SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
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摘要：水环境非点源污染现象，为地表水资源径流，传输过程中主要出现的一类不良现象。水环境非点源污染现象的出现，严重影响了水环境区域的生态环境质量，同时对于水资源的有效应用也造成了一定的影响。文章针对SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用，进行简要的分析研究。
关键词：SWAT模型;水环境非点源污染;SWAT模型应用
中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）05-0-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.151
Abstract：Watershed nonpoint source pollution is the major problem during surface runoff transportation process， which has negative impact on the quality of watershed ecosystem and the application of water resources. This article discusses the SWAT model and its applications in watershed nonpoint source pollution researches.
Keywords：SWAT model;Watershed nonpoint source pollution;SWAT model application
水資源在传输的过程中受土壤中污染粒子，大气污染粒子，各类农药等污染物质的影响了，其通过地表面径流，土壤侵蚀，农田排水等形式进入水， 土及大气环境中所造成的影响即为水环境非点源污染现象。该类污染现象的出现由于进入渠道多，污染点随机性，污染范围的广泛性，发现的滞后性等原因影响，目前全世界范围内对于水环境非点源污染的监控，以及治理都未形成较为统一的规范和标准的应用技术。
1 SWAT模型及其应用特点分析
1.1 SWAT模型
SWAT模型最早由美国农业部提出，研发并投入应用，该模型系统在应用中主要基于连续性分布式水环境的变化特征所构建的环境模型框架。实践应用中该模型对于水环境非点源污染的模拟，治理，以及相关防御措施的实施发挥了重要的作用。其在实际应用中，从其应用原理方面分析主要由于三大板块构成分别为：监测，模拟，评价。
1.2 动态化模拟
SWAT模型在应用中的主要应用特点即为：动态化模拟，其从根本上解决了环境污染中的动态污染监测问题，同时也提升了水环境非点源污染检测中的监测准确性。另外动态化的模拟效果体现，规避了静态化模拟治理中出现的资源配置不均衡，以及治理不到位的现象，对于相关环境治理成本的合理控制，以及环境治理效果的有效发挥，奠定了良好的基础。另外动态化的模拟对于模型系统数据的有效积累，以及后期的稳定应用奠定了良好的基础。
1.3 可视化呈现
分析SWAT模型在水环境非点源污染中的应用，可视化呈现为主要的技术应用效果。其模型技术通过结合在线显示技术及计算机技术，针对动态化模拟过程进行实时呈现，有效的增强了模拟监测观察数据，与实际数据应用中的合理性和匹配性，同时也增强了技术的实用价值。改善了在相关水环境治理措施实施中的针对性和有效性，减少了治理位置不精确，造成的资源浪费以及其他不良现象。
1.4 智能迁移分配
水环境非点源污染现象为一项广泛性，随机性，潜在性，滞后性的水环境污染现象，该类污染现象的出现，到最终的污染现象确认存在一定的时间周期，以及一定的污染物传输分配现象。该类现象由于为微观方面的迁移分配，以及传统检测中的技术限制问题，检测人员无法全面有效的进行相关污染物的迁移分配模拟监测，最终造成了技术应用失效的现象。分析SWAT模型在应用中由于模型数据的完善性，以及模拟系统构建的特点，其在实际应用中具备智能迁移分配的特点，有效的提升了模型技术应用中的数据监测完善性，同时对于工程技术应用中的合理性和科学性保障，也奠定了良好的基础。
2 SWAT模型在水环境非点源污染中应用研究分析
2.1 营养物质模拟
营养物质模拟为SWAT模型中重要的研究对象，其中在具体的模型模拟研究中，主要针对氮物质，磷物质在多流域水环境中的转移，负荷进行模拟循环。模拟循环中营养物质的循环模拟，有助于监测区域范围内水环境非点源污染的变化规律，从而依据其变化规律，做出对应的防治措施避免污染现象的扩大，并且发挥水资源的保护作用。目前国内SWAT模型在水环境非点源污染监测中的应用，关于营养物质模拟监测的应用，在黑河流域，北京密云水库部分区域的实验监测中，均获得了一定的研究成果。但在实际的监测模拟应用中，由于SWAT算法的差异性，使得各案例之间的相互参考效果都较弱。同时在具体的监测作业中，还出现了逐日模拟结果弱于逐月模拟结果的现象，因此未来在SWAT模型技术的应用中，规范相关算法计算标准，落实相关研究规范，也为技术应用的主要发展方向。
2.2 杀虫剂模拟
杀虫剂为农业种植，以及城市园林绿化工程发展中重要的一类应用物质。同时杀虫剂的流转，也为造成水环境非点源污染的主要因素。杀虫剂的转换，迁移，扩散，对于区域范围内的水环境，乃至生态环境都造成了一定的影响。目前SWAT模型中关于杀虫剂的模拟监测应用，对于杀虫剂的流转，扩散治理发挥了重要的作用。其中关于杀虫剂的模拟监测研究，美国加州Walnut Creek 流域的实验中，获得了极为精准的检测结果。具体在模拟监测中其模拟监测数据，与实际流域出口杀虫剂负荷模拟量一致。目前国内SWAT模型在杀虫剂模拟监测中，由于相关应用源数据的缺失，以及原杀虫剂应用区域数据的不完善，造成相关模拟实验中的数据准确性，以及模拟准确性都较差。 2.3 泥沙模拟
水土流失为造成水环境非点源污染的主要因素，而水土流失主要造成的现象即为土地沙化现象。因此分析落实泥沙模拟，也为SWAT模型监测中的主要模拟监测程序。分析在实际发展中通过应用SWAT2005进行的泥沙模拟最大流速模拟，获得了一定的实践应用成果。同时分析由于泥沙模拟中量化实施的难度较小，受限于泥沙的自重等因素，其主要的传播，转移途径有限，因此在实际发展中泥沙模拟监测的难度较小，监测模拟的准确性较高。其中分析目前国内在应用SWAT模型在黄河流域段的相关实验监测模拟中，获得了较好的模拟实验数据，其实际的模拟数据与最终的监测数据匹配度高，具备良好的参考应用价值。
2.4 管理措施评价
管理措施评价为SWAT模型应用中的重要内容，具体在应用中通过监测模拟数据，结合实地监测数据进行比较，针对匹配性较高的项目，提出相对应的管理措施和防治措施，以期达到相应的治理效果，并且通过后续的持续监测模拟，针对其管理措施进行评价和分析。其中分析管理措施的评价环节实施，对于SWAT模型在水环境非点源污模型模拟监测，治理，预防，评价效果提升，以及相关治理措施实施的准确性提升发挥了重要的作用。
2.5 TMDL水质分析
TMDL水质分析为SWAT模型水环境非点源污染模拟监测中，重要的模拟数据分析功能。TMDL水质分析策略的实施，有助于实施点对点的污染治理措施。同时对于监测范围内水环境非点源污染的治理质量提升，监测质量提升，水质污染规避，以及非点源污染现象的扩散，水资源的合理应用，发挥了重要的作用。目前关于TMDL水质分析主要在美国，韩国，进行了较多的实验监测操作，我国由于环保政策方面的因素，关于区域性的水环境非点源污染监测研究还未涉及，主要为大范围内流域性或靠近污染区的水源水质分析。
3 结束语
分析我国SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用，由于法律法规，以及政策实施差异化等相关因素的影响，整体分析该类模型监测技术的应用还处于科研实验阶段，未进行大范围的普及和应用。从国际领域中SWAT模型在水环境非点源污染模型模拟中应用，主要通过监测模拟营养物质，泥沙，杀虫剂，管理评价，以及TMDL水质分析五大模块进行实施，从各项实验结果效果方面分析，SWAT模型在水环境非点源污染监测中的应用，具备全面推广和实践应用的价值。
参考文献
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收稿日期：2018-11-12
作者简介：王林霁（1994-），男，汉族，硕士，研究方向为土木工程，环境工程。
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