水土保持對(duì)水質(zhì)與水資源量的影響分析

孫 洋，董仲源

(1.遼寧禹盛生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)服務(wù)有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000；2.遼寧省鬧德海水庫(kù)管理局,遼寧 阜新 123000)

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水土保持對(duì)水質(zhì)與水資源量的影響分析

孫 洋1，董仲源2

(1.遼寧禹盛生態(tài)環(huán)境工程技術(shù)服務(wù)有限公司，遼寧 朝陽(yáng) 122000；2.遼寧省鬧德海水庫(kù)管理局,遼寧 阜新 123000)

水土保持不僅對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)交互運(yùn)行及環(huán)境改善具有重要作用，而且對(duì)區(qū)域水質(zhì)及地下水資源的實(shí)際儲(chǔ)藏量會(huì)產(chǎn)生影響。因此，就區(qū)域水土保持對(duì)水質(zhì)與水資源量的影響進(jìn)行研究，不僅能夠在一定程度上為區(qū)域水資源管理提供科學(xué)的管控思路，而且可以通過水土流失控制，減少降雨對(duì)地表植被及地下水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響和破壞。

水土保持；水質(zhì)；水資源量；影響

一般而言，水生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的整體。因此，在區(qū)域水土保持過程中,研究區(qū)水質(zhì)及水資源總量一定會(huì)受到相關(guān)影響，而水土保持對(duì)區(qū)域水資源及水質(zhì)的影響，分別稱為水土保持的水資源效應(yīng)以及水土保持的水環(huán)境效應(yīng)。國(guó)內(nèi)學(xué)者在對(duì)水土保持中的水質(zhì)效應(yīng)研究時(shí)，重點(diǎn)針對(duì)地下水環(huán)境中的非點(diǎn)源污染進(jìn)行研究，因此定量分析了水土保持措施在區(qū)域非點(diǎn)源控制中的重要作用。但是，缺少對(duì)非點(diǎn)源控制措施進(jìn)行定量研究與分析。基于此，文章主要就水土保持對(duì)水質(zhì)與水資源量?jī)煞矫娴挠绊懻归_研究，從而為研究區(qū)科學(xué)布局水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)工程以及合理利用水資源、有效控制非點(diǎn)源污染提供思路借鑒[1]。

1 水土保持對(duì)水資源量的影響分析

在現(xiàn)有相關(guān)研究理論中，諸多學(xué)者都將水土保持對(duì)水質(zhì)的影響評(píng)價(jià)分為廣義的水資源效應(yīng)評(píng)價(jià)與狹義的水資源效應(yīng)評(píng)價(jià)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)可利用量評(píng)價(jià)3種形式。文章結(jié)合該研究區(qū)的實(shí)際情況，主要針對(duì)廣義以及狹義層面水土保持過程中的水資源量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)[2]。因此，廣義和狹義的水資源量計(jì)算，可通過如下公式進(jìn)行分析：

WS=(R+D)+EP+ESS+Ees

(1)

式中：Ws為研究區(qū)水土保持對(duì)水資源的影響量，m3；R為研究區(qū)地表水資源量，m3；D為研究區(qū)地下水資源量，m3；Ep為研究區(qū)植被冠層截流蒸發(fā)量，m3；Ess為研究區(qū)地面截流有效蒸發(fā)量，m3。

結(jié)合上述水資源量實(shí)際計(jì)算方式，文章將研究劃分為兩大區(qū)域，區(qū)域一主要通過對(duì)水土保持過程進(jìn)行分析，以此科學(xué)探討其對(duì)該研究區(qū)水質(zhì)的影響。該研究區(qū)屬于該省兩大重要的水土流失治理區(qū)域，主要位于遼河上游及中游和下游3個(gè)不同的功能分區(qū)中。研究區(qū)內(nèi)遼河干流長(zhǎng)約100km，該研究區(qū)的實(shí)際面積為2.4萬(wàn)km2，由于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)基礎(chǔ)差，降雨稀少。因此，地表植被覆蓋率較低，再加上暴雨強(qiáng)度大，較為集中，因此該研究區(qū)水土流失現(xiàn)象非常嚴(yán)重，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)尤為脆弱[3]。在2005年以來(lái)，當(dāng)?shù)夭扇》e極的水土保持措施，針對(duì)21.5%的區(qū)域進(jìn)行了水土保持改造，使林地以及梯田和草地及壩地等幾種不同類型的面積逐漸增加，研究區(qū)具體參數(shù)如表1數(shù)據(jù)所示：

表1 研究區(qū)不同類型的土地水土保持面積參數(shù)

文章在具體研究過程中，采用我國(guó)水利水電科學(xué)研究院水資源研究所于2004年研發(fā)的WEP-L模型，對(duì)上述資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后對(duì)該研究區(qū)在采取水土保持措施條件下的地下水循環(huán)過程進(jìn)行模擬，以及對(duì)該研究區(qū)在未采取任何水土保持措施條件下的水循環(huán)過程進(jìn)行模擬，通過對(duì)比得到如表2所示的不同類型的土地水土保持量參數(shù)：

表2 研究區(qū)不同類型的土地水土保持量參數(shù) m3

2 水土保持對(duì)水質(zhì)的影響分析

如前文所述，水土保持對(duì)地下水水質(zhì)的影響，主要表現(xiàn)在對(duì)非點(diǎn)源污染源的控制方面。文章通過對(duì)上述兩種不同條件下的地下水循環(huán)過程進(jìn)行模擬分析，最終發(fā)現(xiàn)地下水非點(diǎn)源污染源主要包括水土流失型以及農(nóng)業(yè)型和農(nóng)村生活型、城市徑流型、降水降塵型非點(diǎn)源污染。其中，水土流失導(dǎo)致的非點(diǎn)源污染，不僅會(huì)對(duì)地下水水資源總量產(chǎn)生影響，還會(huì)改變污染源進(jìn)入地下水的通道以及方式。因此，其還會(huì)對(duì)地下水水質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響[4]。

這種非點(diǎn)源污染的形成，除了受研究區(qū)自然環(huán)境的影響之外，還會(huì)受到人為因素影響。比如，當(dāng)?shù)卦谏a(chǎn)實(shí)踐過程中，會(huì)施用化肥、噴灑農(nóng)藥和采用污水進(jìn)行灌溉，再加上生活污水的大量排放，導(dǎo)致生活固體物質(zhì)進(jìn)入土壤。在強(qiáng)降雨的影響下，使污染物質(zhì)通過降解以及吸收和揮發(fā)等，吸附在土壤顆粒表面。而水土保持措施主要分為工程措施以及生物措施和農(nóng)業(yè)措施等，通過對(duì)地表徑流進(jìn)行攔截以及蓄水保土，可以防止水土流失，同時(shí)也可在本質(zhì)上對(duì)水土流失發(fā)生的條件以及土壤的侵蝕和搬運(yùn)過程進(jìn)行控制[5]。

因此，水土保持措施最大的作用，就是截?cái)喾屈c(diǎn)源污染源擴(kuò)散的生態(tài)鏈，防止重金屬以及農(nóng)藥和化肥等污染元素，隨降雨進(jìn)入地下水生態(tài)系統(tǒng)，從而導(dǎo)致地下水環(huán)境污染及影響地下水水質(zhì)。因此，從上述數(shù)據(jù)中可以看出，不同類型的土地，由于實(shí)際功能不同，因此人們生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)也不同[6]。同時(shí)，當(dāng)生態(tài)環(huán)境受到污染時(shí)，人們采取的水土保持措施也不同，故導(dǎo)致不同類型的土地，水土保持對(duì)水資源量和水質(zhì)的影響存在很大的差異。如表3數(shù)據(jù)所示為WEP-L模型水土保持對(duì)水資源質(zhì)的影響參數(shù)：

表3 水土保持對(duì)水資源量的影響參數(shù) m3

3 水土保持對(duì)水質(zhì)與水資源量的影響結(jié)果述評(píng)

經(jīng)過上述分析及從上述數(shù)據(jù)對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，采取水土保持措施與不采用水土保持措施，對(duì)地下水資源總量及水質(zhì)產(chǎn)生的影響存在很大差異[7]。文章通過分析發(fā)現(xiàn)，水土保持措施下，局部地區(qū)的水資源蒸發(fā)量增加，而且在此過程中，無(wú)效蒸發(fā)量大大減少，最終導(dǎo)致廣義上的地下水資源總量上升。同時(shí)，水土保持措施使該研究區(qū)局部地區(qū)的徑流產(chǎn)生明顯的變化。其中，地表水以及地下水徑流增加，尤其是地表水通過有效的攔截措施，使大氣降水可以滲入地下水生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)中，從而使地下水環(huán)境中的水資源總量不斷增加[8]。在各種生物水土保持措施以及工程措施和人工技術(shù)措施的綜合作用下，地下水以及地表水水土保持的徑流總量都顯著增加。但是，狹義水資源量在逐漸下降，如表4數(shù)據(jù)所示，從中可以看出，梯田類型、林地類型、草地類型、壩地類型在遼河上游水土保持量分別為-30.2%、6.5%、-26.9%以及37.3%，而在遼河中游水土保持量分別為-6.7%、10.5%、-4.2%、11.3%，在遼河下游水土保持量分別為-17.9%、5.3%、35.9%和23.8%。因此，從中不難看出，梯田水土保持效益最差，實(shí)際保水量為-30.2%，而壩地類型的土地，人們通過采取截留措施，能夠使大量水資源攔截在一起，因此加大了地下水滲流的強(qiáng)度。

表4 水土保持對(duì)水資源質(zhì)的影響參數(shù)

盡管非點(diǎn)源污染已經(jīng)成為該研究區(qū)的重點(diǎn)污染源，但是在近年來(lái)的環(huán)境保護(hù)工作中，當(dāng)?shù)厝嗣癫扇×朔e極的水土保持措施[9]，通過經(jīng)濟(jì)林以及生態(tài)公益林進(jìn)行自然植被修復(fù)，而且在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過程中，采用節(jié)水灌溉措施，不僅提高了水資源的綜合利用量，而且通過施用有機(jī)肥，使地下水水質(zhì)的污染源不斷減少。文章通過對(duì)兩大徑流小區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，梯田類型、林地類型、草地類型和壩地類型的土地中，遼河上游水土保持量(無(wú)/有水土保持措施)的水資源量分別為12.5m3/17.9m3、13.5m3/16.4m3、13.6m3/18.9m3、138.3m3/97.2m3；而在遼河中游水土保持量(無(wú)/有水土保持措施)，分別為13.0m3/13.5m3、1.52m3/1.09m3、0.90m3/1.3m3、11.7m3/13.5m3；在遼河下游水土保持量(無(wú)/有水土保持措施)則分別為45.2m3/34.0m3、17.0m3/21.0m3、8.9m3/7.0m3和86.8m3/142.5m3。因此，從中可以看出，遼河下游水土保持量要明顯高于上游和中游地區(qū)。但是，從表4中的水質(zhì)影響參數(shù)中可以看出，遼河上游以及下游水質(zhì)與中游相比，污染程度較為嚴(yán)重。主要因?yàn)橹杏蔚貐^(qū)采用生物措施進(jìn)行污染源處理，通過對(duì)水體中的污染物質(zhì)遷移過程進(jìn)行控制，有效避免了土壤中的化肥以及金屬元素進(jìn)入地下水循環(huán)系統(tǒng)中，因此切斷了污染源傳播的通道[10]。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在以往研究過程中，水土保持研究主要采用的方法為水保法與水文法。不可否認(rèn)，上述方法都對(duì)中國(guó)區(qū)域水土保持過程產(chǎn)生了重要影響。但是，由于其無(wú)法深刻揭示區(qū)域水土保持對(duì)水循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)影響過程中的具體物理機(jī)制。因此，評(píng)價(jià)口徑相對(duì)單一，導(dǎo)致最終研究結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確反映區(qū)域水土保持的水資源綜合效應(yīng)。文章主要探討了水土保持對(duì)區(qū)域水質(zhì)與水資源量的影響。

在研究過程中，首先通過對(duì)水土保持中的水資源與水環(huán)境效應(yīng)等相關(guān)概念進(jìn)行界定，在此理論基礎(chǔ)上，采用分布式水文分析模型，基于遼寧省某一特定的研究區(qū)域，對(duì)該地區(qū)水土流失現(xiàn)象進(jìn)行分析，從而探討和評(píng)估水土保持對(duì)當(dāng)?shù)厮|(zhì)以及水資源量造成的具體影響，旨在為防治研究區(qū)非點(diǎn)源污染以及保護(hù)研究區(qū)水質(zhì)水源，從而為人們提供安全的地下飲用水源奠定基礎(chǔ)。

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Analysis of Soil and Water Conservation Impact on Water Quality and Water Resources Quantity

SUN Yang1and DONG Zhong-yuan2

(1.Yusheng Ecological Environment Engineering Technology Service Limited Company Liaoning Province,Chaoyang 122000, China;2.Liaoning Provincial Naodehai Reservoir Management Bureau, Fuxin 123000, China)

Soil and water conservation takes important roles not only on regional ecosystem interaction and environmental improvement but also on regional water quality and actual storage quantities of groundwater resources quantity. Therefore, to study the impact of regional soil and water conservation on water quality and water resource quantity can provide scientific management thinking for regional water resource management in a certain degree, but also may reduce the impact and destroy of precipitation on surface vegetation and groundwater environment ecosystem by controlling the soil and water erosion.

soil and water conservation; water quality; water resources quantity; impact

1007-7596(2017)01-0016-03

2016-12-20

孫洋(1982-)，女，遼寧朝陽(yáng)人，工程師，研究方向?yàn)樗帘３忠?guī)劃設(shè)計(jì)、監(jiān)理等；董仲源(1988-)，男，遼寧彰武人，助理工程師。

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