入河排污口论证报告编制有关非点源分析方法探讨

谷彦彬

一、非点源污染的概念

非点源污染是指在工农业生产与人们的生活中，土壤泥沙颗粒、氮磷等营养物质、农药等有害物质、秸秆农膜等固体废弃物、畜禽养殖粪便污水、水产养殖饵料药物、农村生活污水垃圾、各种大气颗粒物等，通过地表径流、土壤侵蚀、农田排水、地下淋溶、大气沉降等形式进入水、土壤或大气环境所造成的污染。降雨径流，如农药、化肥污染。

非点源污染一般又可分为线源和面源，线源是指河、湖中行驶的船只对水体可能造成的污染，包括由船上向水中倾倒的生活垃圾和排泄物，以及泄露的油。面源是更重要而广泛的非点源污染源，一般常将面源称为非点源污染。

二、非点源污染的特征

与点源污染相比，非点源污染起源于分散、多样的地区，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂、潜伏周期长，非点源污染由于涉及范围广、控制难度大，因而防治十分困难，目前已成为影响水体环境质量的重要污染源。

三、非点源污染调查分析

对于入河排污口论证线源污染，目前尚未有规范化的调查和评价的方法，但如果评价的水体船只来往频繁，则应重视其可能造成的污染。一般调查行驶船只的数量及其排污及漏油量，而后估算污染总量。

面源是伴随着水文工程发生的，表现为污染物质在降雨所产生的径流冲刷下收纳水体的过程。污染负荷存在于径流、基流和地下水中。负荷量的大小不仅取决于降雨量、降雨强度、流域下渗和蓄水特征等重要的水文因素密切相关，而且还取决于流域的土壤特性、地表污染物积累量及人类的土地利用活动。

由于非点源污染在时间上和空间上的不确定性及调查困难，在编制入河排污口论证时，要想对河段流域范围内普遍观测地表径流、泥沙流失和污染负荷是不可能的。因此，可根据地面条件的差异分类调查，最后计算出入河排污口可能影响流域非点源污染负荷量。其调查可按以下步骤进行。

1.确定流域排水区域的范围

利用入河排污口论证区域内流域地形图，把河流的汇水区分成子汇水区，并确定其面积。

2.划分土地利用单元

根据入河排污口论证区域内流域的土地利用情况，进一步将各子汇水区细分为各种不同土地利用单元，如农业区、林业区、牧区、裸露区、城镇市区等，并确定其面积。然后将流域内各类相同的土地利用单元相加，得出流域土地利用分类面积。城镇区的土地利用又可细分为：住宅、商业、道路、工业、公园等用地。

3.确定非点源污染负荷检测方案

（1）设立监测点。

（2）确定监测项目，应对水质、水量同步监测。

（3）监测频率，非汛期频率较低，尤其是大径流过程，监测频率要高，能反映出整个径流过程的水量和水质变化。

（4）计算污染负荷，一般可根据各种土地利用类型样本的监测结果，确定出它的单元负荷，而后根据流域中每种土地利用类型的总面积，计算出总输出，各类总输出相加，即为入河排污口论证区域内全流域的年污染负荷。

四、非点源污染定量化方法

非点源污染负荷定量化研究，涉及水文、地理、气象、水土保持和市政等诸多学科，可从不同角度进行研究分析，目前入河排污口论证采用较多的方法有：

1.典型区域的小试验区监测方法

入河排污口所影响的城市非点源污染研究，为弄清不同城市功能区污染物积累规律、污染物含量特征及非点源污染的发生机理，一般将城市区域划分为工业区、居民区、商业区、交通繁华区等几种主要土地利用类型区，在各类型区域内选择一块能代表研究区域各类特征的封闭的小试验区，布点采集街道累积物，并同步监测降雨、地表径流及雨水管网排水口的水质、水量，通过分析研究非点源污染的性质，掌握污染的形成规律，确定污染物的单位负荷量，利用单位负荷量研究区域面积来估算非点源污染产生的负荷量。然后根据具体的研究目的，采用成熟模型或在此基础上加以修正，模拟和估算出非点源污染负荷。这个方法常用于大江大河的入河排污口论证的非点源污染工作监测方法。

2.水质水量相关法

由降雨径流污染形成的过程可知，在降雨过程中，只有形成径流，才有可能产生非点源污染。因此降雨径流污染负荷量与降雨径流量有密切的关系。另一方面，可知年径流量可以分为地表径流和地下径流，如果能够得到地表径流和地下径流的平均浓度，可得到非点源污染负荷。此方法适用与单一入河排污口论证。

3.平均浓度法

平均浓度法是根据年污染负荷量计算求得，年污染负荷量可以由地表和地下径流的平均浓度和相应的径流量的乘积求得，对于径流量可以由长系列实测水文径流资料查出，水文资料不足的也可以采用当地水文手册中的等值线图推求。

对于地表径流的平均浓度，可以先计算每次暴雨各种污染物非点源污染的平均浓度，以各次暴雨产生的径流量为权重，求出其加权的平均浓度即为地表径流的平均浓度。此方法适用于单一入河排污口论证和小范围小流量入河排污口论证。

4.CREAMS 模型

CREAMS（Chemical Runoff and erosion from Agricultural Management Systems）模型是由美国农业部开发的，属于集总式模型，主要用于研究土地管理对水、泥沙、营养物和杀虫剂的影响，适用范围为40～400hm2。模型由3个功能模块组成：水文模块、侵蚀或泥沙模块和化学污染物模块。水文模块采用SCS曲线法和Green-Ampt入渗方程。侵蚀模块引用了USLE方程，污染物负荷采用概念模型。CREAMS广泛应用于计算农田污染物的流失。但由于模型的参数比较单一，而且没有考虑流域土壤、地形和土地利用状况的差异性，所以它只能用作粗略的计算和预测预报。此方法适用于农业非点源污染的防治理论模型研究。

5.AGNPS模型

AGNPS (Agricultural Nonpoint Source Pollution) 模型于1986年由美国农业部农业研究署和土壤保护署以及明尼苏达州的污染控制处联合开发。

AGNPS模拟一次降雨过程时，可以模拟集水区内径流、侵蚀和营养物质迁移等内容。主要有3个模型组件：推求径流和水量的水文组件，推求侵蚀和泥沙输移的组件，推求营养盐输移和浓度的化学组件。水文组件采用美国农业部土壤保护署的CN方法，以格网离散单元为计算单元；泥沙输移组件采用通用的土壤流失方程USLE；而营养盐的输移主要基于富集率和提取系数的概念估测氮（N）、磷（P）和COD。此方法适用于理论模型研究。

6.SWAT模型

SWAT（Soil and Water Assessment Tools）是由美国农业部农业研究署研究开发的一个连续时间的分布式模型，适用于包含各种土壤类型、土地利用和农业管理制度的大流域。主要用来模拟和评估人类活动对水、沙、农业污染物的长期影响。SWAT模型在离散化的空间单元中，应用传统的概念性模型来推求水文、污染物输移和转化等过程。其由8个组件组成，包括：水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养盐、农药和农业管理。可以模拟地表径流、入渗、侧流、地下水流、回流、融雪径流、土壤温度、土壤湿度、蒸散量、产沙、输沙、作物生长、氮、磷等营养盐流失、流域水质、农药等多种过程以及耕作、灌溉、施肥等多种农业管理措施对这些过程的影响。模型可以模拟5种形态的氮和磷，包括矿物态和有机态的氮磷，不但考虑了氮磷在上层土壤和泥沙中的集聚，同时利用供求方法计算了作物生长的吸收。此方法适用于大型项目和理论模型研究