AnnAGNPS模型在九龙江典型小流域的适用性检验

在中国东南丘陵山区一中尺度流域———九龙江流域选取4个土地利用方式不一的典型小流域,借助GIS和相关资料率定模型参数,并通过对2003年4月至9月各小流域出口降雨水质水量的同步监测,检验了连续分布式参数模型(AnnualizedAGriculturalNonPointSourceModel,AnnAGNPS)的适用性.研究结果表明,模型对于地表径流量的模拟能力好于对泥沙和营养盐的模拟,对总磷和泥沙输出的模拟结果表现出了较大的不确定性.

AnnAGNPS模型在九龙江流域农业非点源污染模拟应用

运用连续-分布式参数模型(AnnualizedAgriculturalNonPointSourceModel,AnnAGNPS)进行中国南方山区中等尺度流域———九龙江流域农业非点源污染负荷估算和对流域过程和管理措施的模拟.利用4个典型汇水区校正模型参数,并进一步在九龙江的北溪和西溪两大支流流域验证模型的适宜性.以此为基础模拟西溪总氮负荷为24·76kg/(hm2·a),总磷负荷为0·67kg/(hm2·a);北溪总氮负荷10·28kg/(hm2·a),总磷负荷为0·40kg/(hm2·a).运用AnnAGNPS模型对典型汇水区特定集水单元、西溪和北溪流域的土地利用管理措施进行分别模拟.模拟结果显示坡地种植退耕返林后,天宝仙都集水单元92地表径流、泥沙、总氮和总磷负荷可分别削减了21·6%、25·9%、96%和79·2%;下庄集水单元93地表径流、泥沙总氮和总磷负荷削减率分别为94·1%、54·9%、99·2%,和79·7%;模拟西溪香蕉地改种双季稻,西溪总氮、可溶态氮、总磷和可溶性磷依次削减了23·83%、25·44%、9·08%和19·84%;模拟北溪流域内生猪场全部搬迁,流域出口总氮和可溶态氮的削减率分别为63·54%和76·92%.

基于AnnAGNPS模型的黄土高原小流域土壤侵蚀定量评价

以位于黄土丘陵沟壑区的砖窑沟流域为试点,利用A nnAGNPS模型进行土壤侵蚀定量评价。采用流域8次径流事件监测数据进行模型检验,径流量和沉积物量的相对误差分别为10%和-10%,A nnAGNPS模型能够比较理想地模拟流域长期的径流量和沉积物量,并可应用于黄土丘陵沟壑区的径流流失和土壤侵蚀定量评价。采用2004年土地利用状况模拟分析了流域土壤侵蚀量及其空间分布,结果表明:该流域平均片蚀和细沟侵蚀强度为3508 t/(km2.a),属中度侵蚀等级,黄土沟壑地的平均侵蚀强度最大,属极强度侵蚀等级;严重的沟道侵蚀显著增加了运移到流域出口的泥沙。

珠江三角洲典型流域AnnAGNPS模型模拟研究

针对珠江三角洲地区地表水体日益突出的氮、磷富营养化问题,选择新田小流域为主要研究对象,应用GIS技术和AnnAGNPS模型,对流域出口及重要景观单元出口的径流量、总氮和总磷进行同步观测和模拟估算。结果表明:(1)AnnAGNPS模型具有较好的模拟效果,在径流量、总氮和总磷的模拟估算中,最小模拟偏差为1.4%,最大模拟偏差为34.34%,模拟值与实测值之间具有很好的相关性;(2)在所观测的4场降雨中,模拟效果受雨量的影响较为明显,在一定范围内,雨量越大,模拟效果越好,雨量越小,模拟效果越差;(3)不同景观单元由于下垫面性质及其人类活动强度大小影响的不同,模拟效果也表现出一定的差异,果园+林地景观单元模拟效果最好,而水田+旱地景观单元模拟偏差较大;(4)水田+旱地景观单元总氮、总磷污染负荷比重大,是农业非点源污染来源的主要类型和关键源区,这一结果可为区域非点源污染控制和管理提供决策支持。

基于AnnAGNPS模型的千岛湖流域氮、磷输出总量预测

农业非点源污染目前已成为我国水环境恶化和湖泊富营养化的重要因素。运用AnnAGNPS模型对千岛湖流域农业非点源污染物输出总量及时空分布进行预测分析。研究结果表明预测结果与实测结果在一定误差范围内基本一致 。

AnnAGNPS模型数据库的建立——以黄土丘陵沟壑区砖窑沟流域为例

年农业非点源污染模型(AnnAGNPS)是一个由美国农业部农业研究局和自然资源保护局联合开发的连续模拟来自流域的地表径流、沉积物、污染负荷的分布式参数模型,以位于黄土丘陵沟壑区的晋西北河曲县砖窑沟流域为例,建立了AnnAGNPS模型数据库,包括气候、地形、土壤、土地利用等相关参数的确定过程,充分使用了GIS、RS、农田调查等技术和方法,重点分析了降雨特征、模拟单元的划分、土壤相关参数的转换、农田操作措施、地表粗糙度、施肥、径流曲线值等因子,为该模型在中国的合理使用奠定了基础。

三峡库区黑沟流域AnnAGNPS参数空间聚合效应

农业非点源污染物是长江三峡库区主要污染源之一,已造成令人关注的生态、环境和健康等问题,流域模型(AnnAGNPS)与GIS结合,为空间数据组织和模型参数空间聚合提供技术基础,是其预测和流域规划与管理的有效途径。三峡库区小流域条件下,基于临界源面积(CSA)和最小初始沟道长度(MSCL)值域设定,形成不同流域划分方案,空间离散单元(SDU)水平,即SDU大小及数量,影响输入参数空间聚合效应及模型输出结果。在黑沟小流域(144.4hm2)应用已校准AnnAGNPS模型,设定CSA和MSCL值域为0.5～15hm2及7.5～200m,10种SDU水平、流域尺度和条件下,结果表明:空间参数聚合程度和模型输出结果均随SDU尺度改变而发生变化。土地利用与土壤类型等参数具有明显的聚合效应,径流、泥沙和养分输出具有不同的SDU适宜水平和范围。SDU尺度聚合效应对径流量影响较小,而对泥沙、总N、总P模拟影响较大;径流量、泥沙、总N、总P模拟输出误差可接受SDU尺度范围分别为0.5～18、2～6、0.5～6hm2。因此,应用AnnAGNPS模型,更需要注意不同子模型所需要适宜的SDU尺度水平。

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县非点源污染输出评价

非点源(NPS)污染已成为全球关注的环境问题。由于NPS特点、实验手段和监测数据的局限,其研究多采用数学模型进行时间和空间模拟。模型模拟提供了一种成本低效率高的手段来评定区域非点源污染。选择连续农业非点源污染AnnAGNPS(Annualized AGricultural Non-Point Source)模型,构建该模型数据库,模拟秭归县黑沟、兰陵溪、杉木溪等3条典型流域和县域径流、泥沙和营养物质的输出。结果表明:AnnAGNPS模型对3条典型流域的径流模拟能力高于对泥沙和养分的模拟,径流模拟误差均在可接受范围之内,说明模型中采用的径流预测(SCS曲线)法对研究区的地理气候条件是适用的;对3条典型流域泥沙输出模拟误差较高,对氮磷等养分输出模拟的误差最高,通过调整RUSLE和HUSLE等子模型的输入参数来减小泥沙模拟误差;对小型降雨径流事件,模型泥沙、养分模拟误差有偏大趋势,对较大降雨径流事件,模型泥沙和养分模拟误差有偏小趋势;2006年秭归县县域模型模拟的地表径流量为363 mm,泥沙输出为19.6 t/hm2,总氮输出为122 kg/hm2,总磷输出为28 kg/hm2,有机碳输出为581 kg/hm2,模拟结果与相关文献研究和政府统计数据较为相符;AnnAGNPS模型对NPS污染物输出模拟具有一定的不确定性,但作为一个较好的高级农业流域管理工具,该模型可以在三峡库区地理气候条件下使用。

应用AnnAGNPS模型模拟柴河上游农业非点源污染

运用AnnAGNPS模型(Annualized Agricultural Non-Point Source Model)对柴河上游小流域农业非点源污染负荷进行模拟估算,并通过实地监测对模型模拟结果进行适用性检验。结果表明,该模型能够模拟流域上下游水质污染负荷总量及浓度变化,适合在该流域使用。运行结果显示模型模拟对总氮效果较好,对总磷的模拟结果较差。同时模型能够较好地模拟该地区8月份农业非点源污染负荷浓度及负荷总量均达到最大值的特点,与实测值相符,但对该地区春季农业非点源污染负荷突然增高的特点在模拟值中没有得以体现。年际变化的模拟结果表明该地区农业非点源污染负荷与当地降雨量有关,这说明气象因素在模型运行过程中起着至关重要的作用。同时也发现模型自带的气象发生器不适合在该地区使用。

基于AnnAGNPS模型的陕西黑河流域非点源污染模拟

以陕西黑河流域为研究区,借助GIS和相关资料提取参数,建立AnnAGNPS模型数据库。采用1991-1998年黑峪口断面月径流量、泥沙和无机氮、总磷监测数据率定和验证模型,分析AnnAGNPS模型在西北半干旱地区典型流域的适用性。结果表明,AnnAGNPS可用于该流域非点源污染的长期模拟。在此基础上,对模型主要参数进行了敏感性分析。最后利用校准后的模型进行流域非点源污染管理措施模拟。为了达到同时削减径流、沉积物及总氮、总磷的输出量,在流域应采取退耕还林的措施,治理非点源污染。

基于AnnAGNPS模型泗合水流域非点源污染模拟研究

应用连续性、分布式非点源污染机理模型AnnAGNPS对珠江三角洲潭江泗合水小流域的非点源污染进行了模拟,分析了泥沙、总氮和总磷流失的时空分布特征.结果表明,该模型在研究流域具有适用性,参数率定期和结果验证期月地表径流的决定系数R2均大于0.9,效率系数Ens均大于0.8;泥沙、总氮和总磷的年内变化与降雨量的年内变化一致,4~9月汛期的非点源污染负荷量基本占年内的80%以上;在空间分布上呈现较强的区域性,流域内东北和西北区域单位面积负荷产生量较小,而流域中下游区域的单位面积负荷产生量较大,总氮和总磷的空间输出特征有很大的相似性.

基于AnnAGNPS模型的苇子沟流域非点源污染模拟研究

采用连续分布式水文模型Ann AGNPS(Annualized Agricultural Non-Point Source Model),耦合GIS技术,对饮马河下游苇子沟流域2009—2015年非点源污染进行了定量模拟,同时用同步水质监测数据检验了该模型在苇子沟流域的适用性。结果表明,该模型对径流、总氮模拟效果较好,对总磷模拟效果较差。在日尺度上,模型对小型降雨事件径流量模拟值偏低,而对暴雨事件模拟值偏高;月尺度上,总氮、总磷的年内变化与降雨量的年内变化一致,5—8月雨季的非点源污染负荷占全年的80%以上;年尺度上,2009—2015年总氮、总磷污染负荷平均值分别为22 295.28 kg和7 085.00 kg,且年际变化趋势一致。降雨量与总氮负荷的Spearman相关系数为0.93,与总磷负荷的相关系数为0.92,且均达到极显著水平(P<0.01),说明年降雨量的变化直接影响流域全年总氮、总磷污染负荷的变化。总氮和总磷负荷的空间分布具有很高的相似性,总体上总氮、总磷单位面积负荷量在流域西北部区域较低,而在流域中下游区域较高。

AnnAGNPS模型土壤数据库的建立——以柴河上游小流域为例

AnnAGNPS模型为针对农业非点源污染的非点源污染负荷估算模型,从方便该模型在中国应用的角度出发,以辽河重要支流柴河上游流域为例建立了适合该流域的AnnAGNPS模型土壤数据库,并着重介绍了土壤数据库中土壤质地的转换及相关参数的获取方法。基于已建立的土壤数据库对AnnAGNPS模型在该流域的适用性进行了检验,结果表明AnnAGNPS模型适用于该流域,即已建立的土壤数据库适合AnnAGNPS模型在该地区使用。

AnnAGNPS模型动态及其应用进展

AnnAGNPS（Annualized Agricultural Non—point Pollutant Loading Model）是一个基于连续事件的分布式流域模型，与地理信息系统软件ArcView3．2a紧密集成，快速提取地面数据，不仅可以模拟非点源污染过程，还可以模拟多尺度流域的水、沙、输移与转化等水文过程。在介绍了该模型的原理、结构、功能及其研究进展后，探讨了模型存在的主要问题和应用前景。

基于AnnAGNPS模型的大宁河流域泥沙输移比评价

选择三峡库区大宁河流域为研究区，基于流域土地利用、土壤、地形及11个气象站8a气象数据等资料，利用分布式流域评价模型——AnnAGNPS研究了流域泥沙输移特性。结果表明，大宁河流域多年平均输沙量白上游巫溪站的1．25×10^6t／a，沿程递增至大昌站的1．81×10^6t／a，大昌站以下增加缓慢，到流域出口为1．95×10^6t／a；东溪河和巫溪站以下至大昌站的大宁河干流左岸区间是两大产沙集中区；全流域SDR值为0．30，各子流域SDR值变化范围为0．376～0．531，与相关文献研究结果一致；干流控制站点SDR值与流域站点控制面积呈负相关关系（r^2—0．73），但这种关系在各支流上不明显，这是由于各子流域地形、土壤、土地利用和降雨量空间异质性都很大，表明对于不同的流域，仅用SDR值与流域面积关系无法确切计算其SDR值。

基于AnnAGNPS模型的农业非点源污染模拟

以大沽河典型小流域为研究区，借助GIS和相关资料率定参数，完成模型数据库的建立。在此基础上，采用流域出VI2001～2002年径流量、泥沙和总氮监测数据优化参数、校准和验证模型，分析AnnAGNPS模型在大沽河典型小流域应用的可行性。2000~2001年，地表径流的年均模拟偏差分别为12．7％和7％，丰水期的月模拟偏差都在±30％以内，日模拟值与实测值相关系数分别是0．98和0．91，模拟结果理想；年均泥沙输出模拟误差分别为19．1％和15％，月均泥沙估算的相关系数分别为0．78和0．73，模拟结果基本可接受；年均模拟误差为50％左右，月均估计及降雨场次模拟的相关系数分别低于0．7和0．6，总氮污染负荷估算有很大的不确定性。结果表明，如何提高模型的营养盐模拟精度将是未来AnnAGNPS模型在大沽河流域应用的前提与基础。研究成果对于AnnAGNPS模型在国内的应用和推广，具有很好的示范性，并为大沽河全流域分布式水文模型的构建奠定了基础。

基于AnnAGNPS模型的三峡水库生态屏障区径流与土壤侵蚀的变化

利用调查统计和生态产业化工程建设数据,基于GIS技术和AnnAGNPS模型预测三峡水库生态屏障区7条典型农林小流域4种情景模式下径流和土壤侵蚀的变化。结果表明,与2000年相比,2020年7条流域地表径流量将平均减少40.7mm,土壤侵蚀量将减少5.41t·hm-2;流域径流量与坡度呈显著正相关性(p<0.05),与林地面积比率呈显著负相关性(p<0.05),与农地比率相关性不显著;土壤侵蚀量与林地面积呈显著负相关性(p<0.05),与农地面积呈显著正相关性(p<0.05),土壤侵蚀量空间变异系数均值为160%,为径流量的4.35倍,土壤侵蚀影响因素的不确定性远多于径流量;三峡水库屏障区实施退耕还林和生态产业化工程建设后,水土保持功能持续增强。利用AnnAGNPS模型输出的方法能较为客观地计量流域尺度径流量和土壤侵蚀量,但该方法所需数据量庞大,可能会限定其他地区的推广。

AnnAGNPS模型研究及应用进展

【目的】AnnAGNPS(Annualized Agricultural Non-Point Source Pollution Model)模型是由美国农业部开发的用于模拟评估流域地表径流、泥沙侵蚀和氮磷营养盐流失的连续型分布式参数模型。文章对AnnAGNPS的国内外研究应用进行了全面综述,以期为模型在我国的深入研究和应用提供参考。【方法】从AnnAGNPS模型的机理、结构、国内外应用现状及我国应用中存在的问题等方面作了综合性总结。【结果】模型应用情况表明,模型对径流和非点源污染的模拟基本在可接受精度范围内,对于地表径流的模拟能力要强于泥沙和氮磷营养盐,对总磷输出的模拟表现出了较大的不确定性;年、月时间尺度模拟精度高于单场降雨的模拟精度;单场降雨雨量越大,模拟效果越好;大尺度区域模拟精度低于小尺度区域;对洪峰流量估计过高。【结论】我国目前对模型的适应性和重要参数的敏感性分析方面研究较多,受相关数据获取困难等因素的影响,AnnAGNPS模型的应用缺乏系统性和连续性。对模型的修正或改进,以及非点源管理措施效果的模拟评价等方面的研究有待加强。

基于AnnAGNPS模型的三峡库区秭归县生态服务价值

利用三峡库区秭归县统计和调查资料,并基于AnnAGNPS模型获取秭归县1985、1990、2000、2007年径流、土壤侵蚀和养分流失等数据,客观计量秭归县年际生态服务物质量,进而估算各年际生态服务价值量.结果表明,1985～2007年,秭归县生态服务物质量均发生了变化.2000年径流、泥沙、总氮、总磷和有机碳的年输出量最高,分别为473mm、68.6t/km2、133kg/km2、33kg/km2和684kg/km2,而2007年上述指标最低,分别为419mm、40.6t/km2、112kg/km2、20kg/km2和445 kg/km2,分别下降了12.8%、68.9%、18.7%、65.4%和53.5%;1985～2007年秭归县生态服务价值也发生了变化,2000年最低,为45.1亿元,2007年最高,为54.2亿元,增加了20.1%.利用调查统计和模型输出的方法进行生态服务价值量的计量较为客观准确,避免了一些计算上的不确定性,但该方法所需数据量庞大,可能会限定其他地区的应用.

AnnAGNPS和SWAT模型对非点源污染的适用性研究——以中国科学院盐亭紫色土生态试验站为例

为了选取适合于紫色土流域的机理模型,同时为控制紫色土丘陵区的农业非点源污染,以及为三峡库区内非点源污染物输出与控制提供科学依据,本文将2种机理参数模型AnnAGNPS与SWAT运用到不同土地利用方式下的紫色土小流域,对地表径流和非点源污染物的输出模拟进行研究。通过适用性研究发现:2种模型对紫色土流域的径流量模拟效果最为理想,平均误差为-7.5%和2.9%;而模型对流域的泥沙模拟效果均不理想,误差较大;对于养分迁移的模拟,AnnAGNPS模型的模拟效果要好于SWAT模型,平均误差控制在10%左右。因此,AnnAGNPS模型更适合在紫色土典型流域进行模拟运用,可获得可信度较高的模拟结果。