团队成果
2022.10.18
结合SWAT模型和IHA指标的非点源污染尺度划分新方法
题目： New method for scaling nonpoint source pollution by integrating the SWAT model and IHA-based indicators
杂志：Journal of Environmental Management
第一作者：陈 磊
第二作者：许焱喆
通讯单位：北京师范大学环境学院
文章简介
非点源污染由于受到地形、河网和许多其他因素的影响，表现出一定的空间尺度效应。目前，量化尺度效应综合方法的缺失已成为评价非点源污染的关键障碍。在本研究中，提出了一种将水文模型和水文变化指标相结合的非点源污染空间效应评价方法。通过D8算法划分嵌套流域，通过半分布式水文模型模拟流域内的水文过程，并获得不同空间尺度的径流、泥沙和总磷数据系列。此外，还提出了各类指标的平均值、极值、变化率和特征变量来定量描述不同空间尺度下的非点源污染格局。结果表明，大部分径流和总磷指标的变异系数在0.6 ~ 0.8之间，而泥沙的变异系数在0.4 ~ 1.6之间且变化较大，变异系数阈值为0.33。随着流域面积的增加，非点源负荷相关指标呈上升趋势，而负荷强度指标呈下降趋势，其变化模式受地形或水文信息异质性的影响。根据变化率的对数方差，825 km 2 被确定为坡度变化剧烈的尺度转换转折点。该方法全面描述了非点源污染尺度效应的特征，可用于其他流域非点源污染的针对性监测和控制。
主要结论
本研究中在中国三峡库区的一个案里流域中，使用IHSPA和嵌套流域体系对NPS尺度效应进行了量化。基于负荷相关指标和负荷强度指标的不同变化模式，采用IHSPA指标(CV在0.33以上)来全面反映NPS标度效应。此外，指标变化率的对数方差识别出嵌套流域中最具空间效应的流域面积阈值(825.224 km 2 )，而随着流域面积的增加，指标变化划分出平缓变化期和剧烈变化期，为监测断面合理化布置和两个时期不同承载机制的断面总磷负荷识别提供了依据。
主要突破
构建了量化评估流域非点源污染空间效应的评价方法，形成了非点源污染中总磷污染尺度转换的概念方程。
心得体会
流域非点源污染在不同尺度上影响因素众多，其尺度效应从不同角度进行评价可能具有不同的结果。本研究从非点源污染最本质的驱动因素——水文因素（降雨和径流），出发，综合考虑地形、植被、土地利用等因素，得到量化的非点源污染尺度效应评价体系和关键污染物的多尺度传输概念方程，并提供了一套通用的、基于所研究识别出嵌套流域中最具空间效应的流域面积阈值的方法，以期能够为非点源污染问题中监测断面合理化布置和管理提供借鉴。
文章信息 : Lei Chen, Yanzhe Xu, Shuang Li, Wenzhuo Wang, Guowangchen Liu, Mingjing Wang, Zhenyao Shen, New method for scaling nonpoint source pollution by integrating the SWAT model and IHA-based indicators, Journal of Environmental Management, 2023, 116491, ISSN 0301-4797.
DOI : https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116491
分享人介绍
许焱喆，2020级硕士生
研究方向：流域非点源污染与水环境修复
邮箱：yanzhe_
许焱喆 | 供稿
张宇涵 | 编辑
陈磊 | 审核
【 往期回顾 】
投稿方式
稿件（word 文档）以邮件形式发送到邮箱
（202121180030@mail.bnu.edu.cn）
推送前会向投稿人确认无误后发布
投稿内容包括并不限于
论文推送、心得分享、社群动态、招聘信息
流域面源污染控制与水环境修复
陈磊
团队负责人
本公众号由北京师范大学面源污染团队运营，重点分享水利工程、环境科学与工程、生态工程、环境系统工程等领域的学术前沿、科普知识，特别是创建了科学家分享系列《失败集》和文献俱乐部；荣获2020年全国百强学术公众号。
团队负责人陈磊，教授，博士生导师，第五批中组部“万人计划”青年拔尖人才获得者，流域非点源污染过程学科团队负责人（2017-2020）。中国水利学会、中国环境科学学会水环境分会、国际水学会（IWA）、中国地理学会理事。主要从事流域非点源污染模拟与控制、水环境模拟与修复、海绵城市机理及设计、流域综合管理等领域研究，在非点源污染过程机理、核算模型和防控模式等方面取得多项关键突破。发表学术论文130余篇，其中在Water Research、Water Resources Research、Journal of Hydrology等权威期刊发表第一/通讯作者SCI检索论文64篇，出版学术专著3部，授权软著/专利10项，获省部级奖励3项。担任Journal of Hydrology等多个国际期刊副主编/客座主编，组织首届大江大河生态保护与修复研讨会、SWAT2016等重要会议，为30余个本领域顶级刊物提供审稿服务，取得了一定的国际影响力。
动动手指，点击关注！
