文献分享 | 环境工程技术学报：多情景分析的农业面源污染关键源区识别软件开发及应用

题目：多情景分析的农业面源污染关键源区识别软件开发及应用

杂志：环境工程技术学报

为解决农业面源污染关键源区识别过程中情景单一、数据量大、涉及环节多，以及模型复杂、操作繁琐和治理效果不明确等问题，该研究采用GIS技术结合InVEST的产水量与营养物传输率模型，构建了可进行农业面污染关键源区识别与治理模拟的信息系统。设计了基于入河负荷、潜在径流浓度、负荷与产水量比值3种不同情景下的关键源区识别功能，模拟了3种情景下关键源区的分布状况；整合了InVEST的产水量、营养物传输率和流失负荷等模型；设计了面源污染关键源区治理模拟功能，可直观展示3种情景下识别出的关键源区的治理效果；并以海河流域为例，应用该软件对农田总氮（TN）面源关键源区进行了识别和模拟治理。

结果表明：1）基于入河负荷情景下识别出的关键源区较为分散，分布在除永定河与子牙河水系外的大部分水系；基于潜在径流浓度情景下的关键源区分布较为集中，多分布在流域中部至南部，其余分布在东南部；基于负荷与产水量比值情景下识别出的关键源区分布高度集中，分布在流域中部至南部。2）基于潜在径流浓度、负荷与产水量比值情景在TN、总磷（TP）模拟治理中的效果接近，且明显优于基于入河负荷情景；结合软件中设定的基于入河负荷、潜在径流浓度、负荷与产水量比值3种情景进行分析，能降低复杂地理环境带来的影响，提高面源污染关键源区的识别效率，提升面源污染关键源区治理决策的科学性，具有实用性。

1.针对面源污染的复杂过程，设计开发了多情景分析的农业面源污染关键源区识别软件。软件具备拓扑关系分析、产水量分析、入河负荷估算、径流浓度分析、关键源区识别和关键源区模拟治理等功能，可以有效模拟农业面源的分布情况；

2.以海河流域为例，进行了农业面源污染关键源区的识别和治理模拟应用，关键源区识别结果显示，流域TN负荷呈现自西北向东南方向增长的分布特征，中部—东南部地区的潜在TN径流浓度较高，中部—南部地区的TN负荷与产水量比值明显高于其他地区。模拟治理的结果表明，基于入河负荷情景对氮或磷的面源污染关键源区治理效果较不理想，而基于潜在径流浓度、负荷与产水量比值情景的治理效果较好，且后者略优于前者。

本研究考虑了面源污染的多个过程，基于DEM构件水文网络拓扑结构，并通过地形指数评估了污染物在传输过程中的损失，实现了集水区尺度的面源污染模拟，并分别提出基于入河负荷、潜在径流浓度、负荷与产水量比值的面源污染关键源区识别方法，文中的许多公式与思路值得借鉴。

但文章也存在着一定的不足，例如对氮磷流失负荷和传输损失的估计比较简单，对关键源区治理的研究也存在着一定的不足。

文章信息

覃苑,胡海棠,淮贺举,李存军,张巧玲,杨铁利,王佳宇.多情景分析的农业面源污染关键源区识别软件开发及应用[J].环境工程技术学报,2022,12(04):1288-1297.

分享人介绍

朱凯航 2020级硕士生

研究方向：分布式模型开发

邮箱：202021180019@mail.bnu.edu.cn

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