基于SWAT 模型的沙塘川流域非點(diǎn)源氮磷污染特征及關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別

張倩，巢世軍，楊曉麗，李發(fā)娟，胡健

青海省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，西寧 810000

隨著城市工業(yè)廢水和生活污水等點(diǎn)源污染控制水平的提高，非點(diǎn)源污染的嚴(yán)重性日益凸顯（吳蓓等，2007；馬振邦等，2011；聶鐵鋒，2012）。非點(diǎn)源污染是指在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與人類生活中產(chǎn)生的污染物，如生活垃圾、農(nóng)田中的化肥和農(nóng)藥等，在降雨和徑流的沖刷下，從非特定的地點(diǎn)進(jìn)入受納水體而引起的污染（Olness，1995）。非點(diǎn)源污染具有形成復(fù)雜性、隨機(jī)性、模糊性、污染負(fù)荷時(shí)空差異性顯著等特點(diǎn)（李懷恩和李家科，2013；Xiang et al，2017），導(dǎo)致非點(diǎn)源污染無(wú)法進(jìn)行集中處理和控制。有研究表明：在一些流域內(nèi)，非點(diǎn)源污染已經(jīng)超過(guò)點(diǎn)源污染，成為水環(huán)境質(zhì)量下降的主要原因（李春林等，2013；羅倩等，2014）。因此，開展重點(diǎn)流域非點(diǎn)源氮磷污染特征分析對(duì)水環(huán)境質(zhì)量管理具有重要意義（耿潤(rùn)哲等，2016；王萌等，2018）。

SWAT 模型作為一種發(fā)展成熟的分布式流域水文模型，因其強(qiáng)大的功能、先進(jìn)的模型結(jié)構(gòu)和高效的計(jì)算性能（Hosseini et al，2011；王曉朋等，2015；周帥等，2019），已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用于流域水文過(guò)程模擬，氣候變化與土地利用對(duì)徑流的響應(yīng)以及非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算及形成機(jī)制探討，環(huán)境變化及農(nóng)業(yè)管理措施對(duì)水文水質(zhì)的影響等研究中（李明濤，2014；Yasarer et al，2016；徐暢等，2019），其在國(guó)內(nèi)外各個(gè)流域均表現(xiàn)出適用性（喬衛(wèi)芳等，2013；劉洪延，2019；袁遠(yuǎn)等，2020）。

湟水流域位于青藏高原與黃土高原的生態(tài)過(guò)渡地帶，承載著青海省62%的人口和64%的GDP，是全省人口最密集、開發(fā)程度最高、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，也是國(guó)家戰(zhàn)略格局中蘭西國(guó)家級(jí)重點(diǎn)開發(fā)區(qū)（蘭州—西寧城市群）的核心組成部分，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中具有重要地位（李云成等，2017）。近年來(lái)，通過(guò)對(duì)湟水流域涉水企業(yè)和生活污水的大力治理，流域整體水質(zhì)有了顯著的改善和提升，但隨著時(shí)間推移改善效果越來(lái)越弱，說(shuō)明非點(diǎn)源污染對(duì)水體污染的貢獻(xiàn)率在逐漸增大。青海省的非點(diǎn)源污染缺乏科學(xué)性，治理實(shí)踐具有一定的盲目性，主要原因是對(duì)非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)和污染負(fù)荷空間分布不清楚。沙塘川位于青海省東北部海東市互助土族自治縣（以下簡(jiǎn)稱互助縣）西部，屬黃河流域，為黃河干流的二級(jí)支流、湟水河一級(jí)支流，是青海省東部重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)，流域內(nèi)工業(yè)點(diǎn)源較少，主要為互助縣第一污水處理廠及區(qū)域內(nèi)白酒制造等企業(yè)，面源以種植業(yè)、農(nóng)村生活、養(yǎng)殖業(yè)和天然面源為主，是一個(gè)研究非點(diǎn)源污染的理想流域。因此本文以沙塘川流域?yàn)檠芯繉?duì)象，分析了流域內(nèi)非點(diǎn)源氮磷污染特征，并且對(duì)關(guān)鍵源區(qū)進(jìn)行了識(shí)別，旨在探索一套適用于高原高海拔地區(qū)非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別的技術(shù)方法。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

沙塘川流域（圖1）主體位于青海省東北部海東市互助縣境內(nèi)西部，流域北側(cè)為祁連山支脈達(dá)板山，南側(cè)小部分流域位于西寧市城東區(qū)韻家口鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為北緯36°15′—36°57′和東經(jīng)101°79′—102°21′，流域面積1113.51 km2。流域地勢(shì)北高南低，海拔在2184—4333 m，北部為高山區(qū)，海拔4000 m 以上的達(dá)坂山橫貫流域北部，中部為腦山地區(qū)，南部為淺山丘陵區(qū)，中下游河段河谷階地為川水谷地。氣候類型為高原半干旱大陸性氣候，其特點(diǎn)為：降雨量少而集中，蒸發(fā)量大，日溫差量大，凍土期長(zhǎng)，無(wú)霜期短，紫外線強(qiáng)，冬長(zhǎng)夏短，春秋相連。流域內(nèi)總?cè)丝?6.03 萬(wàn)人，其中西寧市人口1.34 萬(wàn)人，海東市互助縣人口24.69 萬(wàn)人。農(nóng)作物以糧食和油料作物為主，總播種面積37034 hm2。2016年末大牲畜存欄數(shù)34301 頭，其中牛29900 頭，占大牲畜存欄數(shù)的87.17%，其次為騾、馬、驢；羊、豬、雞存欄數(shù)分別為117256 只、116481 頭、193676只*互助土族自治縣統(tǒng)計(jì)局.2016.青海省互助土族自治縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料.內(nèi)部資料.西寧市城東區(qū)統(tǒng)計(jì)局.2016.西寧市城東區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒.內(nèi)部資料.。

圖1 研究區(qū)地理位置示意圖Fig.1 Schematic diagram of the geographical location of the study area

1.2 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.2.1 SWAT 模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

本文所使用的SWAT 模型基于ArcGIS 10.2 平臺(tái)，充分利用GIS 強(qiáng)大的空間分析能力和地理數(shù)據(jù)的管理能力，對(duì)模型運(yùn)行所需的地理參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的采集、提取和存儲(chǔ)，通過(guò)建立查詢表，將地理空間數(shù)據(jù)和非空間屬性數(shù)據(jù)鏈接起來(lái)，本文所涉及地理空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。該模型自開發(fā)以來(lái)，在世界各國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了較好的模擬效果（呂樂婷等，2014；Abbaspourk et al，2015；Meaurio et al，2015）。模型的輸入數(shù)據(jù)，包括氣象、土壤屬性數(shù)據(jù)、土地利用及作物管理數(shù)據(jù)和點(diǎn)源排放數(shù)據(jù)、非點(diǎn)源輸入或產(chǎn)生數(shù)據(jù)。

表1 流域地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)Tab.1 Geospatial database for the watershed

表2 流域?qū)傩詳?shù)據(jù)庫(kù)Tab.2 Attribute database for the watershed

1.2.2 SWAT 模型的建立

（1）河網(wǎng)的生成以及子流域的劃分

基于SWAT 模型的流域劃分模塊（Watershed Delineation）來(lái)進(jìn)行河網(wǎng)的提取及子流域的劃分，將沙塘川流域劃分為19 個(gè)子流域（圖2）。

圖2 沙塘川流域SWAT 子流域劃分結(jié)果Fig.2 Results of SWAT sub-watershed delineation in Shatangchuan watershed

（2）土地利用、土壤的加載和水文響應(yīng)單元的劃分

在劃分水文響應(yīng)單元之前，首先利用Arc SWAT 的土地利用、土壤和坡度定義模塊（Land Use/Soils/Slope Definition）加載土地利用與土壤圖，并選擇對(duì)應(yīng)的索引關(guān)系表來(lái)進(jìn)行空間疊加分析。其次，采用多水文響應(yīng)單元?jiǎng)澐址椒?，設(shè)置土地利用閾值、土壤面積閾值和坡度等級(jí)，本次模擬的土地利用閾值均設(shè)為5%，土壤面積閾值設(shè)為10%，坡度等級(jí)閾值設(shè)置為10%。

（3）模型運(yùn)行時(shí)期設(shè)定

根據(jù)收集到的流域相關(guān)資料，選取2008—2016年進(jìn)行模擬，其中，2008—2010年為預(yù)熱期，2011—2014年為率定期，2015—2016年為驗(yàn)證期。

1.2.3 率定與驗(yàn)證

模型適用性評(píng)價(jià)參數(shù)采用決定系數(shù)（R2）和納什效率系數(shù)（NS）來(lái)衡量。其計(jì)算公式分別為：

式中：Qm, i為實(shí)測(cè)徑流量；Qp, i為模擬流量；Qm,avg為多年實(shí)測(cè)平均流量；Qp,avg為多年模擬平均流量；n為實(shí)測(cè)時(shí)間年份。

從R2可以得出實(shí)測(cè)值和模擬值之間的相關(guān)程度。理論上，R2的取值范圍在0—1，假如R2越接近于1，說(shuō)明相關(guān)性越高，若越接近于0，說(shuō)明相關(guān)性越小。率定期與驗(yàn)證期沙塘川實(shí)測(cè)與模擬月徑流總氮、總磷負(fù)荷變化如圖3、圖4 所示，通過(guò)參數(shù)調(diào)整，使得模擬值與實(shí)測(cè)值趨于一致。由表3 可知，月徑流量率定期和驗(yàn)證期R2達(dá)到0.84以上，NS 達(dá)到0.68 以上，日徑流量率定期和驗(yàn)證期R2達(dá)到0.74 以上，NS 達(dá)到0.66 以上，說(shuō)明模型對(duì)沙塘川流域水文過(guò)程的模擬效果較好。月徑流總氮負(fù)荷率定期和驗(yàn)證期R2達(dá)到0.65 以上，NS達(dá)到0.50 以上，月徑流總磷負(fù)荷率定期和驗(yàn)證期R2達(dá)到0.72 以上，NS 達(dá)到0.65 以上，說(shuō)明模型對(duì)沙塘川流域氮磷負(fù)荷的模擬效果較好，研究所建立的SWAT 模型能夠較為真實(shí)地反映沙塘川流域的水文和污染物遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，模擬結(jié)果可以滿足研究需要。

表3 流域徑流量及徑流總氮、總磷負(fù)荷模擬評(píng)價(jià)指標(biāo)Tab.3 Simulated evaluation indexes of runoff and total nitrogen and total phosphorus load in the watershed

圖3 率定期、驗(yàn)證期沙塘川實(shí)測(cè)與模擬月徑流總氮負(fù)荷變化Fig.3 Measured and simulated monthly runoff total nitrogen load changes in Shatangchuan in calibration periods and validation periods

圖4 率定期、驗(yàn)證期沙塘川實(shí)測(cè)與模擬月徑流總磷負(fù)荷變化Fig.4 Measured and simulated monthly runoff total phosphorus load changes in Shatangchuan in calibration periods and validation periods

2 結(jié)果與分析

2.1 非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷時(shí)空分布特征

利用構(gòu)建好的沙塘川流域SWAT 模型，模擬全流域內(nèi)的非點(diǎn)源氮磷負(fù)荷，并以2015 和2016年平均值為基準(zhǔn)，得到不同時(shí)間、不同來(lái)源、不同區(qū)域非點(diǎn)源氮磷進(jìn)入河流的負(fù)荷量。

2.1.1 非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷時(shí)間分布特征

沙塘川流域進(jìn)入河流的非點(diǎn)源總氮污染負(fù)荷為236.77 t·a?1，非點(diǎn)源總磷污染負(fù)荷為51.02 t·a?1。根據(jù)湟水河民和水文站逐月徑流量變化圖（圖5），將流域水期分為豐水期（7—10月）、平水期（3—6月和11月）、枯水期（12月—次年2月）。從各月污染負(fù)荷變化情況（表4）來(lái)看，非點(diǎn)源總氮和總磷負(fù)荷均呈現(xiàn)豐水期（7—10月）＞平水期（3—6月和11月）＞枯水期（12月—次年2月）的規(guī)律，這與陳俊宏等（2021-06-06）研究結(jié)論一致?？偟诟髟仑?fù)荷占比相對(duì)較為平均，最小月負(fù)荷占比為2.06%（2月），最大月負(fù)荷占比為17.11%（10月），枯水期、平水期和豐水期負(fù)荷占比分別為10.33%、33.34%和56.33%。總磷在各月的負(fù)荷占比差異非常大，最小月負(fù)荷占比為0%（1月），最大月負(fù)荷占比為41.18%（8月），枯水期、平水期和豐水期負(fù)荷占比分別為0.12%、13.74%和85.91%，這也說(shuō)明了豐水期雨季更多的持續(xù)強(qiáng)降水對(duì)非點(diǎn)源總磷入河負(fù)荷的影響更高。

圖5 民和水文站月均徑流量變化圖（2011—2016年）Fig.5 Variation diagram of monthly average runoff of Minhe hydrological station (2011—2016)

表4 沙塘川流域非點(diǎn)源總氮、總磷負(fù)荷及月變化情況Tab.4 Non-point source total nitrogen and total phosphorus load and monthly changes in Shatangchuan watershed

2.1.2 非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷空間分布特征

沙塘川流域共劃分了19 個(gè)子流域，每個(gè)子流域內(nèi)進(jìn)入河流的非點(diǎn)源總氮和總磷負(fù)荷量見圖6。根據(jù)圖6，從非點(diǎn)源總氮負(fù)荷來(lái)看，沙塘川流域從上游至下游非點(diǎn)源總氮負(fù)荷逐漸增大，在中上游東部流域非點(diǎn)源總氮負(fù)荷明顯大于西部流域。流域內(nèi)非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)最高的地區(qū)位于塘川鎮(zhèn)下游和韻家口鎮(zhèn)的19 號(hào)子流域，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷達(dá)到42.8 t·a?1；其次為位于沙塘川中下游塘川鎮(zhèn)、東山鄉(xiāng)、西山鄉(xiāng)、東溝鄉(xiāng)的12、15、16和17 號(hào)子流域，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)達(dá)到21.6—25.8 t·a?1；位于沙塘川中上游林川鄉(xiāng)東部、東和鄉(xiāng)、威遠(yuǎn)鎮(zhèn)6、10、11 和13 號(hào)子流域總氮負(fù)荷稍低，為11.4—17.1 t·a?1。非點(diǎn)源總氮負(fù)荷最低的區(qū)域主要分布在沙塘川流域上游西部的南門峽鎮(zhèn)、林川鄉(xiāng)西部、臺(tái)子鄉(xiāng)和威遠(yuǎn)鎮(zhèn)西部的1—5 號(hào)子流域和7—9 號(hào)子流域，這些地區(qū)的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)均低于10 t·a?1，且多在2.1—6.6 t·a?1。

圖6 沙塘川流域進(jìn)入河流的非點(diǎn)源總氮、總磷負(fù)荷分布示意圖Fig.6 Schematic diagram of the distribution of non-point source total nitrogen and total phosphorus loads entering the river in the Shatangchuan watershed

從非點(diǎn)源總磷負(fù)荷來(lái)看，上游東部和下游地區(qū)是最主要的負(fù)荷區(qū)。流域內(nèi)非點(diǎn)源總磷負(fù)荷貢獻(xiàn)最高的地區(qū)位于上游東和鄉(xiāng)、中游威遠(yuǎn)鎮(zhèn)東部的11 號(hào)子流域，非點(diǎn)源總磷負(fù)荷達(dá)到8.15 t·a?1；其次為位于中游地區(qū)東溝鄉(xiāng)和威遠(yuǎn)鎮(zhèn)中部的12、13 號(hào)子流域，以及位于下游塘川鎮(zhèn)的19 號(hào)子流域、上游南門峽鎮(zhèn)和林川鄉(xiāng)西部的1、2、4、5 號(hào)子流域，這些地區(qū)非點(diǎn)源總磷負(fù)荷在2.88—5.55 t·a?1；非點(diǎn)源總磷負(fù)荷最低的區(qū)域位于西山鄉(xiāng)和東山鄉(xiāng)的16、17 號(hào)子流域，以及臺(tái)子鄉(xiāng)北部的7、8 號(hào)子流域，非點(diǎn)源總磷負(fù)荷貢獻(xiàn)在0.005—0.54 t·a?1。

根據(jù)谷歌地球在線地圖及遙感土地利用分類結(jié)果，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)較高的區(qū)域主要分布在土地利用類型為旱地的農(nóng)用地集中區(qū)，這與李明龍等（2021）的研究結(jié)果相對(duì)符合，非點(diǎn)源總磷負(fù)荷貢獻(xiàn)較大區(qū)域的土地利用類型以有林地、灌木林和高覆蓋度草地為主。

2.1.3 非點(diǎn)源氮磷流失強(qiáng)度

根據(jù)沙塘川流域內(nèi)單位面積上非點(diǎn)源總氮和總磷流失強(qiáng)度，來(lái)識(shí)別區(qū)域內(nèi)非點(diǎn)源總氮、總磷排放關(guān)鍵源區(qū)。根據(jù)圖7，沙塘川流域非點(diǎn)源總氮流失強(qiáng)度較高的區(qū)域集中在中下游地區(qū)，其中威遠(yuǎn)鎮(zhèn)中部的13 號(hào)子流域和臺(tái)子鄉(xiāng)北部的8 號(hào)子流域非點(diǎn)源總氮流失強(qiáng)度最高，分別達(dá)到2.42 kg·hm?2·a?1和1.90 kg·hm?2·a?1；其次為塘川鎮(zhèn)和東山鄉(xiāng)的15、16 和19 號(hào)子流域，非點(diǎn)源總氮流失強(qiáng)度在1.53—1.71 kg·hm?2·a?1；流失強(qiáng)度最低的區(qū)域集中在南門峽鎮(zhèn)、林川鄉(xiāng)西部的1、2、4、5 號(hào)子流域和東和鄉(xiāng)、巴扎藏族鄉(xiāng)的11 號(hào)子流域，這些區(qū)域非點(diǎn)源總氮流失強(qiáng)度在0.24—0.44 kg·hm?2·a?1。

圖7 沙塘川流域非點(diǎn)源氮磷流失強(qiáng)度分布圖Fig.7 Distribution map of non-point source nitrogen and phosphorus loss intensity in Shatangchuan watershed

沙塘川流域非點(diǎn)源總磷流失強(qiáng)度空間分布相比總氮有著較為顯著差異，非點(diǎn)源總磷流失強(qiáng)度較高的區(qū)域集中在流域中游以及上游部分區(qū)域。除塘川鎮(zhèn)中部和北部村鎮(zhèn)集中的兩個(gè)面積小于4 km2的14與18號(hào)子流域流失強(qiáng)度高于1kg·hm?2·a?1外，威遠(yuǎn)鎮(zhèn)中部和西部所在的9 號(hào)和13 號(hào)子流域非點(diǎn)源總磷流失強(qiáng)度相對(duì)最高，達(dá)到0.85—0.95 kg·hm?2·a?1；流失強(qiáng)度最低的區(qū)域集中在東山鄉(xiāng)和西山鄉(xiāng)的16、17 號(hào)子流域，以及南門峽鎮(zhèn)南部、臺(tái)子鄉(xiāng)北部的3、7、8 號(hào)子流域和林川鄉(xiāng)東部的6 號(hào)子流域，這些區(qū)域非點(diǎn)源總磷流失強(qiáng)度在0.001—0.17 kg·hm?2·a?1。

2.2 關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別

關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別是需要分析和識(shí)別出對(duì)流域內(nèi)水環(huán)境整體狀況有決定性影響的污染敏感區(qū)域（Howarth et al，2002；Sharpley et al，2003；Tripathi et al，2005）。本研究構(gòu)建了非點(diǎn)源氮磷污染關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別體系，將各子流域總氮、總磷負(fù)荷以及單位面積總氮、總磷流失強(qiáng)度按從高到低排序，并按表5 分別劃分非點(diǎn)源總氮、總磷高負(fù)荷區(qū)、中負(fù)荷區(qū)和低負(fù)荷區(qū)，以及高流失強(qiáng)度區(qū)和低流失強(qiáng)度區(qū)，將高負(fù)荷區(qū)的全部區(qū)域，以及中負(fù)荷區(qū)和高流失強(qiáng)度區(qū)共有的區(qū)域作為非點(diǎn)源總氮、總磷的關(guān)鍵源區(qū)。

表5 沙塘川流域非點(diǎn)源總氮總磷負(fù)荷與流失強(qiáng)度分級(jí)一覽表Tab.5 Classification of total nitrogen and phosphorus load and loss intensity of non-point sources in Shatangchuan watershed

根據(jù)沙塘川各子流域總氮和總磷負(fù)荷以及流失強(qiáng)度分級(jí)排序情況（圖8），沙塘川流域關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別結(jié)果如圖9 所示。本研究確定沙塘川流域非點(diǎn)源總氮的關(guān)鍵源區(qū)為位于威遠(yuǎn)鎮(zhèn)中部、塘川鎮(zhèn)、東山鄉(xiāng)、西山鄉(xiāng)的13、15、16、17 和19 號(hào)子流域，這些子流域面積占全流域的30.8%，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)量占全流域的55.2%；非點(diǎn)源總磷的關(guān)鍵源區(qū)為11、12、13 和19 號(hào)子流域，這些子流域面積占全流域的38.9%，非點(diǎn)源總磷負(fù)荷貢獻(xiàn)量占全流域的47.1%。

圖8 沙塘川流域非點(diǎn)源總氮、總磷負(fù)荷及流失強(qiáng)度排序分級(jí)圖Fig.8 Ranking map of total nitrogen,total phosphorus load and loss intensity of non-point sources in the Shatangchuan watershed

圖9 沙塘川流域非點(diǎn)源總氮總磷關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別結(jié)果Fig.9 Identification results of key source areas of non-point source total nitrogen and phosphorus in the Shatangchuan watershed

3 結(jié)論

本研究通過(guò)構(gòu)建沙塘川流域SWAT 非點(diǎn)源污染模型，以驗(yàn)證期2015 和2016年的平均值為基礎(chǔ)，定量估算了流域非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷，并對(duì)其時(shí)空分布特征和來(lái)源進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)建關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別體系，對(duì)沙塘川流域非點(diǎn)源總氮、總磷進(jìn)行了關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別，為后續(xù)制定流域非點(diǎn)源高效管控措施提供了基礎(chǔ)。

（1）沙塘川進(jìn)入河流的非點(diǎn)源總氮污染負(fù)荷為236.77 t·a?1，非點(diǎn)源總磷污染負(fù)荷為51.02 t·a?1，非點(diǎn)源總氮和總磷負(fù)荷均呈現(xiàn)豐水期＞平水期＞枯水期的規(guī)律。

（2）非點(diǎn)源總氮負(fù)荷從沙塘川流域上游至下游逐漸增大，在中上游流域東部流域非點(diǎn)源總氮負(fù)荷明顯大于西部流域。流域內(nèi)非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)最高的地區(qū)位于塘川鎮(zhèn)下游和韻家口鎮(zhèn)的19 號(hào)子流域，負(fù)荷達(dá)到42.8 t·a?1，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷最低的區(qū)域?yàn)?—5 號(hào)子流域和7—9 號(hào)子流域，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)均低于10 t·a?1，且多在2.1—6.6 t·a?1?？傮w來(lái)看，沙塘川流域總氮貢獻(xiàn)較高的區(qū)域主要分布在土地利用類型為旱地的農(nóng)用地集中區(qū)，總氮貢獻(xiàn)較低的區(qū)域主要分布在南門峽水庫(kù)及沙塘川支流城鎮(zhèn)區(qū)域。

（3）從非點(diǎn)源總磷負(fù)荷的空間分布來(lái)看，總磷貢獻(xiàn)較大區(qū)域主要集中在沙塘川上游東部地區(qū)和下游地區(qū)，該區(qū)域土地利用類型以有林地、灌木林和高覆蓋度草地為主，畜禽養(yǎng)殖是總磷的主要來(lái)源。

（4）沙塘川流域非點(diǎn)源總氮的關(guān)鍵源區(qū)為13、15、16、17 和19 號(hào)子流域，這些子流域面積占全流域的30.8%，非點(diǎn)源總氮負(fù)荷貢獻(xiàn)量占全流域的55.2%；非點(diǎn)源總磷的關(guān)鍵源區(qū)為11、12、13 和19 號(hào)子流域，這些子流域面積占全流域的38.9%，非點(diǎn)源總磷負(fù)荷貢獻(xiàn)量占全流域的47.1%。

4 展望

本研究通過(guò)對(duì)沙塘川流域非點(diǎn)源氮磷污染負(fù)荷定量分析及關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別，初步形成了一套適用于青海東部地區(qū)的非點(diǎn)源污染關(guān)鍵源區(qū)識(shí)別技術(shù)方法。下一步將在繼續(xù)開展流域高分辨率非點(diǎn)源污染清單研究和非點(diǎn)源污染高效管控措施優(yōu)化篩選研究的基礎(chǔ)上，將流域非點(diǎn)源污染高效管控措施進(jìn)一步推廣到全湟水流域，為湟水流域乃至青海省非點(diǎn)源污染管控工作提供科學(xué)支撐。