【正文】 穩(wěn)定的滯留功能，能夠滯留 N、 P的量占其總量的60%以上 (毛戰(zhàn)坡等 , 20xxb)。 李懷恩 等 , 20xx)。 Watanabe amp。植被緩沖帶 (如草溝和者植被過濾帶 )可以通過其滯緩徑流、 14 沉降泥沙、促進徑流下滲、強化過濾和增強吸附等功能來有效過濾和凈化地表徑流中營養(yǎng)物、沉積物、病原體、重金屬和農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)非點源污染物 (倪九派 等 , 20xx。例如 ，與傳統(tǒng)的面施方法相比，在水稻生產(chǎn)中將尿素制成超大粒，以便于 N 肥顆粒深施， N 肥深施不僅能降低 N 肥用量、減少 N 素的損失，而且提高能 N 肥利用率，增加產(chǎn)量 (龐桂斌和 彭世彰 , 20xx)。 、化肥的施用管理。 Sadeghi, 1993 。 Richardson(1992)就農(nóng)田徑流產(chǎn)生量與農(nóng)田耕作方式之間的關(guān)系進行了研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)耕作農(nóng)田的泥沙和養(yǎng)分流失量要明顯高于免耕農(nóng)田。 1)非點源污染源的控制與管理 通過耕作方式的調(diào)整來進行非點源污染源控制的核心在于控制土壤侵蝕，從而提高作物對營養(yǎng)元素的吸收和利用，減少農(nóng)業(yè)用地營養(yǎng)物質(zhì)的輸出。為了實現(xiàn)非點源污染排放量的有效控制，首先必須 13 明確在充分發(fā)揮水體自凈能力且滿足水質(zhì) 標準情況下，水體所能承受某種污染物的最大負荷量，即實施總量控制。 Prange(20xx)利用改進的 USLE方程結(jié)合 GIS技術(shù)分析了瑞典 Gisselo流域的非點源污染關(guān)鍵源區(qū)。 孟春紅和 趙冰 (20xx)以AGNPS模型為研究手段，對御臨河流域農(nóng)業(yè)非點源污染負荷的空間分布狀況進行了分析研究，結(jié)果表明 4 類土地利用方式 (耕地、林地、園地、居民用地 )中，耕地污染負荷貢獻最大，而園地污染負荷貢獻量最小。其中，由 USEPA(20xx)開發(fā)的 PLOAD輸出系數(shù)模型在非點源污染關(guān)鍵源區(qū)識別和分析的研究中至今仍被廣泛應用，現(xiàn)已集成于 Basins模型系統(tǒng)之中。 王小治 等 , 20xx)、 雙陽河流域 (孟丹等 , 20xx)以 及 沙潁河流域 (曹昕鑫 等 , 20xx)的 農(nóng)業(yè)非點源污染 發(fā)生風險評價與關(guān)鍵源區(qū)的識別中有了初步的應用，但就總體而言，目 前國內(nèi)有關(guān)的 APPI法研究較少，且研究層次主要停留在簡單的應用，應當結(jié)合研究區(qū)自身的特點，盡快的將這類研究手段進行本地化，以提高中國農(nóng)業(yè)非點源污染的控制效率。 其中， SPI和 RI指數(shù)分別可以通過 RUSLE模型和 SCSCN法獲得，用于泥沙負 12 荷量和地表徑流量的計算； PALI和 CUI則分別用來表征人畜排放污染物總負荷量和化肥施用對非點源污染發(fā)生潛力的貢獻量。 Gao, 20xx)、 媯水河流域 (李琪等 , 20xx)等地有著少量的研究應用。 Buchanan et al., 20xx)和評價因子的分級與權(quán)重的重新確定 (如 : DeLaune et al., 20xx。 Dechmi et al., 20xx)。 Kronvang, 20xx。 Birr amp。 Gilbert (1993)在綜合考慮多因子交互協(xié)同作用的基礎(chǔ)上，首先提出了農(nóng)田尺度的磷流失綜合指數(shù)法 (PI法 )—— 該方法以土壤侵蝕、地表徑流、化學磷肥、有機磷肥的施用量和施用方法等 8個因子來構(gòu)建評價指標體系，并根據(jù)每個因子測定值進行分級和相應的權(quán)重賦值，然后通過公式加和計算得到 PI指數(shù)： )( ii WFPI ??? (9) 式中 : Fi為第 i個因子等級值； Wi為第 i個因子權(quán)重。 Wood, 20xx。 非點源污染關(guān)鍵源區(qū)識別與分析 與點源污染相比，非點源污染發(fā)生的隨機性、廣域性、分散性以及污染源與污染途徑的不確定性等特點決定了其不可能像點源污染一樣進行集中處理，因此削減相同數(shù)量的非點源污染物所需的成本往往要高的多。 e. HSPF模型 (詳見 ) 3)其它非點源污染負荷估算方法 隨著非點源污染研究的不斷深入，除以上這些經(jīng)典非點源污染負荷定量研究方法之外，其它新的估算 方法和模型也層出不窮。 盡管 SWAT模型在經(jīng)過十幾年的不斷改進，模型的結(jié)構(gòu)和功能得到了很大的完善和提升，但依舊存在一 定的問題。 Bera, 20xx)。 Mishra amp。 Kang et al., 20xx。改進得到的 AnnAGNPS模型 不僅可以較好地模擬預測來自流域內(nèi)任意地方的徑流量、產(chǎn)沙量、溶解與吸附態(tài)養(yǎng)分 (氮、磷、有機碳 )和殺蟲劑以及來自飼養(yǎng)場和其他點源的營養(yǎng)物質(zhì)的負荷量，而且可以通過評價流域內(nèi)各種農(nóng)業(yè)管理措施 (如輪作、施肥、農(nóng)藥、灌溉 )、點源污染負荷及養(yǎng)殖場管理等對流域水文和水質(zhì)的影響，從而為制定制定流域最佳管理措施 (BMPs)提供決策支持，并為 BMPs風險及效益評價提供數(shù)據(jù)支撐。 由于 AGNPS模型的單事件版本的模擬基于場次計算，不適于流域物理過程 9 的長期演變及土壤侵蝕時空分布規(guī)律等研究，在實際應用中往往存在許多局限性。曲線數(shù)換算程序的改進(Shirmohammadi et al., 1998)使得 GLEAMS 模型對于徑流和土壤侵蝕的模擬預測更加精確。 b. GLEAMS(groundwater loading effects of agricultural management systems)模型是由美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究署 ( USDAARS)和美國喬治亞大學共同研發(fā)的基于連續(xù)降雨事件的集總式模型，主要包括了水文、侵蝕 /泥沙和農(nóng)藥三大模塊，可進行土壤侵蝕、農(nóng)田徑流、蒸發(fā)蒸騰、滲濾、化學物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化模擬，但更多的用于地下水中農(nóng)藥遷移過程的模擬和負荷量的估算 (Leonard et al., 1987。早期的 ANSWERS模型 (Beasley et al., 1980)雖然可以根據(jù)化學濃度、產(chǎn)沙量和徑流三者之間的關(guān)系來模擬水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，但并不能對各化學物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化、河道基流、壤中流、溶血過程以及殺蟲劑的遷移轉(zhuǎn)化等過程進行模擬。 2)過程機理模型 由于非點源污染經(jīng)驗統(tǒng)計模型在進行污染負荷估算的時候回避了非點源污染發(fā)生過程及內(nèi)在機制等難點問題，僅考慮模型的輸入與輸出關(guān)系，雖然具有所需參數(shù)較少、數(shù)據(jù)處理簡單方便等優(yōu)點，但主要適用于以年為尺度的污染負荷量的計算，不適合短期污染負荷量的計算，且很難在與建模試驗區(qū)存在較大自然條件或者人為因素差異的地區(qū)推廣應用。 其中，地表徑流的平均污染物濃度可以通過計算每次 暴雨徑流過程中污染物的平均濃度，并以各次暴雨徑流量為權(quán)重，計算得到的加權(quán)平均濃度即為地表徑流的平均污染物濃度，單次暴雨徑流過程非點源污染物的平均濃度計算公式： AL WWC /? (5) 式中： C 為暴雨徑流中非點源污染物平均濃度； WL為該次暴雨徑流攜帶的污染負荷量 (g): ?? ??? ni iBiBiiTiL tCQCQW 1 )( (6) WA 為該次暴雨產(chǎn)生的徑流量 (m3): ?? ??? ni iBiTiA tW 1 )( (7) QTi 為 ti 時刻的實測流量 (m3/s)； Ci 為 ti 時刻的實測污染物濃度 (mg/L)； QBi為 ti時刻的枯季流量 (m3/s)。 Preston et al., 20xx。 McMahon amp。 SPARROW 模型主控方程如下： iNn iJjR jiS jijnjni HHZSF ??? ?????? ?? ? ?? ?1 )( , )39。 Kaluarachchi(20xx)利用沉積排放參數(shù)來替代水文的變化性，從而提出了侵蝕級(erosionscaled)的輸出系數(shù)模型。在 6 總氮輸入方面還考慮了植物的固氮、氮的大氣沉降等因素 , 很大程度上豐富了輸出系數(shù)模型的內(nèi)容 , 提高了模型對土地利用狀況變化的靈敏性 (薛利紅和楊林章 , 20xx)。然而，由于早期輸出系數(shù)模型中土地利用分類比較單一，缺乏對農(nóng)業(yè)用地類型的細分，且粗略地假定所有土地利用類型的輸出系數(shù)固定不變，染物輸出量與該類土地的面積呈線性關(guān)系，這些假設(shè)與實際狀況存在一定的差異。 Beaulac amp。針對非點源污染的隨機性和觀測點的不確定性等特點，非點源污染數(shù)學模型不僅較好地實現(xiàn)了各類非點源的形成、遷移轉(zhuǎn)化等過程的定量模擬，有利于分析非點源污染發(fā)生時間、空間分布特征及其主要來源和遷移途徑，預測污染負荷量及其對水環(huán)境的影響，而且可以通過情景模擬評價不同影響因子（如土地利用變化、氣候變化以及不同管理措施等）對非點源污染和水質(zhì)的影 響，為實現(xiàn)流域的最優(yōu)化管理和規(guī)劃提供決策支持。 鄧 歐平等 , 20xx)成為了當前非點源污染研究的又一熱點。 邱涼 等 (20xx)利用輸出系數(shù)模型，結(jié)合 RS和 G IS技術(shù)，對長江流域化學需氧量、總氮、總磷和氨氮非點源污染負荷行了模擬和估算。 王學 等 , 20xx)以及在定此基礎(chǔ)上所進行的非點源污染評價和控制管理 (王曉燕 等 , 20xx。 陳軍鋒 和 陳秀萬 , 20xx。 周慧平 等 , 20xx。 溫灼和等 , 1986。 自 20世紀 80年代末、 90年代初以來，非點源污染控制相關(guān)的影響因子以及污染物遷移轉(zhuǎn)化方面的研究繼續(xù)得到加強，其中微生物的遷移轉(zhuǎn)化成為新的研究熱點。例如，城市暴雨洪水管理模型(SWMM)、城市地表徑流數(shù)學模型 (STORM)、農(nóng)業(yè)化學品運 輸模型 (ACTMO)、統(tǒng)一運輸模型 (U TM)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟管理模型 (ARM)以及流域模型 (HSP)等模型相繼問世。 綜上所述，為了更好地實現(xiàn)流域非點源污染的控制與管理，有效改善地表河流水體的水質(zhì)，目前仍需對以下幾個問題進行深入研究： 1)以非點源污染模型為研究手段，實現(xiàn)流域非點源污染物在水陸界面中遷移的動態(tài)模擬及定量描述，是進行流域非點源污染總量控制的前提和重要環(huán)節(jié)； 2)利用環(huán)境同位素和水文化學分析基本水文過程，對基流流量進行定量，評估基流對該流域非點源污染貢獻量，并結(jié)合流域特征，構(gòu)建地表徑流與基流非點源污染負荷分割模型，是進行流域污染負荷分割的基礎(chǔ)； 3)分析 研究地表徑流以及基流中污染物的年際變化與月動態(tài)規(guī)律，以及不同情景變化下污染負荷的變化規(guī)律，為制定相應的最佳管理措施提供依據(jù)。 Pionke, 1994)。ller et al., 20xx)。 Schilling amp。ller et al., 20xx。地下水主要以壤中流和基流的形式來作用于地表水體 (Freeze amp。盡管隨著 相應污染防治技術(shù)的發(fā)展，人們環(huán)保意識的不斷提高，地表徑流排放的污染物的控制和管理已日見成效，但由于欠缺對地下水質(zhì)管理方面的考慮，使得地表河流水體的水質(zhì)并沒有得到明顯的改善 (Freeze amp。盡管人們已經(jīng)認識到非點源污染的嚴重危害，但更多的研究集中在地表徑流的非點源污染問題，很少有研究專門考慮基流或者地下水對非點源污染的貢獻或影響。 Folmar, 1999)。就國內(nèi)而言，在進行 水資源調(diào)查評價的 197 萬 km2平原區(qū)淺層地下水中， Ⅳ 類和 Ⅴ 類水質(zhì)面積高達 %，太湖、遼河、海河以及淮河等流域地下水超標的面積分別高達 %， %， 和 %(薛禹群和張幼寬 , 20xx)。 Hudak, 20xx。 Spalding amp。 然而，非點源污染并不僅僅局限于河流、湖泊等地表水體，不合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動同樣容易引發(fā)地下水系統(tǒng)的非點源污染問題 (Hall et al., 20xx。例如， Boers(1996)曾報道荷蘭農(nóng)業(yè)非點源污染產(chǎn)生的氮、磷 污染物的量分別占水環(huán)境中相應污染物總量的 60%和 40%－50%。 Gong et al., 20xx)， 全球受非點源污染影響面積 占總 陸地 面積的 30%－50%(Dennis amp。 1 博士論文開題報告 作者： 何圣嘉 指導教師： 呂 軍 教授 (說明支持項目的題目、編號和來源，也可以是自選課題 ) 題目： 農(nóng)業(yè)流域非點源污染的定量及 基流負荷貢獻率研究 課題來源： 基于物聯(lián)網(wǎng)的小流域廢物集中處置與資源化利用技術(shù)研究及示范 （ 國家科技支撐計劃 ） （說明研究意義，詳述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并對現(xiàn)狀進行分析） 研究意義 隨著人口的不斷增長和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種環(huán)境問題日趨嚴重，其中水環(huán)境污染成為制約中國乃至全球社會、經(jīng)濟可 持續(xù)發(fā)展的重大問題。 Yang et al., 20xx。 根據(jù) 美國、日本以及歐洲等國幾十年來的 相關(guān) 研究，即使點源污染完全實現(xiàn)零排放，河流的達標率也僅有 65%，湖庫的達標率同樣只有 42%，而農(nóng)業(yè)非點源污染則是導致這一問題的關(guān)鍵所在。由此可見，如何有效控制非點源 (尤其是農(nóng)業(yè)非點源 )污染己成為許多國家和地區(qū)進一步控制水體污 染、改善水環(huán)境的關(guān)鍵所在。目前已有大量研究表明，不合理的農(nóng)業(yè)活動 (例如，過量施用化肥、畜禽糞便等 )是導致地下水中硝酸鹽污染的主要原因 (Carey and Lloyd, 1985。 DeSimone and Howes, 1998。 Oyarzun et al.,20xx), 其中 NO3－ 是地下水非點源污染物中最為常見、最為典型的一種 (Postma et al., 1991)。 Gburek amp。這種以農(nóng)業(yè)化學為基礎(chǔ)的集約型農(nóng)業(yè)在帶來高產(chǎn)量的同時，嚴重的農(nóng)業(yè)非點源污染也隨之而來。 問題的提出： 自 20 世紀 70 年代至今，大量有關(guān)非點源污染方面的研究為流域尺度上水環(huán)境非點源污染物的控制和管理提供了理論上和方法上的支持和借鑒。 Zhang, 20xx)。 M252。 Wriedt et al., 20xx)；就基流而言，其對 N