伊通河流域非点源污染分布防控策略

韩飞 张晨 张严予 胡进会

摘 要：时下，农业的迅速发展与进步，使得大量污染物质污染土壤和水体，一些污染物随地表径流进入水环境，对水环境的污染不容轻视，特别是农业非点源污染问题日益加剧。对伊通河流域非点源污染分布进行解析研究和提出防控策略刻不容缓，对于解析氮磷污染物质对伊通河的污染途径及其指导如何采取有效措施对其加以控制具有非常重要的现实意义，对伊通河流域将来的发展和进步也是至关重要。

关键词：伊通河流域;防控策略;SWAT模型;非点源污染

1引言

伊通河发源于吉林省伊通县境内，河流源头位于哈达岭山脉青顶山北麓。伊通河先后流经四平市伊通县、长春市，在长春市的农安县靠山乡汇入饮马河，并注入第二松花江，是第二松花江的重要支流，伊通河上游有两个源头，一条支流。伊通河全程342.5千米，流域面积为8840平方千米，流域水质较差，基本为五类水体，水环境严重污染。随着社会的发展和进步以及人们生活水平的提高，水污染问题逐渐引起了重视，点源污染得到了较好的控制，但人们发现水体的污染状况并没有得到实质性的解决，非点源污染问题便引起了人们的注意，并由于其随机性、滞后性、难以监测等特点被人们逐渐重视[1，2]。

2伊通河流域非点源污染问题

2.1 农业非点源污染的介绍

农业非点源污染（ANPSP）是指在农业生产活动中，农田中的泥沙、营养盐、农药及其他污染物在降水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏进入水体从而造成污染。由于具有地域复杂性和不确定性，所以国内在农业非点源污染领域的研究起步较晚，目前基本以引进国外模型并进行模拟应用和影响因子修正为主。仅在几个热点地区（如太湖和滇池）采用模型进行了较全面的农业非点源污染预测，其余大部分地区多以实地调查和现状评价为主[2]。

2.2 农业非点源污染的形成

近年来随着水土流失的发展，种植业化肥与农药的使用量逐步增多，在农业生产活动中，施入农田的氮磷等化肥和农药以及其他的化学有机和无机的污染物，在地表径流和农田水土流失的作用下，形成地表水环境的污染，这就是农业非点源污染的形成。不同的污染物质会造成不同的农业非点源污染，包括有农药和化肥污染、畜禽养殖业污染、水土流失污染、生活污染等多种类型[2，3]。

2.3 农业非点源污染的控制

本农业非点源污染的控制途径包括施肥、田间水肥管理、水土保持措施等。其中施肥又包括施肥的种类、数量、施肥方式及时间[2-3]。从氮磷元素的流失途径上考虑，通过植物缓冲带、湿地对径流的滞缓、拦截、贮存，减少像下游受纳水体的输出负荷。在污染物汇入河流、胡泊后再进行治理，其中最有效、经济的措施是控制源头，其次是在流失途径上拦截。

3伊通河流域非点源污染防控策略

3.1 SWAT模型介绍

SWAT模型是由美国农业部农业研究中心开发的流域尺度分布式水文模型，内容涉及流域水平衡、流量预测及非点源污染等诸多方面，主要是用来模拟较长时间段内复杂流域内不同土壤、土地利用与管理方式下产生的水、泥沙与营养物的变化，预测人类活动对水、沙、农业、化学物质的长期影响[4]。SWAT模型结构繁杂，包括气象、土壤、水文、泥沙、作物生长、营养物和农业化学等八个部分，分为水文过程子模型、土壤侵蚀子模型与污染负荷子模型等等。

3.2伊通河流域非点源污染时空过程解析

伊通河流域非点源污染时空过程解析是本研究中要解决的首要技术难点。应用SWAT 模型，对伊通河流域非点源 TN 与 TP 污染时空过程进行解析，并形成伊通河流域非点源污染时空过程解析的关键技术。

3.3伊通河流域土地利用与非点源污染关联分析

伊通河流域土地利用与非点源污染关联分析是本研究要解决的重要技术难点。应用ArcGIS及Fragstat软件对土地利用类型及土地景观格局与非点源污染的关联性进行分析，并在此基础上形成伊通河流域土地利用与非点源污染关联分析的关键技术。

3.4伊通河非点源污染防控策略

伊通河流域非点源污染控制管理措施的提出是本研究中要解决的关键技术难点。本研究设计了非点源污染控制的管理措施与污染控制单元划分方案，提出策略，实现生态功能恢复。

3.4伊通河非点源污染建议措施

在污水处理、防洪防灾等方面考虑，还没有提出农业非点源污染的控制措施，所以建议增加相关法律条例，进而更好的控制和规划非点源污染的治理与防护，另外选择特定区域退耕还林，对其水域未来发展和环境防护都是很有必要的选择。对于耕地，要改变不合理的耕作方式，这样可以减小污染物的迁移能力，进而减少污染物向环境输出的种类和数量。另外化肥的不科学使用是导致氮磷等元素进入水体的重要因素，对施肥的时间、使用量、使用类型要科学合理的规划，选择缓释肥料、施用绿肥等方式可以平衡土壤养分供给与作物生长的需求，提高化肥的利用率，防止养分的流失对环境造成污染。

4结论

本项目针对伊通河流域非点源污染问题而开展，将通过建立伊通河流域SWAT模型，对氮磷非点源污染时间分布特征及空间分布特征研究，對伊通河流域非点源氮磷污染负荷进行估算，同时开展对土地利用进行非点源氮磷模拟，进而分析土地利用类型及景观格局与非点源污染之间的关系，最终完成伊通河流域非点源污染控制情景模拟与控制单元分区，根据对重点污染区域及关键控制单元识别，提出伊通河非点源污染防控策略。本项目的研究内容符合国家及我省关于河流流域治理的总体要求，有助于深入实施松花江、辽河两大重点流域环境综合整治，解决部分断面水质超标和城市黑臭水体问题，并进一步提升全省水环境质量，有效维护水环境安全。

参考文献

[1] 李阳.伊通河流域农业面源污染负荷估算及其防治对策研究.东北师范大学，2012.

[2] 孙晓庆，卞建民，查恩爽，张琳，陶勇.伊通河流域农业非点源污染对水环境的影响模拟研究.水土保持通报，2013.

[3] 查恩爽.伊通河流域农业非点源污染模拟及最佳管理措施的应用.吉林大学，2011.

[4] 李潇瀚，王瑞，卞建民，韦昊.基于GIS的伊通河流域农业非点源污染风险评估.吉林大学，2011.

作者简介：韩飞（1997-），男，山东省菏泽市人，本科在读，给排水科学与工程专业。

基金项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目（201910191099）