第 11 卷 第 1 期 中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 学 报 Vol.11 No.1 2013 年 3 月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research March,2013 文 章 编 号 :72-3031(2013)01-0014-07 中 小 河 流 非 点 源 污 染 治 理 负 荷 估 算 及 分 区 分 类 研 究 崔 巍, 白 音 包 力 皋, 陈 文 学, 陈 兴 茹 ( 中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 流 域 水 循 环 模 拟 与 调 控 国 家 重 点 实 验 室, 北 京 100038) 摘 要 : 针 对 中 小 河 流 非 点 源 污 染 治 理 过 程 中 存 在 的 河 流 数 量 众 多 基 础 资 料 缺 乏 重 点 难 以 把 握 等 状 况, 提 出 一 套 基 于 遥 感 (RS) 和 地 理 信 息 系 统 (GIS) 技 术 的 污 染 负 荷 估 算 方 法, 识 别 主 要 污 染 物 和 污 染 源, 确 定 重 点 防 治 地 区 和 流 域 以 哈 尔 滨 地 区 为 例, 在 分 析 非 点 源 污 染 来 源 基 础 上, 使 用 输 出 系 数 模 型 (ECM) 估 算 2010 年 非 点 源 TN TP 污 染 负 荷 及 空 间 分 布 特 征, 计 算 TN TP 等 标 负 荷, 确 定 主 要 污 染 物 根 据 等 标 污 染 负 荷 空 间 分 布 差 异, 将 哈 尔 滨 地 区 划 分 为 5 个 污 染 负 荷 区, 以 流 域 为 单 元 用 聚 类 分 析 法 将 中 小 河 流 归 为 5 类, 确 定 了 区 域 中 小 河 流 非 点 源 污 染 防 治 重 点 关 键 词 : 非 点 源 ; 中 小 河 流 ; 输 出 系 数 模 型 ; 等 标 负 荷 ; 聚 类 分 析 ; 区 划 中 图 分 类 号 :X522 文 献 标 识 码 :A 1 研 究 背 景 我 国 中 小 河 流 数 量 多, 分 布 广, 与 大 江 大 河 湿 地 湖 泊 等 相 连 通, 其 河 流 污 染 状 况 直 接 关 系 到 地 区 可 持 续 发 展 目 前, 中 小 河 流 治 理 总 体 滞 后, 存 在 着 水 污 染 加 剧 以 及 衍 生 的 水 质 型 缺 水 水 生 态 环 境 恶 化 等 一 系 列 问 题 我 国 将 中 小 河 流 治 理 列 入 十 二 五 时 期 水 利 工 作 重 点, 其 中 中 小 河 流 工 业 和 生 活 点 源 污 染 源 受 到 有 效 控 制, 而 非 点 源 污 染 具 有 很 大 隐 蔽 性 和 不 确 定 性, 所 受 重 视 和 治 理 较 滞 后, 成 为 中 小 河 流 水 体 污 染 主 要 原 因 中 小 河 流 非 点 源 污 染 防 治 须 以 污 染 物 负 荷 量 化 为 基 础, 明 确 防 治 重 点 区 域, 以 使 有 限 的 人 力 物 力 充 分 发 挥 作 用 国 内 外 现 有 非 点 源 污 染 负 荷 计 算 模 型 中, 考 虑 污 染 物 迁 移 机 理 的 模 型 对 资 料 要 求 高, 参 数 校 准 和 率 定 复 杂 对 中 小 河 流 而 言, 其 监 测 数 据 普 遍 缺 乏 文 献 [1] 对 东 北 地 区 近 20 年 (19912008 年 ) 相 关 研 究 进 行 统 计, 指 出 由 于 缺 乏 气 候 地 形 土 地 利 用 和 管 理 措 施 的 数 据 量 和 数 据 精 度, 精 细 物 理 型 非 点 源 污 染 模 型 (SWAT 模 型 AnnAGNPS 模 型 ) 难 以 良 好 地 校 准 和 验 证, 限 制 了 其 使 用 经 验 模 型 对 资 料 要 求 较 少, 但 缺 乏 机 理 基 础, 往 往 精 度 较 低 相 比 较 而 言, 输 出 系 数 模 型 利 用 相 对 容 易 得 到 的 土 地 利 用 状 况 等 资 料, 估 算 流 域 污 染 物 输 出 量, 很 大 程 度 上 降 低 了 对 试 验 和 资 料 的 依 赖 性, 为 中 小 河 流 非 点 源 污 染 负 荷 估 算 提 供 了 一 种 具 有 一 定 精 度 的 实 用 方 法 不 过, 输 出 系 [2-4] 数 法 当 前 多 针 对 单 个 流 域 或 行 政 区 域 开 展, 而 中 小 河 流 数 目 众 多, 需 科 学 快 速 地 从 中 筛 选 出 防 治 重 点 与 优 先 度 本 文 以 哈 尔 滨 市 58 条 松 花 江 一 级 支 流 非 点 源 污 染 评 估 为 例, 综 合 运 用 RS GIS 技 术 和 聚 类 分 析 等 方 法, 提 出 污 染 负 荷 强 度 估 算 污 染 物 识 别 重 点 地 区 鉴 别 的 方 法, 不 仅 对 哈 尔 滨 市 中 小 河 流 非 点 源 污 染 治 理 具 有 指 导 意 义, 也 可 供 我 国 其 它 地 区 中 小 河 流 治 理 借 鉴 2 研 究 区 域 概 况 及 污 染 源 分 析 哈 尔 滨 市 位 于 东 经 125 42 130 10 北 纬 44 04 46 40 之 间 下 辖 8 区 7 县 和 3 个 县 级 市, 行 收 稿 日 期 :2012-07-08 基 金 项 目 : 中 国 水 科 院 优 秀 青 年 科 研 专 项 ( 水 集 1312) 作 者 简 介 : 崔 巍 (1979-), 男, 河 南 焦 作 人, 博 士, 高 级 工 程 师, 主 要 从 事 河 流 治 理 与 保 护 研 究 E-mail:joylife@126.com 14
政 区 划 面 积 5.31 万 km 2 分 布 有 183 条 中 小 河 流, 均 属 松 花 江 水 系 2010 年 全 市 未 达 标 河 段 占 总 评 价 [5-6] 河 长 ( 含 松 花 江 监 测 段 ) 的 23.3%, 其 中 劣 Ⅴ 类 河 段 河 长 占 6.7% 研 究 显 示, 松 花 江 流 域 非 点 源 污 染 所 占 比 例 逐 年 增 加, 自 2000 年 起 松 花 江 流 域 TN TP 非 点 源 污 染 负 荷 已 超 过 点 源, 其 中 TP 远 远 超 过 点 源, 非 点 源 污 染 防 治 已 经 成 为 哈 尔 滨 市 中 小 河 流 治 理 的 重 要 任 务 之 一 根 据 调 查, 哈 尔 滨 市 中 小 流 域 非 点 源 污 染 主 要 源 自 以 下 方 面 :(1) 养 殖 污 染 畜 禽 养 殖 主 要 分 布 在 城 郊 结 合 部 和 农 村 地 区, 大 部 分 规 模 养 殖 户 养 殖 场 缺 乏 干 湿 分 离 等 污 染 防 治 措 施, 部 分 养 殖 户 将 畜 禽 圈 舍 建 在 池 塘 边, 粪 便 未 经 处 理 直 接 排 出 造 成 水 体 污 染 ;(2) 农 药 流 失 松 花 江 流 域 化 肥 农 药 施 用 总 量 大, 有 效 利 用 率 低, 大 量 残 留 的 化 肥 农 药 污 染 地 表 水 及 地 下 水 ;(3) 化 肥 流 失 松 花 江 流 域 中 下 游 是 国 家 商 品 粮 基 地, 化 肥 年 平 均 施 用 量 为 523.5kg/hm 2[7], 远 高 于 全 国 平 均 水 平 (277.5kg/hm 2 ) 化 肥 农 药 通 过 地 表 径 流 进 入 中 小 河 流 并 汇 入 松 花 江 ;(4) 农 村 生 活 污 水 和 废 弃 物 中 小 流 域 有 农 业 人 口 500 余 万, 由 于 农 村 市 政 设 施 落 后, 卫 生 环 境 状 况 差, 生 活 垃 圾 种 植 业 养 殖 业 固 体 废 物 堆 放 处 置, 暴 雨 冲 刷 下 进 入 中 小 河 流 3 非 点 源 污 染 负 荷 估 算 3.1 输 出 系 数 模 型 20 世 纪 70 年 代 初 期, 美 国 加 拿 大 在 研 究 土 地 利 用 - 营 养 负 荷 - 湖 泊 富 营 养 化 关 系 的 过 程 中, 提 出 并 应 用 了 输 出 系 数 模 型 ( 亦 称 单 位 面 积 负 荷 法 ) 1996 年 英 国 学 者 Johns [8] 在 前 人 成 果 的 基 础 上, 经 过 长 期 的 研 究 和 实 践, 提 出 了 更 为 细 致 更 为 完 备 的 输 出 系 数 模 型 模 型 在 考 虑 土 地 利 用 分 类 的 基 础 上, 结 合 居 民 非 点 源 污 染 物 的 排 放 和 处 理 状 况 牲 畜 的 数 量 和 分 布 来 确 定 不 同 污 染 源 的 输 出 系 数 模 型 能 较 为 准 确 的 对 大 尺 度 流 域 的 非 点 源 污 染 进 行 评 价 和 预 测, 在 北 美 地 区 得 到 [9] [10] [11] 广 泛 应 用, 我 国 应 用 于 松 辽 流 域 长 江 上 游 汉 江 丹 江 流 域 等 地 区 输 出 系 数 法 的 缺 陷 是 未 考 虑 对 营 养 物 质 迁 移 起 决 定 性 作 用 的 水 文 路 径 问 题 和 在 水 循 环 过 程 中 营 养 物 质 迁 移 转 化 的 问 题, 不 能 预 测 单 场 降 雨 所 产 生 的 非 点 源 污 染 负 荷 [12] 近 年 来, 国 内 外 学 者 对 模 型 不 断 改 进, 提 出 了 考 虑 土 地 利 用 变 化 的 输 出 系 数 模 型 改 进 的 磷 输 出 系 数 模 型 考 虑 水 文 因 素 和 流 域 损 失 的 改 进 输 出 系 数 法 等 提 高 了 模 拟 精 度 和 时 空 尺 度 适 宜 性, 对 资 料 和 参 数 率 定 的 要 求 也 有 所 提 高 基 于 哈 尔 滨 地 区 中 小 河 流 资 料 状 况, 本 文 仍 采 用 基 本 形 式 的 输 出 系 统 模 型 : n L = å E i A i + P (1) i = 1 式 中 :L 为 营 养 物 ( 污 染 物 ) 的 输 出 负 荷 ;E i 为 第 i 种 营 养 源 ( 污 染 来 源 ) 的 输 出 系 数 ; A i 为 第 i 类 土 地 利 用 类 型 面 积 或 第 i 种 牲 畜 数 量 人 口 数 量 ;P 为 降 雨 输 入 的 营 养 物 ( 污 染 物 ) 数 量 E 表 示 区 域 内 不 同 污 染 来 源 的 营 养 物 ( 污 染 物 ) 输 出 率 对 于 不 同 土 地 利 用 类 型, 表 示 土 地 利 用 中 所 流 失 的 营 养 物 ( 污 染 物 ) 比 例 ; 对 于 牲 畜 而 言, 表 示 牲 畜 排 泄 物 直 接 进 入 受 纳 水 体 比 例, 中 间 应 考 虑 人 类 收 集 和 储 存 粪 肥 过 程 中 氨 的 挥 发 ; 对 于 人 类 而 言, 反 映 当 地 人 群 对 含 磷 去 污 剂 的 使 用 状 况 饮 食 营 养 状 况 和 生 活, 其 中 农 村 没 有 污 水 处 理 设 施, 且 人 口 分 布 分 散, 系 数 主 要 反 映 农 村 生 活 污 水 中 的 营 养 物 ( 污 染 物 ) 进 入 受 纳 水 体 比 例 降 雨 输 入 的 营 养 物 ( 污 染 物 ) 数 量 计 算 公 式 为 : 式 中 :c 为 雨 水 中 营 养 物 浓 度 (g/m 3 );a 为 年 降 雨 量 (m 3 );Q 为 径 流 系 数 P = caq (2) 3.2 输 出 系 数 的 确 定 输 出 系 数 模 型 中, 影 响 非 点 源 污 染 物 输 出 系 数 因 素 众 多, 包 括 流 域 内 地 形 地 貌 水 文 气 候 土 地 利 用 土 壤 类 型 和 结 构 植 被 管 理 措 施 以 及 人 类 活 动 等, 确 定 方 法 有 查 阅 文 献 值 法 和 试 验 法 等 本 文 输 出 系 数 采 用 查 阅 文 献 值 法, 松 花 江 流 域 纬 度 位 置 与 耕 作 方 式 等 与 欧 洲 [2,13-14] 和 北 美 接 近, 结 合 国 内 一 些 学 者 研 究, 确 定 哈 尔 滨 市 N P 输 出 系 数 如 表 1, 输 出 系 数 在 中 国 东 [3] [] 北 地 区 也 被 认 可 和 使 用 水 体 因 降 雨 产 生 的 非 点 源 污 染 浓 度 参 考 文 献 降 水 监 测 估 算 结 果, 总 氮 浓
表 1 哈 尔 滨 市 N P 输 出 系 数 N P 源 N 输 出 系 数 P 输 出 系 数 农 村 生 活 10-4 /(t/(ca a)) 人 口 19.55 2.14 大 牲 畜 113.72 2.18 禽 畜 养 殖 10-4 /(t/(ca a)) 猪 羊 26.67.13 1.42 0.45 家 禽 0.459 0.017 耕 地 2.900 0.090 森 林 0.238 0.0 土 地 利 用 /(t/(km 2 a)) 草 地 1.000 0.020 城 镇 1.100 0.024 未 利 用 地 1.490 0.051 度 为 1.27mg/L, 总 磷 浓 度 为 0.025mg/L 3.3 污 染 负 荷 估 算 及 来 源 组 成 分 析 计 算 数 据 包 括 2010 年 哈 尔 滨 地 区 土 地 利 用 数 据 ( 图 1) 农 村 人 口 畜 禽 养 殖 分 布 数 据 多 年 平 均 降 雨 数 据 多 年 平 均 径 流 系 数 等 数 据 源 自 解 译 的 遥 感 影 像 哈 尔 滨 市 统 计 年 鉴 (2010 年 ) 哈 尔 滨 市 水 资 源 公 报 (2010 年 ) 等 根 据 式 (1), 使 用 ArcGIS 9.2 的 Raster Calculator 工 具, 计 算 出 不 同 土 地 利 用 类 型 非 点 源 TN 和 TP 负 荷 强 度 分 布 栅 格 图 (1km 1km)( 图 2); 使 用 Map Algebra 工 具 叠 加 农 村 人 口 畜 禽 养 殖 分 布 数 据, 计 算 出 人 和 禽 畜 非 点 源 TN 和 TP 负 荷 强 度 分 布 栅 格 图 ( 图 3); 根 据 式 (2), 使 用 Raster Calculator 工 具 计 算 出 降 雨 非 点 源 TN 和 TP 负 荷 强 度 分 布 栅 格 图 将 土 地 利 用 降 雨 人 和 牲 畜 非 点 源 TN 和 TP 负 荷 强 度 栅 格 图 叠 加 求 和, 得 出 非 点 源 TN 和 TP 负 荷 强 度 分 布 ( 图 4) 图 1 哈 尔 滨 市 土 地 利 用 情 况 (2010 年 ) 图 2 哈 尔 滨 市 土 地 利 用 非 点 源 总 氮 负 荷 分 布 本 文 计 算 出 哈 尔 滨 地 区 TN 强 度 为 2.72(t/(km 2 a)),tp 为 0.10(t/(km 2 a)), 与 文 献 [3] 松 花 江 干 流 TN 负 荷 强 度 2.06(t/(km 2 a)) 和 TP 负 荷 强 度 0.08(t/(km 2 a)) 具 有 一 定 吻 合 性 本 文 所 采 用 的 输 出 系 数 准 确 度 仍 需 要 进 一 步 验 证, 需 开 展 土 地 利 用 类 型 输 出 系 数 率 定 工 作 另 外, 本 文 采 用 的 农 村 生 活 和 畜 禽 养 殖 数 据 以 区 县 为 统 计 单 元, 影 响 成 果 精 度 通 过 统 计 哈 尔 滨 地 区 不 同 污 染 源 输 出 总 氮 总 磷 负 荷 量 值, 可 分 析 比 例 构 成 ( 图 5 图 6) 哈 尔 滨 市 中 小 河 流 非 点 源 TP 负 荷 最 主 要 来 源 是 耕 地 面 源 污 染, 占 45%, 第 二 大 来 源 是 农 村 人 口 生 活, 占 21%;TN 负 荷 最 主 要 来 源 同 样 是 耕 地 面 源 污 染, 占 53%, 第 二 大 来 源 是 大 牲 畜, 占 % 因 而 防 治 非 点 源 污 染, 最 重 要 的 是 控 制 耕 地 面 源 污 染, 农 村 人 口 生 活 和 牲 畜 污 染 同 样 是 防 治 的 重 点
图 3 哈 尔 滨 市 农 村 人 口 及 禽 畜 非 点 源 总 氮 负 荷 分 布 图 4 哈 尔 滨 市 非 点 源 TN 负 荷 强 度 分 布 图 5 哈 尔 滨 市 非 点 源 污 染 TP 负 荷 来 源 组 成 图 6 哈 尔 滨 市 非 点 源 污 染 TN 负 荷 来 源 组 成 3.4 等 标 污 染 负 荷 及 污 染 负 荷 比 计 算 TN TP 属 不 同 的 污 染 物, 具 有 不 同 的 污 染 源 特 征 环 境 效 应 危 害, 为 能 在 同 一 尺 度 上 加 以 比 较, 确 定 主 要 污 染 物 及 负 荷 比, 需 要 对 污 染 物 和 污 染 源 进 行 标 化 计 算, 最 常 用 特 征 数 是 等 标 污 染 负 荷 污 染 物 等 标 污 染 负 荷 是 指 单 位 时 间 排 放 的 含 该 污 染 物 的 废 水 等 标 体 积, 公 式 如 表 2 根 据 2010 年 哈 尔 滨 市 水 资 源 公 报, 中 小 河 流 目 标 水 质 多 数 为 Ⅲ 类, 据 此 确 定 TN 评 价 标 准 为 1.0mg/L,TP 评 价 标 准 为 0.2mg/L 表 2 等 标 污 染 负 荷 及 负 荷 比 计 算 公 式 各 等 标 污 染 负 荷 计 算 公 式 各 等 标 污 染 负 荷 比 计 算 公 式 某 污 染 物 的 等 标 污 染 负 荷 Pi P i = C i C oi Q i 污 染 物 i 在 某 污 染 源 中 的 污 染 负 荷 比 Ki K i = P i P iz 100% 某 污 染 源 的 等 标 污 染 负 荷 Pn n P n = å P i i = 1 污 染 物 i 在 某 区 域 中 的 污 染 负 荷 比 Kiz K iz = P iz P m 100% 某 区 域 中 的 等 标 污 染 负 荷 Pm m P m = å P n n = 1 总 污 染 源 n 在 某 区 域 中 的 污 染 负 荷 比 Kn K n = P n P m 100% 区 域 中 某 污 染 物 的 总 等 标 污 染 负 荷 Piz z P iz = å P in n = 1 注 :Ci 为 污 染 物 的 实 测 浓 度 值 (mg/l);coi 为 第 i 种 污 染 物 排 放 标 准 (mg/l);qi 为 污 染 物 的 废 水 排 放 量 (m 3 /a);n 为 污 染 物 的 种 类 ;m 为 污 染 源 的 个 数 ;Pin 为 第 n 个 污 染 物 i 的 等 标 污 染 负 荷 ;z 为 总 数 根 据 表 2 中 计 算 公 式, 利 用 ARCGIS9.2 的 Raster Calculator 工 具, 计 算 出 哈 尔 滨 市 等 标 污 染 负 荷 空 间 分 布 状 况 以 行 政 区 划 为 统 计 单 元, 得 到 区 县 TP TN 污 染 负 荷 强 度 等 标 负 荷 及 负 荷 比 ( 表 3) 区 县 TP TN 污 染 负 荷 比 基 本 相 同,TN 占 % 左 右,TP 占 % 左 右,TN 是 哈 尔 滨 市 中 小 河 流 非 点 源 污 染 主 要 污 染 物, 是 防 治 重 点 17
表 3 哈 尔 滨 市 各 区 县 面 源 TP TN 负 荷 地 区 方 正 依 兰 延 寿 五 常 通 河 双 城 尚 志 木 兰 宾 县 巴 彦 阿 城 呼 兰 市 区 均 值 TN/(t/(km 2 a)) 1.38 2.57 2.59 2.21 1. 5.57 1.63 2.25 4.53 5.04 2.75 3.69 4.62 2.72 TP/(t/(km 2 a)) 0.05 0.09 0.09 0.09 0.04 0.19 0.06 0.08 0. 0.18 0.10 0.14 0.19 0.10 等 标 负 荷 50 140 97 199 78 201 172 206 187 94 1 92 132 TN 比 重 /% 83 86 83 TP 比 重 /% 17 14 17 注 : 哈 尔 滨 市 区 中 呼 兰 区 阿 城 区 数 据 单 独 统 计 4 中 小 河 流 非 点 源 污 染 治 理 分 区 及 分 类 使 用 ARC Hydro 工 具, 划 分 哈 尔 滨 市 松 花 江 一 级 支 流 流 域, 如 图 7 所 示 使 用 ARCGIS 的 自 然 断 点 分 级 工 具 (Nature break), 按 哈 尔 滨 市 等 标 污 染 负 荷 空 间 分 布 状 况 分 区, 划 为 重 污 染 负 荷 区 较 重 污 染 负 荷 区 中 度 污 染 负 荷 区 较 轻 污 染 负 荷 区 和 轻 污 染 负 荷 区 5 个 区, 如 图 8 所 示 图 7 哈 尔 滨 市 松 花 江 一 级 支 流 流 域 划 分 图 8 面 源 污 染 (TP TN) 等 标 负 荷 强 度 分 区 基 于 因 素 叠 加 法, 将 流 域 图 层 与 等 标 污 染 负 荷 图 层 叠 加, 以 流 域 为 统 计 单 元 输 出 哈 尔 滨 市 中 小 流 域 等 标 负 荷 强 度 采 用 IBM-SPSS 9.3 统 计 分 析 软 件, 采 用 欧 氏 距 离 平 方 度 量 法 Ward s 聚 类 法 和 Z scores 标 准 化 法, 将 58 个 一 级 流 域 按 平 均 等 标 负 荷 强 度 大 小 划 为 5 类, 类 内 依 照 负 荷 大 小 排 序 限 于 篇 幅, 表 4 列 出 了 分 类 部 分 结 果 表 4 哈 尔 滨 市 松 花 江 一 级 支 流 分 类 ( 局 部 ) 流 域 名 称 马 蛇 子 河 淘 气 河 运 粮 河 何 家 沟 二 道 河 少 陵 河 棒 锤 河 黑 背 河 大 古 洞 河 西 北 河 等 标 负 荷 6.86 6. 5. 5.76 4.35 4 2.45 2.32 0.89 0.79 分 类 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅱ Ⅲ Ⅲ Ⅳ Ⅳ Ⅴ Ⅴ 非 点 源 污 染 分 区 结 果 表 明, 重 污 染 负 荷 区 为 双 城 市 巴 彦 县 哈 尔 滨 市 区 ( 不 含 呼 兰 和 阿 城 区 ) 宾 县 等 区 域, 重 点 优 先 治 理 ; 较 重 污 染 负 荷 区 为 呼 兰 区 阿 城 区 依 兰 县 和 尚 志 市 的 局 部 地 区, 治 理 的 优 先 度 次 之 非 点 源 污 染 分 类 结 果 表 明, 马 蛇 子 河 淘 气 河 等 Ⅰ 类 河 流 面 源 污 染 负 荷 最 大, 需 重 点 优 先 治 理 ; 运 粮 河 何 家 沟 等 Ⅱ 类 河 流 面 源 污 染 负 荷 较 大, 治 理 优 先 度 次 之 18
5 结 论 (1) 将 遥 感 地 理 信 息 系 统 输 出 系 数 法 聚 类 分 析 等 技 术 相 结 合, 应 用 于 中 小 河 流 非 点 源 污 染 治 理, 能 够 科 学 高 效 地 识 别 主 要 污 染 物 和 污 染 源, 确 定 出 重 点 防 治 片 区 和 流 域 ;(2) 哈 尔 滨 地 区 中 小 河 流 非 点 源 污 染 成 份 中,TN 是 主 要 污 染 物, 在 等 标 负 荷 中 占 %,TP 污 染 为 次 要 污 染 物, 在 等 标 负 荷 中 占 %;(3) 哈 尔 滨 地 区 中 小 河 流 非 点 源 污 染 源 组 成 中, 农 业 是 污 染 物 最 大 来 源, 占 TP 总 来 源 的 93%, 其 中 耕 地 45%, 农 村 人 口 生 活 21%; 占 TN 总 来 源 的 92%, 其 中 耕 地 53%, 大 牲 畜 %;(4) 哈 尔 滨 地 区 中 小 河 流 非 点 源 污 染 防 治 重 点 地 区 为 双 城 宾 县 五 常 等 Ⅰ 级 地 区, 重 点 流 域 为 马 蛇 子 河 淘 气 河 等 Ⅰ 类 河 流 流 域, 重 点 领 域 为 农 业 污 染, 主 要 是 耕 地 及 农 村 人 口 污 染 排 放 相 比 较 而 言, 对 TN 污 染 的 控 制 更 为 紧 要 参 考 文 献 : [ 1 ] 杨 育 红, 阎 百 兴. 中 国 东 北 地 区 非 点 源 污 染 研 究 进 展 [J]. 应 用 生 态 学 报,2010,21(3):777-7. [ 2 ] 蔡 明, 李 怀 恩, 庄 咏 涛. 改 进 的 输 出 系 数 法 在 流 域 非 点 源 污 染 负 荷 估 算 中 的 应 用 [J]. 水 利 学 报,2004(7): 40-45. [ 3 ] 马 广 文, 王 业 耀, 香 宝, 等. 松 花 江 流 域 非 点 源 氮 磷 负 荷 及 其 差 异 特 征 [J]. 农 业 工 程 学 报,2011,27(2): 3-9. [ 4 ] 杨 淑 静. 宁 夏 灌 区 农 业 氮 磷 流 失 污 染 负 荷 估 算 研 究 [D]. 北 京 : 中 国 农 业 科 学 院,2009. [ 5 ] 岳 勇, 程 红 光, 杨 胜 天, 等. 松 花 江 流 域 非 点 源 污 染 负 荷 估 算 与 评 价 [J]. 地 理 科 学,2007,27(2): 231-236. [ 6 ] 杨 育 红, 阎 百 兴, 沈 波, 等. 第 二 松 花 江 流 域 非 点 源 污 染 输 出 负 荷 研 究 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报,2009,28 (1):1-5. [ 7 ] 金 奎 祥. 松 花 江 水 域 农 业 面 源 污 染 综 合 防 控 与 治 理 [J]. 农 场 经 济 管 理,2010(6):20-22. [ 8 ] Johnes P J. Evaluation and management of the impact of land use change on the nitrogen and phosphorus load de livered to surface waters:the export coefficient modeling approach[j]. Journal of Hydrology,1996,183: 323-349. [ 9 ] 王 秀 娟, 刘 瑞 民, 何 孟 常. 松 辽 流 域 非 点 源 污 染 TN 时 空 变 化 特 征 研 究 [J]. 水 土 保 持 研 究,2009,(4): 192-196. [ 10 ] 丁 晓 雯, 沈 珍 瑶, 刘 瑞 民. 长 江 上 游 非 点 源 氮 素 负 荷 时 空 变 化 特 征 研 究 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报,2007,26 (3):836-1. [ 11 ] 李 怀 恩, 王 莉, 史 淑 娟. 南 水 北 调 中 线 陕 西 水 源 区 非 点 源 总 氮 负 荷 估 算 [J]. 西 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ), 2010,40(3):540-544. [ 12 ] 薛 利 红, 杨 林 章. 面 源 污 染 物 输 出 系 数 模 型 的 研 究 进 展 [J]. 生 态 学 杂 志,2009,28( 4):755-761. [ 13 ] 刘 瑞 民, 沈 珍 瑶, 丁 晓 雯, 等. 应 用 输 出 系 数 模 型 估 算 长 江 上 游 非 点 源 污 染 负 荷 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 2008,27(2):677-682. [ 14 ] 金 春 久, 李 环, 蔡 宇. 松 花 江 流 域 面 源 污 染 调 查 方 法 初 探 [J]. 东 北 水 利 水 电,2004,22(6):54-60. [ ] 李 恒 鹏, 刘 晓 玫, 杨 桂 山. 太 湖 地 区 西 苕 溪 流 域 营 养 盐 污 染 负 荷 结 构 分 析 [J]. 湖 泊 科 学,2004,( 增 刊 ):90-97. ( 下 转 第 26 页 ) 19
( 上 接 第 19 页 ) Study on estimation,regionalization and classification of nonpoint source pollution for small and midsize river basins management CUI Wei,Baiyinbaoligao,CHEN Wen-xue,CHEN Xing-ru (State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing 100038,China) Abstract: For dealing with problems such as the large number of rivers, lack of basic data, difficulties in setting the priorities when managing nonpoint source pollution for small and medium-sized river basins, a set of methods are put forward based on RS and GIS techniques. The methods can estimate the pollution load, identify the principal pollutant and primary pollution source, and determine the prior control area & river promptly and effectively. Taking the Harbin city as example, the non-point source total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) pollution sources are firstly analyzed. Then pollutant load distribution is es timated using export coefficient model (ECM) referring to the data of statistical yearbook,water resources bulletin and land use data in 2010. The non-point source TN & TP load proportion together with primary pollution source are identified using the equal-standard-pollution-load method. Based on this work,the Har bin region is divided into 5 subregions according to equal-standard-pollution-load. 58 small and medi um-sized river regions are classified into 5 classes using cluster analysis method. Therefore the prior area and river basin are determined. Key words: non-point source; small and midsize river basins; export coefficient model; equal-stan dard-pollution-load;cluster analysis;delineation ( 责 任 编 辑 : 吕 斌 秀 ) 26