寒冷地区非点源氮磷迁移转化规律及流域环境模型研究

非点源N、P污染的日益突出已成为湖库水质恶化的重要原因。东北地区虽然有漫长的寒冷季节，个别水库的蓝藻爆发提醒我们，不可忽视特殊自然条件下突出环境问题的研究。寒冷气候条件对非点源N、P污染物的环境行为有显著影响。本研究以东北地区最大水源地大伙房水库为背景，进行寒冷地区非点源N、P污染的系统性研究。主要内容包括：（1）研究冰冻和冻融条件下非点源N、P的迁移转化机制和春季冲刷效应，在代表性土地利用类型、典型小流域和大流域三个层面上进行现场实验与数值模拟；（2）构建流域N、P收支模型，分别建立N、P收支与下游水库水质的响应关系；（3）对场次降雨型、长期连续型分布式环境模型进行改进和参数调整，提高在寒冷地区的适应性。总体目标是通过机制研究，构建寒冷气候条件下实用高效的流域N、P收支模型和分布式环境模型；进而提出基于源汇机制与行为特征的N、P流失控制与管理措施。

非点源氮、磷污染造成我国寒冷地区面临着更为严重资源型缺水和水质型缺水的双重压力。寒冷地区非点源氮磷的环境行为具有特殊性。本研究通过冬季过程对非点源氮磷影响的现场实验，得出了氮磷冻凝融出的基本规律，并选用辽宁省重要水源地大伙房水库流域进行了流域环境统计学收支模型和分布式模型研究，深入分析了大伙房水库流域对应工程扩建和气候变化的水质影响。具体的成果有：（1）将降雨模拟实验引入真实冬季过程对非点源氮磷环境行为影响的研究，发现冬季过程显著影响耕地和草地非点源氮磷在地表径流和壤中流中的输移。（2）构建大伙房水库流域氮、磷收支模型，进行流域时间分布和空间分布收支计算。（3）开展寒冷地区大伙房水库流域非点源氮磷SWAT模型研究，分析和总结寒冷地区非点源富营养化物质输出规律。（4）采用SWAT模拟预测输水工程和气候变化对大伙房水库流域径流和水质的影响。输水工程显著增加苏子河径流的同时，却导致调水后大伙房水库总氮浓度显著升高。未来气候变化作用，促使大伙房水库入流流量、总氮和总磷负荷均呈下降趋势。综上，本项目为掌握寒冷地区非点源氮磷污染的输出规律提供支持，并为大伙房水库现在和变化环境下的流域非点源污染治理和水源地保护提供科学依据。