伊通河流域非点源污染分布特征解析

韩飞 张晨 张严予 胡进会

摘 要：当今，农业科技的发展与日益增长的粮食需求，使得随地表径流进入水环境的营养物也日益增加，农业非点源污染问题日益凸显。对伊通河流域非点源污染分布特征解析的研究，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。

关键词：伊通河流域;非点源污染;SWAT模型

1引言

伊通河是松花江的二级支流，对吉林省的农业发展和经济发展具有重要作用。近年来，随着区域经济与粮食产量的不断增长，伊通河流域的水体污染也日趋加重。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。在此背景下，本项目拟对伊通河流域非点源污染分布特征加以解析并提出防控策略，这符合我省乃至我国关于流域黑臭水体污染治理的重大方针策略，对吉林省的流域黑臭水体污染治理及环境的可持续发展都具有重大的现实意义。

2伊通河流域非点源污染问题

2.1 目前国内外研究状况

非点源污染又称为面源污染，是指溶解的或固体的污染物从非特定的地点，在降水或融雪作用下，经过径流过程汇入受纳水体，引起水体富营养化或其他形式的污染过程。非点源污染由于具有分散性、隐蔽性、随机性、滞后性和形成机理复杂等特征，使得对其进行研究和管理的难度较大。

国外非点源污染研究开始于20世纪60年代，由美、英、日等发达国家率先开展，最初的非点源污染研究，主要运用统计模型，通过因果分析和统计分析构建污染负荷与流域土地利用或径流量的统计关系。目前，国内外关于非点源污染的研究，主要集中于污染负荷的估算、气象条件对水环境影响的研究，以及土地利用变化对水环境影响的研究等几个方面。已有研究表明，运用SWAT模型的建立，其精度通常比其他方法高，而且目前来说，针对伊通河流域的治理工作虽然已经开展，但主要的工作内容仍然是关于点源污染的控制及水环境的改善，对于非点源污染问题的研究還未提上日程。

2.2 非点源污染研究方法

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，对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。

2.3 非点源污染对农业影响

伊通河流域农牧业发达，吉林省乃至全国的主要商品粮生产基地坐落在流域内。伊通河两岸有大面积的耕地，农药和化肥的大量使用在提高粮食产量的额同时，也给伊通河带来了严重的污染。随着点源污染治理工作的不断加强，非点源污染特别是农业非点源污染已经成为伊通河流域面临的主要问题。而在我国环境与经济协调发展的背景下，由于农业非点源污染问题不仅会对农业生产安全造成影响，还会带来巨大的经济损失，对农业非点源污染进行分析研究时不仅要评价其污染状况，同时还要分析其经济损失。

2.4 非点源污染对水环境影响

近年来，为发展农业在伊通河流域范围内进行了大量的毁林开荒，为了农产品的产量和质量使用了大量的化肥、农药，已经使该流域的水土流失、水质污染、水环境不平衡等水资源环境问题。针对上述问题，本文采用SWAT模型建立了该流域内非点源污染模型，进行了氮、磷、泥沙等输出模拟，分析了污染物的时空分布特征及对水资源的污染状况。通过研究，明确了伊通河流域农业非点源污染的现状及其原因，对今后研究该区域内水资源的合理开发和利用及农业的可持续发展具有重要的意义。

3伊通河流域非点源污染研究方法

3.1伊通河流域SWAT模型建立

伊通河流域 SWAT 模型建立主要包含数据库建立、模型建立与适应性分析三个部分。SWAT模型所需数据库为空间数据库与属性数据库。空间数据包括数字高程模型、河网图及水库等。属性数据包括土壤数据库、农田管理措施及化肥等。

3.2氮磷非点源污染时间分布特征

伊通河流域位于中高纬度寒冷地区，水文行为复杂。本研究利用 SWAT 模型，分析年内与年际间时间分布序列上的非点源氮磷的污染变化规律。

3.3氮磷非点源污染空间分布特征

本研究将从降水、蒸发等要素分析伊通河流域的水文空间分布特征。然后通过 SWAT 模型进行估算，并结合 Arc GIS 对其空间分布规律进行研究。

3.4土地利用与非点源污染关联研究

本研究基于统计分析的方法，应用 SWAT模型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。

3.5非点源污染控制情景模拟与控制单元分区

本研究将通过情景模拟技术来定量分析退耕还林、化肥替代等对氮磷非点源污染的削减效果，根据对重点污染区域及关键控制单元识别，将伊通河流域划分为相应的控制单元。

4结论

伊通河是长春市雨水和污水的主要受纳水体，承纳了市区约80%的工业废水和生活污水，成为长春市的主要排水河流。有些排水区域内的污水未经处理直接排入河流，使伊通河污染比较严重。伊通河非点源污染问题是当下应该着手解决的一个问题，目的在于对伊通河流域非点源污染问题提出防控策略，而前提则是对伊通河流域非点源污染分布特征进行解析，而我们取得阶段性的进展对伊通河非点源污染问题意义非凡。使得伊通河流域非点源污染问题得到初步改善。伊通河对沿岸城市的生活生产有着重大的意义。

参考文献

[1] 宋文博.伊通河流域非点源污染模拟及不确定分析.吉林大学，2016.

[2] 闫雪嫚，卢文喜，宋文博，赵莹.基于SWAT模型的伊通河流域农业非点源污染损失估算.节水灌溉，2017.

[3] 孙洪伟，孟繁迪，徐菲，王意惟.伊通河流域污染治理新论.河南科技，2010.

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）