【正文】 O3–N 負(fù)荷量的貢獻(xiàn)可能較暴雨徑流來的更大，貢獻(xiàn)率可高達(dá) 60%以上(Pionke et al., 1999。 M252。DeWalle amp。然而，由于無法有效地通過實(shí)驗(yàn)對基流分割的結(jié)果進(jìn)行科學(xué)論證，致使各種徑流分割和水源界定的理論和方法之間仍存在著較大爭 議，如何準(zhǔn)確地估算基流量則成為了基流非點(diǎn)源污染貢獻(xiàn)評估的關(guān)鍵。 70年代是非點(diǎn)源污染研究的探索期，雖然非點(diǎn)源污染研究在 70年代中后期有了較大的發(fā)展 － 由 影響因素和宏觀特征研究由相 關(guān)因素分析和時(shí)空分異分析轉(zhuǎn)向與非點(diǎn)源污染控制密切相關(guān)的主控因子和源區(qū) ( 危險(xiǎn)區(qū)域 ) 空間分析，有關(guān)非點(diǎn)源污染物的遷移和轉(zhuǎn)化研究也有了初步進(jìn)展 (楊愛玲和朱顏明 , 1999)，然而仍局限于非點(diǎn)源污染源調(diào)查、非點(diǎn)源特性分析、單場暴雨和長期平均污染負(fù)荷輸出以及非點(diǎn)源污染對水質(zhì)的影響等方面的初步認(rèn)識研究，但期間所積累的大量關(guān)于非點(diǎn)源污染對水質(zhì)的影響的研究成果為之后非點(diǎn)源污染模型的蓬勃發(fā)展以及非點(diǎn)源污染控制管理對策的制定奠定了基礎(chǔ)。 例 如 ， CREAMS(USDA, 1980) 、 ANSWERS(Beasley et al., 1980) 、GLEAMS(Leonard et al., 1987)、 AGNPS(Young et al., 1989)等諸多經(jīng)典非點(diǎn)源污染 4 模型的出現(xiàn)、傳統(tǒng)的土壤流失方程的改進(jìn) (修改為 RUSLE)(Renard et al., 1997)以及最佳管理措施 (BMPs)的進(jìn)一步發(fā)展和完善都標(biāo) 志著非點(diǎn)源污染研究已經(jīng)由原先簡單的統(tǒng)計(jì)分析向機(jī)理模型研究轉(zhuǎn)變，由平均負(fù)荷輸出或單場暴雨分析向連續(xù)的時(shí)間響應(yīng)分析轉(zhuǎn)變，而模型的發(fā)展也由原先的集總式向分布式模型發(fā)展，模型的研究開始以過程為依據(jù)、并與管理、控制措施相結(jié)合，更強(qiáng)調(diào)普遍適用性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 朱萱 等 , 1985。 王少平 等 , 20xx。)、以結(jié)合了 3S技術(shù)的水質(zhì)模型與為基礎(chǔ)的非點(diǎn)源污染定量與源識別研究 (如，楊桂蓮等 , 20xx。 趙中華 和 邱祖民 , 20xx。例 如， 郝芳華等 (20xx)在分析非點(diǎn)源污染負(fù)荷產(chǎn)生和遷移途徑的基礎(chǔ)上構(gòu)建了大區(qū)域尺度非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算模型，同時(shí)結(jié)合地理信息系統(tǒng) ( GIS )技術(shù)，成功估算出我國 10個(gè)一級水資源區(qū)的溶解態(tài)非點(diǎn)源污染負(fù)荷量。 羅運(yùn)祥 等 , 20xx。如何實(shí)現(xiàn)非點(diǎn)源污染負(fù)荷 5 量的定量描述是進(jìn)行流域非點(diǎn)源污染定量控制的基礎(chǔ)，也是流域最佳管理措施(BMPs)的基本立足點(diǎn)和評價(jià)依據(jù)。 1)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型 輸出系數(shù)模型又稱單位面積負(fù)荷法，指通過估算不同土地利用類型 用污染物輸出系數(shù)（即單位時(shí)間單位面積該種土地利用類型污染物總負(fù)荷，單位多以 kg?hm2?a1 表示）來估算流域輸出的面源污染負(fù)荷量的一種集總式的簡便面源污染負(fù)荷估算方法，其最早 于 20世紀(jì) 70年代初期在北美地區(qū)提出，并被用于土地利用與湖泊富營養(yǎng)化關(guān)系以及相應(yīng)營養(yǎng)負(fù)荷量估算的研究(Reckhow et al., 1980。 輸出系數(shù)模型對非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算避開了非點(diǎn)源污染發(fā)生過程隨機(jī)性、復(fù)雜性等難點(diǎn)，因而所需參數(shù)較少、操作簡便，同時(shí)又具有一定的精度和較廣的適用性，特別是對于對于缺乏長時(shí)間系列監(jiān)測數(shù)據(jù)的大尺度流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷量的估算具有重要作用。 對人口的輸出系數(shù)則主要根據(jù)生活污水的排放和處理情況來決定。 Khadam amp。 Brakebill, 1999)，從而在空間上實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測與流域污染源數(shù)據(jù)及影響遷移的土壤和地表水體特征的關(guān)聯(lián)，最早被用于美國新澤西州地表水污染物遷移的估算和描述 (Smith et al., 1997)。正是基于這些特性， SPARROW模型從開 發(fā)至今的短短十幾年時(shí)間里得到了較大的發(fā)展，模型在美國、新西蘭等國多個(gè)流域非點(diǎn)源污染的模擬應(yīng)用中都表現(xiàn)出了較好地適用性，研究對象涵蓋了地表水體非點(diǎn)源污染物的定量、水質(zhì)模擬評價(jià)、污染源的識別與分析等方面 (Smith et al., 1997。 McMahon et al., 20xx。 7 (李懷恩 , 20xx) 是以非點(diǎn)源污染形成過程為基礎(chǔ)的一種簡易的流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算方法，其基本思路是以地表和地下徑流的平均污染物濃度與相應(yīng)徑流量的乘積來表示年污染負(fù)荷量，即： BBMSSMT WCWCW ?? (4) 式中： WT為年污染負(fù)荷量； CSM、 CBM 為地表徑流和地下徑流的平均濃度；WS、 WB 為年地表和地下徑流。 故 n 次暴雨非點(diǎn)源污染物的加權(quán)平均濃度為：?????njAjAjnjjWWCC11 (8) 在求得該加權(quán)平均濃度（即地表暴雨徑流平均污染物濃度）之后，可以根據(jù)實(shí)測的暴雨徑流量計(jì) 算出地表徑流引起的非點(diǎn)源污染負(fù)荷量，然后再加上枯季徑流 (基流 )所產(chǎn)生的負(fù)荷量，即可以得出該流域的年總負(fù)荷量。 a. ANSWERS(Areal Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation)模型是一個(gè)基于降水事件的分布式模型，最初主要用于模擬小區(qū)范圍內(nèi)單暴雨的非點(diǎn)源產(chǎn)生負(fù)荷 , 后來逐步發(fā)展為能夠在流域范圍內(nèi)的長期連續(xù)模擬的模型 (胡雪濤 等 , 20xx)。然而，由于模型中的侵蝕模塊以經(jīng)驗(yàn)公式為基礎(chǔ)，僅局限于總的泥沙遷移過程的模擬，并不能模擬地下水、地表徑流飽和度等子過程；加之缺乏對土壤中污染物的運(yùn)移、土壤水與地表水的交換以及不穩(wěn)定水流運(yùn)動(dòng)等方面的考慮，使得 ANSWERS模型在進(jìn)行非點(diǎn)源污染過程模擬時(shí)存在一定的不確定性，尤其是不適合于以壤中流為主的流域 (夏軍 等 , 20xx)。除此之外，模型對這兩種組分 的模擬均考慮了肥料以及動(dòng)物排泄物的影響 ( 薛金鳳 等 , 20xx) 。總體而言， AGNPS模型單事件版本自推出以來，在美國、歐洲等地區(qū)的非點(diǎn)源污染研究中得到了廣泛應(yīng)用，在土壤水和地下水營養(yǎng)物質(zhì)的連續(xù)模擬以及流域景觀特征、 水文以及土地利用規(guī)劃等領(lǐng)域表的模擬應(yīng)用中均現(xiàn)出良好的適應(yīng)性，模型中大量經(jīng)驗(yàn)公式的采用使其在數(shù)據(jù)短缺地區(qū)同樣具有較強(qiáng)適應(yīng)性。 Theurer, 1998)針對早期版本存在的一些問題進(jìn)行了改進(jìn)： 、泥沙、養(yǎng)分、農(nóng)藥等輸出結(jié)果； 、土地利用類型及農(nóng)業(yè)管理措施等因素相對一致但形狀任意的單元，從而更加符合實(shí)際情況； (RUSLE)進(jìn)行土壤侵蝕模擬預(yù)測，提 高泥沙模擬的精度； IV. 實(shí)現(xiàn)與 GIS系統(tǒng)集成，為模型所需地形參數(shù)和數(shù)據(jù)的自動(dòng)提取以及模型連續(xù)模擬提供便利。因此， SWAT 模型自開發(fā)以來，在水環(huán)境非點(diǎn)源污染研究領(lǐng)域得到了廣泛的承認(rèn)和普 及 (Grizzetti et al., 20xx, 20xx。 Ferrant et al., 20xx。 宋林旭 等 , 20xx)，并被 認(rèn)為是在農(nóng)業(yè)和森林為主的流域具有連續(xù)模擬能力的最有前途的非點(diǎn)源模型(Borah amp。除此之外，SWAT模型 Windows系統(tǒng) (Visual Basic)下應(yīng)用界面的開發(fā)和發(fā)展，以及與 GRASS和 Arcview等軟件的結(jié)合，大大提升了 SWAT模型的可操作性。因此，今后加強(qiáng) SWAT模型應(yīng)用的同時(shí)，探討模型在不同地區(qū)、不同研究管理?xiàng)l件、不同研究對象的適用性，通過不斷地驗(yàn)證來完善 SWAT模型，無論是對于模型自身的發(fā)展還是水環(huán)境非點(diǎn)源污染的研究都具有重要意義。為了有效解決非點(diǎn)源污染物入河量估算這一問題，以河流水體中污染物的濃度或者或者污染物的負(fù)荷量為基本立足點(diǎn)，通過水質(zhì)模型來反推非點(diǎn)源污染入河量這一方法 —— 水質(zhì)方程反演法，在近些年得到了較大的發(fā)展，例如，一維水質(zhì)方程反演法 (沈曄娜 等 , 20xx)和三維水質(zhì)方程反演法 (Shen et al., 20xx)。如何利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，進(jìn)行流域內(nèi)非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)的分析與識別，從而保證流域非點(diǎn)源污染控制與管理措施的針對性和有效性，已經(jīng)成為提高非點(diǎn)源污染的治理成效亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵性問題 (Endreny amp。例如Lemunyon amp。 Gburek et al., 20xx。 Andersen amp。o et al., 20xx。 Elliott et al., 20xx。 Zhou amp。相對于 PI法而言， APPI法 ( APPI : Agricultural Pollution Potential Index )是 Petersen et al.(1991)建立的一個(gè)適用于較大區(qū)域尺度的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染潛力指數(shù)評價(jià)系統(tǒng)，其指數(shù)系統(tǒng)不僅包括了泥沙輸出指數(shù) ( SPI )、徑流指數(shù) (RI)、人畜排放指數(shù) (ALI)、化肥利用指數(shù) (CUI )，同 時(shí)還考慮了非點(diǎn)源污染物的產(chǎn)生和輸移過程： 4321 WCUIWPALIWRIWSPIAPP I iiiii ???? (10) 式中， i為各個(gè)子流域， W為各指標(biāo)權(quán)重。 APPI法在我國 太湖流域 (周徐海等 , 20xx。 Wood, 20xx)。 Ma et al.(20xx)以 密歇根 Monow湖 Kalamazoo子流域?yàn)檠芯繉ο?，利用AGNPS模型對該地區(qū)的徑流量、土壤侵蝕、氮磷等營養(yǎng)鹽負(fù)荷量進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)農(nóng)田村莊和馬場是非點(diǎn)源磷污染的兩個(gè)關(guān)鍵源區(qū)。例如， Sivertun amp。 非點(diǎn)源污染的控制與管理 非點(diǎn)源污染的控制與管理主要包括三個(gè)方面，首先是對污染源 (尤其是關(guān)鍵源 )的控制，將非點(diǎn)源污染物的排放控制在一定限度，尋求經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)的之間的平衡點(diǎn)； 其次是基于非點(diǎn)源污染的擴(kuò)散機(jī)理的非點(diǎn)源污染物擴(kuò)散途徑的控制，通過采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣碜畲笙薅鹊販p少污染物進(jìn)入地表或地下水體的量；最后則是匯系統(tǒng)的控制與管理。由于 經(jīng)濟(jì)、高效且符合生態(tài)原則等特點(diǎn)， BMPs在全球非點(diǎn)源污染的控制 和管理中得到了廣泛的應(yīng)用。 Chichester amp。然而，有研究 (Isensee amp。因此，在結(jié)合流域自身非點(diǎn)源污染特點(diǎn) (如地表徑流與基流非點(diǎn)源污染負(fù)荷貢獻(xiàn)量 )的基礎(chǔ)上，合理地選擇耕作方式對于流域內(nèi)非點(diǎn)源污染的控制具有重要意義。通過監(jiān)測土壤的養(yǎng)分狀況和天氣狀況來指導(dǎo)施肥的方式、用量、化肥類型和使用時(shí)間，不僅可以有效地降低土壤中 N、 P 流失的潛在危險(xiǎn)性，避免或者減少非點(diǎn)源污染的形成，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也可以有效促進(jìn)植物對養(yǎng)分的吸收，提高化肥的利用效率。 2)非點(diǎn)源污染物遷移途徑的控制 。 Correll(1984)研究表明岸邊的植被對于 N、 P 就與較好的截留效益，其截留率分別 高達(dá) 89%和 80%，相比而言，農(nóng)田對這兩種營養(yǎng)物質(zhì)的截留率則僅為 8% 和 41% 。 王良民 和 王彥輝 , 20xx。根據(jù) 孫璞 (1998)的研究，巢湖流域多水塘系統(tǒng)對地表徑流截留平均比例達(dá)到 ％，總氮和總磷截留平均比例分別高達(dá) ％和 ％。作為水土保持坡面治理工程的兩種主要措施，梯田工程和山邊溝一方面可以有效促進(jìn)降雨入滲來減少地表徑流，從而降低 因土壤侵蝕而引起的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面則可以直接攔蓄天然降水以及上部來的徑流和泥沙，有效減少非點(diǎn)源污染物的負(fù)荷量。與梯田相比，山邊溝的水土保持效益同樣顯著 , 完全可以把土壤侵蝕控制在允許的侵蝕范圍之內(nèi) (阮伏水 和 周伏建 , 1995)。隨后 Nyholm et al.(1978)、 Fiala amp。 除此之外，參照濕地自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物作用而人為設(shè)計(jì)和建造的類似于沼澤的濕地生態(tài)系統(tǒng)對于非點(diǎn)源污染的控制同樣具有顯著成效。 Braskerud, 20xx。 徐華山等 , 20xx。 Davis, 1980)。模型中地理信息統(tǒng)計(jì)技 術(shù)的引入，一方面為 HSPF 模型 所需的土壤、地形地貌、土地利用等數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成和疊加處理提供了 更為 精準(zhǔn)、便捷的手段 ，同時(shí)對于延長模型數(shù)據(jù)處理和模擬預(yù)測的時(shí)間序列、模型驗(yàn)證以及最佳管理措施 或土地利用方式改變對非點(diǎn)源污染 的影響評價(jià)模擬具有重要作用。 PERLND 模塊的適用于流域中透水地段水文水質(zhì)模擬，其水文過程的模擬 16 涵蓋了降水 (雨、雪 )、降水截留、洼地儲(chǔ)蓄、蒸發(fā)、蒸騰、入滲、地表徑流、壤中流和地下水流的模擬，水質(zhì)方面的模擬則包括了顆 粒沉積物、化學(xué)污染物、有機(jī)物質(zhì)的運(yùn)移及其衰減和污染物之間的相互反應(yīng)等。 圖 1. HSPF水文水質(zhì)模型主要結(jié)構(gòu)示意圖 (Johanson amp。一定區(qū)域內(nèi)地面降水 徑流的變化過程的模擬 — 水文過程模擬，成為了非點(diǎn)源污染研究的一個(gè)重要內(nèi)容。 Praskievicz amp。 Tzoraki et al.(20xx)、 Kourgialas et al.(20xx)的研究結(jié)果表明 HSPF 模型適用于喀斯特流域水文過程的模擬；而 Zhang amp。 Lee et al., 20xx)。 Duan et al.(20xx)使用 HSPF 模擬了美國圣路易斯灣土地利用變化對水文和水質(zhì)參數(shù)的影響，表明林地面積減少將導(dǎo)致泥沙輸出增加和水質(zhì)惡化。 邢可霞等 (20xx)則采用HSPF 模型成功定量出滇池流域水體中 4 種污染物 ( SS、 BOD、 TN、 TP)負(fù)荷量，發(fā)現(xiàn)來自非點(diǎn)源的 SS 是該流域非點(diǎn)源污染的首要污染物。因此，研究和評估模型輸入數(shù)據(jù)時(shí)空分辨率或尺度的差異對模擬結(jié)果可能產(chǎn)生的影響，對于檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪m用性、評價(jià)由模型輸入數(shù)據(jù)所帶來的不確定性具有重要意義。 Joseph et al., 20xx)。 4)HSPF 模型的不確定性分析 模型是 以數(shù)學(xué)的方法為基礎(chǔ)的簡化的易于確定和處理的相似表現(xiàn)型式，僅是現(xiàn)實(shí)世界的逼近和簡化，任何模型都不是完美的，其