基于改進(jìn)輸出系數(shù)模型的農(nóng)業(yè)源污染物負(fù)荷核算

胡晴 郭懷成 王雨琪,2 張揚(yáng) 李政 付正輝 陸文濤

1. 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 北京 100871; 2. 清華大學(xué)附屬小學(xué), 北京 100084;3. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院, 北京 100012; 4. 生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院, 北京 100012;? 通信作者, E-mail: luwt@caep.org.cn

隨著流域水環(huán)境污染問(wèn)題日益突出, 作為水環(huán)境污染成因中面源污染的主要來(lái)源, 農(nóng)業(yè)污染是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一, 嚴(yán)重地威脅著水體的生態(tài)環(huán)境[1-2]。由于流域的時(shí)空變化及面源污染產(chǎn)生和遷移過(guò)程中受到自然地理?xiàng)l件的影響, 面源污染的過(guò)程機(jī)制更加復(fù)雜, 不確定性更大, 使得模擬與監(jiān)測(cè)的難度加大[3-5]。目前, 國(guó)內(nèi)外常用的面源污染負(fù)荷計(jì)算方法主要有輸出系數(shù)模型、實(shí)證模型和機(jī)理模型三類(lèi)[6]。輸出系數(shù)模型起源于 20 世紀(jì) 70 年代[7], 1996 年, Johnes[8]在總結(jié)以往輸出系數(shù)法研究成果的基礎(chǔ)上, 綜合考慮土地利用類(lèi)型、牲畜數(shù)量和分布、農(nóng)村居民生活排放和處理水平等不同農(nóng)業(yè)源類(lèi)型的輸出系數(shù), 對(duì)傳統(tǒng)輸出系數(shù)模型進(jìn)行改進(jìn)。該模型因所需參數(shù)少、對(duì)基礎(chǔ)資料要求較低、操作簡(jiǎn)便和精度較高等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用,成為輸出系數(shù)法的經(jīng)典模型[9-12]。

由于傳統(tǒng)的流域輸出系數(shù)模型沒(méi)有考慮地下的空間異質(zhì)性和降雨徑流過(guò)程等問(wèn)題, 導(dǎo)致模型存在一些局限性。Yuan 等[13]引入降雨因子和地形因子,模擬農(nóng)戶(hù)生計(jì)對(duì)面源污染的影響。Cheng 等[14]考慮降水和地形因素, 發(fā)現(xiàn)農(nóng)村人口的污染物排放是中國(guó)北方半干旱區(qū)流域面源 TN 污染的重要原因。Wang 等[15]加入截留系數(shù)來(lái)計(jì)算三峽庫(kù)區(qū)不同土地利用類(lèi)型的非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷。龐樹(shù)江等[16]在總氮輸出系數(shù)模型中引入地表徑流因子、土壤水淋溶因子和景觀截留因子。龍?zhí)煊宓萚17]定義降雨侵蝕力影響系數(shù), 并基于地形指數(shù)和植被覆蓋度, 提出入河系數(shù)的空間分布式, 對(duì)三峽庫(kù)區(qū) 2002—2012年總磷總氮負(fù)荷進(jìn)行模擬, 結(jié)果表明降雨侵蝕力是影響年際變化的主要因素, 畜禽養(yǎng)殖對(duì)氮的貢獻(xiàn)最大, 土地利用對(duì)磷的貢獻(xiàn)最大。

對(duì)輸出系數(shù)模型的改進(jìn), 目前考慮最多的是降雨和地形因素, 也有部分研究考慮地表徑流、地下徑流和植被截留等因素[15-17], 但很少有研究考慮農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物輸移的全過(guò)程, 結(jié)合各方面因素來(lái)計(jì)算綜合入水體系數(shù)。

本研究在輸出系數(shù)模型的基礎(chǔ)上, 考慮區(qū)域自然地理、水文氣象以及人類(lèi)活動(dòng)影響等因素的差異性, 建立“驅(qū)動(dòng)因子-傳輸因子-下滲因子-滯留因子”為主體的全過(guò)程入水體系數(shù)核算技術(shù)體系。針對(duì)農(nóng)業(yè)源污染物總氮(TN)和總磷(TP), 選擇云南省昆明市滇池流域作為典型流域, 計(jì)算滇池流域 1 km×1 km 柵格的降雨驅(qū)動(dòng)因子、地形驅(qū)動(dòng)因子、地表徑流因子、地下蓄滲/地下水徑流因子以及截留因子(五因子), 進(jìn)而得到綜合入河系數(shù)。根據(jù)由五因子核算體系得出的綜合入水體系數(shù), 以區(qū)縣為單位估算典型流域的農(nóng)業(yè)源污染物入水體負(fù)荷量, 從而獲得較可靠的農(nóng)業(yè)源污染物入水體系數(shù)和負(fù)荷量計(jì)算體系。

1 研究區(qū)概況

滇池流域(北緯 24°29′—25°28′, 東經(jīng) 102°29′—103°01′)位于中國(guó)云南省東部。流域四周為丘陵和山地, 東部自北而南分別以嵩明梁王山脈、長(zhǎng)蟲(chóng)山、西山和晉寧照壁山為界。地形特點(diǎn)是周邊高,中間為滇池盆地。滇池流域面積為 2920 km2, 沿北偏東方向延伸, 東西寬約 47 km, 南北長(zhǎng)約 109 km。滇池湖面呈弓形, 弓背向東, 湖岸線長(zhǎng) 163 km, 湖面東西平均寬 7.5 km, 南北長(zhǎng) 40 km, 最寬處 12.5 km, 最窄處不足百米。當(dāng)水位為正常水位 1887.4 m時(shí), 平均水深 5.3 m, “海眼”最大水深 11.2 m, 湖面面積約 309 km2, 相應(yīng)的蓄水容積為 15.6 億 m3。滇池具有工農(nóng)業(yè)用水、調(diào)蓄、防洪、旅游、航運(yùn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和調(diào)節(jié)氣候等多種功能, 對(duì)昆明經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和宜人氣候的形成起著重要作用[18-19]。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

雨量數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)大氣同化驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)集CMADS, 采用反距離加權(quán)插值法[20]得到滇池流域基本測(cè)算單元 2008—2016 年的降雨量分布(表 1);滇池流域坡度數(shù)據(jù)提取自 SRTM1 DEM (30 m×30m); 土壤數(shù)據(jù)來(lái)自世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD)土壤數(shù)據(jù)集(v1.2); 土地利用類(lèi)型來(lái)自中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 2015 年中國(guó)土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù), 精度為 1 km×1 km; 土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)自世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)(HWSD)土壤數(shù)據(jù)集; 典型測(cè)算單元 2015 年歸一化植被指數(shù)(NDVI 指數(shù))數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心; 土地利用類(lèi)型面積數(shù)據(jù)來(lái)自 GIS; 牲畜數(shù)量和農(nóng)村人口數(shù)量來(lái)自2016 年云南省統(tǒng)計(jì)年鑒。

表1 滇池流域年均降雨量差值結(jié)果Table 1 Results of annual average rainfall difference in Dianchi Basin

2.2 改進(jìn)的輸出系數(shù)模型

2.2.1 改進(jìn)的輸出系數(shù)模型

在輸出系數(shù)法的基礎(chǔ)上, 結(jié)合綜合入水體系數(shù),以縣級(jí)行政區(qū)為單元, 計(jì)算農(nóng)業(yè)污染物入水體負(fù)荷量。輸出系數(shù)法通過(guò)將各類(lèi)污染源(農(nóng)村生活、畜禽養(yǎng)殖、土地利用)排污量相加, 得到各區(qū)縣農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源排污量, 其中各類(lèi)農(nóng)業(yè)源的排放量采用輸出系數(shù)估算。將排放量結(jié)合五因子計(jì)算得到的各區(qū)縣TN 和 TP 的農(nóng)業(yè)污染源入水體系數(shù), 計(jì)算得出各區(qū)縣 TN 和 TP 的污染物入水體負(fù)荷。計(jì)算公式如下:

式中,L為非點(diǎn)源污染負(fù)荷量(kg/a);Ei為i類(lèi)污染源的輸出系數(shù)(kg/(km2·a)或 kg/(頭·a)或 kg/(人·a));Ai為第i種土地利用類(lèi)型面積(km2), 或第i種牲畜數(shù)量(頭/只), 或農(nóng)村人口數(shù)量(人)。

2.2.2 綜合入水體系數(shù)

不同流域基本測(cè)算單元入水體系數(shù)λ的大小主要取決于降水、坡度、地表/地下徑流傳輸、流域滯留和河道降解等整個(gè)農(nóng)業(yè)污染物產(chǎn)生、遷移和轉(zhuǎn)化的過(guò)程及其相關(guān)驅(qū)動(dòng)因子。因此, 為確定不同流域入水體系數(shù), 需要綜合考慮上述因子的影響, 建立以“降雨因子-坡度因子-地表徑流因子-地下蓄滲/徑流因子-截留因子”為主體的全過(guò)程入水體系數(shù)修正方法:

式中,α,β, TI, LI 和 RI 分別為降雨驅(qū)動(dòng)因子、地形驅(qū)動(dòng)因子、歸一化的地表徑流因子、歸一化的地下蓄滲因子和歸一化的截留因子。

1) 降雨驅(qū)動(dòng)因子。

降雨量對(duì)氮、磷流失量有較顯著的影響, 降雨徑流對(duì)土壤下界面的沖刷作用導(dǎo)致的非點(diǎn)源污染是降雨對(duì)輸出系數(shù)產(chǎn)生影響的主要原因[9,11]。降雨量和降雨強(qiáng)度是影響流域非點(diǎn)源污染物輸出量大小的兩個(gè)主要因素, 并且降雨量和降雨強(qiáng)度與降雨徑流量之間具有較好的相關(guān)關(guān)系[21]。

通過(guò)對(duì)典型流域基本測(cè)算單元內(nèi)的大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析, 建立流域全區(qū)年平均降雨量與農(nóng)業(yè)面源污染物年入水體量的相關(guān)關(guān)系，得到典型流域網(wǎng)格單元的降雨驅(qū)動(dòng)因子, 計(jì)算公式如下：

式中,α為降雨影響因子, 由時(shí)間不均勻性影響因子αt和空間不均勻性影響因子αs兩方面的疊加作用決定;αt為降雨年際差異驅(qū)動(dòng)因子;αs為降雨空間分布驅(qū)動(dòng)因子;L為農(nóng)業(yè)面源污染物年入水體量; Lˉ為農(nóng)業(yè)面源污染物年均入水體量;Rj為流域基本單元空間單元j的年均降雨量;R為流域全區(qū)年均降雨量;r為流域全區(qū)年降雨量;為流域全區(qū)年均降雨量;f(r)為農(nóng)業(yè)面源污染物年入水體量。

依據(jù)長(zhǎng)江流域上游降雨量和農(nóng)業(yè)污染物負(fù)荷量數(shù)據(jù)[12], 建立流域全區(qū)年平均降水量r與農(nóng)業(yè)面源污染物(TN 和 TP)年入水體量的相關(guān)關(guān)系。

年降雨量與 TN 的回歸關(guān)系式:

年降雨量與 TP 關(guān)系式:

其中,r為年平均降雨量(mm),L為農(nóng)業(yè)面源入河量(kg)。因此, 可以得到如下典型流域降雨驅(qū)動(dòng)因子計(jì)算式。

TN 降雨驅(qū)動(dòng)因子:

TP 降雨驅(qū)動(dòng)因子:

首先獲取降雨年際變化因子, 然后將流域年降雨量與 GIS 相結(jié)合, 獲取降雨的空間驅(qū)動(dòng)因子, 進(jìn)而得到降雨驅(qū)動(dòng)因子的空間分布圖(圖 1)。其中,2016 年降雨對(duì) TN 和 TP 負(fù)荷量的驅(qū)動(dòng)因子取值范圍分別為 0.976～3.493 (均值 1.861)和 1.006～1.927 (均值 1.429)。空間分布上, TN 和 TP 負(fù)荷量的驅(qū)動(dòng)因子與降雨量的變化一致, 都表現(xiàn)為西北部和東南部較高, 西南部較低。

圖1 滇池流域基本測(cè)算單元 TN 和 TP 降雨驅(qū)動(dòng)因子計(jì)算結(jié)果Fig. 1 Calculation results of TN and TP rainfall driving factors for basic calculation units of Dianchi Basin

2) 地形驅(qū)動(dòng)因子。

地形影響因子β[22]可以定義為

其中,θj為流域空間單元的坡度,L為農(nóng)業(yè)面源污染物年入水體量,為典型流域基本測(cè)算單元的平均坡度,c和d為常量。

地形影響因子用來(lái)描述地形異質(zhì)性對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的影響。坡度是影響坡面污染物產(chǎn)生的重要因素, 主要通過(guò)影響徑流量來(lái)影響其攜帶的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失量。因此, 坡度對(duì)農(nóng)業(yè)源污染物的影響可轉(zhuǎn)化為坡度與徑流量的關(guān)系。已有研究證實(shí), 坡度與坡面徑流量呈正相關(guān)關(guān)系[23-24], 徑流量可以表示為坡度的冪函數(shù)與常量的乘積。

滇池流域平均坡度為 9.88°, 其分布特征表現(xiàn)為四周高, 中間區(qū)域逐步發(fā)展為平原, 根據(jù)已有研究, 取d值為 0.61[10,25]。計(jì)算得到每個(gè)網(wǎng)格的地形驅(qū)動(dòng)因子β值(圖 2), 取值范圍為 0～1.833, 分布與地形相吻合。

圖2 滇池流域地形驅(qū)動(dòng)因子Fig. 2 Terrain driving factors of Dianchi Basin

3) 地表徑流因子。

降雨與徑流的關(guān)系式為

式中,F為徑流開(kāi)始時(shí)的實(shí)際蓄水量(mm),S為流域最大蓄水量(mm),Q為一次降雨實(shí)際產(chǎn)生的地表徑流量(mm),P為總降雨量(mm),Ia是地表徑流開(kāi)始前的降雨初損量(mm)。

本研究采用 SCS-CN 產(chǎn)流模型[26]對(duì)滇池流域內(nèi)的地表徑流因子進(jìn)行計(jì)算:

式中,P為變量, 一般由研究區(qū)域?qū)嵉乇O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得;S為參數(shù), 與下墊面因素有關(guān)。為了計(jì)算S, 引入?yún)?shù)-徑流曲線數(shù)(curve number, CN),S與 CN 的關(guān)系式為

其中, CN 是一個(gè)無(wú)量綱參數(shù), 綜合反映流域下墊面特征, 數(shù)值范圍在 1～100 之間, 其值越大表明蓄水能力越小。

滇池流域 NDVI 指數(shù)介于 0.67～0.73 之間, 加上草地允許放牧, 植被屬于中度覆蓋水平, 故參照《SWAT 2009》[27]中SCS 曲線數(shù)的中度水平; 又因?yàn)樵颇纤锓N植多處于平坦港灣且分布有梯田, 故擬定不同土地類(lèi)型、不同土壤類(lèi)型對(duì)應(yīng)的 CN2(表 2)。

根據(jù)土壤數(shù)據(jù)中 GRAVEL, SAND, CLAY 及有機(jī)質(zhì)參數(shù), 借助 SPAW 軟件求得飽和水利傳導(dǎo)系數(shù),據(jù)此進(jìn)行水文分組, 找到對(duì)應(yīng)的土壤類(lèi)型。查表 2可得不同土地利用類(lèi)型和土壤類(lèi)型的 CN2值, 根據(jù)以下公式計(jì)算坡度調(diào)整下的 CN2S(即 CN 值):

表2 不同土地類(lèi)型、不同土壤類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的CN2 值Table 2 CN2 values corresponding to different land types and soil types

其中, slp 為子流域平均坡度(m/m)。

滇池流域基本測(cè)算單元的地表徑流因子計(jì)算結(jié)果在[427.39, 996.92]范圍內(nèi), 均值為 762.88。

對(duì)于大部分地區(qū), 由水土流失造成的磷流失量都以土壤侵蝕為載體[28], 故采用 Wischmeier 等[29]提出的通用土壤流失方程(USLE)評(píng)估典型流域基本測(cè)算單元的土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn):

式中,A為土壤年侵蝕量(t/(hm2·a)),R為降雨侵蝕力因子((MJ·mm)/(hm2·h)),K為土壤可蝕因子((t·hm2·h)/(MJ·mm·hm2)),L為坡長(zhǎng)因子(無(wú)量綱),S為坡度因子(無(wú)量綱),C為植被覆蓋與管理因子(無(wú)量綱),P為水土保持措施因子(無(wú)量綱)。滇池流域基本測(cè)算單元的土壤侵蝕因子?xùn)鸥裼?jì)算結(jié)果如圖 3 所示。

圖3 滇池流域土壤侵蝕因子?xùn)鸥裼?jì)算結(jié)果Fig. 3 Grid calculation results of soil erosion factors in Dianchi basin

4) 地下蓄滲/地下水徑流因子。

污染物在遷移過(guò)程中, 地下蓄滲/地下水徑流是農(nóng)業(yè)面源污染物流失的一個(gè)重要途徑, 因此引入地下蓄滲/地下水徑流因子。本文中地下蓄滲/地下水徑流因子只考慮土壤水分下滲對(duì)污染物流失的影響, 通過(guò)土壤水分的下滲能力與污染物負(fù)荷強(qiáng)度的乘積, 近似地描述污染物的實(shí)際下滲量。常用的有地下蓄滲/地下水徑流因子(LI)[16], 可以通過(guò)土壤類(lèi)型、土地利用和前期土壤水分狀況確定水文土壤組。通過(guò)降雨量空間分布指數(shù)(PI)和季節(jié)分配指數(shù)(SI)(其中 PI 指數(shù)表征流域單元可用于下滲的最大理論降雨量(mm), SI 表征因降雨量季節(jié)變化對(duì)土壤水分下滲的影響(無(wú)量綱)), 確定流域土壤水分實(shí)際下滲能力, 即確定土壤水淋溶因子 LI, 計(jì)算公式如下:

其中, Prec 和 prec(ls)分別為年降雨量(mm/a)和非汛期(11 月—次年 5 月)總降雨量(mm)。

利用 CMADS 數(shù)據(jù)集進(jìn)行降雨量差值插值, 得到 2008—2016 年每年降雨量及非汛期降雨量, 滇池流域基本測(cè)算單元 2016 年的年均降雨量為 910.68 mm, 非汛期年均降雨量為 243.61 mm。網(wǎng)格單元地下蓄滲徑流因子(LI)柵格計(jì)算結(jié)果如圖 4 所示, 其數(shù)值范圍為 309.503～863.808。

圖4 地下蓄滲徑流因子計(jì)算結(jié)果Fig. 4 Calculation results of runoff factor of underground seepage storage

5) 截留因子。

已有研究表明, 截留帶寬度越大, 坡度越小,截留效率越高; 植被類(lèi)型為林地或草地時(shí)對(duì)截留效率的影響不顯著[30]。構(gòu)造截留因子(RI)[16], 表示流域上某一點(diǎn)的污染物向水體傳輸過(guò)程中被植被緩沖帶截留的可能性, 計(jì)算公式如下:

式中, DA 表示植被類(lèi)型, ∑TDAi是為林草地累積截留效率,BDAi為平均坡度。

表3 林草地對(duì)TN 和TP 的截留效率Table 3 Interception efficiency of forest and grassland to TN and TP

計(jì)算得到滇池流域基本測(cè)算單元林草地 TN 和TP 截流因子分別在[1.48, 7.02]和[1.59, 7.15]區(qū)間范圍內(nèi)。

3 結(jié)果與分析

3.1 綜合入水體系數(shù)

滇池流域基本測(cè)算單元涉及各區(qū)縣的農(nóng)業(yè)污染物排放量基于面積加權(quán)法得到, 各區(qū)縣污染物入水體系數(shù)由滇池流域綜合入水體系數(shù)柵格數(shù)據(jù)取平均值得到(圖 5), TN 綜合入水體系數(shù)平均值為 0.447,TP 綜合入水體系數(shù)平均值為 0.342。農(nóng)業(yè)污染物入水系數(shù)在滇池流域的分布特點(diǎn)表現(xiàn)為四周高, 中部滇池盆地低, 西部最高。綜合入水體系數(shù)越高, 表明該網(wǎng)格地區(qū)農(nóng)業(yè)源污染物排放后進(jìn)入水體, 造成水環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)越高。

圖5 滇池流域各區(qū)縣 TN 和 TP 綜合入水體系數(shù)Fig. 5 TN and TP comprehensive inflow coefficient of each district and county in Dianchi Basin

3.2 農(nóng)業(yè)源污染物入水體負(fù)荷核算

采用改進(jìn)輸出系數(shù)法, 計(jì)算滇池流域各區(qū)縣種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村分散生活排放的 TN 和 TP污染物入水體負(fù)荷(基準(zhǔn)年為 2016 年)。農(nóng)村生活、畜禽養(yǎng)殖和土地利用方面的非點(diǎn)源排污系數(shù)參考《第一次全國(guó)污染源普查》和文獻(xiàn)[22,31-33](表4)。計(jì)算數(shù)據(jù)和結(jié)果見(jiàn)表 5, 滇池流域基本測(cè)算單元農(nóng)業(yè)源 TN 和 TP 入河負(fù)荷量分別為 577395.73 kg和 167616.68 kg。

表4 農(nóng)業(yè)源污染物輸出系數(shù)Table 4 Agricultural source pollutants export coefficients

表5 滇池流域基本測(cè)算單元農(nóng)業(yè)源污染物入河負(fù)荷量計(jì)算Table 5 Load calculation of agricultural source pollutants into Dianchi Basin basic calculation unit

滇池流域基本測(cè)算單元農(nóng)業(yè)源 TN 和 TP 排放量與入水體負(fù)荷量分布見(jiàn)圖 6, 可以看出滇池流域各區(qū)縣的農(nóng)業(yè)源污染物排放量和入水體負(fù)荷量分布存在一定的差異。環(huán)滇池的昆明市區(qū), 由于人口密集、畜禽養(yǎng)殖量大, 是農(nóng)業(yè)源污染物排放量和入湖量最大的地區(qū), 并且西部山地區(qū)域由于地形坡度大,沖刷效應(yīng)明顯, 入河系數(shù)大, 導(dǎo)致該區(qū)域非點(diǎn)源污染物入湖量最大。

圖6 滇池流域基本測(cè)算單元農(nóng)業(yè)源TN 和TP 排放量與入水體負(fù)荷量分布Fig. 6 Distribution of TN and TP emissions from agricultural sources and water load in the basic calculation unit of Dianchi Basin

農(nóng)業(yè)源污染物入湖量最大的是昆明市區(qū)和晉寧縣, 在滇池流域, 北部平坦的湖盆地和臺(tái)地已被建成昆明的主城區(qū), 東部地勢(shì)平緩的湖盆地成為已建或規(guī)劃待建的東市區(qū), 西部地勢(shì)陡峭, 幾乎沒(méi)有太大的利用空間。隨著呈貢新城區(qū)的建設(shè)和發(fā)展, 南部的晉寧所擁有的山地、半山地和湖盆地成為未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的中心地帶, 也成為未來(lái)農(nóng)村面源污染產(chǎn)生的關(guān)鍵地區(qū)和主要策源地。在氣候和區(qū)位優(yōu)異的條件下, 晉寧縣目前擁有大規(guī)模的蔬菜和花卉種植區(qū), 化肥和農(nóng)藥的使用量也隨之呈現(xiàn)劇烈上升的趨勢(shì)。同時(shí), 晉寧縣的大河水庫(kù)和柴河水庫(kù)均屬滇池流域多年調(diào)節(jié)中型水庫(kù), 是昆明城市集中飲用水源地之一, 兼顧農(nóng)田灌溉和防洪, 因此該區(qū)域的農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)流經(jīng)地區(qū)和下游的居民生活和健康有重要影響, 也是滇池富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的源頭之一。因此,對(duì)滇池流域農(nóng)業(yè)源污染物的控制要特別關(guān)注昆明市區(qū)和晉寧縣這兩個(gè)地區(qū)。

4 結(jié)論

本文通過(guò)五因子計(jì)算, 得到滇池流域基本測(cè)算單元平均 TN 和 TP 綜合入水體系數(shù)分別為 0.447 和0.342, 農(nóng)業(yè)源污染物入水體系數(shù)在空間分布上表現(xiàn)為四周高, 中部滇池盆地低, 西部最高。

基于綜合入水體系數(shù), 采用改進(jìn)輸出系數(shù)法,估算出滇池流域農(nóng)業(yè)源(種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村分散生活)污染物 TN 和 TP 入水體負(fù)荷量分別為577.39 t 和 167.62 t。研究結(jié)果揭示, 農(nóng)業(yè)源污染物排放量和入水體負(fù)荷量在典型流域的分布存在一定的差異, 表明農(nóng)業(yè)源污染物實(shí)際入河量并不等同于排放量。

入河系數(shù)能夠表征地形、地貌和地表狀況對(duì)污染物的截留作用, 根據(jù)負(fù)荷的空間分布, 可以針對(duì)負(fù)荷較大的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)先治理。非點(diǎn)源污染物入湖量最大的昆明市區(qū)和晉寧縣是滇池流域農(nóng)業(yè)源污染物控制過(guò)程中要特別關(guān)注的兩個(gè)地區(qū)。