國內(nèi)外非點(diǎn)源污染模型研究進(jìn)展

楊立夢　高紅濤

（1四川省金核環(huán)保工程有限公司四川成都6100002中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司四川成都610000）

國內(nèi)外非點(diǎn)源污染模型研究進(jìn)展

楊立夢1高紅濤2

（1四川省金核環(huán)保工程有限公司四川成都6100002中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司四川成都610000）

近年，我國水環(huán)境污染嚴(yán)重，非點(diǎn)源污染是絕大多數(shù)受污染河流及湖泊的污染負(fù)荷的主要來源。本文對近年國內(nèi)外對非點(diǎn)源污染模型的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)討論，旨在為非點(diǎn)源污染的防治規(guī)劃和措施制定提供參考依據(jù)和研究方向。

水污染；非點(diǎn)源污染

污染物進(jìn)入水體的方式有多種，主要可分為通過無固定排放點(diǎn)的非點(diǎn)源污染和固定排放口集中排放的點(diǎn)源污染。研究表明，隨著對水體污染的重視和污水處理技術(shù)的進(jìn)步，一定程度上點(diǎn)源污染已得到控制，而非點(diǎn)源污染日益成為地表水體的主要污染源[1]。非點(diǎn)源污染是指污染物在降雨徑流的沖刷作用下，從非特定地點(diǎn)進(jìn)入地表受納水體而引起的水體污染。非點(diǎn)源污染具有污染源隨機(jī)、分散隱蔽等特點(diǎn)，因此非點(diǎn)源污染較難控制。

1　國外非點(diǎn)源污染研究進(jìn)展

20世紀(jì)60年代，北美和西歐等發(fā)達(dá)國家首先就非點(diǎn)源污染模型的建立展開研究。最初的非點(diǎn)源污染模型主要是通過統(tǒng)計(jì)分析污染負(fù)荷與徑流量或土地利用方式之間的關(guān)系，建立僅關(guān)注非點(diǎn)源污染的輸入和輸出，而未考慮非點(diǎn)源污染遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理和過程的經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型。經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型的特點(diǎn)是對數(shù)據(jù)量要求較少，并且其應(yīng)用準(zhǔn)確度較高，土壤侵蝕方程和徑流曲線方程是其中具有較高影響力的模型。通過在眾多流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷的估算應(yīng)用，經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型取得了良好的應(yīng)用價(jià)值。

20世紀(jì)70年代，隨著研究人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型的局限性，研究者開始關(guān)注非點(diǎn)源污染的物理、化學(xué)過程的機(jī)理研究[2]。模型研究由監(jiān)測轉(zhuǎn)向污染機(jī)理以及污染預(yù)測的探究，機(jī)理模型特點(diǎn)是能夠通過合理核準(zhǔn)、率定模型通用參數(shù)、可定量評價(jià)非點(diǎn)源污染，也能較為準(zhǔn)確的預(yù)測生產(chǎn)條件改變而引起的流域水質(zhì)和流量的變化。此階段的代表模型有：SWMM模型、HSPF模型等。

20世紀(jì)80年代，隨著全球水污染問題的日益嚴(yán)重，非點(diǎn)源污染的研究進(jìn)入應(yīng)用模型階段。非點(diǎn)源污染問題得到了廣泛重視，美歐發(fā)達(dá)國家陸續(xù)制定了明確針對非點(diǎn)源污染的規(guī)定和條款，非點(diǎn)源污染進(jìn)入全面治理和防治階段。這段時(shí)期主要代表模型為化學(xué)污染物徑流負(fù)荷和流失模型，該模型是美國農(nóng)業(yè)部研發(fā)的，主要應(yīng)用于描述城市徑流污染。此外在此模型基礎(chǔ)上所開發(fā)出的應(yīng)用于監(jiān)測與評估非點(diǎn)源污染的模型AGNPS、EPIC等也得到了廣泛應(yīng)用。

20世紀(jì)90年代后，衛(wèi)星遙感及計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，“3S”技術(shù)（全球定位系統(tǒng)GPS、遙感RS、地理信息系統(tǒng)GIS）被研究人員應(yīng)用于非點(diǎn)源污染模型的污染物遷移、轉(zhuǎn)化研究，非點(diǎn)源污染模型對空間分析能力得到了極大提高。BASINS、SWAT[6]等改進(jìn)模型應(yīng)用3S技術(shù)，使模型在模擬、預(yù)測、數(shù)據(jù)分析處理、結(jié)果分析與顯示方式方面的能力大為提高。

2　國內(nèi)非點(diǎn)源污染研究進(jìn)展

我國的非點(diǎn)源污染模型研究開始于20世紀(jì)80年代，最初為引用國外已成熟的模型，應(yīng)用于我國非點(diǎn)源污染的模擬研究。研究學(xué)者研究土壤流失方程，并根據(jù)我國自然環(huán)境修正了土壤流失方程的降雨侵蝕因子，并應(yīng)用于于橋水庫流域的研究[3]。

國外各類非點(diǎn)源污染模型對于中國的適用性有較大局限性，國內(nèi)研究人員對模型進(jìn)行開發(fā)研究，研究出輸入資料要求不高，應(yīng)用性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)較為簡單的簡單機(jī)理模型。龍?zhí)煊宓萚4]在USLE模型的基礎(chǔ)上，建立了污染負(fù)荷模型，并應(yīng)用該模型對嘉陵江流域進(jìn)行了模擬研究，模擬結(jié)果表明該模型對流域水土流失產(chǎn)生的氮磷非點(diǎn)源污染負(fù)荷模擬有較高的精確度。饒群等[5]通過對監(jiān)測得到的水質(zhì)水量資料及水文模型進(jìn)行分析，建立起了非點(diǎn)源總氮污染負(fù)荷與流量模數(shù)的關(guān)系方程，并經(jīng)過驗(yàn)證分析表明，模型對降雨充沛地區(qū)的總氮非點(diǎn)源負(fù)荷量模擬有較高的精確性。

3　研究展望

經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型是量化和評價(jià)非點(diǎn)源污染的最直接和最有效的方法，經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型能夠?qū)⒈O(jiān)測得到的流域的非點(diǎn)源污染量化，可供于分析非點(diǎn)源污染的時(shí)間空間特征，其研究成果可為政府在流域非點(diǎn)源污染控制規(guī)劃和管理措施上提供幫助。但其缺點(diǎn)是，缺乏機(jī)理基礎(chǔ)，精度較低。而考慮污染物遷移轉(zhuǎn)化的機(jī)理模型對資料要求高，適用流域范圍狹窄，模型具有不確定性，這也是目前模型研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

[1]Line Daniel E,McLaughlin Richard A,Osmond Deanna L,et al. Nonpoint sources[J].Water Environment Research,1998,70(4): 895-912.

[2]Kinnell P.I.A.AGNPS-UM:applying the USLE-M within the agricultural non point source pollution model[J].Environmental Modelling&Software,2000,15(3):331-341.

[3]陳國湖.農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型AGNPS及GIS的應(yīng)用[J].人民長江,1998,29(4):20-22.

[4]龍?zhí)煊?李繼承,劉臘美.嘉陵江流域吸附態(tài)非點(diǎn)源污染負(fù)荷研究[J].環(huán)境科學(xué),2008,29(7):1811-1817.

[5]饒群,徐炎華,張宇鋒,等.隔河巖水庫庫區(qū)總氮非點(diǎn)源模型研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2004,27(1):38-39.