基于分布式水文模型的大沽河“流域-河口-近海”系统营养盐输移过程模拟

海岸带"流域-河口-近海"系统是人类活动最剧烈并对气候变化极为敏感的区域，其环境与生态异常脆弱和多变，营养盐输移在该系统环境与生态变化的过程中扮演了极为重要的角色，因而是当前国际全球变化研究的焦点和热点问题之一。本项目以山东半岛的大沽河"流域-河口-近海"系统为研究区，利用GIS 等技术整合遥感影像、土地利用、土壤、气象、水文、水质、经济社会统计以及野外勘查等数据信息，并以SWAT 分布式水文模型为关键技术，模拟近40 年来大沽河"流域-河口-近海"系统的营养盐输移过程，分析营养盐的空间分布与时间演化特征，定量揭示气候变化与人类活动影响下营养盐输移的规律与机制，并结合情景分析法探讨其未来的演化趋势。进而，以提高对营养盐迁移和输出过程的调控能力为目的，探索流域综合管理(IRBM)与海岸带综合管理(ICZM)有效结合的模式和途径，为河口-近海区域环境与生态的保护和恢复提供科学依据和技术支持。

海岸带“流域-河口-近海”系统是人类活动最剧烈并对气候变化极为敏感的区域，本项目以山东半岛的大沽河“流域-河口-近海”系统为研究区，基于GIS技术、SWAT分布式水文模型以及情景分析方法等，研究近40年来大沽河“流域-河口-近海”系统营养盐的空间分布、输移过程与时间演化特征，揭示气候变化与人类活动的影响，探索流域综合管理(IRBM)与海岸带综合管理(ICZM)有效结合的模式和途径。. SWAT分布式水文模型是本研究的关键技术，尤其是模型参数优化，在提高径流、泥沙和营养盐模拟精度方面至关重要。本研究通过历史资料与模型模拟分析发现，大沽河流域受人类活动影响非常强烈，境内水库闸坝多且河流取水量大，给SWAT模型的建立和参数化带来很大的挑战。为此，我们将水库闸坝运行、工农业和生活用水等变量加入到模型中，极大地提高了模型的模拟精度。. 主要结论如下：1）大沽河年径流量的89.8%集中在汛期，45年间呈一定下降趋势，特别是自1980年代以来，河道（南村站）常呈全年断流状态，降水变化与人类活动分别导致年径流量减少58.29 mm和53.00 mm；2）氮磷营养盐的空间格局特征与土地利用关系密切，流域TN和TP负荷的高输出区主要位于耕地与城镇、农村居民点区域，而低输出区则位于坡度较高的林地或草地与水域区域；3）流域氮、磷输移受降水变化与人类活动的强烈影响，其中，TP对降水与土壤流失的影响更为强烈；4）1971~2011年，流域TN和TP负荷的年均入海通量分别为4342.0 t和279.5 t，其中枯水年因受降水与人为影响，流域TN和TP的输出量近于0；5）农田大量施肥、水库闸坝的运行、人类取引水、规模化畜禽养殖等是影响流域氮磷输移的主要人类活动方式，需重点关注；6）“流域-河口-近海”系统氮磷污染控制措施主要包括：加强农田化肥施用的科学管理，强化养殖场废弃物的管理与应用，加快农村污水处理厂的建设与生活垃圾的管理，建设河流滨岸植被缓冲带，加强河口湿地的保护与恢复。