第五章污染源信息管理GIS

1、School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT 第第五五章章污染源信息管理污染源信息管理GISGISSchool of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn 污染源信息管理污染源信息管理GISGIS n 环境统计环境统计GISGIS设计设计n 排污申报登记排污申报登记GISGIS开发开发 n 排污收费排污收

2、费GISGIS开发开发 n 建设项目管理建设项目管理GISGIS开发开发 n 流域环境管理流域环境管理GISGIS开发开发School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT 2020世纪世纪7070年代，我国工业污染源管理防治集中在点源治理上，以企业年代，我国工业污染源管理防治集中在点源治理上，以企业治理治理“三废三废”为主。为主。 2020世纪世纪8080年代，年代， 对工业污染源进行综合防治，但只局限于小范围的对工业污染源进行综合防治，但只局限于

3、小范围的区域环境治理。区域环境治理。 2020世纪世纪9090年代，年代， 着手开展农村面源污染防治，大规模开展重点城市、着手开展农村面源污染防治，大规模开展重点城市、流域区域环境综合整治。流域区域环境综合整治。污染源管理主要的数据库类型：排污申报登记数据库和环境统计数据污染源管理主要的数据库类型：排污申报登记数据库和环境统计数据库库 。国家确定和实施国家确定和实施“3321133211工程工程” ” 。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WH

4、UT排污申报数据排污申报数据 环境统计数据环境统计数据 污染控制区数据污染控制区数据 流域管理数据流域管理数据污染源信息数据库污染源信息数据库污染源数据库污染源数据库污染源信息管理污染源信息管理环境统计环境统计GIS 排污申报排污申报 GIS 排污收费排污收费 GIS 建设项目管理建设项目管理 GIS 烟尘控制区管理烟尘控制区管理 GIS 一厂一档管理一厂一档管理 GIS 流域管理流域管理 GIS School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn

5、环境统计的任务：对环境状况和环境保护工作情况进环境统计的任务：对环境状况和环境保护工作情况进行统计调查、统计分析，提供统计信息和咨询，实行行统计调查、统计分析，提供统计信息和咨询，实行统计监督。统计监督。n总体上分为环境统计综合年报和专业年报两大类。总体上分为环境统计综合年报和专业年报两大类。环境信息系统的数据源环境信息系统的数据源：n 基层报表数据基层报表数据n综合报表数据综合报表数据n代码数据等代码数据等 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering

6、 WHUT数据管理数据管理数据查询数据查询数据统计数据统计分析报告分析报告系统维护系统维护GIS应用应用功能模块设计功能模块设计School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT数据录入数据录入数据导入数据导入检查校验检查校验基表信息查询基表信息查询服务器统计数据库服务器统计数据库导出导出查询查询汇总汇总GIS应用应用分析分析打印打印基表组合查询基表组合查询按单位查询按单位查询综表信息查询综表信息查询等标负荷分析等标负荷分析总量控制分析总量控制分析排

7、行榜分析排行榜分析School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT数据管理数据管理数据查询数据查询分析报告分析报告数据统计数据统计系统维护系统维护报表输出报表输出系统结构设计系统结构设计School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment En

8、gineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn数据分析数据分析 n排污申报登记排污申报登记GIS功能设计功能设计 n排污申报登记排污申报登记GIS结构设计结构设计n信息查询信息查询 n数据分析数据分析 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT 排污申报系统的数据源：排污申报系统的数据源：n单位基本情况数据单位基本情况数据 n废水排放数据废水排放数据 n废气排放

9、数据废气排放数据n固废排放数据固废排放数据 n固定噪声源和建筑施工噪声数据固定噪声源和建筑施工噪声数据 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT数据管理数据管理数据查询数据查询数据汇总数据汇总重点源分析重点源分析系统维护系统维护功能模块设计功能模块设计School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WH

10、UTn单位查询单位查询 n单表查询单表查询 n组合查询组合查询n汇总查询汇总查询 n数据录入数据录入 n数据修改数据修改 n数据转换数据转换School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn重点源生成筛查重点源生成筛查 n申报重点源查询申报重点源查询n行业重点源查询行业重点源查询n单项重点源查询单项重点源查询n基础数据汇总基础数据汇总 n上报数据汇总上报数据汇总 n汇总数据图形表示汇总数据图形表示School of Resource & Envir

11、onment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT批量删除批量删除用户管理用户管理代代码码表表维维护护地地区区设设置置系统设置系统设置用户信息管用户信息管理理School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Enviro

12、nment Engineering WHUTn流域水体的污染源流域水体的污染源n系统结构组成系统结构组成n数据库设计数据库设计n系统主要功能系统主要功能n河流流域污染源信息系统组成河流流域污染源信息系统组成School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn

13、空间数据库包括地理空间数据库和污染源空间数据库包括地理空间数据库和污染源专题空间数据库。专题空间数据库。n属性数据库主要是污染源数据库属性数据库主要是污染源数据库School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn污染源显示、查询污染源显示、查询n污染源状况分析与处理污染源状况分析与处理n水污染突发事故处理水污染突发事故处理n污染源信息的网络发布污染源信息的网络发布School of Resource & Environment Engineerin

14、g WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT5.3.15.3.1农业环境污染评价信息系统农业环境污染评价信息系统n 农业环境污染概况农业环境污染概况n 农业环境污染评价现状农业环境污染评价现状n 农业环境污染评价建模技术农业环境污染评价建模技术n 农业环境污染评价信息系统实例农业环境污染评价信息系统实例School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT一、农业环境污染概况一、农业环境污

15、染概况 农业环境污染源 任何物质，以不适当的浓度、数量、速率、形态和途径进入环境系统，并对环境系统生产污染或破坏的物质，称为污染物。污染源是指污染物的发生源。农业污染源主要有农药、化肥、水土流失、农业废弃物等。 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT农业非点源污染农业非点源污染 非点源污染物也称面源污染物已成为世界范围非点源污染物也称面源污染物已成为世界范围内地表水与地下水污染的主要来源（内地表水与地下水污染的主要来源（Duda,1993

16、Duda,1993），），而农业是最主要的非点源污染来源（而农业是最主要的非点源污染来源（HumenikHumenik等等19871987）。）。 农业非点源污染（农业非点源污染（Agricultural NonpointAgricultural Nonpoint Source PollutionSource Pollution）是指农业生产活动中，氮磷）是指农业生产活动中，氮磷等植物营养、农药、重金属等有机和无机污染物，等植物营养、农药、重金属等有机和无机污染物，以及土壤颗粒等沉积物，通过地表径流和地下渗以及土壤颗粒等沉积物，通过地表径流和地下渗漏，造成环境尤其是水域环境的污染。漏，造成环境

17、尤其是水域环境的污染。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn全球范围全球范围30-50%30-50%的地球表面已受非点源污染的影的地球表面已受非点源污染的影响（响（Pimental,1993Pimental,1993）n美国美国80%80%的河流与湖泊已受非点源污染的河流与湖泊已受非点源污染（USEPA,1994USEPA,1994）n欧共体国家农业所造成的地表水和地下水硝酸盐欧共体国家农业所造成的地表水和地下水硝酸盐污染增加污染增加n

18、我国肥料和农药的污染。地面水富营养化已较为我国肥料和农药的污染。地面水富营养化已较为普遍。造成水体富营养化的大量氮磷营养，不仅普遍。造成水体富营养化的大量氮磷营养，不仅有市政污水、工业废水的点源输入，同时有大量有市政污水、工业废水的点源输入，同时有大量包括地表径流、水土流失等非点源输入。随着我包括地表径流、水土流失等非点源输入。随着我国畜牧业的发展，动物排泄物引起的非点源污染国畜牧业的发展，动物排泄物引起的非点源污染也应引起高度重视。也应引起高度重视。 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & E

19、nvironment Engineering WHUT二、农业环境污染评价现状及其发展趋势二、农业环境污染评价现状及其发展趋势 常规评价方法常规评价方法 在实地监测降雨及排水径流水质、水量的在实地监测降雨及排水径流水质、水量的基础上，应用流域水文模型或与水文模型基础上，应用流域水文模型或与水文模型紧密相关的模型来模拟和估测农业污染负紧密相关的模型来模拟和估测农业污染负荷，已成为农业污染研究的基本方法之一。荷，已成为农业污染研究的基本方法之一。 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Enviro

20、nment Engineering WHUTn首先，在研究区域内选择一块面积不大，能代表首先，在研究区域内选择一块面积不大，能代表研究区域各类特征的封闭性或半封闭性小流域，研究区域各类特征的封闭性或半封闭性小流域，同步监测降雨径流的水质、水量。然后据此确定同步监测降雨径流的水质、水量。然后据此确定污染物的单位负荷量，最后通过单位负荷量乘研污染物的单位负荷量，最后通过单位负荷量乘研究区域面积来估算农业污染负荷量。究区域面积来估算农业污染负荷量。 n该方法的优点该方法的优点: :可以减少工作量，费用较低。可以减少工作量，费用较低。 n不足之处不足之处: :农业污染由于其自然及人为管理所造成农业污染

21、由于其自然及人为管理所造成的时空差异很强，仅以小区研究代替大区域，显的时空差异很强，仅以小区研究代替大区域，显然污染负荷的计算精度不高，也不利于污染地域然污染负荷的计算精度不高，也不利于污染地域分异规律的真实把握，不便于确定优先控制区及分异规律的真实把握，不便于确定优先控制区及制定针对性的控制对策。制定针对性的控制对策。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn遥感技术遥感技术主要用于获取土壤物理、化学及生物学主要用于获取土壤物理、化学及生

22、物学性质，以及建立现时、经济上可承受的大面积环性质，以及建立现时、经济上可承受的大面积环境监测。遥感数据特别是高分辨力数字式遥感图境监测。遥感数据特别是高分辨力数字式遥感图像在环境评价中有很大应用潜力。遥感技术已能像在环境评价中有很大应用潜力。遥感技术已能直接监测土壤湿度、植被覆盖等地球物理和生物直接监测土壤湿度、植被覆盖等地球物理和生物性质。由于它能周期性地获取数据，对监测有关性质。由于它能周期性地获取数据，对监测有关环境质量、土壤和植被等参数的变化是十分有用环境质量、土壤和植被等参数的变化是十分有用的。的。 School of Resource & Environment Engineer

23、ing WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn农业环境污染评价信息系统农业环境污染评价信息系统 （Agricultural Agricultural Environment Pollution Evaluation Information Environment Pollution Evaluation Information System ,System ,简称简称AEPEISAEPEIS）尚处于发展和完善阶段，目前主要）尚处于发展和完善阶段，目前主要是利用农业环境污染评价模型与是利用农业环境污染评价模型与GISGIS结合

24、，发挥各自的优结合，发挥各自的优势，研究和管理农业环境污染。势，研究和管理农业环境污染。 n GISGIS运行环境下的建模已成为研究热点并取得了初步成功。运行环境下的建模已成为研究热点并取得了初步成功。可实际运行的可实际运行的AEPEISAEPEIS已逐步完善，可望有专门的商业性系已逐步完善，可望有专门的商业性系统上市。统上市。n今后发展的最终目标是建立流域性或区域性的农业环境污今后发展的最终目标是建立流域性或区域性的农业环境污染评价与管理技术体系，它是一个集合染评价与管理技术体系，它是一个集合“3S”3S”技术、建模技术、建模及模拟分析、模糊决策技术、评价信息可靠性的不确定性及模拟分析、模糊

25、决策技术、评价信息可靠性的不确定性分析技术、估测参数的神经网络及地理统计技术等多学科分析技术、估测参数的神经网络及地理统计技术等多学科技术的综合技术系统。技术的综合技术系统。 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT （一）模型与建模概述 1、模型：为了描述和预测污染物在环境介质中的移动和变化规律，各种数学模型及相应计算机软件应运而生。School of Resource & Environment Engineering WHUTScho

26、ol of Resource & Environment Engineering WHUT 定量评价受纳水体农业污染现状及发展趋势，是农业污染研究的重要内容。要定量估算一定时段内农业污染发生负荷量，必须了解该时段每场降雨径流所带来的污染负荷量。然而受客观条件的限制，监测所有降水过程的径流水质，显然是不可能的。为解决农业污染长期负荷的估算及其暴雨径流污染负荷的预测问题，以及地理要素和污染物发生及迁移的时空变异，建立污染负荷估算模型及地理数据建模，是农业污染评价与管理的核心内容。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of R

27、esource & Environment Engineering WHUT2、建模技术n建模是对自然界认识的更好表达，是创造性的工作，它以简洁的方式总结现有认识和经验，引导今后工作与研究，以直截了当的方式表达复杂现象和过程。模型的发展与建立应该遵循以下几点：简明，不要太复杂，模型参数尽可能可以从有关数据中获取；实在，不要扩大模型的应用范围与功能；精确，力争高精度，但不要指望模拟与预测结果精度能高于实测的结果或高于可以达到的精度；可检验，结果应经得起目的测试检验，同时掌握影响模型精度的因子（Moore等，1993）。School of Resource & Environment Engine

28、ering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn建立计算机模型的几个步骤（建立计算机模型的几个步骤（JakemanJakeman等，等，19911991）确定目标；确定目标；确定感兴趣的系统或区域、所需数据及优先考虑确定感兴趣的系统或区域、所需数据及优先考虑的信息；的信息；选择模型类型（经验模型还是物理模型）；选择模型类型（经验模型还是物理模型）；确定模型结构；确定模型结构；算法实现；算法实现；模型参数的估计及校正；模型参数的估计及校正；检查与证实；检查与证实；敏感分析及误差分析；敏感分析及误差分析；用同一区域或不同区域数

29、据检验模型精度。用同一区域或不同区域数据检验模型精度。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT3 3、应用与发展趋势、应用与发展趋势n除径流试验场法、田间试验、典型区域实除径流试验场法、田间试验、典型区域实地采样调查等常规方法外，利用通过土壤地采样调查等常规方法外，利用通过土壤流失方程（流失方程（USLEUSLE）、水文）、水文/ /水质模型等模型水质模型等模型进行流域或区域内受纳水体农业污染的现进行流域或区域内受纳水体农业污染的现状和发展

30、趋势评价是农业污染评价与管理状和发展趋势评价是农业污染评价与管理的一种重要方法。的一种重要方法。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn国内外现有的模型可以分为两大类：国内外现有的模型可以分为两大类：一类是通过对农业污染物输出的三个重要环一类是通过对农业污染物输出的三个重要环节节-降雨径流、水土流失、污染物迁移的降雨径流、水土流失、污染物迁移的模拟，建立污染物输出量估算的机理性模模拟，建立污染物输出量估算的机理性模型；型；另一类不考虑污染

31、物在区域地表的实际迁移另一类不考虑污染物在区域地表的实际迁移过程，立足于受纳水体水质分析，建立计过程，立足于受纳水体水质分析，建立计算集水区域污染物输出量的经验性模型。算集水区域污染物输出量的经验性模型。 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn第一类模型具有较高的精度，但对基础数据、技术手段要求较高，计算比较复杂，一般适用于小流域。第二类模型应用较多，但缺乏机理基础，精度较低。n从模拟对象、过程和模型结构上还可将第一类模型分为三部分：流

32、域水文特征模型，泥沙流失模型，污染物输出模型。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn水土流失与农业环境污染是一对密不可分的共生现象，水水土流失与农业环境污染是一对密不可分的共生现象，水土流失是农业环境污染的主要发生形式，所以土壤侵蚀研土流失是农业环境污染的主要发生形式，所以土壤侵蚀研究是非占源污染等农业环境污染研究的重要组成部分。美究是非占源污染等农业环境污染研究的重要组成部分。美国通用土壤流失方法（国通用土壤流失方法（USLEUSLE

33、），因较好地解决了估算特定），因较好地解决了估算特定条件下的长期平均土壤流失量问题而广泛地应用于非点源条件下的长期平均土壤流失量问题而广泛地应用于非点源污染模拟模型中。污染模拟模型中。nUSLEUSLE是美国科学家花了四十多年时间现场观测调查得出的是美国科学家花了四十多年时间现场观测调查得出的经验方程。经验方程。 其表述为：其表述为：A=RA=R K K LSLS C C P A:P A:一场暴雨的土壤流失量一场暴雨的土壤流失量（t/hat/ha）；）；R R：降雨能量因子：降雨能量因子：K K：土壤可蚀性因子：土壤可蚀性因子（t/hat/ha）；）；LSLS：坡长：坡长坡度因子；坡度因子；C

34、 C：覆盖和作物经营因：覆盖和作物经营因子子(t/ha)(t/ha)；P P：土壤保持措施因子。确定各个因子的经验：土壤保持措施因子。确定各个因子的经验公式请参见文献（庄源益等，公式请参见文献（庄源益等，19941994）。）。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn为了更好地研究与管理可溶性污染物，从为了更好地研究与管理可溶性污染物，从8080年开始，对可溶性污染产生及其传输作年开始，对可溶性污染产生及其传输作了大量研究，并发展与建立了

35、许多模型。了大量研究，并发展与建立了许多模型。美国农业局开发的农业管理系统的化学品、美国农业局开发的农业管理系统的化学品、径流、侵蚀模型（径流、侵蚀模型（CREAMSCREAMS）较为成功）较为成功（KnigelKnigel 1980 1980）。）。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTnCREAMSCREAMS是一个连续模拟模型，它估计了农田单元是一个连续模拟模型，它估计了农田单元的泥沙、水和污染物流失，并能从不同农田管理的泥沙、水和

36、污染物流失，并能从不同农田管理措施中选出最经济有效的方案。措施中选出最经济有效的方案。nCREAMSCREAMS包括水文、侵蚀、化学品种三个部分。包括水文、侵蚀、化学品种三个部分。n水文部分可输入两类数据：水文部分可输入两类数据：日产量，其径流量由日产量，其径流量由SCSSCS法确定，渗透率通过权重法确定，渗透率通过权重技术确定。技术确定。断点数据输入，即雨量的实际时间模式，采用了断点数据输入，即雨量的实际时间模式，采用了Green-AmptGreen-Ampt的渗滤模型估计出水量。侵蚀和泥沙的渗滤模型估计出水量。侵蚀和泥沙流失部分使用运输能力和流失部分使用运输能力和USLEUSLE方程，氮、

37、磷、农方程，氮、磷、农药损失分为溶解态和沉积态，在沉积态中考虑了药损失分为溶解态和沉积态，在沉积态中考虑了富集因子。富集因子。CREAMSCREAMS中上层子模型的输出即为下层中上层子模型的输出即为下层子模型的输入。子模型的输入。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTn利用水文利用水文/ /水质模型进行流域内受纳水体非点源等水质模型进行流域内受纳水体非点源等农业污染的现状和发展趋势的评价是一种重要而农业污染的现状和发展趋势的评价是一种重要

38、而较为实用的方法。常用的模拟模型有：暴雨水质较为实用的方法。常用的模拟模型有：暴雨水质管理模型（管理模型（SWMMSWMM）；储存、处理和地面漫流模型）；储存、处理和地面漫流模型（STORMSTORM）；农田径流管理模型（）；农田径流管理模型（ARMARM）；区域性）；区域性非点源对集水区的环境响应模型（非点源对集水区的环境响应模型（ANSWERSANSWERS）以及）以及农业非点源模型（农业非点源模型（AGNPSAGNPS）等（）等（TimTim等，等，19941994）, ,其其中中AGNPSAGNPS应用最广泛并较为成功。应用最广泛并较为成功。School of Resource & E

39、nvironment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTnGISGIS和模型的结合是解决模型应用困难的有效途径。和模型的结合是解决模型应用困难的有效途径。GISGIS不仅能处理大量空间数据，同时能通过计算生不仅能处理大量空间数据，同时能通过计算生成模型运行所需的参数。成模型运行所需的参数。GISGIS为基础的环境建模已为基础的环境建模已成为研究热点，并已取得很大成功。成为研究热点，并已取得很大成功。nGISGIS为基础的环境建模包括三部分相联系的内容：为基础的环境建模包括三部分相联系的内容：建模，主

40、要用于有关环境物理、化学过程的描建模，主要用于有关环境物理、化学过程的描述；述；数据采集，提供模型参数与变量；数据采集，提供模型参数与变量；GISGIS，提供组织结构，可用于自动生成数据及其输入，提供组织结构，可用于自动生成数据及其输入，并可显示结果。目前已有三维立体动态模型的研并可显示结果。目前已有三维立体动态模型的研究。究。 School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT重点讨论污染物随地表径流和泥沙的输出模型和综合描述农业环境污染的AGNP

41、S模型。（一）污染物输出模型（一）污染物输出模型 1 1、泥沙污染物输出模型、泥沙污染物输出模型 地表径流和泥沙可作为污染物迁移的载体。污染物地表径流和泥沙可作为污染物迁移的载体。污染物可分为溶解态和吸附态两类，为了描述污染物输出与可分为溶解态和吸附态两类，为了描述污染物输出与泥沙流失关系，有人提出了能力因子（泥沙流失关系，有人提出了能力因子（P P）的概念，）的概念，即母土中污物浓度即母土中污物浓度C CS S与富集因子与富集因子ERER的乘积：的乘积：于是污染负荷于是污染负荷Y Y与泥沙负荷与泥沙负荷Y YS S的关系可表述为的关系可表述为 :Y=PY:Y=PYS SERCPSSchool

42、 of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT08.1)(%30.0土壤有机质orERn 对对ERER值，国外一些学者经过研究给值，国外一些学者经过研究给出了一些估计值和经验式。出了一些估计值和经验式。McElroyMcElroy报报道有机质的富集因子道有机质的富集因子ERERoror取值范围取值范围1-51-5，对细（粒）组织土壤其值较低，而对沙对细（粒）组织土壤其值较低，而对沙质土值较高；质土值较高；MasseyMassey和和JacksonJackso

43、n发现发现ERERoror随径流中泥沙浓度和侵蚀率提高而增加；随径流中泥沙浓度和侵蚀率提高而增加；YoungYoung和和OnstadOnstad在研究了在研究了IndianaIndiana和和MinnesotaMinnesota的土壤情况后，得出如下回的土壤情况后，得出如下回归式：归式： School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT2 2、溶解态污染物输出模型、溶解态污染物输出模型n对于溶解态污物的传输和负荷，其过程较对于溶解态污物的传输和负

44、荷，其过程较为复杂。这不仅因为它可被地表径流、内为复杂。这不仅因为它可被地表径流、内流、地下水等运输，还因为它在传输过程流、地下水等运输，还因为它在传输过程中发生的各种物理化学和生物过程，如吸中发生的各种物理化学和生物过程，如吸附附/ /解吸、降解、挥发、植物吸收等，这就解吸、降解、挥发、植物吸收等，这就很难从机理上找到一个简单的模型。很难从机理上找到一个简单的模型。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTVwtBDEDIKPPaT0n对于

45、氮、磷损失，国内外经过研究，给出了不少对于氮、磷损失，国内外经过研究，给出了不少“黑黑箱模型箱模型”。SharpleySharpley给出了径流运输溶解态磷的经验给出了径流运输溶解态磷的经验式：式： 式中式中P Pr r、P PO O分别为径流和土壤中磷的浓度（分别为径流和土壤中磷的浓度（mg/kgmg/kg）；）；EDIEDI：表土和径流在溶解态磷传输中相互作用有效深：表土和径流在溶解态磷传输中相互作用有效深度度(mm)(mm)，BDBD：土壤松紧度（：土壤松紧度（mg/mmg/m3 3）；）；V V：径流量：径流量（mmmm）；）；W W：水：水/ /土（土（cmcm3 3/g/g）；）；

46、k k、a a、 为与给定土壤为与给定土壤有关的常数。有关的常数。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUTnSharpleySharpley和和MenzelMenzel还给出了颗粒态磷和总氮损失还给出了颗粒态磷和总氮损失的关系式的关系式-它们也是基于能力因子方法它们也是基于能力因子方法-并并得出氮、磷富集因子经验式：得出氮、磷富集因子经验式：LnERLnERP P=2.48-0.27InS=2.48-0.27InSL LLnERLnERN

47、N=2.00-0.20LnS=2.00-0.20LnSL L式中式中S SL L: :土壤损失量（土壤损失量（kg/hakg/ha）。）。nT.PrairieT.Prairie和和KalffKalff从流域面积出发，得到不同土从流域面积出发，得到不同土地利用下磷输出与流域面积的关系式：地利用下磷输出与流域面积的关系式：LogTPLogTP输出输出=a+blog(Area=a+blog(Area) )式中式中AreaArea为流域面积。为流域面积。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Envir

48、onment Engineering WHUT（二）农业非点源污染模型（二）农业非点源污染模型 n农业非点源污染模型（农业非点源污染模型（Agriculture Non-point-Agriculture Non-point-source Pollution Modelsource Pollution Model）是美国密尼苏达州环）是美国密尼苏达州环境保护局推出的面源控制模型。境保护局推出的面源控制模型。 1 1、模型特点、模型特点: : nAGNPSAGNPS既是一个水质模型，又是一个计算机软件，既是一个水质模型，又是一个计算机软件，还具有自身独特的特点。还具有自身独特的特点。（1 1）作

49、为一个水质模型：）作为一个水质模型： 它需要大量而详细的资料，以确定模型的输入参它需要大量而详细的资料，以确定模型的输入参数。数。它是通过一定的水质模型方程和水土流失方程来它是通过一定的水质模型方程和水土流失方程来进行计算机处理的，这是模型的核心。进行计算机处理的，这是模型的核心。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT（2 2）作为一个软件：）作为一个软件： 它是一个完全的操作平台，有固定的输入输出格式。它是一个完全的操作平台，有固定的输

50、入输出格式。它的模型计算过程也即核心处理部分完全系统化，无须自它的模型计算过程也即核心处理部分完全系统化，无须自己进行。己进行。（3 3）自身独特的特点：）自身独特的特点： 它不象其它模型那样计算污染物在水体中的分布，而是针它不象其它模型那样计算污染物在水体中的分布，而是针对一次暴雨过程计算可能对河流水体产生的水质影响，前对一次暴雨过程计算可能对河流水体产生的水质影响，前者着重于污染体进入水体后的情况，后者着重于污染体进者着重于污染体进入水体后的情况，后者着重于污染体进入水体前的情况，所以后者在预测和控制上更有效。入水体前的情况，所以后者在预测和控制上更有效。该模型是一个非点源模型，所以在小流

51、域进行污染预测、该模型是一个非点源模型，所以在小流域进行污染预测、总量控制和综合治理上比较有效。总量控制和综合治理上比较有效。该模型主要关心两个方面，一是一次暴雨过程中计算域内该模型主要关心两个方面，一是一次暴雨过程中计算域内可能对水体造成污染的污染物在进入水体前的分布情况；可能对水体造成污染的污染物在进入水体前的分布情况；另一是计算域出口处的水质情况，其解决的两个问题就是另一是计算域出口处的水质情况，其解决的两个问题就是怎么控制和控制失败后将对水体造成多大的影响。怎么控制和控制失败后将对水体造成多大的影响。School of Resource & Environment Engineerin

52、g WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT2、模型的输入、模型的输入 在了解了模型的特点之后，对于模型的在了解了模型的特点之后，对于模型的参数要求也有了初步的认识，大致有以下参数要求也有了初步的认识，大致有以下三大步骤：三大步骤：n（1 1）前期准备）前期准备 n（2 2）基本数据输入）基本数据输入n（3 3）单元数据输入）单元数据输入School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHU

53、T3 3、模型的输出、模型的输出 在完成了模型的输入之后，就可以运行模型，在完成了模型的输入之后，就可以运行模型，模型将对上述的数据库作检测，若检测有错误，模型将对上述的数据库作检测，若检测有错误，将作出错误显示；若检测无误，模型开始运算，将作出错误显示；若检测无误，模型开始运算，并自动生成两个文件并自动生成两个文件.NPS(.NPS(用于列表输出模拟结果用于列表输出模拟结果的数据库文件的数据库文件) )和和.GIS.GIS（用于图形输出模拟结果的（用于图形输出模拟结果的数据库文件）。接着就可以根据需要对模型作出数据库文件）。接着就可以根据需要对模型作出输出。输出。School of Reso

54、urce & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT4 4、模型的缺点、模型的缺点 长江流域水资源保护科研所曾利用长江流域水资源保护科研所曾利用AGNPSAGNPS对蛮河南嶂段小流域进行研究，在计算过对蛮河南嶂段小流域进行研究，在计算过程中，发现模型有以下几个方面问题。程中，发现模型有以下几个方面问题。 （1 1）模型的经验性）模型的经验性 （2 2）模型的精度问题）模型的精度问题 （3 3）模型的单位）模型的单位 （4 4）模型的适用性）模型的适用性School of Reso

55、urce & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT5 5、评价与建议、评价与建议 AGNPSAGNPS模型虽有某些地方不尽人意，但总体来说它是一模型虽有某些地方不尽人意，但总体来说它是一个很好的模型。它是作宏观研究，同时又兼顾了点源的影个很好的模型。它是作宏观研究，同时又兼顾了点源的影响为面源控制提供了一种思路与方法，为提高该模型的实响为面源控制提供了一种思路与方法，为提高该模型的实用性，至少可开展以下研究，以充实用性，至少可开展以下研究，以充实AGNPSAGNPS模型。模型。

56、（1 1）收集适量的农业土壤资料，参照美国的经验数据表，）收集适量的农业土壤资料，参照美国的经验数据表，确定我们相应的参数表，并将其建成数据库，随时调出查确定我们相应的参数表，并将其建成数据库，随时调出查阅。阅。（2 2）对模型资料所附的基本计算部分（即核心部分）进行）对模型资料所附的基本计算部分（即核心部分）进行研究，了解它的水质模型方程、水文模型方程、泥砂方程研究，了解它的水质模型方程、水文模型方程、泥砂方程等的计算及其参数的确定，这既有利提高模型应用精度，等的计算及其参数的确定，这既有利提高模型应用精度，还有助于开发出更符合我国国情的农业非点源污染模型。还有助于开发出更符合我国国情的农业

57、非点源污染模型。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT（一）（一）GISGIS在农业环境污染评价中的作用在农业环境污染评价中的作用 GISGIS越来越广泛地用于自然环境的调查、越来越广泛地用于自然环境的调查、分析、建模、评价和管理（分析、建模、评价和管理（GoodchildGoodchild等等19931993）。）。GISGIS的支持大大提高了应用模型的支持大大提高了应用模型的模拟精度，实际应用价值也大为提高。的模拟精度，实际应用价值也

58、大为提高。School of Resource & Environment Engineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT（二）模型与（二）模型与GISGIS的结合的结合1 1、松散结合方式、松散结合方式 GISGIS和模型基本上是各自独立开发，这种结合对和模型基本上是各自独立开发，这种结合对模型和模型和GISGIS没有专门要求。没有专门要求。GISGIS（或地理统计分析（或地理统计分析软件）用于获取和处理空间数据，并转变成能满软件）用于获取和处理空间数据，并转变成能满足模型结构所需的数据格式，为模型运行提供输

59、足模型结构所需的数据格式，为模型运行提供输入数据。模型的运行结果，以点状数据或面状数入数据。模型的运行结果，以点状数据或面状数据的格式返回到据的格式返回到GISGIS，并可由，并可由GISGIS显示结果，甚至显示结果，甚至能进行数据内插。早期能进行数据内插。早期ANSWERSANSWERS和栅格和栅格GISGIS的联结的联结就是松散结合的一个例子（就是松散结合的一个例子（De RooDe Roo等等 19891989）。当）。当尝试模型与尝试模型与GISGIS结合时，松散结合是一种适宜方式。结合时，松散结合是一种适宜方式。School of Resource & Environment Eng

60、ineering WHUTSchool of Resource & Environment Engineering WHUT2 2、部分结合方式、部分结合方式 GISGIS和模型的部分结合有两种途径：和模型的部分结合有两种途径：在在一个已有的水文一个已有的水文/ /水质模型基础上开发能够水质模型基础上开发能够辅助模拟的辅助模拟的GISGIS数据库；数据库；在一个已有的在一个已有的GISGIS数据库基础上开发模型，并根据数据库基础上开发模型，并根据GISGIS的的数据结构输入数据。无论是哪种途径，数据结构输入数据。无论是哪种途径，GISGIS的作用都是为模型提供输入数据，并接受的作用都是为模型提