基于改进SWAT模型的非点源磷污染特征研究——以福建省九龙江流域为例

　　 摘要:

我国流域磷非点源污染问题日益突出,引发藻华等一系列环境问题。构建能准确模拟我国流域磷污染过程的环境模型以实现定量化分析污染成因,对未来支撑流域污染防治具有重要意义。针对SWAT模型用于我国南方流域磷非点源污染模拟中存在的相关参数不确定性,模型设置复杂和农业管理输入数据获取难度大等问题,本研究对该模型进行本土化改进,构建了SWAT-SPM 模型。该模型通过简化土壤磷过程,并采用可靠性更高且易获取的我国流域本土输入数据,使原SWAT中土壤磷过程模拟中因参数和输入数据导致的不确定性得到限制。该模型被应用于中国南方典型农业流域——福建九龙江流域,结果表明模型对月尺度流量(R2=0.98,NS=0.98)与总磷负荷(NS=0.92,R2=0.98)均能达到较高的模拟准确性。此外,通过流域历史磷输出负荷的模拟结果分析驱动污染变化的因素,显示2015—2022 年间该流域磷输出负荷年际波动显著(175—1848 t/a),且与径流量呈显著正相关(相关系数 = 0.59,P=0.00,R2=0.88),而与流域历年新增输入磷负荷相关性较弱(相关系数 = 0.23,P=0.13,R2=0.34)。进一步分析负荷与径流量数据显示流域内可能存在较大的历史遗留磷库,使得流域磷输出负荷变化主要受径流迁移过程驱动,而非新增磷输入负荷。这意味着,在存在巨大土壤磷库的情况下仅控制外源性磷输入的措施短期内可能难以见效,亟需制定更具针对性的综合防治策略。