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1、第15卷第4期水科学进展Vol.15,No.42004年7月ADVANCESINWATERSCIENCEJul.,2004GIS在非点源污染评价中的应用1222周慧平,葛小平,许有鹏,罗维佳(1.南京大学环境学院,江苏南京210093;2.南京大学城市与资源学系,江苏南京210093)摘要:应用VisualBasic开发环境及MapInfoMapX控件建立了一个非点源污染评价系统,并以浙江省剡江流域为试验区对其非点源BOD年负荷量进行了模拟计算,从系统的结构及运行过程,包括数据的输入、模型参数的提取、结果
2、的可视化等方面分析了GIS在流域非点源污染评价中的应用,研究表明,将GIS技术应用于流域非点源污染评价能够有效地获取模型参数,增加了数据和评价结果的直观性,为流域非点源污染治理提供了一种有效的途径。关键词:非点源污染;评价;负荷;地理信息系统;MapX中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1001-6791(2004)04-0441-04非点源污染是目前影响水体环境质量的重要污染源。非点源污染的发生具有随机性,排放的途径及污染物具有不确定性,且其污染负荷的时空变化幅度大。只有对非点源污染物的来源、数量
3、及运动方式等进行研究,作出正确的评价,才能提出合理的治理方案。目前一般以流域为研究单元,应用水文模型和污染模型相结合来估算和评价非点源污染。但是在应用中难以获得模型运算过程中所需的大量空间参数信息,也难以对这些数据及结果进行优化管理与显示。非点源污染过程与流域土地利用、土壤性质、地形特征等下垫面情况有着密切的关系,而对这些具有空间特性的参数的表达正需要地理信息系统(GIS)的空间支持,参数及基本数据的输入都可[1]以在GIS环境下生成。GIS能够收集、管理、分析、模拟和显示与空间相关的非点源污染信息。应用
4、GIS技术可以提高模拟的效率和精度,有助于对流域非点源污染的历史和现状进行评价,分析和预测非点源污染的变化趋势,为提出流域最佳管理措施创造一定条件。1评价单元划分及污染负荷估算方法流域作为非点源污染研究的基本对象,也是一个基本的生态系统,它具有一定程度的封闭性。从流域尺度来研究、控制非点源污染的方法和手段,是解决非点源污染的重要途径。在研究非点源污染时,流域是作为一[2]个可划分为多个单元的系统即流域系统来看待的。这样,不仅可以了解各单元的特征,还可以探讨各单元与[3]整个系统之间的关系。单元级别的划分可
5、以在河流分级和流域分级的基础上进行,对于等级较多的流域系统,应评价需要也可以选择级别较高的河流中有代表性的断面,将该断面的汇流区域作为一个较大的评价单元来进行研究。非点源污染的产生与土地利用有密切的关系,不同的土地利用类型,降雨径流等水文参数不同,地表污染物含量也不同,因而非点源污染物的流失量也不同。本文对非点源污染物负荷量的计算采用PLOAD模型计算[4]方法。PLOAD是USEPA开发的BASINS系统中用来计算流域非点源污染年负荷量的模型。计算公式如下:LP=∑(0.01×P×PJ×RVU×CU×A
6、U)(1)U式中LP为污染负荷,kg;P为降雨量,mm/a;PJ为暴雨产流率;RVU为土地利用类型U的平均径流系数;2CU为土地利用类型U下的污染物径流量加权平均浓度,mg/L;AU为土地利用类型为U的土地面积,hm。PJ收稿日期:2003-04-14;修订日期:2003-09-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(40171015)作者简介:周慧平(1978-),男,江苏太仓人,南京大学博士研究生,主要从事环境规划与管理、环境信息系统研究。E-mail:zhouhp02@163.com442水科学进展
7、第15卷用于对不产生地表径流的降雨进行校正的因子,即产生径流的降雨事件占总降雨事件的比例,可通过对年降雨径流资料进行统计分析获取,RVU为降雨产生的径流量与降雨量的比值,可通过以下公式计算获得:RVU=0.050+0.009×IU式中IU为下垫面不透水率,%。污染负荷量LP为流域内各土地利用类型的地块产生的负荷量的累计值。2基于GIS的非点源污染评价系统研究2.1试验区概况2本文将浙江省奉化江主流剡江江口站上游流域作为试验区。江口断面汇流面积约430km,流域内气候温和湿润,雨量充沛,多年平均降水量最大可
8、达2000mm,陆面蒸发量约650mm。地势西高东低,西部为山地丘2陵,东部为奉化平原。人口密度约306人/km,农村人口分散,城镇人口集中在沿江的几个建制镇。根据1992年土地利用资料,将该地区的土地利用类型归为四类:林地(包括森林和竹林),灌丛地,耕地(水田和旱地),城镇用地。由于农村居民点一般零散分布于耕地周围,文中将其归入耕地范围。2.2系统结构特点及参数分析以VisualBasic为开发环境,借助MapInfoMap
