專利名稱：一種構建小流域面源污染綜合防治體系的方法
技術領域：
本發明屬于生態系統研究技術領域，尤其涉及一種構建小流域面源污染綜合防治體系的方法。
背景技術：
花崗巖緩坡丘陵小流域土質疏松，含砂量較高，土壤保水性能較差；土地利用方式有農地、果園、楊樹林，農地以種植花生、紅薯、黃煙為主，果園主要是桃樹和杏樹；農地連年的深耕翻、順坡耕作，農民經常對果園及梯田地埂進行除草，地表土壤穩定性和抗蝕性低，使得花崗巖山區丘陵水土流失非常嚴重，土壤中的氮磷易于也隨徑流泥沙流失，加之連年過量施用化肥，農業面源污染嚴重。石灰巖山地小流域土層淺薄，土壤儲水量有限，土壤較黏重，入滲性能較差，易于 產流。土地利用方式有農田、果園、楊樹林、側柏林、刺槐林。石灰巖山地坡度較大，陸坡耕作還大量存在，而且石坎梯田地埂也缺乏防護，水土流失較嚴重。石灰巖/花崗巖混合山丘小流域上部為石灰巖發育土壤，土層淺薄，產流量大，而下部為花崗巖發育土壤，土質疏松易于被水沖刷，水土流失的潛在危險要高于單純花崗巖緩坡丘陵。該類小流域主要土地利用類型有側柏林、刺槐林、楊樹林、果園、農田。在石灰巖和花崗巖交接部位存在陡坡耕作，緩坡地帶存在順坡耕作，梯田地堰缺乏防護，花崗巖發育土壤肥力較低、化肥施用過量，另外溝道岸邊防護也不夠，因此水土流失引發的面源污染也十分嚴重。水土流失引發農業面源污染已成為影響水體環境質量的重要因素之一。徑流和泥沙所攜帶的面源污染物在傳輸過程中受到沿程中不同土地利用類型的“推動”或者“阻礙”作用，從而造成對最終受納水體的水質環境影響的差異。因此，研究土地利用等影響因子時空變化的水土流失和面源污染響應過程，是揭示水土流失及其伴隨的面源污染的機理、制定綜合防治措施的重要基礎。根據水土流失與農業面源污染的產生源區和傳輸途徑，其防控措施可分為源頭污染控制和遷移途徑控制兩個途徑。其中，相對于源頭污染控制的研究，以面源污染遷移途徑控制為主的水土流失綜合防控技術集成研究還比較薄弱。鑒于面源污染物輸移、轉化規律的復雜性，以及其發生機理與防治措施的區域差異性，因此，選擇典型區域探索以水土流失為載體的面源污染防治措施體系，可為同類型區開展水土流失綜合防治工作提供借鑒。飲用水源地水土流失的控制，不僅關系到生態環境問題，而且關系到飲用水安全問題。
發明內容
本發明提供了一種構建小流域面源污染綜合防治體系的方法，旨在解決在根據水土流失與農業面源污染的產生源區和傳輸途徑而劃分的防控措施中，相對于源頭污染控制的研究，以面源污染遷移途徑控制為主綜合防控技術集成研究還比較薄弱，難以為同類型區開展面源污染綜合防治工作提供借鑒，飲用水源地水土流失控制難度較大的問題。本發明的目的在于提供一種構建小流域面源污染綜合防治體系的方法，所述方法包括以下步驟對需要構建小流域面源污染綜合防治體系的區域進行水土流失遙感監測；分析不同土地利用類型與水土流失及面源污染的關系；計算各個子流域的氮磷污染負荷強度，對子各個流域面源污染負荷強度進行分區；對以水土流失為載體的面源污染控制技術進行配置及效益監測；構建面源污染綜合防控體系，并采取相應的主要措施。進一步，所述對需要構建小流域水土流失綜合防治體系的區域進行水土流失遙感 監測的實現方法為在RS與GIS支持下，選用RUSLE模型估算土壤侵蝕量，利用轉移矩陣分析近25年來土地利用及土壤侵蝕格局時空動態變化特征；弓I入土壤侵蝕強度指數分析土壤侵蝕效應，建立土地利用結構與土壤侵蝕定量關系，對不同土地利用類型的土壤侵蝕特征進行分析；在劃分子流域的基礎上，結合水土流失及其他影響因子，根據流域的下墊面狀況對子流域進行預分區。進一步，所述分析不同土地利用類型與水土流失及面源污染的關系的實現方法為通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮、磷之類的面源污染物的輸出率；結合輸出系數模型獲取流域內各土地利用類型氮、磷輸出系數，分析近25年來流域內面源污染空間分布狀況及變化過程；結合不同土地利用類型的面積，推算不同土地利用類型對水土流失與面源污染的貢獻率，揭示面源污染物隨水土流失的遷移規律及其對河流水質的影響規律。進一步，所述計算各個子流域的氮磷污染負荷強度，對子各個流域面源污染負荷強度進行分區的實現方法為計算面源污染負荷強度；對流域TN污染負荷強度進行分區；對流域TP污染負荷強度進行分區；對流域面源污染負荷強度進行分區。進一步，所述對以水土流失為載體的面源污染控制技術進行配置及效益監測的實現方法為根據子流域的氮、磷負荷，將子流域劃分為氮污染和磷污染的高中低三個級別；根據不同的地形及土壤條件對每類流域采取不同的面源污染控制措施；實時監測每類流域采取的面源污染控制措施，評價不同措施的防控效益。進一步，所述構建面源污染綜合防控體系，并采取相應的主要措施的實現方法為在石灰巖陡坡污染高負荷區實施坡面退耕還林、還草，構建水土保持水源涵養林，采取減少人類活動影響的封禁措施，在溝道中修建消減徑流流速的石谷坊；在石灰巖緩坡污染中負荷區減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業；
在花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區控制產沙、發展經濟林果，做好溝道防護；在花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區改造坡耕地，種植耐貧瘠、抗干旱作物；在石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區減小石灰巖崮頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用；在石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區種植經濟林果，發展生態農業；在低平地帶污染低負荷區對居民區垃圾及污水進行集中處理、水庫及河道岸邊種植高效控污植物。進一步，所述在石灰巖緩坡污染中負荷區減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業的實現方法為修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物；梯田地堰種植具有增加坡面穩定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物或藤本植物；合理施用化肥，施用土壤結構改良劑、增施有機肥；施用保水劑，選用水肥利用效率高的植物。進一步，所述在花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區控制產沙、發展經濟林果、做好溝道防護的實現方法為修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物；梯田地堰保持雜草或者種植具有增加坡面穩定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物；沖溝植灌草、切溝建石谷坊，切溝溝坡種植喬灌草植被；種植綠肥作物、秸桿還田、施用有機肥、控制化肥用量，改良土壤結構。進一步，所述在花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區改造坡耕地，種植耐貧瘠、抗干旱作物的實現方法為將順坡耕作改為等高橫壟種植，并間隔一定距離設置植物籬；對土壤進行覆膜，減少土壤水分的無效蒸發；合理施用化肥、增施有機肥，改善土壤質地；實施間作、輪作、套作，改善地表覆蓋狀況。進一步，所述在石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區減小石灰巖崮頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用的實現方法為在上部石灰巖崮頂種植水源涵養林、減少地表徑流；石灰巖和花崗巖連接部位實施退耕還林、還草；修建截留溝、排水溝及蓄水工程；所述在石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區種植經濟林果，發展生態農業的實現方法為、
修筑梯田地堰并進行植物防護；修整果園樹盤，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物；
少施化肥，改善土壤質地； 溝坡種植根系發達植物，溝道內修筑攔沙壩。本發明提供的構建小流域水土流失綜合防治體系的方法，首先進行水土流失遙感監測，然后進行野外定位觀測和人工模擬降雨，通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮磷等面源污染物輸出率，計算面源污染負荷強度并進行分區，對以水土流失為載體的面源污染進行控制技術配置及生物措施效益監測，最后建立了面源污染綜合防控體系，并提出了應采取的主要措施，為完善流域防洪減災體系，保障主要水源地安全，同時也為支撐流域水土保持的規劃工作提供了理論依據，具有較強的推廣與應用價值。
圖I是本發明實施例提供的構建小流域面源污染綜合防治體系的方法的實現流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定發明。圖I示出了本發明實施例提供的構建小流域水土流失綜合防治體系的方法的實現流程。該方法包括以下步驟在步驟SlOl中，對需要構建小流域面源污染綜合防治體系的區域進行水土流失遙感監測；在步驟S102中，分析不同土地利用類型與水土流失及面源污染的關系；在步驟S103中，統計各個子流域的氮磷污染負荷強度，對子各個流域面源污染負荷強度進行分區；在步驟S104中，對以水土流失為載體的面源污染控制技術進行配置及效益監測；在步驟S105中，構建面源污染綜合防控體系，并采取相應的主要措施。在本發明實施例中，對需要構建小流域水土流失綜合防治體系的區域進行水土流失遙感監測的實現方法為在RS與GIS支持下，選用RUSLE模型估算土壤侵蝕量，利用轉移矩陣分析近25年來土地利用及土壤侵蝕格局時空動態變化特征；弓I入土壤侵蝕強度指數分析土壤侵蝕效應，建立土地利用結構與土壤侵蝕定量關系，對不同土地利用類型的土壤侵蝕特征進行分析；在劃分子流域的基礎上，結合水土流失及其他影響因子，根據流域的下墊面狀況對子流域進行預分區。在本發明實施例中，分析不同土地利用類型與水土流失及面源污染的關系的實現方法為通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮、磷之類的面源污染物的輸出率；結合輸出系數模型獲取流域內各土地利用類型氮、磷輸出系數，分析近25年來流域內面源污染空間分布狀況及變化過程；結合不同土地利用類型的面積，推算不同土地利用類型對水土流失與面源污染的貢獻率，揭示面源污染物隨水土流失的遷移規律及其對河流水質的影響規律。在本發明實施例中，計算各個子流域的氮磷污染負荷強度，對子各個流域面源污染負荷強度進行分區的實現方法為計算面源污染負荷強度；
對流域TN污染負荷強度進行分區；對流域TP污染負荷強度進行分區；對流域面源污染負荷強度進行分區。在本發明實施例中，對以水土流失為載體的面源污染控制技術進行配置及效益監測的實現方法為根據子流域的氮、磷負荷，將子流域劃分為氮污染和磷污染的高中低三個級別；根據不同的地形及土壤條件對每類流域采取不同的面源污染控制措施；實時監測每類流域采取的面源污染控制措施，評價不同措施的防控效益。在本發明實施例中，構建面源污染綜合防控體系，并采取相應的主要措施的實現方法為在石灰巖陡坡污染高負荷區實施坡面退耕還林、還草，構建水土保持水源涵養林，采取減少人類活動影響的封禁措施，在溝道中修建消減徑流流速的石谷坊；在石灰巖緩坡污染中負荷區減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業；在花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區控制產沙、發展經濟林果，做好溝道防護；在花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區改造坡耕地，種植耐貧瘠、抗干旱作物；在石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區減小石灰巖崮頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用；在石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區種植經濟林果，發展生態農業；在低平地帶污染低負荷區對居民區垃圾及污水進行集中處理、水庫及河道岸邊種植高效控污植物。在本發明實施例中，在石灰巖緩坡污染中負荷區減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業的實現方法為修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物；梯田地堰種植具有增加坡面穩定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物或藤本植物；合理施用化肥，施用土壤結構改良劑、增施有機肥；施用保水劑，選用水肥利用效率高的植物。在本發明實施例中，在花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區控制產沙、發展經濟林果、做好溝道防護的實現方法為修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物；梯田地堰保持雜草或者種植具有增加坡面穩定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物；沖溝植灌草、切溝建石谷坊，切溝溝坡種植喬灌草植被；種植綠肥作物、秸桿還田、施用有機肥、控制化肥用量，改良土壤結構。在本發明實施例中，在花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區改造坡耕地，種植耐貧瘠、抗干旱作物的實現方法為將順坡耕作改為等高橫壟種植，并間隔一定距離設置植物籬；對土壤進行覆膜，減少土壤水分的無效蒸發；合理施用化肥、增施有機肥，改善土壤質地； 實施間作、輪作、套作，改善地表覆蓋狀況。在本發明實施例中，在石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區減小石灰巖崮頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用的實現方法為在上部石灰巖崮頂種植水源涵養林、減少地表徑流；石灰巖和花崗巖連接部位實施退耕還林、還草；修建截留溝、排水溝及蓄水工程；所述在石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區種植經濟林果，發展生態農業的實現方法為修筑梯田地堰并進行植物防護；修整果園樹盤，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物；少施化肥，改善土壤質地；溝坡種植根系發達植物，溝道內修筑攔沙壩。下面結合具體實施例對本發明的應用原理作進一步描述。首先進行水土流失遙感監測，在RS與GIS支持下，選用RUSLE模型估算土壤侵蝕量，利用轉移矩陣分析近25年來土地利用及土壤侵蝕格局時空動態變化特征；引入土壤侵蝕強度指數分析土壤侵蝕效應，建立土地利用結構與土壤侵蝕定量關系，對流域不同土地利用類型的土壤侵蝕特征進行分析；在劃分子流域的基礎上，結合水土流失及影響因子等因素，根據流域的下墊面狀況將子流域預分區，為分區建立清潔小流域面源污染綜合防治技術體系奠定基礎；其中進行水土流失遙感監測的實現方法為利用流域邊界線對遙感影像進行掩膜，得流域的TM圖像。采用非監督分類、監督分類和目視解譯相結合的方法獲取土地利用分布圖；利用大型掃描儀對I : 10萬地形圖進行掃描為彩色圖片，然后在Arcgis 9.0中對每幅地形圖進行坐標匹配，賦予北京54坐標系之后，進行高斯克里格6度帶投影，之后進行數字化，得到數字化等高線數據和特征點高程數據，利用ArcGIS中的3D分析模塊生成數字高程模型(DEM)，運用水文分析功能模塊，結合河網、地形、土壤提取流域的88小流域及3大區域分布；在RS與GIS支持下，選用RUSLE模型估算土壤侵蝕量，利用轉移矩陣分析近25年來土地利用及土壤侵蝕格局時空動態變化特征。進行野外定位觀測和人工模擬降雨，通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮磷等面源污染物輸出率，結合輸出系數模型獲取流域內各土地利 用類型氮、磷輸出系數，分析近25年來流域面源污染空間分布狀況及變化過程；結合不同土地利用類型的面積，推算不同土地利用類型對水土流失與面源污染的貢獻率，揭示面源污染物隨水土流失的遷移規律及其對河流水質的影響規律。其中進行野外定位觀測和人工模擬降雨的實現方法為在步驟S1021中，在草地、側柏林、金銀花、山楂園和花生地等5種具有良好代表性的土地覆被類型上建立徑流小區，每種覆被類型上重復3次。試驗后，收集的泥沙樣品分別用于測定溶解態和泥沙結合態氮磷養分含量；輸出系數及污染物負荷模型；根據花生地、側柏林和荒草地野外降雨試驗的降雨量、徑流系數和TN、TP濃度，結合輸出系數模型得到耕地、林地、草地的輸出系數，修正輸出系數。計算面源污染負荷強度并進行分區，將流域各個小流域按照氮磷污染負荷強度進行統計分類。總氮污染負荷強度分區包括高污染負荷區(> 35kg hm-2)、中污染負荷區(30 35kg hm-2)、低污染負荷區(< 30kg hm_2)。總磷污染負荷強度分區也包括高污染負荷區(> Ikg hm-2)、中污染負荷區(0.7 Ikg hm-2)、低污染負荷區(< 0. 7kg hm-2)；其中，計算面源污染負荷強度方法為在GIS軟件中，利用RUSLE模型估算土壤侵蝕量柵格數據，利用SCS-CN曲線計算徑流量柵格數據，結合主要土地利用類型的不同形態氮磷輸出系數，利用GIS柵格計算功能，獲取溶解態氮磷、吸附態氮磷和總氮磷污染物負荷強度。其中，進行面源污染負荷強度分區的實現方法為對流域進行TN污染負荷強度分區。高總氮污染負荷強度分區包括高污染負荷區(> 35kg hm-2)、中污染負荷區(30 35kg hm-2)、低污染負荷區(< 30kg hm-2);對流域進行TP污染負荷強度分區。總磷污染負荷強度分區也包括高污染負荷區(> Ikg -hmD、中污染負荷區(0. 7 Ikg *hm-2)、低污染負荷區(< 0. 7kg .hmD ;根據TN和TP污染負荷分區，將流域分為七類面源污染負荷強度分區石灰巖陡坡污染高負荷區、花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區、石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區、石灰巖緩坡污染中負荷區、石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區、花崗巖緩坡污染中負荷區、低平地帶污染低負荷區。對以水土流失為載體的面源污染進行控制技術配置及效益監測，根據各個子流域氮磷負荷，分別將各個子流域的劃分為氮污染和磷污染的高中低三個級別，然后在該流域布設不同的面源污染防控措施，并進行實時監測，評價不同措施的防控效益；其中，對以水土流失為載體的面源污染進行控制技術配置及效益監測的實現方法為順坡壟作花生地(坡度5° )的壟溝內每隔2m布設0.8m寬的植物籬，選取植物為黑麥草、狗牙根、三葉草、草木樨，每種植物配置3溝，兩種植物配置之間空一溝作為對照。每個壟溝作為一個徑流小區，小區面積均為12m2(壟間距0. SmX壟長15m)，在每個小區出口處埋設自帶刻度100升PVC桶，設為地表徑流觀測樣點，承接地表徑流與泥沙。每次雨后將小區PVC桶內泥沙與水樣混勻，用500ml塑料瓶采樣，樣品經酸化后立即封存于2 4°C的便攜式冰柜中，送往實驗室并在24小時內進行分析。測定產沙、產流及氮磷流失量等；建立1.5mX0. 5m徑流小區，種植不同類型植物黃花菜、苜蓿、黑麥草、草木樨、三葉草、狗牙根、以自然生長雜草為對照。每種植物重復2次，共建14個徑流小區。同樣雨后收集水樣，測定產沙、產流及氮磷流失量等；楊樹林下建立2mX0. 8m徑流小區6個，分別種植草木樨、狗牙根和水曲柳，每種植物重復2次。草木樨和狗牙根采用種子種植，水曲柳用插條。等高溝播，且溝間距為15cm。同樣雨后收集水樣，測定產沙、產流及氮磷流失量等；在河道及水庫岸邊種植高效控污植物對進入水體前的氮磷進行過濾。通過室內桶栽試驗和野外過濾池相結合的方法，考察不同植物對重污染狀況下水體的適應性和處理能力，篩選出合適的植物種，并對其去除氮磷的情況進行了分析比較。提出面源污染綜合防控體系及主要措施，根據氮磷污染的強度分區及分區氮磷污染發生原因，采取相應措施防控面源污染，形成適于該地區的面源污染防控體系，基于以上防控體系，總結出流域實施的主要水土流失及氮磷流失防控措施；其中，提出的面源污染綜合防控體系如下(I)石灰巖陡坡污染高負荷區主要是涵養水源、減少地表徑流。具體做到以下幾點實施坡面退耕還林(草)，構建水土保持水源涵養林，并采取封禁措施以減少人類活動影響；溝道修建石谷坊以消減徑流流速；(2)石灰巖緩坡污染中負荷區主要是減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業。具體做到以下幾點修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植黑麥草和苜蓿等植物防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發；梯田地堰種植花椒等深根性植物或葛藤等藤本植物，以增加坡面穩定性、防止石堰坍塌；合理施用化肥，減少氮磷源頭污染；施用土壤結構改良齊U、增施有機肥，提高土壤入滲能力；施用保水劑，提高保水能力；選用水肥高效利用植物，提聞水肥利用效率；(3)花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區主要是控制產沙、發展經濟林果，并做好溝道防護。具體做到以下幾點修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植黑麥草和苜蓿等植物防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發；梯田地堰保持雜草或者種植黃花菜等深根性植物增加坡面穩定性，防止濺蝕和面蝕；沖溝植灌草、切溝建石谷坊以攔沙和消減徑流流速，防止溝道下切；切溝溝坡種植喬灌草植被防溝岸擴展；通過種植綠肥作物、秸桿還田、施用有機月巴、控制化肥用量等來改良土壤結構；(4)花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區主要是改造坡耕地，種植花生等耐貧瘠、抗干旱作物。具體做到以下幾點將順坡耕作改為等高橫壟種植，并間隔一定距離設置植物籬，增加降水入滲；覆膜減少土壤水分無效蒸發；合理施用化肥、增施有機肥，改善土壤質地；實施間作、輪作、套作改善地表覆蓋狀況；(5)石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區主要是石灰巖崮頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用。具體做到以下幾點上部石灰巖崮頂種植水源涵養林、減少地表徑流；石灰巖和花崗巖連接部位實施退耕還林(草)，并修建截留溝、排水溝及蓄水工程，防止山洪對下部花崗巖發育土壤的沖刷；(6)石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區主要是種植經濟林果，發展生態農業。具體做到以下幾點修筑梯田地堰并進行植物防護；修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植黑麥草和苜蓿等植物防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發；少施化肥，改善土壤質地；溝坡種植根系發達植物；溝道內修筑攔沙壩，防止溝道侵蝕并減少泥沙攜帶面源污染物進 入下游水體；(7)低平地帶污染低負荷區居民區垃圾及污水集中處理、水庫及河道岸邊種植高效控污植物黃花鳶尾、再力花等植物對進入水體前的氮磷污染物進行攔截吸收；總結出流域實施的主要水土流失及氮磷流失防控措施主要有5種(I)坡耕地改造及植物籬的構建；坡面橫壟+植物籬坡長方向每隔10米布設植物籬，植物籬帶寬2m。選取苜蓿、黑麥草、草木樨、紫穗槐+狗牙根四種構建植物籬；壟溝內植物籬壟溝內每隔5m布設0. 8m寬的植物籬，選取植物為黑麥草、狗牙根、三葉草、草木樨；另外修建導流溝，并在溝內種植狗牙根等根系發達草本植物，增加地表粗糙度以削減流速、降低侵蝕強度。
(2)樹盤植草修整果園樹盤，以每棵果樹為中心形成集水單元，并分別在樹盤內種植黑麥草、三葉草等，防止雨滴擊濺侵蝕、改良土壤結構、增加土壤入滲。(3)梯田護埂護坡緩坡采取單播或混播方式種植黃花菜、苜蓿、黑麥草、草木樨、狗牙根等護坡防蝕，防治氮磷流失；陡坡種植結縷草、狗牙根、結縷草X狗牙根、葛藤、爬山虎、金銀花等固土能力強的植物或藤本植物，防護坡面、增加坡面穩定性，防治氮磷流失。(4)林下的灌草植被建設采用溝播法種植草木樨、狗牙根、三葉草、結縷草、水曲柳苗、紫穗槐X結縷草、紫穗槐X狗牙根、紫穗槐X苜蓿，等高種植，溝間距30cm。(5)溝道防護保留現有谷坊及楊樹林，溝頭部位種金銀花，溝坡種植根系發達的紫穗槐、茅草，溝道內種蘆葦，防治溝道侵蝕。以臨沂市水源地-水源區為研究對象，綜合利用人工模擬降雨、野外觀測和GIS&RS等手段，揭示土地利用等影響因子與水土流失及其面源污染的內在關系；從源頭污染控制和遷移途徑控制兩個方面揭示水土流失及其伴隨面源污染的控制機理；研發集成水土流失綜合控制技術，從而為完善流域防洪減災體系，保障主要水源地安全，同時為支撐流域水土保持的規劃工作提供依據。本方案進行的湖庫型水源地清潔型小流域水土流失綜合防治體系的研發與集成，以臨沂市水源地-水源區為研究對象，進行水土流失遙感監測，野外定位觀測和人工模擬降雨，通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮磷等面源污染物輸出率，計算面源污染負荷強度并進行分區，對以水土流失為載體的面源污染進行控制技術配置及生物措施效益監測，最后建立了面源污染綜合防控體系，提出了主要措施。本發明實施例提供的構建小流域面源污染綜合防治體系的方法，首先進行水土流失遙感監測，然后進行野外定位觀測和人工模擬降雨，通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮磷等面源污染物輸出率，計算面源污染負荷強度并進行分區，對以水土流失為載體的面源污染進行控制技術配置及生物措施效益監測，最后建立了面源污染綜合防控體系，并提出了應采取的主要措施，為完善流域防洪減災體系，保障主要水源地安全，同時也為支撐流域水土保持的規劃工作提供了理論依據，具有較強的推廣與應用價值。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種構建小流域面源污染綜合防治體系的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 對需要構建小流域面源污染綜合防治體系的區域進行水土流失遙感監測； 分析不同土地利用類型與水土流失及面源污染的關系； 計算各個子流域的氮磷污染負荷強度，對子各個流域面源污染負荷強度進行分區； 對以水土流失為載體的面源污染控制技術進行配置及效益監測； 構建面源污染綜合防控體系，并采取相應的主要措施。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述對需要構建小流域面源污染綜合防治體系的區域進行水土流失遙感監測的實現方法為 在RS與GIS支持下，選用RUSLE模型估算土壤侵蝕量，利用轉移矩陣分析近25年來土地利用及土壤侵蝕格局時空動態變化特征； 引入土壤侵蝕強度指數分析土壤侵蝕效應，建立土地利用結構與土壤侵蝕定量關系，對不同土地利用類型的土壤侵蝕特征進行分析； 在劃分子流域的基礎上，結合水土流失及其他影響因子，根據流域的下墊面狀況對子流域進行預分區。
3.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述分析不同土地利用類型與水土流失及面源污染的關系的實現方法為 通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮、磷之類的面源污染物的輸出率； 結合輸出系數模型獲取流域內各土地利用類型氮、磷輸出系數，分析近25年來流域內面源污染空間分布狀況及變化過程； 結合不同土地利用類型的面積，推算不同土地利用類型對水土流失與面源污染的貢獻率，揭示面源污染物隨水土流失的遷移特征。
4.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述計算各個子流域的氮磷污染負荷強度，對子各個流域面源污染負荷強度進行分區的實現方法為 計算面源污染負荷強度； 對流域TN污染負荷強度進行分區； 對流域TP污染負荷強度進行分區； 對流域面源污染負荷強度進行分區。
5.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述對以水土流失為載體的面源污染控制技術進行配置及效益監測的實現方法為 根據子流域的氮、磷負荷，將子流域劃分為氮污染和磷污染的高中低三個級別； 根據不同的地形及土壤條件對每類流域采取不同的面源污染控制措施； 實時監測每類流域采取的面源污染控制措施，評價不同措施的防控效益。
6.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述構建面源污染綜合防控體系，并采取相應的主要措施的實現方法為 在石灰巖陡坡污染高負荷區實施坡面退耕還林、還草，構建水土保持水源涵養林，采取減少人類活動影響的封禁措施，在溝道中修建消減徑流流速的石谷坊； 在石灰巖緩坡污染中負荷區減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業；在花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區控制產沙、發展經濟林果，做好溝道防護； 在花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區改造坡耕地，種植耐貧瘠、抗干旱作物； 在石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區減小石灰巖_頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用； 在石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區種植經濟林果，發展生態農業； 在低平地帶污染低負荷區對居民區垃圾及污水進行集中處理、水庫及河道岸邊種植高效控污植物。
7.如權利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述在石灰巖緩坡污染中負荷區減少地表徑流、種植經濟林果，發展生態農業的實現方法為 修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物； 梯田地堰種植具有増加坡面穩定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物或藤本植物； 合理施用化肥，施用土壤結構改良劑、增施有機肥； 施用保水劑，選用水肥利用效率高的植物。
8.如權利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述在花崗巖緩坡丘陵污染高負荷區控制產沙、發展經濟林果、做好溝道防護的實現方法為 修整果園樹盤增加降雨入滲，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物； 梯田地堰保持雜草或者種植具有増加坡面穩定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物； 沖溝植灌草、切溝建石谷坊，切溝溝坡種植喬灌草植被； 種植綠肥作物、秸桿還田、施用有機肥、控制化肥用量，改良土壌結構。
9.如權利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述在花崗巖緩坡丘陵中污染負荷區改造坡耕地，種植耐貧瘠、抗干旱作物的實現方法為 將順坡耕作改為等高橫壟種植，并間隔一定距離設置植物籬； 對土壤進行覆膜，減少土壌水分的無效蒸發； 合理施用化肥、增施有機肥，改善土壤質地； 實施間作、輪作、套作，改善地表覆蓋狀況。
10.如權利要求I或6所述的方法,其特征在于,所述在石灰巖/花崗巖混合山地丘陵污染高負荷區減小石灰巖_頂徑流對下部花崗巖發育土壤的沖刷作用的實現方法為 在上部石灰巖_頂種植水源涵養林、減少地表徑流； 石灰巖和花崗巖連接部位實施退耕還林、還草； 修建截留溝、排水溝及蓄水工程； 所述在石灰巖/花崗巖緩坡污染中負荷區種植經濟林果，發展生態農業的實現方法為 修筑梯田地堰并進行植物防護； 修整果園樹盤，樹盤內種植具有防止雨滴擊濺侵蝕并減少土壤水分蒸發功能的植物； 少施化肥,改善土壤質地； 溝坡種植根系發達植物，溝道內修筑攔沙壩。
全文摘要
本發明屬于生態系統研究技術領域，提供了一種構建小流域面源污染綜合防治體系的方法。首先進行水土流失遙感監測，然后進行野外定位觀測和人工模擬降雨，通過野外定位觀測和人工模擬降雨，分析不同土地利用類型的徑流泥沙流失以及氮磷等面源污染物輸出率，計算氮磷面源污染負荷強度并進行分區，對水土流失為載體的面源污染進行控制技術配置及生物措施效益監測，最后建立了面源污染綜合防控體系，并提出了應采取的主要措施，為完保障主要水源地安全、為支撐流域水土保持的規劃工作提供了依據，具有較強的推廣與應用價值。
文檔編號E02B3/02GK102677626SQ20121014878
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優先權日2012年5月15日
發明者于興修, 劉前進, 吳元芝, 孟曉云, 泮雪芹 申請人:臨沂大學