专利名称：一种构建小流域面源污染综合防治体系的方法
技术领域：
本发明属于生态系统研究技术领域，尤其涉及一种构建小流域面源污染综合防治体系的方法。
背景技术：
花岗岩缓坡丘陵小流域土质疏松，含砂量较高，土壤保水性能较差；土地利用方式有农地、果园、杨树林，农地以种植花生、红薯、黄烟为主，果园主要是桃树和杏树；农地连年的深耕翻、顺坡耕作，农民经常对果园及梯田地埂进行除草，地表土壤稳定性和抗蚀性低，使得花岗岩山区丘陵水土流失非常严重，土壤中的氮磷易于也随径流泥沙流失，加之连年过量施用化肥，农业面源污染严重。石灰岩山地小流域土层浅薄，土壤储水量有限，土壤较黏重，入渗性能较差，易于 产流。土地利用方式有农田、果园、杨树林、侧柏林、刺槐林。石灰岩山地坡度较大，陆坡耕作还大量存在，而且石坎梯田地埂也缺乏防护，水土流失较严重。石灰岩/花岗岩混合山丘小流域上部为石灰岩发育土壤，土层浅薄，产流量大，而下部为花岗岩发育土壤，土质疏松易于被水冲刷，水土流失的潜在危险要高于单纯花岗岩缓坡丘陵。该类小流域主要土地利用类型有侧柏林、刺槐林、杨树林、果园、农田。在石灰岩和花岗岩交接部位存在陡坡耕作，缓坡地带存在顺坡耕作，梯田地堰缺乏防护，花岗岩发育土壤肥力较低、化肥施用过量，另外沟道岸边防护也不够，因此水土流失引发的面源污染也十分严重。水土流失引发农业面源污染已成为影响水体环境质量的重要因素之一。径流和泥沙所携带的面源污染物在传输过程中受到沿程中不同土地利用类型的“推动”或者“阻碍”作用，从而造成对最终受纳水体的水质环境影响的差异。因此，研究土地利用等影响因子时空变化的水土流失和面源污染响应过程，是揭示水土流失及其伴随的面源污染的机理、制定综合防治措施的重要基础。根据水土流失与农业面源污染的产生源区和传输途径，其防控措施可分为源头污染控制和迁移途径控制两个途径。其中，相对于源头污染控制的研究，以面源污染迁移途径控制为主的水土流失综合防控技术集成研究还比较薄弱。鉴于面源污染物输移、转化规律的复杂性，以及其发生机理与防治措施的区域差异性，因此，选择典型区域探索以水土流失为载体的面源污染防治措施体系，可为同类型区开展水土流失综合防治工作提供借鉴。饮用水源地水土流失的控制，不仅关系到生态环境问题，而且关系到饮用水安全问题。
发明内容
本发明提供了一种构建小流域面源污染综合防治体系的方法，旨在解决在根据水土流失与农业面源污染的产生源区和传输途径而划分的防控措施中，相对于源头污染控制的研究，以面源污染迁移途径控制为主综合防控技术集成研究还比较薄弱，难以为同类型区开展面源污染综合防治工作提供借鉴，饮用水源地水土流失控制难度较大的问题。本发明的目的在于提供一种构建小流域面源污染综合防治体系的方法，所述方法包括以下步骤对需要构建小流域面源污染综合防治体系的区域进行水土流失遥感监测；分析不同土地利用类型与水土流失及面源污染的关系；计算各个子流域的氮磷污染负荷强度，对子各个流域面源污染负荷强度进行分区；对以水土流失为载体的面源污染控制技术进行配置及效益监测；构建面源污染综合防控体系，并采取相应的主要措施。进一步，所述对需要构建小流域水土流失综合防治体系的区域进行水土流失遥感 监测的实现方法为在RS与GIS支持下，选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量，利用转移矩阵分析近25年来土地利用及土壤侵蚀格局时空动态变化特征；弓I入土壤侵蚀强度指数分析土壤侵蚀效应，建立土地利用结构与土壤侵蚀定量关系，对不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析；在划分子流域的基础上，结合水土流失及其他影响因子，根据流域的下垫面状况对子流域进行预分区。进一步，所述分析不同土地利用类型与水土流失及面源污染的关系的实现方法为通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮、磷之类的面源污染物的输出率；结合输出系数模型获取流域内各土地利用类型氮、磷输出系数，分析近25年来流域内面源污染空间分布状况及变化过程；结合不同土地利用类型的面积，推算不同土地利用类型对水土流失与面源污染的贡献率，揭示面源污染物随水土流失的迁移规律及其对河流水质的影响规律。进一步，所述计算各个子流域的氮磷污染负荷强度，对子各个流域面源污染负荷强度进行分区的实现方法为计算面源污染负荷强度；对流域TN污染负荷强度进行分区；对流域TP污染负荷强度进行分区；对流域面源污染负荷强度进行分区。进一步，所述对以水土流失为载体的面源污染控制技术进行配置及效益监测的实现方法为根据子流域的氮、磷负荷，将子流域划分为氮污染和磷污染的高中低三个级别；根据不同的地形及土壤条件对每类流域采取不同的面源污染控制措施；实时监测每类流域采取的面源污染控制措施，评价不同措施的防控效益。进一步，所述构建面源污染综合防控体系，并采取相应的主要措施的实现方法为在石灰岩陡坡污染高负荷区实施坡面退耕还林、还草，构建水土保持水源涵养林，采取减少人类活动影响的封禁措施，在沟道中修建消减径流流速的石谷坊；在石灰岩缓坡污染中负荷区减少地表径流、种植经济林果，发展生态农业；
在花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区控制产沙、发展经济林果，做好沟道防护；在花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区改造坡耕地，种植耐贫瘠、抗干旱作物；在石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区减小石灰岩崮顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用；在石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区种植经济林果，发展生态农业；在低平地带污染低负荷区对居民区垃圾及污水进行集中处理、水库及河道岸边种植高效控污植物。进一步，所述在石灰岩缓坡污染中负荷区减少地表径流、种植经济林果，发展生态农业的实现方法为修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物；梯田地堰种植具有增加坡面稳定性、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，施用土壤结构改良剂、增施有机肥；施用保水剂，选用水肥利用效率高的植物。进一步，所述在花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区控制产沙、发展经济林果、做好沟道防护的实现方法为修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物；梯田地堰保持杂草或者种植具有增加坡面稳定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物；冲沟植灌草、切沟建石谷坊，切沟沟坡种植乔灌草植被；种植绿肥作物、秸杆还田、施用有机肥、控制化肥用量，改良土壤结构。进一步，所述在花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区改造坡耕地，种植耐贫瘠、抗干旱作物的实现方法为将顺坡耕作改为等高横垄种植，并间隔一定距离设置植物篱；对土壤进行覆膜，减少土壤水分的无效蒸发；合理施用化肥、增施有机肥，改善土壤质地；实施间作、轮作、套作，改善地表覆盖状况。进一步，所述在石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区减小石灰岩崮顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用的实现方法为在上部石灰岩崮顶种植水源涵养林、减少地表径流；石灰岩和花岗岩连接部位实施退耕还林、还草；修建截留沟、排水沟及蓄水工程；所述在石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区种植经济林果，发展生态农业的实现方法为、
修筑梯田地堰并进行植物防护；修整果园树盘，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物；
少施化肥，改善土壤质地； 沟坡种植根系发达植物，沟道内修筑拦沙坝。本发明提供的构建小流域水土流失综合防治体系的方法，首先进行水土流失遥感监测，然后进行野外定位观测和人工模拟降雨，通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮磷等面源污染物输出率，计算面源污染负荷强度并进行分区，对以水土流失为载体的面源污染进行控制技术配置及生物措施效益监测，最后建立了面源污染综合防控体系，并提出了应采取的主要措施，为完善流域防洪减灾体系，保障主要水源地安全，同时也为支撑流域水土保持的规划工作提供了理论依据，具有较强的推广与应用价值。
图I是本发明实施例提供的构建小流域面源污染综合防治体系的方法的实现流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。图I示出了本发明实施例提供的构建小流域水土流失综合防治体系的方法的实现流程。该方法包括以下步骤在步骤SlOl中，对需要构建小流域面源污染综合防治体系的区域进行水土流失遥感监测；在步骤S102中，分析不同土地利用类型与水土流失及面源污染的关系；在步骤S103中，统计各个子流域的氮磷污染负荷强度，对子各个流域面源污染负荷强度进行分区；在步骤S104中，对以水土流失为载体的面源污染控制技术进行配置及效益监测；在步骤S105中，构建面源污染综合防控体系，并采取相应的主要措施。在本发明实施例中，对需要构建小流域水土流失综合防治体系的区域进行水土流失遥感监测的实现方法为在RS与GIS支持下，选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量，利用转移矩阵分析近25年来土地利用及土壤侵蚀格局时空动态变化特征；弓I入土壤侵蚀强度指数分析土壤侵蚀效应，建立土地利用结构与土壤侵蚀定量关系，对不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析；在划分子流域的基础上，结合水土流失及其他影响因子，根据流域的下垫面状况对子流域进行预分区。在本发明实施例中，分析不同土地利用类型与水土流失及面源污染的关系的实现方法为通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮、磷之类的面源污染物的输出率；结合输出系数模型获取流域内各土地利用类型氮、磷输出系数，分析近25年来流域内面源污染空间分布状况及变化过程；结合不同土地利用类型的面积，推算不同土地利用类型对水土流失与面源污染的贡献率，揭示面源污染物随水土流失的迁移规律及其对河流水质的影响规律。在本发明实施例中，计算各个子流域的氮磷污染负荷强度，对子各个流域面源污染负荷强度进行分区的实现方法为计算面源污染负荷强度；
对流域TN污染负荷强度进行分区；对流域TP污染负荷强度进行分区；对流域面源污染负荷强度进行分区。在本发明实施例中，对以水土流失为载体的面源污染控制技术进行配置及效益监测的实现方法为根据子流域的氮、磷负荷，将子流域划分为氮污染和磷污染的高中低三个级别；根据不同的地形及土壤条件对每类流域采取不同的面源污染控制措施；实时监测每类流域采取的面源污染控制措施，评价不同措施的防控效益。在本发明实施例中，构建面源污染综合防控体系，并采取相应的主要措施的实现方法为在石灰岩陡坡污染高负荷区实施坡面退耕还林、还草，构建水土保持水源涵养林，采取减少人类活动影响的封禁措施，在沟道中修建消减径流流速的石谷坊；在石灰岩缓坡污染中负荷区减少地表径流、种植经济林果，发展生态农业；在花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区控制产沙、发展经济林果，做好沟道防护；在花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区改造坡耕地，种植耐贫瘠、抗干旱作物；在石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区减小石灰岩崮顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用；在石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区种植经济林果，发展生态农业；在低平地带污染低负荷区对居民区垃圾及污水进行集中处理、水库及河道岸边种植高效控污植物。在本发明实施例中，在石灰岩缓坡污染中负荷区减少地表径流、种植经济林果，发展生态农业的实现方法为修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物；梯田地堰种植具有增加坡面稳定性、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，施用土壤结构改良剂、增施有机肥；施用保水剂，选用水肥利用效率高的植物。在本发明实施例中，在花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区控制产沙、发展经济林果、做好沟道防护的实现方法为修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物；梯田地堰保持杂草或者种植具有增加坡面稳定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物；冲沟植灌草、切沟建石谷坊，切沟沟坡种植乔灌草植被；种植绿肥作物、秸杆还田、施用有机肥、控制化肥用量，改良土壤结构。在本发明实施例中，在花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区改造坡耕地，种植耐贫瘠、抗干旱作物的实现方法为将顺坡耕作改为等高横垄种植，并间隔一定距离设置植物篱；对土壤进行覆膜，减少土壤水分的无效蒸发；合理施用化肥、增施有机肥，改善土壤质地； 实施间作、轮作、套作，改善地表覆盖状况。在本发明实施例中，在石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区减小石灰岩崮顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用的实现方法为在上部石灰岩崮顶种植水源涵养林、减少地表径流；石灰岩和花岗岩连接部位实施退耕还林、还草；修建截留沟、排水沟及蓄水工程；所述在石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区种植经济林果，发展生态农业的实现方法为修筑梯田地堰并进行植物防护；修整果园树盘，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物；少施化肥，改善土壤质地；沟坡种植根系发达植物，沟道内修筑拦沙坝。下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。首先进行水土流失遥感监测，在RS与GIS支持下，选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量，利用转移矩阵分析近25年来土地利用及土壤侵蚀格局时空动态变化特征；引入土壤侵蚀强度指数分析土壤侵蚀效应，建立土地利用结构与土壤侵蚀定量关系，对流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析；在划分子流域的基础上，结合水土流失及影响因子等因素，根据流域的下垫面状况将子流域预分区，为分区建立清洁小流域面源污染综合防治技术体系奠定基础；其中进行水土流失遥感监测的实现方法为利用流域边界线对遥感影像进行掩膜，得流域的TM图像。采用非监督分类、监督分类和目视解译相结合的方法获取土地利用分布图；利用大型扫描仪对I : 10万地形图进行扫描为彩色图片，然后在Arcgis 9.0中对每幅地形图进行坐标匹配，赋予北京54坐标系之后，进行高斯克里格6度带投影，之后进行数字化，得到数字化等高线数据和特征点高程数据，利用ArcGIS中的3D分析模块生成数字高程模型(DEM)，运用水文分析功能模块，结合河网、地形、土壤提取流域的88小流域及3大区域分布；在RS与GIS支持下，选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量，利用转移矩阵分析近25年来土地利用及土壤侵蚀格局时空动态变化特征。进行野外定位观测和人工模拟降雨，通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮磷等面源污染物输出率，结合输出系数模型获取流域内各土地利 用类型氮、磷输出系数，分析近25年来流域面源污染空间分布状况及变化过程；结合不同土地利用类型的面积，推算不同土地利用类型对水土流失与面源污染的贡献率，揭示面源污染物随水土流失的迁移规律及其对河流水质的影响规律。其中进行野外定位观测和人工模拟降雨的实现方法为在步骤S1021中，在草地、侧柏林、金银花、山楂园和花生地等5种具有良好代表性的土地覆被类型上建立径流小区，每种覆被类型上重复3次。试验后，收集的泥沙样品分别用于测定溶解态和泥沙结合态氮磷养分含量；输出系数及污染物负荷模型；根据花生地、侧柏林和荒草地野外降雨试验的降雨量、径流系数和TN、TP浓度，结合输出系数模型得到耕地、林地、草地的输出系数，修正输出系数。计算面源污染负荷强度并进行分区，将流域各个小流域按照氮磷污染负荷强度进行统计分类。总氮污染负荷强度分区包括高污染负荷区(> 35kg hm-2)、中污染负荷区(30 35kg hm-2)、低污染负荷区(< 30kg hm_2)。总磷污染负荷强度分区也包括高污染负荷区(> Ikg hm-2)、中污染负荷区(0.7 Ikg hm-2)、低污染负荷区(< 0. 7kg hm-2)；其中，计算面源污染负荷强度方法为在GIS软件中，利用RUSLE模型估算土壤侵蚀量栅格数据，利用SCS-CN曲线计算径流量栅格数据，结合主要土地利用类型的不同形态氮磷输出系数，利用GIS栅格计算功能，获取溶解态氮磷、吸附态氮磷和总氮磷污染物负荷强度。其中，进行面源污染负荷强度分区的实现方法为对流域进行TN污染负荷强度分区。高总氮污染负荷强度分区包括高污染负荷区(> 35kg hm-2)、中污染负荷区(30 35kg hm-2)、低污染负荷区(< 30kg hm-2);对流域进行TP污染负荷强度分区。总磷污染负荷强度分区也包括高污染负荷区(> Ikg -hmD、中污染负荷区(0. 7 Ikg *hm-2)、低污染负荷区(< 0. 7kg .hmD ;根据TN和TP污染负荷分区，将流域分为七类面源污染负荷强度分区石灰岩陡坡污染高负荷区、花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区、石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区、石灰岩缓坡污染中负荷区、石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区、花岗岩缓坡污染中负荷区、低平地带污染低负荷区。对以水土流失为载体的面源污染进行控制技术配置及效益监测，根据各个子流域氮磷负荷，分别将各个子流域的划分为氮污染和磷污染的高中低三个级别，然后在该流域布设不同的面源污染防控措施，并进行实时监测，评价不同措施的防控效益；其中，对以水土流失为载体的面源污染进行控制技术配置及效益监测的实现方法为顺坡垄作花生地(坡度5° )的垄沟内每隔2m布设0.8m宽的植物篱，选取植物为黑麦草、狗牙根、三叶草、草木樨，每种植物配置3沟，两种植物配置之间空一沟作为对照。每个垄沟作为一个径流小区，小区面积均为12m2(垄间距0. SmX垄长15m)，在每个小区出口处埋设自带刻度100升PVC桶，设为地表径流观测样点，承接地表径流与泥沙。每次雨后将小区PVC桶内泥沙与水样混匀，用500ml塑料瓶采样，样品经酸化后立即封存于2 4°C的便携式冰柜中，送往实验室并在24小时内进行分析。测定产沙、产流及氮磷流失量等；建立1.5mX0. 5m径流小区，种植不同类型植物黄花菜、苜蓿、黑麦草、草木樨、三叶草、狗牙根、以自然生长杂草为对照。每种植物重复2次，共建14个径流小区。同样雨后收集水样，测定产沙、产流及氮磷流失量等；杨树林下建立2mX0. 8m径流小区6个，分别种植草木樨、狗牙根和水曲柳，每种植物重复2次。草木樨和狗牙根采用种子种植，水曲柳用插条。等高沟播，且沟间距为15cm。同样雨后收集水样，测定产沙、产流及氮磷流失量等；在河道及水库岸边种植高效控污植物对进入水体前的氮磷进行过滤。通过室内桶栽试验和野外过滤池相结合的方法，考察不同植物对重污染状况下水体的适应性和处理能力，筛选出合适的植物种，并对其去除氮磷的情况进行了分析比较。提出面源污染综合防控体系及主要措施，根据氮磷污染的强度分区及分区氮磷污染发生原因，采取相应措施防控面源污染，形成适于该地区的面源污染防控体系，基于以上防控体系，总结出流域实施的主要水土流失及氮磷流失防控措施；其中，提出的面源污染综合防控体系如下(I)石灰岩陡坡污染高负荷区主要是涵养水源、减少地表径流。具体做到以下几点实施坡面退耕还林(草)，构建水土保持水源涵养林，并采取封禁措施以减少人类活动影响；沟道修建石谷坊以消减径流流速；(2)石灰岩缓坡污染中负荷区主要是减少地表径流、种植经济林果，发展生态农业。具体做到以下几点修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植黑麦草和苜蓿等植物防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发；梯田地堰种植花椒等深根性植物或葛藤等藤本植物，以增加坡面稳定性、防止石堰坍塌；合理施用化肥，减少氮磷源头污染；施用土壤结构改良齐U、增施有机肥，提高土壤入渗能力；施用保水剂，提高保水能力；选用水肥高效利用植物，提闻水肥利用效率；(3)花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区主要是控制产沙、发展经济林果，并做好沟道防护。具体做到以下几点修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植黑麦草和苜蓿等植物防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发；梯田地堰保持杂草或者种植黄花菜等深根性植物增加坡面稳定性，防止溅蚀和面蚀；冲沟植灌草、切沟建石谷坊以拦沙和消减径流流速，防止沟道下切；切沟沟坡种植乔灌草植被防沟岸扩展；通过种植绿肥作物、秸杆还田、施用有机月巴、控制化肥用量等来改良土壤结构；(4)花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区主要是改造坡耕地，种植花生等耐贫瘠、抗干旱作物。具体做到以下几点将顺坡耕作改为等高横垄种植，并间隔一定距离设置植物篱，增加降水入渗；覆膜减少土壤水分无效蒸发；合理施用化肥、增施有机肥，改善土壤质地；实施间作、轮作、套作改善地表覆盖状况；(5)石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区主要是石灰岩崮顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用。具体做到以下几点上部石灰岩崮顶种植水源涵养林、减少地表径流；石灰岩和花岗岩连接部位实施退耕还林(草)，并修建截留沟、排水沟及蓄水工程，防止山洪对下部花岗岩发育土壤的冲刷；(6)石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区主要是种植经济林果，发展生态农业。具体做到以下几点修筑梯田地堰并进行植物防护；修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植黑麦草和苜蓿等植物防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发；少施化肥，改善土壤质地；沟坡种植根系发达植物；沟道内修筑拦沙坝，防止沟道侵蚀并减少泥沙携带面源污染物进 入下游水体；(7)低平地带污染低负荷区居民区垃圾及污水集中处理、水库及河道岸边种植高效控污植物黄花鸢尾、再力花等植物对进入水体前的氮磷污染物进行拦截吸收；总结出流域实施的主要水土流失及氮磷流失防控措施主要有5种(I)坡耕地改造及植物篱的构建；坡面横垄+植物篱坡长方向每隔10米布设植物篱，植物篱带宽2m。选取苜蓿、黑麦草、草木樨、紫穗槐+狗牙根四种构建植物篱；垄沟内植物篱垄沟内每隔5m布设0. 8m宽的植物篱，选取植物为黑麦草、狗牙根、三叶草、草木樨；另外修建导流沟，并在沟内种植狗牙根等根系发达草本植物，增加地表粗糙度以削减流速、降低侵蚀强度。
(2)树盘植草修整果园树盘，以每棵果树为中心形成集水单元，并分别在树盘内种植黑麦草、三叶草等，防止雨滴击溅侵蚀、改良土壤结构、增加土壤入渗。(3)梯田护埂护坡缓坡采取单播或混播方式种植黄花菜、苜蓿、黑麦草、草木樨、狗牙根等护坡防蚀，防治氮磷流失；陡坡种植结缕草、狗牙根、结缕草X狗牙根、葛藤、爬山虎、金银花等固土能力强的植物或藤本植物，防护坡面、增加坡面稳定性，防治氮磷流失。(4)林下的灌草植被建设采用沟播法种植草木樨、狗牙根、三叶草、结缕草、水曲柳苗、紫穗槐X结缕草、紫穗槐X狗牙根、紫穗槐X苜蓿，等高种植，沟间距30cm。(5)沟道防护保留现有谷坊及杨树林，沟头部位种金银花，沟坡种植根系发达的紫穗槐、茅草，沟道内种芦苇，防治沟道侵蚀。以临沂市水源地-水源区为研究对象，综合利用人工模拟降雨、野外观测和GIS&RS等手段，揭示土地利用等影响因子与水土流失及其面源污染的内在关系；从源头污染控制和迁移途径控制两个方面揭示水土流失及其伴随面源污染的控制机理；研发集成水土流失综合控制技术，从而为完善流域防洪减灾体系，保障主要水源地安全，同时为支撑流域水土保持的规划工作提供依据。本方案进行的湖库型水源地清洁型小流域水土流失综合防治体系的研发与集成，以临沂市水源地-水源区为研究对象，进行水土流失遥感监测，野外定位观测和人工模拟降雨，通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮磷等面源污染物输出率，计算面源污染负荷强度并进行分区，对以水土流失为载体的面源污染进行控制技术配置及生物措施效益监测，最后建立了面源污染综合防控体系，提出了主要措施。本发明实施例提供的构建小流域面源污染综合防治体系的方法，首先进行水土流失遥感监测，然后进行野外定位观测和人工模拟降雨，通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮磷等面源污染物输出率，计算面源污染负荷强度并进行分区，对以水土流失为载体的面源污染进行控制技术配置及生物措施效益监测，最后建立了面源污染综合防控体系，并提出了应采取的主要措施，为完善流域防洪减灾体系，保障主要水源地安全，同时也为支撑流域水土保持的规划工作提供了理论依据，具有较强的推广与应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种构建小流域面源污染综合防治体系的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 对需要构建小流域面源污染综合防治体系的区域进行水土流失遥感监测； 分析不同土地利用类型与水土流失及面源污染的关系； 计算各个子流域的氮磷污染负荷强度，对子各个流域面源污染负荷强度进行分区； 对以水土流失为载体的面源污染控制技术进行配置及效益监测； 构建面源污染综合防控体系，并采取相应的主要措施。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述对需要构建小流域面源污染综合防治体系的区域进行水土流失遥感监测的实现方法为 在RS与GIS支持下，选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量，利用转移矩阵分析近25年来土地利用及土壤侵蚀格局时空动态变化特征； 引入土壤侵蚀强度指数分析土壤侵蚀效应，建立土地利用结构与土壤侵蚀定量关系，对不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析； 在划分子流域的基础上，结合水土流失及其他影响因子，根据流域的下垫面状况对子流域进行预分区。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述分析不同土地利用类型与水土流失及面源污染的关系的实现方法为 通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮、磷之类的面源污染物的输出率； 结合输出系数模型获取流域内各土地利用类型氮、磷输出系数，分析近25年来流域内面源污染空间分布状况及变化过程； 结合不同土地利用类型的面积，推算不同土地利用类型对水土流失与面源污染的贡献率，揭示面源污染物随水土流失的迁移特征。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述计算各个子流域的氮磷污染负荷强度，对子各个流域面源污染负荷强度进行分区的实现方法为 计算面源污染负荷强度； 对流域TN污染负荷强度进行分区； 对流域TP污染负荷强度进行分区； 对流域面源污染负荷强度进行分区。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述对以水土流失为载体的面源污染控制技术进行配置及效益监测的实现方法为 根据子流域的氮、磷负荷，将子流域划分为氮污染和磷污染的高中低三个级别； 根据不同的地形及土壤条件对每类流域采取不同的面源污染控制措施； 实时监测每类流域采取的面源污染控制措施，评价不同措施的防控效益。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述构建面源污染综合防控体系，并采取相应的主要措施的实现方法为 在石灰岩陡坡污染高负荷区实施坡面退耕还林、还草，构建水土保持水源涵养林，采取减少人类活动影响的封禁措施，在沟道中修建消减径流流速的石谷坊； 在石灰岩缓坡污染中负荷区减少地表径流、种植经济林果，发展生态农业；在花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区控制产沙、发展经济林果，做好沟道防护； 在花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区改造坡耕地，种植耐贫瘠、抗干旱作物； 在石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区减小石灰岩_顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用； 在石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区种植经济林果，发展生态农业； 在低平地带污染低负荷区对居民区垃圾及污水进行集中处理、水库及河道岸边种植高效控污植物。
7.如权利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述在石灰岩缓坡污染中负荷区減少地表径流、种植经济林果，发展生态农业的实现方法为 修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物； 梯田地堰种植具有増加坡面稳定性、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，施用土壤结构改良剂、增施有机肥； 施用保水剂，选用水肥利用效率高的植物。
8.如权利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述在花岗岩缓坡丘陵污染高负荷区控制产沙、发展经济林果、做好沟道防护的实现方法为 修整果园树盘增加降雨入渗，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物； 梯田地堰保持杂草或者种植具有増加坡面稳定性、防止石堰坍塌功能的深根性植物； 冲沟植灌草、切沟建石谷坊，切沟沟坡种植乔灌草植被； 种植绿肥作物、秸杆还田、施用有机肥、控制化肥用量，改良土壌结构。
9.如权利要求I或6所述的方法，其特征在于，所述在花岗岩缓坡丘陵中污染负荷区改造坡耕地，种植耐贫瘠、抗干旱作物的实现方法为 将顺坡耕作改为等高横垄种植，并间隔一定距离设置植物篱； 对土壤进行覆膜，減少土壌水分的无效蒸发； 合理施用化肥、增施有机肥，改善土壤质地； 实施间作、轮作、套作，改善地表覆盖状况。
10.如权利要求I或6所述的方法,其特征在于,所述在石灰岩/花岗岩混合山地丘陵污染高负荷区减小石灰岩_顶径流对下部花岗岩发育土壤的冲刷作用的实现方法为 在上部石灰岩_顶种植水源涵养林、減少地表径流； 石灰岩和花岗岩连接部位实施退耕还林、还草； 修建截留沟、排水沟及蓄水工程； 所述在石灰岩/花岗岩缓坡污染中负荷区种植经济林果，发展生态农业的实现方法为 修筑梯田地堰并进行植物防护； 修整果园树盘，树盘内种植具有防止雨滴击溅侵蚀并减少土壤水分蒸发功能的植物； 少施化肥,改善土壤质地； 沟坡种植根系发达植物，沟道内修筑拦沙坝。
全文摘要
本发明属于生态系统研究技术领域，提供了一种构建小流域面源污染综合防治体系的方法。首先进行水土流失遥感监测，然后进行野外定位观测和人工模拟降雨，通过野外定位观测和人工模拟降雨，分析不同土地利用类型的径流泥沙流失以及氮磷等面源污染物输出率，计算氮磷面源污染负荷强度并进行分区，对水土流失为载体的面源污染进行控制技术配置及生物措施效益监测，最后建立了面源污染综合防控体系，并提出了应采取的主要措施，为完保障主要水源地安全、为支撑流域水土保持的规划工作提供了依据，具有较强的推广与应用价值。
文档编号E02B3/02GK102677626SQ20121014878
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者于兴修, 刘前进, 吴元芝, 孟晓云, 泮雪芹 申请人:临沂大学