基于人为氮净输入及入河系数的流域河流氮输出负荷估算

摘要

构建基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流总氮(TN)负荷模型,以探索解决由于面源污染传输空间异质性、传统入河系数核算不确定性较大等问题所导致的典型流域基本测算单元精细化模拟结果难以向大尺度扩展的问题.以面源污染转化较复杂的亚热带南方丘陵区源头流域为研究区,通过建立流域人为氮净输入模型(NANI)和TN入河系数关键影响因子(水文、地形地貌、土地利用等)回归模型,对河流TN负荷通量进行估算.同时将基于小尺度流域(金井河)构建的相关模型向下游大尺度流域(捞刀河)进行应用.结果表明:金井河流域8个集水区(面积2.6～204.1 km2)NANI从2012年到2017年呈现显著降低趋势,变化范围为(81.7±7.0)～(198.2±32.5)kg·hm-2·a-1,其中氮沉降、化肥净输入为主要输入源;构建了基于径流系数和高程为变量的NANI入河系数回归模型,并结合NANI模型对河流TN负荷进行模拟,模型决定系数(R2)、纳什效率系数(NSE)分别为0.729、0.714;将基于金井河流域构建的河流氮负荷模型应用于捞刀河流域(2543 km2),4个监测断面模拟值与实测值误差范围为10.3％～17.2％.研究表明,基于流域人为氮净输入及其入河系数的河流TN负荷模型在一定程度上满足科学、便捷、适用性,可用于南方丘陵区农业面源污染负荷的估算.