伊通河流域非點(diǎn)源污染分布防控策略

韓飛 張晨 張嚴(yán)予 胡進(jìn)會(huì)

摘?要：時(shí)下，農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展與進(jìn)步，使得大量污染物質(zhì)污染土壤和水體，一些污染物隨地表徑流進(jìn)入水環(huán)境，對(duì)水環(huán)境的污染不容輕視，特別是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染問題日益加劇。對(duì)伊通河流域非點(diǎn)源污染分布進(jìn)行解析研究和提出防控策略刻不容緩，對(duì)于解析氮磷污染物質(zhì)對(duì)伊通河的污染途徑及其指導(dǎo)如何采取有效措施對(duì)其加以控制具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)伊通河流域?qū)淼陌l(fā)展和進(jìn)步也是至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：伊通河流域;防控策略;SWAT模型;非點(diǎn)源污染

1引言

伊通河發(fā)源于吉林省伊通縣境內(nèi)，河流源頭位于哈達(dá)嶺山脈青頂山北麓。伊通河先后流經(jīng)四平市伊通縣、長(zhǎng)春市，在長(zhǎng)春市的農(nóng)安縣靠山鄉(xiāng)匯入飲馬河，并注入第二松花江，是第二松花江的重要支流，伊通河上游有兩個(gè)源頭，一條支流。伊通河全程342.5千米，流域面積為8840平方千米，流域水質(zhì)較差，基本為五類水體，水環(huán)境嚴(yán)重污染。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步以及人們生活水平的提高，水污染問題逐漸引起了重視，點(diǎn)源污染得到了較好的控制，但人們發(fā)現(xiàn)水體的污染狀況并沒有得到實(shí)質(zhì)性的解決，非點(diǎn)源污染問題便引起了人們的注意，并由于其隨機(jī)性、滯后性、難以監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)被人們逐漸重視[1，2]。

2伊通河流域非點(diǎn)源污染問題

2.1 農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的介紹

農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染（ANPSP）是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，農(nóng)田中的泥沙、營(yíng)養(yǎng)鹽、農(nóng)藥及其他污染物在降水或灌溉過程中，通過農(nóng)田地表徑流、壤中流、農(nóng)田排水和地下滲漏進(jìn)入水體從而造成污染。由于具有地域復(fù)雜性和不確定性，所以國(guó)內(nèi)在農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染領(lǐng)域的研究起步較晚，目前基本以引進(jìn)國(guó)外模型并進(jìn)行模擬應(yīng)用和影響因子修正為主。僅在幾個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)（如太湖和滇池）采用模型進(jìn)行了較全面的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染預(yù)測(cè)，其余大部分地區(qū)多以實(shí)地調(diào)查和現(xiàn)狀評(píng)價(jià)為主[2]。

2.2 農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的形成

近年來隨著水土流失的發(fā)展，種植業(yè)化肥與農(nóng)藥的使用量逐步增多，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，施入農(nóng)田的氮磷等化肥和農(nóng)藥以及其他的化學(xué)有機(jī)和無機(jī)的污染物，在地表徑流和農(nóng)田水土流失的作用下，形成地表水環(huán)境的污染，這就是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的形成。不同的污染物質(zhì)會(huì)造成不同的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染，包括有農(nóng)藥和化肥污染、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染、水土流失污染、生活污染等多種類型[2，3]。

2.3 農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的控制

本農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的控制途徑包括施肥、田間水肥管理、水土保持措施等。其中施肥又包括施肥的種類、數(shù)量、施肥方式及時(shí)間[2-3]。從氮磷元素的流失途徑上考慮，通過植物緩沖帶、濕地對(duì)徑流的滯緩、攔截、貯存，減少像下游受納水體的輸出負(fù)荷。在污染物匯入河流、胡泊后再進(jìn)行治理，其中最有效、經(jīng)濟(jì)的措施是控制源頭，其次是在流失途徑上攔截。

3伊通河流域非點(diǎn)源污染防控策略

3.1 SWAT模型介紹

SWAT模型是由美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心開發(fā)的流域尺度分布式水文模型，內(nèi)容涉及流域水平衡、流量預(yù)測(cè)及非點(diǎn)源污染等諸多方面，主要是用來模擬較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)復(fù)雜流域內(nèi)不同土壤、土地利用與管理方式下產(chǎn)生的水、泥沙與營(yíng)養(yǎng)物的變化，預(yù)測(cè)人類活動(dòng)對(duì)水、沙、農(nóng)業(yè)、化學(xué)物質(zhì)的長(zhǎng)期影響[4]。SWAT模型結(jié)構(gòu)繁雜，包括氣象、土壤、水文、泥沙、作物生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)物和農(nóng)業(yè)化學(xué)等八個(gè)部分，分為水文過程子模型、土壤侵蝕子模型與污染負(fù)荷子模型等等。

3.2伊通河流域非點(diǎn)源污染時(shí)空過程解析

伊通河流域非點(diǎn)源污染時(shí)空過程解析是本研究中要解決的首要技術(shù)難點(diǎn)。應(yīng)用SWAT 模型，對(duì)伊通河流域非點(diǎn)源 TN 與 TP 污染時(shí)空過程進(jìn)行解析，并形成伊通河流域非點(diǎn)源污染時(shí)空過程解析的關(guān)鍵技術(shù)。

3.3伊通河流域土地利用與非點(diǎn)源污染關(guān)聯(lián)分析

伊通河流域土地利用與非點(diǎn)源污染關(guān)聯(lián)分析是本研究要解決的重要技術(shù)難點(diǎn)。應(yīng)用ArcGIS及Fragstat軟件對(duì)土地利用類型及土地景觀格局與非點(diǎn)源污染的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上形成伊通河流域土地利用與非點(diǎn)源污染關(guān)聯(lián)分析的關(guān)鍵技術(shù)。

3.4伊通河非點(diǎn)源污染防控策略

伊通河流域非點(diǎn)源污染控制管理措施的提出是本研究中要解決的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。本研究設(shè)計(jì)了非點(diǎn)源污染控制的管理措施與污染控制單元?jiǎng)澐址桨福岢霾呗?，?shí)現(xiàn)生態(tài)功能恢復(fù)。

3.4伊通河非點(diǎn)源污染建議措施

在污水處理、防洪防災(zāi)等方面考慮，還沒有提出農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的控制措施，所以建議增加相關(guān)法律條例，進(jìn)而更好的控制和規(guī)劃非點(diǎn)源污染的治理與防護(hù)，另外選擇特定區(qū)域退耕還林，對(duì)其水域未來發(fā)展和環(huán)境防護(hù)都是很有必要的選擇。對(duì)于耕地，要改變不合理的耕作方式，這樣可以減小污染物的遷移能力，進(jìn)而減少污染物向環(huán)境輸出的種類和數(shù)量。另外化肥的不科學(xué)使用是導(dǎo)致氮磷等元素進(jìn)入水體的重要因素，對(duì)施肥的時(shí)間、使用量、使用類型要科學(xué)合理的規(guī)劃，選擇緩釋肥料、施用綠肥等方式可以平衡土壤養(yǎng)分供給與作物生長(zhǎng)的需求，提高化肥的利用率，防止養(yǎng)分的流失對(duì)環(huán)境造成污染。

4結(jié)論

本項(xiàng)目針對(duì)伊通河流域非點(diǎn)源污染問題而開展，將通過建立伊通河流域SWAT模型，對(duì)氮磷非點(diǎn)源污染時(shí)間分布特征及空間分布特征研究，對(duì)伊通河流域非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷進(jìn)行估算，同時(shí)開展對(duì)土地利用進(jìn)行非點(diǎn)源氮磷模擬，進(jìn)而分析土地利用類型及景觀格局與非點(diǎn)源污染之間的關(guān)系，最終完成伊通河流域非點(diǎn)源污染控制情景模擬與控制單元分區(qū)，根據(jù)對(duì)重點(diǎn)污染區(qū)域及關(guān)鍵控制單元識(shí)別，提出伊通河非點(diǎn)源污染防控策略。本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容符合國(guó)家及我省關(guān)于河流流域治理的總體要求，有助于深入實(shí)施松花江、遼河兩大重點(diǎn)流域環(huán)境綜合整治，解決部分?jǐn)嗝嫠|(zhì)超標(biāo)和城市黑臭水體問題，并進(jìn)一步提升全省水環(huán)境質(zhì)量，有效維護(hù)水環(huán)境安全。

參考文獻(xiàn)

[1]?李陽.伊通河流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷估算及其防治對(duì)策研究.東北師范大學(xué)，2012.

[2]?孫曉慶，卞建民，查恩爽，張琳，陶勇.伊通河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染對(duì)水環(huán)境的影響模擬研究.水土保持通報(bào)，2013.

[3]?查恩爽.伊通河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模擬及最佳管理措施的應(yīng)用.吉林大學(xué)，2011.

[4]?李瀟瀚，王瑞，卞建民，韋昊.基于GIS的伊通河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.吉林大學(xué)，2011.

作者簡(jiǎn)介：韓飛（1997-），男，山東省菏澤市人，本科在讀，給排水科學(xué)與工程專業(yè)。

基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201910191099）