1、農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染(NSP，nonpoint source pollution)是三峽庫(kù)區(qū)水質(zhì)下降的主導(dǎo)因素，庫(kù)區(qū)農(nóng)業(yè)流域輸出的泥沙和氮磷養(yǎng)分是產(chǎn)生水污染的主要污染物。泥沙和養(yǎng)分輸出不但造成流域土壤生產(chǎn)力下降，而且還導(dǎo)致受納水體水質(zhì)惡化、水體功能下降及富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。三峽庫(kù)區(qū)流域尺度泥沙和養(yǎng)分定量分析與評(píng)價(jià)之研究還比較少，特別是與GIS耦合的、應(yīng)用于水文、泥沙和養(yǎng)分輸出的連續(xù)分布式模型研究尚未有先例。因此，基于連續(xù)分布式NSP模型，定量分析三

2、峽庫(kù)區(qū)黑溝流域泥沙和養(yǎng)分輸出及其時(shí)空分布規(guī)律，探索BMPs對(duì)流域NSP的控制效果，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)水資源保護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本研究選擇三峽庫(kù)區(qū)黑溝小流域(HRW)為研究對(duì)象，依托國(guó)家林業(yè)局三峽庫(kù)區(qū)森林生態(tài)定位站之流域長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)資料數(shù)據(jù)和GIS工作平臺(tái)，建構(gòu)流域模型數(shù)據(jù)庫(kù)文件，使用連續(xù)分布式模型AnnAGNPS對(duì)流域進(jìn)行徑流、泥沙和養(yǎng)分時(shí)空輸出模擬和效果評(píng)定，探索庫(kù)區(qū)條件下泥沙與養(yǎng)分BMPs綜合治理模式。 主要內(nèi)容：

3、 (1)流域數(shù)據(jù)庫(kù)的建構(gòu)。深入分析黑溝小流域降雨特征、進(jìn)行流域SDU區(qū)劃、土壤參數(shù)的轉(zhuǎn)換、航片判讀解譯、土地利用分類等，建構(gòu)AnnAGNPS模型地理空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的理論與方法。 (2) DEM格網(wǎng)尺度對(duì)模型NSP輸出影響之分析。利用建構(gòu)的黑溝小流域模型數(shù)據(jù)庫(kù)和流域水文水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析不同DEM格網(wǎng)尺度對(duì)模型徑流、泥沙和養(yǎng)分輸出的影響，探索在庫(kù)區(qū)流域條件下，模型尺度、DEM尺度與流域尺度之間的匹配。 (3

4、)流域空間參數(shù)在三峽庫(kù)區(qū)條件下的聚合效應(yīng)。參數(shù)聚合效應(yīng)對(duì)模型徑流、泥沙和養(yǎng)分輸出的影響，進(jìn)而確定最優(yōu)泥沙與養(yǎng)分輸出的CSA(Critical Source Area)和MSCL(Minimum Source Channel Length)2個(gè)參數(shù)值的輸入值及其空間離散單元(SDU)尺度。 (4)模型NSP輸出之參數(shù)敏感性分析。采用修正的摩爾斯檢驗(yàn)法對(duì)影響模型輸出之空間參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，確定泥沙與養(yǎng)分輸出之敏感參數(shù)。

5、 (5)模型模擬效率評(píng)定。使用決定系數(shù)(R2)、Nash—Sutcliffe模擬效率系數(shù)(E)、體積百分誤差(VE)3個(gè)統(tǒng)計(jì)參量，綜合評(píng)定模型在當(dāng)前流域條件下校準(zhǔn)與驗(yàn)證時(shí)段之適宜性。 (6)當(dāng)前流域條件下NSP各BMPs情景模式的實(shí)踐與評(píng)定。利用模型理論分析結(jié)果，評(píng)定流域作物、化肥施用水平、土地利用類型對(duì)NSP輸出削減效果，評(píng)定單項(xiàng)和組合BMPs情景之NSP削減效果。 主要結(jié)論： (1)5m格網(wǎng)尺度DEM可

6、滿足相似條件下三峽庫(kù)區(qū)小流域NSP輸出精度要求。不同格網(wǎng)尺度(DEM1.5 m～DEM12.5 m)對(duì)流域徑流量、洪峰流量、總氮輸出影響差異不顯著，但對(duì)泥沙、總磷、有機(jī)碳輸出影響差異顯著；AnnAGNPS模型在尺度較小坡度較大的農(nóng)林復(fù)合的研究流域條件下，不同格網(wǎng)尺度DEM均表現(xiàn)為，徑流、洪峰流量、總氮模擬輸出誤差較小，泥沙、總磷、有機(jī)碳模擬輸出誤差較大。 (2)流域土壤類型分布、土地利用方式等空間參數(shù)均發(fā)生了聚合效應(yīng)。參數(shù)聚合

7、效應(yīng)及模型輸出均隨流域SDU尺度變化而變化。SDU尺度聚合效應(yīng)對(duì)徑流量影響較小，對(duì)泥沙、總氮、總磷輸出影響較大；黑溝小流域尺度和三峽庫(kù)區(qū)條件下，徑流量、泥沙、養(yǎng)分輸出可接受誤差范圍內(nèi)的SDU平均面積分別為0.5～18 hm2、2～6 h㎡、0.5～6 h㎡。 (3)模型在校準(zhǔn)期內(nèi)，徑流VE=5.0％，R2=0.93(P<0.05)，驗(yàn)證期內(nèi)，VE=6.7％，R2=0.90(P<0.05)，模型對(duì)黑溝小流域徑流輸出模擬精度較高，

8、結(jié)果誤差均在可接受范圍之內(nèi)；校準(zhǔn)期內(nèi)，黑溝小流域泥沙輸出VE=15.1％，R2=0.63(p<0.05)，驗(yàn)證期內(nèi)VE=26.7％，R2=0.59(P<0.05)，泥沙輸出結(jié)果精度較低。對(duì)于黑溝小流域小型泥沙流失事件，模型預(yù)測(cè)值偏高，對(duì)大型泥沙流失事件，模型預(yù)測(cè)值偏低。對(duì)總氮輸出模擬R2=0.68(P<0.05)，略高于對(duì)總磷輸出模擬(R2=0.65，P<0.05)。一般地，AnnAGNPS模型對(duì)徑流模擬精度高于對(duì)泥沙和氮、磷等養(yǎng)分的輸

9、出模擬。作為一個(gè)較好的高級(jí)流域管理工具，AnnAGNPS模型可以在三峽庫(kù)區(qū)農(nóng)林復(fù)合流域地理?xiàng)l件下使用。 (4)黑溝小流域主要6類作物玉米、高粱、大豆、落花生等對(duì)削減泥沙和養(yǎng)分輸出差異不顯著；不同化肥施用水平(現(xiàn)有施肥水平用量，推薦施肥水平用量等)對(duì)削減徑流和泥沙輸出沒(méi)有影響，但對(duì)氮磷等養(yǎng)分輸出影響差異極為顯著；研究區(qū)條件下，AnnAGNPS模型可以用來(lái)預(yù)測(cè)單項(xiàng)和組合農(nóng)業(yè)流域管理措施(BMPs)對(duì)流域泥沙和養(yǎng)分輸出的影響，組合B