目錄
- 引言
- 模型概述
- 非點源污染模拟原理
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- 物質遷移内容
- 過程
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- 營養物
- 農藥
- 病原菌運移
- 河道水質模型
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- 營養元素的地表水體循環
- 河道水質模拟
- 藻類模拟
- 氮元素
- 磷元素
- 生化需氧量及溶解氧
- 重金屬的運移
- 蓄水體水質模拟
引言
今天無意接觸到這一塊，就記錄下來了。
模型概述
1、流域中非點源污染的來源主要是農業化肥和農藥的施用。
2、氮、磷等營養物和農藥的遷移和轉化取決于化合物在土壤環境中經曆的轉化過程。
3、SWAT模型可以模拟水文相應單元内氮、磷完整的營養物循環過程和任何一種農藥的降解過程。
4、SWAT模拟流域内泥沙、藻類、溶解氧、有機污染、多種不同形式的氮、磷以及農藥等污染物質的運移與轉換。
5、物質循環模型可以分為非點源污染子產品、河道水質子產品以及湖泊水庫水質子產品。
非點源污染模拟原理
物質遷移内容
1、營養物：有機氮、氨氮、亞硝氮、硝氮、有機磷/無機磷；
2、農藥；
3、重金屬；
4、病原菌；
5、生化需氧量、溶解氧。
過程
與水循環過程類似，多數先在水文響應單元計算各種産出量（陸面過程），再輸出到子流域的滞蓄水體以及河網系統進行循環的過程。
營養物
氮素的土壤循環
SWAT模型監測土壤中五種不同氮庫：
無機氮庫（NH4+和NO3-）
有機氮庫（新有機氮、活性有機氮和穩定有機氮）
新有機氮是指以農作物殘餘和微生物的形式存在的有機氮；
活性有機氮和穩定有機氮是指土壤中以腐殖質形式存在的兩種不同類型的氮。
磷素的土壤循環
礦物性土壤中磷主要以三種形式存在：
腐殖質中的有機磷；
難溶的礦物磷；
土壤溶液中的植物可利用磷。
農藥
主河道中（僅模拟一種農藥）
1、水中：降解、揮發、底泥沉降、出流；
2、底泥中：降解、再懸浮、解吸附、掩埋。
滞蓄水庫中（僅水庫，過程與主河道基本一緻）
農藥的地表水循環
病原菌運移
病原菌的來源
SWAT僅概念性地模拟兩種菌群，一種為可長久生存的，一種為相對短命的。
病原菌來自于綠肥（動物糞便），SWAT的肥料類型資料庫中有各種綠肥的含菌量參數。
在施肥過程中，病原菌也一同施入，并在植物葉面和表層10mm的土層中進行配置設定。
另外可以通過點源輸入。
HRU的病原菌
1、植物葉面；
2、土壤溶液；
3、吸附在土壤顆粒中。
病原菌的運移模拟
1、植物葉面的雨水沖刷；
2、菌群的死亡-生長（3種媒體）；
3、土壤溶液中細菌的淋溶（淋溶的細菌認為死亡）；
4、地表産流帶走；
5、在地表水體中（主河道、僅水庫）随水流演進，僅考慮死亡過程。
河道水質模型
SWAT模型中的河流水質模型采用QUAL2E模型。
該模型是以溶解氧為中心的多變量的綜合性河流水質模型。
它能按照使用者的要求，模拟河道中泥沙、葉綠素—藻類、有機氮、氨氮、有機磷、可溶性磷、亞硝酸鹽、硝酸鹽、礦物質磷、生化需氧量、溶解氧、農藥、三種任選的重金屬等不同水質名額的濃度變化過程。
營養元素的地表水體循環
主河道中
1、藻類的死亡–增加有機氮和有機磷；
2、藻類的生長–氮磷固持（包括氨氮、硝氮、無機磷）；
3、有機氮/有機磷的底泥沉降；
4、有機氮的礦化及底泥吸附态氨氮的釋放–氨氮；
5、氨氮的硝化–亞硝氮–硝氮；
6、有機磷的礦化及底泥吸附态無機磷的釋放–無機磷。
滞蓄水體中（池塘、濕地、水庫、不包括窪地）
1、随地表徑流進入滞蓄水體，并出流進入主河道；
2、僅考慮營養元素的沉降，不模拟轉化過程。
河道水質模拟
藻類模拟
藻類（或葉綠素a）的生長和分解可以通過與生長率、呼吸速率、沉降率以及目前河流中藻類數量建立函數計算得出。
氮元素
在含氧水體中氮是逐級轉化的，從有機氮轉化成氨氮再轉為氮，亞硝酸态氮，最後成為硝酸氮。
有機氮、氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮通過沉降和底泥吸附從河道中除去。
磷元素
磷循環和氮循環相似。
藻體死亡後，藻體内的磷轉化為有機磷。
有機磷再經過礦化成為可被藻類吸收的溶解态磷。
同時，有機磷也可能會通過沉降作用從河流中去除。
生化需氧量及溶解氧
生化需氧量：
指水體中有機物質分解所需要的氧氣的總量。由點源輸入到河網系統，在主河道和水庫中循環，
1、CBOD的底泥沉降；
2、CBOD的氧化分解（耗氧）。
溶解氧：
水體中的溶解氧濃度和大氣複氧、光合作用、動植物呼吸作用、底泥需氧量、升華需氧量、硝化作用、鹽度、溫度等相關。
1、複氧過程。大氣複氧、藻類的光合作用、水體擾動複氧（壩體）
2、消耗過程。藻類的呼吸作用、CBOD耗氧、底泥耗氧、氨氮硝化、亞硝氮硝化。
重金屬的運移
隻允許模拟3種；
SWAT重金屬來源于點源輸入。重金屬運移是SWAT模型的物質運移模拟中唯一一個不考慮HRU因素的物質運移，僅是簡單地計算随河網系統水流演進過程和物品質平衡。
蓄水體水質模拟
SWAT湖泊、水庫水質模型采用了一個簡單的污染負荷平衡模型。同時在模拟較為複雜的湖泊時，SWAT采用了分布式WASP水質模型。
模拟水體中營養物質的轉化過程時，SWAT假設在一個完全均勻的水體，當營養物質進入水體的同時，就會均勻分布于整個水體。
這個假設忽略了水體中的分層現象以及由于水體表層浮遊生物引起的表層和下層之間的差異的存在。