國內(nèi)外非點源污染模型研究進展

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中國建筑西南設計研究院有限公司四川成都610000）

國內(nèi)外非點源污染模型研究進展

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中國建筑西南設計研究院有限公司四川成都610000）

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

水污染；非點源污染

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

1　國外非點源污染研究進展

20世紀60年代，北美和西歐等發(fā)達國家首先就非點源污染模型的建立展開研究。最初的非點源污染模型主要是通過統(tǒng)計分析污染負荷與徑流量或土地利用方式之間的關系，建立僅關注非點源污染的輸入和輸出，而未考慮非點源污染遷移轉(zhuǎn)化機理和過程的經(jīng)驗統(tǒng)計模型。經(jīng)驗統(tǒng)計模型的特點是對數(shù)據(jù)量要求較少，并且其應用準確度較高，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源污染負荷的估算應用，經(jīng)驗統(tǒng)計模型取得了良好的應用價值。

20世紀70年代，隨著研究人員發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗統(tǒng)計模型的局限性，研究者開始關注非點源污染的物理、化學過程的機理研究[2]。模型研究由監(jiān)測轉(zhuǎn)向污染機理以及污染預測的探究，機理模型特點是能夠通過合理核準、率定模型通用參數(shù)、可定量評價非點源污染，也能較為準確的預測生產(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80年代，隨著全球水污染問題的日益嚴重，非點源污染的研究進入應用模型階段。非點源污染問題得到了廣泛重視，美歐發(fā)達國家陸續(xù)制定了明確針對非點源污染的規(guī)定和條款，非點源污染進入全面治理和防治階段。這段時期主要代表模型為化學污染物徑流負荷和流失模型，該模型是美國農(nóng)業(yè)部研發(fā)的，主要應用于描述城市徑流污染。此外在此模型基礎上所開發(fā)出的應用于監(jiān)測與評估非點源污染的模型AGNPS、EPIC等也得到了廣泛應用。

20世紀90年代后，衛(wèi)星遙感及計算機技術(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）被研究人員應用于非點源污染模型的污染物遷移、轉(zhuǎn)化研究，非點源污染模型對空間分析能力得到了極大提高。BASINS、SWAT[6]等改進模型應用3S技術(shù)，使模型在模擬、預測、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)非點源污染研究進展

我國的非點源污染模型研究開始于20世紀80年代，最初為引用國外已成熟的模型，應用于我國非點源污染的模擬研究。研究學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，并應用于于橋水庫流域的研究[3]。

國外各類非點源污染模型對于中國的適用性有較大局限性，國內(nèi)研究人員對模型進行開發(fā)研究，研究出輸入資料要求不高，應用性較強，結(jié)構(gòu)較為簡單的簡單機理模型。龍?zhí)煊宓萚4]在USLE模型的基礎上，建立了污染負荷模型，并應用該模型對嘉陵江流域進行了模擬研究，模擬結(jié)果表明該模型對流域水土流失產(chǎn)生的氮磷非點源污染負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行分析，建立起了非點源總氮污染負荷與流量模數(shù)的關系方程，并經(jīng)過驗證分析表明，模型對降雨充沛地區(qū)的總氮非點源負荷量模擬有較高的精確性。

3　研究展望

經(jīng)驗統(tǒng)計模型是量化和評價非點源污染的最直接和最有效的方法，經(jīng)驗統(tǒng)計模型能夠?qū)⒈O(jiān)測得到的流域的非點源污染量化，可供于分析非點源污染的時間空間特征，其研究成果可為政府在流域非點源污染控制規(guī)劃和管理措施上提供幫助。但其缺點是，缺乏機理基礎，精度較低。而考慮污染物遷移轉(zhuǎn)化的機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和難點。

[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)非點源污染模型AGNPS及GIS的應用[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)非點源污染負荷研究[J].環(huán)境科學,2008,29(7):1811-1817.

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