基於人為氮淨輸入及入河係數的流域河流氮輸出負荷估算

2021-03-01 農業環境科學

構建基於流域人為氮淨輸入及其入河係數的河流總氮(TN)負荷模型,以探索解決由於面源汙染傳輸空間異質性、傳統入河係數核算不確定性較大等問題所導致的典型流域基本測算單元精細化模擬結果難以向大尺度擴展的問題。以面源汙染轉化較複雜的亞熱帶南方丘陵區源頭流域為研究區,通過建立流域人為氮淨輸入模型(NANI)和TN 入河係數關鍵影響因子(水文、地形地貌、土地利用等)回歸模型,對河流TN 負荷通量進行估算。同時將基於小尺度流域(金井河)構建的相關模型向下遊大尺度流域(撈刀河)進行應用。

結果表明:金井河流域8 個集水區(面積2.6~204.1 km2)NANI 從2012 年到2017年呈現顯著降低趨勢,變化範圍為(81.7±7.0)~(198.2±32.5)kg·hm-2·a-1,其中氮沉降、化肥淨輸入為主要輸入源;構建了基於徑流係數和高程為變量的NANI 入河係數回歸模型,並結合NANI 模型對河流TN 負荷進行模擬,模型決定係數(R2)、納什效率係數(NSE)分別為0.729、0.714;將基於金井河流域構建的河流氮負荷模型應用於撈刀河流域(2 543 km2),4 個監測斷面模擬值與實測值誤差範圍為10.3%~17.2%。

研究表明,基於流域人為氮淨輸入及其入河係數的河流TN 負荷模型在一定程度上滿足科學、便捷、適用性,可用於南方丘陵區農業面源汙染負荷的估算。

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