流NH3-NCODMn徑流NH3-NCODMnⅠClassⅠClassⅠClassⅠClassⅠClassⅠClass水量CN0.32Ⅲ(p)0.44Ⅲ(p)1.07Ⅳ(p)0.18Ⅱ(p)0.22Ⅲ(p)0.61Ⅲ(p)ESCO0.34Ⅲ(p)0.19Ⅱ(p)0.32Ⅲ(p)0.25Ⅲ(p)0.82Ⅲ(p)0.10Ⅱ(p)EPCO-0.05Ⅱ(n)-0.04Ⅰ(n)-0.03Ⅰ(n)-0.03Ⅰ(n)-0.01Ⅰ(n)0.02Ⅰ(p)Sol_AW-0.45Ⅲ(n)-0.27Ⅲ(n)-1.42Ⅳ(n)-0.32Ⅲ(n)-0.15Ⅱ(n)-0.44Ⅲ(n)Sol_k0.10Ⅱ(p)-0.01Ⅰ(n)-0.40Ⅲ(n)0.06Ⅱ(p)1.92Ⅳ(p)-0.06Ⅱ(n)Sol_z-0.89Ⅲ(n)-0.22Ⅲ(n)-1.14Ⅳ(n)-0.44Ⅲ(n)-0.11Ⅱ(n)-0.54Ⅲ(n)水質(zhì)NSETLR-NS-0.11Ⅱ(n)-NS-NS-1.13Ⅳ(n)-NSBSETLR-NS-NS-0.19Ⅱ(n)-NS-NS-0.64Ⅲ(n)Chla-NS0.00Ⅰ(p)0.00Ⅰ(p)-NS0.00Ⅰ(p)0.00Ⅰ(p)RK1-NS-NS-4.02Ⅳ(n)-NS-NS-2.73Ⅳ(n)RK3-NS-NS-1.61Ⅳ(n)-NS-NS-0.87Ⅲ(n)BC1-NS-0.88Ⅲ(n)-NS-NS-1.55Ⅳ(n)-NSBC3-NS0.28Ⅲ(p)-NS-NS0.20Ⅲ(p)-NSCtoB-NS-NS0.79Ⅲ(p)-NS-NS0.93Ⅲ(p)ERORGN-NS0.97Ⅲ(p)-NS-NS0.09Ⅰ(p)-NSErcbod-NS-NS0.76Ⅲ(p)-NS-NS0.41Ⅲ(p)（4）模擬結(jié)果

水庫模擬白龜山水庫12座水庫模擬結(jié)果（4）模擬結(jié)果

水閘模擬蚌埠閘11座水閘模擬結(jié)果（4）模擬結(jié)果王家壩23個水文站模擬結(jié)果（4）模擬結(jié)果王家壩23個水文站模擬結(jié)果（5）小結(jié) 通過對淮河流域的徑流模擬表明，在率定期水庫斷面的平均相關(guān)系數(shù)和平均效率系數(shù)為0.72和0.47，水閘為0.83和0.67，水文斷面為0.88和0.73。而在檢驗期內(nèi)水庫的平均相關(guān)系數(shù)和效率系數(shù)為0.68和0.40，水閘為0.81和0.51，水文斷面為0.80和0.56。水文站的模擬效果最好，其次為水閘，最差的為水庫。但模擬結(jié)果均在可接受的范圍內(nèi)。氨氮模擬相關(guān)系數(shù)在0.45以上的斷面共19個，占53%，平均相關(guān)系數(shù)為0.46；CODMn模擬相關(guān)系數(shù)在0.45以上的斷面共22個，占61%，平均相關(guān)系數(shù)為0.52。溫榆河流域水量水質(zhì)聯(lián)合調(diào)度北京市水資源嚴重短缺，已成為經(jīng)濟社會發(fā)展的制約因素；溫榆河是唯一一條發(fā)源于北京市且常年有水的河流，流域生態(tài)水環(huán)境狀況直接影響該區(qū)域經(jīng)濟社會的協(xié)調(diào)發(fā)展和功能定位。河道水體污染嚴重，水生態(tài)系統(tǒng)退化明顯；流域內(nèi)所有河道水體水質(zhì)全部為劣Ⅴ類水體土壤類型土地利用排污口氣象信息資料收集子流域：39個流域出口：北關(guān)閘閘壩：10座北關(guān)閘、上莊閘、沙河水庫、尚信橡膠壩、鄭各莊橡膠壩、十三陵水庫、魯疃閘、桃峪口水庫、葦溝閘、辛堡閘94個主要排污口55座污水處理廠和再生水廠參數(shù)名稱定義文件取值范圍水文CN2第二種土壤濕潤條件下的CN值.mgt（43，96）ESCO土壤蒸發(fā)修正系數(shù).hru（0.005，0.845）EPCO植物蒸騰修正系數(shù).hru（0.005，0.845）SOL_AW土壤有效蓄水能力.sol（0.10，0.25）SOL_K土壤的水力傳導(dǎo)度.sol（0.05，1.68）SOL_Z土壤層厚度.sol（96，1040）水質(zhì)BSETLRCOD在水庫中的沉降速度.lwq（-100，100）NSETLR氮在水庫的沉降速度.lwq（-500，5.5）RK120°C時CBOD氧化速率.swq（0.0，3.4）RK320°C時CBOD的沉降速率.swq（-0.10，0.36）BC120°C時氨氮的氧化速率.swq（0.05，0.10）BC320°C時有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮的速率.swq（0.20，0.40）CtoB污水的可生化性系數(shù).swq（1.2，2.3）ERORGN土壤中有機氮的富集率.hru（1.8，3.5）ECBOD土壤中有機污染物的富集率.hru（0.1，1.5）參數(shù)選擇與率定水量氨氮COD水量水質(zhì)模擬：沙河閘斷面水量氨氮COD水量水質(zhì)模擬：北關(guān)閘斷面斷面水量模擬氨氮CODMn相對誤差相關(guān)系數(shù)效率系數(shù)相對誤差相對誤差沙河閘8%0.570.4053%30%魯疃閘---33%56%辛堡閘---34%70%葦溝閘---35%44%北關(guān)閘-5%0.860.8415%69%斷面多年平均不同保證率來水量2004-2005年年平均徑流模擬P=50%P=75%P=95%沙河閘78306290453036007348魯疃閘13160108708260688013244北關(guān)閘5215048320412303549062913水量模擬：沙河閘和北關(guān)閘的年徑流總量都接近于斷面多年平均徑流量；北關(guān)閘模擬相關(guān)系數(shù)和效率系數(shù)都在0.80以上。水質(zhì)模擬：沙河閘、魯疃閘、辛堡閘、葦溝閘和北關(guān)閘的斷面氨氮模擬平均相對誤差為34%，COD的平均相對誤差為54%。水量水質(zhì)模擬結(jié)果基于耦合閘壩系統(tǒng)的溫榆河流域SWAT模型，通過沙河閘、魯疃閘、新堡閘、葦溝閘、北關(guān)閘等多閘壩的調(diào)控，進行水污染修復(fù)與整治，使溫榆河干流水體水質(zhì)濃度盡量達到所在水功能區(qū)劃的濃度標準，從而提高流域內(nèi)水資源的可利用量，實現(xiàn)流域水資源的高效利用。閘壩優(yōu)化調(diào)度模型與多情景分析目標函數(shù)：

當流域污染嚴重時，下游水體的等標污染指數(shù)最小庫容約束閘壩下泄流量約束水量平衡約束約束條件：模型求解采用遺傳算法該指數(shù)數(shù)值小于等于1，說明該斷面水體沒有受到污染；數(shù)值大于1，說明該斷面水體已受到污染,數(shù)值越大，超標越嚴重。

當流域污染較輕時，總達標水資源量最