三峡库区农业非点源污染BMPs多目标优化研究

非点源污染的严重性及非点源污染防治的重要性已经逐渐为国内外所认识。国内外开展的多项研究表明，非点源污染源已经成为水环境的重要污染源，其中多数来自农业非点源污染。本论文选定三峡库区香溪河流域为研究区，应用遥感、GIS等手段，在农业非点源模拟与分析基础上，结合非点源污染的源因子和实际水污染状况因子，综合识别流域内非点源污染关键源区，并以可操作性、运行效果和费用成本为目标，建立基于遗传算法的农业非点源最佳管理措施空间多目标优化模型，对非点源污染关键源区进行控制措施的模拟，并优选出可行性强、效率高且成本低最佳管理措施实施方案，用来削减农业非点源污染负荷，从而为非点源污染防治规划及宏观决策提供参考。该研究对保障三峡水库水质安全有着重要作用，也对类似水体的污染控制有很好的参考和指导作用，具有重要的现实意义。

本项目选择三峡库区内长江一级支流—香溪河流域作为研究区域，利用SWAT模型对香溪河流域内农业非点源污染进行了模拟，识别了流域内非点源污染关键源区，探讨了土地利用、耕作管理、化肥施用等因素对于非点源污染的影响，并对此提出非点源污染管理控制措施，同时对不同的非点源污染管理措施的环境效益和经济效益进行分析，在流域的生态效益、社会效益、经济效益等多目标基础上优化选择，提出合理的非点源污染治理措施。.本研究的主要结论有以下几点：.（1）SWAT模型在研究区能够得到较好的应用，能够准确模拟香溪河流域农业非点源污染。模拟结果表明，近几年，研究区内非点源污染总量整体呈增加趋势，2002年流域内TN、TP的产生量分别为876.46t和175.68t，2007年增至1424.55t和208.75t，增长率分别为62.53%和18.82%。非点源污染主要发生在汛期，与降雨径流具有显著相关性。.（2）在非点源污染变化影响因素中，土地利用/覆盖变化是研究区非点源污染变化的主要原因。具体表现为流域内非点源污染的变化规律与耕地变化规律相同，而与林地正好相反，而且从空间分布来看，非点源污染负荷高的地区多集中在河流两侧等耕地密集的区域。由此可见，研究区非点源污染主要是由耕地等农业生产活动所造成的。.（3）在土地利用变化、耕作管理、施肥方式三种管理措施中，土地利用变化对于流域内非点源污染的影响最大。对比三种管理方式，从环境效益角度分析，其优劣顺序为土地利用方式变化>不同施肥方式>耕作管理措施。从经济效益角度分析，其经济优劣排序为土地利用方式变化>耕作管理措施>不同施肥方式。.（4）在研究区内实行非点源污染综合管理措施，即在25°以上坡耕地进行退耕还林，15°-25°坡耕地变耕地为果园，对于15°以下坡耕地实行保护性耕作，其化肥施用量氮肥、磷肥分别为30.0 kg/hm2和10.0 kg/hm2，通过分析综合管理措施的费用效益可以看出，实行综合管理措施以后，流域内经济效益达到29136.13万元，环境效益达到908.26万元。