基于WEP-L模型的水量水质综合模拟研究

With the development of "3S" technology, distributed Hydrological model became more and more popular. Integrated simulation Water quantity and quality based on the distributed hydrological model of is one of the most promising research directions .Data shortage is a very difficult problem for water quality simulation for a long time even around the world. Compared with developed countries, Chinese monitoring in large area on the pollution source and quality is obviously more insufficient. Especially the non-point source pollution of conventional monitoring is almost blank. As a result of the social economic development level and the industry and agriculture mode of production, international water quality models can't use directly in our country. The study of river water quality model suitable for China's geographic conditions has great theory significance and application value. This study attempts to construct a model, which aims to demonstrate the process of "pollutant production-discharge into rivers-transformation-discharge into seas" by choosing regular pollution indices as a research objective on a macro-scale for a long period. In order to support the model construction pollution investment and observed experiment in the selected area will be done in this project. The model may be used to water quantity and quality union evaluation, and to describe the water quality on the vital section under different socio-economic development pattern, and to support integrated water and environment planning.

分布式流域水文模型自诞生以来，由于能很好的利用"3S技术"等现代化手段，模拟水文要素的时空变异，就显示出强大的生命力，基于分布式流域水文模型的水量水质综合模拟就是其最具应用前景的研究方向之一。长期以来，数据缺乏一直是水质模拟的国际难题，相对于发达国家，我国在大区域面上的污染源和河流/湖库水质监测更显不足，特别是非点源污染的常规监测几乎是空白；由于社会经济发展水平和工农业生产方式的不同，国外的流域水质模型大都难以直接在我国发挥作用，因此研究适合我国国情的流域水质模型具有很大的理论意义和应用价值。本项目拟在前期已开展的WEP-L流域分布式水文模型的基础上，结合典型调查和观测试验，探索流域水循环伴生的污染物在坡面、河道中的迁移转化规律，开发流域水质模型，用于开展水量水质联合评价，模拟不同社会经济发展水平下关键控制断面的水质状况，支撑水污染总量控制和水资源水环境综合管理。

本项目在前期已开展的流域分布式水文模型WEP-L研究的基础上，结合典型调查和观测试验，研究社会水循环伴生的点源污染时空分布规律、定量估算方法，探索自然水循环伴生的非点源污染的产生运移，以及污染物在河道中的迁移转化规律，并构建流域水量水质综合模拟模型，实现流域水循环与水环境过程的分布式综合模拟与应用等工作，同时发表学术论文11篇，其中SCI检索1篇，EI检索3篇，出版学术专著2部，发明专利申请受理5项，授权2项，培养硕士研究生1名及博士生3名，实现了预期目标。项目取得的主要创新性研究成果包括：.（1）点源污染产生机理研究。通过分析水资源开发利用和水环境污染相互影响相互制约关系，分析了点面源污染结构的决定因素。在此基础上，提出了点源污染程度曲线和达标可供水量曲线，分析了水资源与水环境系统收敛的可能性以及在人类活动下曲线移动规律。.（2）面源污染迁移转化规律实验研究。选择松花江流域的那金河作为典型研究对象，开展了小流域面源污染追踪溯源实验，探讨了我国北方缺水地区的农业面源污染的迁移转化规律，为流域水质模型的结构确定、参数率定和应用分析奠定了基础。.（3）污染物在河流中的迁移转化规律实验研究。为了能更加实际地揭示河流水质的变化规律与演变趋势，对松花江流域齐齐哈尔、哈尔滨、吉林三个城市上、下游选择了12个断面开展了水质监测，分析了溶解氧、氨氮、高锰酸盐指数、总磷、化学需氧量、六价铬、砷共七项的变化趋势，研究了污染物的综合降解系数规律。.（4）嫩江流域水质模型构建。点源污染产生机理研究、面源污染迁移转化规律实验研究和污染物在河流中的迁移转化规律实验研究的基础上，以嫩江流域（30万km2）为研究对象，构建了基于WEP-L的流域水质模型（WEQ），实现了对主要污染指标COD和氨氮等，在流域内迁移转化过程的模拟。.（5）渭河流域水质模型构建。在流域水质模型WEQ的基础上，增加了氮磷模拟模块，包括土壤层的氮磷转化过程，各营养物的坡面侵蚀和氮磷各成分在河道内的迁移转化过程等。以渭河流域（13.5万km2）为研究对象，实现了对N、P在流域内的产生、入河以及在河道内迁移转化过程的模拟。.（6）流域污染物转化规律研究。以WEQ水质模型为工具，定量模拟了松花江流域污染物在陆域和水体的平衡过程，对于认识流域水污染状况，保障水资源的永续利用和经济社会与生态环境的协调发展，意义重大，创新明显。