丹汉江流域清洁小流域理论与实践

　　《丹汉江流域清洁小流域理论与实践》：
　　第1章 控制农业非点源污染的国内外经验及启示
　　1.1　非点源污染的研究现状与发展趋势
　　水作为人类生存及发展的物质基础，是维持生态和经济可持续发展及良性循环的资源。人类活动加剧导致水体污染越来越严重，同时破坏了水环境的生态系统和生物多样性，直接威胁着人类的生存与发展。
　　从源头分类，水体污染可分为点源污染和非点源污染。其中，点源污染是废水及污水进入水体所导致的污染，如通过管道、渠道等设施排放。而非点源污染指蕴含于大气、地面及土壤中的污染物质进入各种水体（江河、水库、海洋等），从而出现的水体污染（胡雪涛等， 2002；茅国芳等， 2002），其特点主要表现为不确定性，即时间、途径以及数量方面的不确定（任磊等，2002；Novotny et al.，1981）。
　　国外的非点源污染研究起初是以土地利用为基础（影响河流水质的土地利用类型），通过统计模型分析得到污染负荷与流域范围内的土地利用和径流量的统计关系（ Suttles et al.，2003）。20世纪 70年代之前，学者逐渐认识到非点源污染的重要性并开始着手研究，同时期的研究往往是针对现象的因果分析，忽略了定量化的研究（王志标， 2007）。人们对城镇非点源污染的深入了解，使得模型转向机理、连续时间序列响应方向，同时建立了一些使得城市径流非点源污染进一步发展的著名模型，如 SWMM（storm water management model）、STORM（storage treatment overflow runoff model）以及 ANSWERS（areal nonpoint source watershed environment response simulation）和 HSP（hydrologic simulation propram）等流域模型（Decoursey，1985；Beyerlein et al.，1979）。
　　进入 20世纪 80年代，美国农业部门开发了化学污染物负荷及流失模型（chemicals runoff and erosion from agricultural management systems，CREAMS），在暴雨径流计算方面选用了径流曲线数（soil conservation service，SCS）模型，这样可以兼顾污染物处于土壤中时的分布情况以及其化学、物理形态。80年代末，以上述提出的新模型为基础，在定量计算污染负荷及污染规划管理方面加强了 “3S”（GIS、GPS、RS）技术的运用。这一时期最突出的成果是三维图形输出，模型基于 GIS的开发，主要应用于计算潜在的非点源污染（ Jamieson et al.，1988；Gilliland et al.，1987）。
　　20世纪 90年代，各种模型的研究逐渐增多，在总结上述研究及应用的基础上，对已经分析建立的模型进行提高完善，以期得到更加准确、合理的模型，如城市地表径流大肠杆菌数学模型（ Benaman et al.，2001）。这个时期研究的出发点转移到流域开发、管理和风险评价，以及非点源负荷估算方向上， GRASS-GIS、ARC/INFO和“3S”等计算机技术逐渐得到广泛的应用，这些都为大型流域模型的开发奠定了一定的基础，此时开发得到的流域模型拥有空间信息处理、数据库技术、数学计算及可视化表达等功能，而非简单的数学运算，这些流域模型拓宽了其应用的范畴，加强了预测的准确性。由此，经过大量学者数十年的研究分析，非点源污染模型从基础的统计模型逐步发展进化到机理、连续时间序列响应模型，提出了诸如水文、侵蚀及污染物迁移等子模型，借鉴农业方面的研究经验，从城市的自身特点出发，使得研究的应用区域逐步达到城市水系，单场暴雨达到长时期连续性质的模拟，同时结合“ 3S”技术，其应用性及准确度得到了大幅度的提高。此时，许多学者关注的重点仍是人工模拟、遥感和 GIS技术等。
　　1.2 流域非点源污染过程与控制 
　　1.2.1 非点源污染的发生机理
　　非点源污染的产生、分布、迁移和转化机制是进行污染物定量研究与控制治理的基础（余炜敏， 2005）。与之对应的过程分别为降雨径流过程、水土流失过程、地表溶质流失过程和土壤溶质渗漏过程（张玉珍， 2003）。非点源污染模型通常将这几个过程进行耦合，用于研究不同管理措施对非点源污染的影响。
　　……

《丹汉江流域清洁小流域理论与实践》根据南水北调中线水源区水土流失治理与非点源污染控制的要求，系统分析梯田、林草等水土保持措施对水土流失与非点源污染的控制作用，深入研究生态渗滤沟的非点源污染调控作用，提出非点源污染控制与修复措施体系，并从坡面、小流域及河流等不同尺度归纳总结丹汉江水源区流域-河流治理模式。在此基础上，《丹汉江流域清洁小流域理论与实践》还系统阐述生态清洁小流域的内涵、指导思想和建设技术体系，从目标、理念、措施和管理等角度阐明生态清洁小流域与传统小流域综合治理的区别。《丹汉江流域清洁小流域理论与实践》结合丹汉江水源区水土流失与非点源污染治理的实践，对丹汉江水源区清洁小流域建设与示范实践工作进行总结，提出多种类型清洁小流域的建设模式。最后，提出生态流域清洁小流域建设管理体制与控制战略。

目录
总序一
总序二
总序三
前言
第1章 控制农业非点源污染的国内外经验及启示 1
1.1 非点源污染的研究现状与发展趋势 1
1.2 流域非点源污染过程与控制 2
1.2.1 非点源污染的发生机理 2
1.2.2 土地利用变化对非点源污染的影响 5
1.3 农业非点源污染的研究方法 7
参考文献 9
第2章 丹汉江流域生态安全评价 12
2.1 生态系统健康评价 12
2.1.1 生态系统健康评价理论与方法 12
2.1.2 区域生态系统健康评价 14
2.2 陕南地区生态系统健康评价 22
2.2.1 区域主要污染物排放特征分析 22
2.2.2 生态安全评价研究进展 24
2.3 区域水生态安全制约因素分析 29
2.3.1 水源区自然条件 29
2.3.2 水源区经济条件 30
2.3.3 水源区环境条件 31
2.4 南水北调陕西水源区生态安全评价指标体系 32
2.4.1 水源区生态安全评价指标体系选择的原则 32
2.4.2 水源区生态安全评价指标构建 33
2.4.3 水源区生态安全评价指标体系框架 33
2.5 区域水环境安全特征演变——以商洛市为例 35
2.5.1 TOPSIS法 35
2.5.2 综合指数法 36
2.5.3 投影寻踪分类法 38
参考文献 39
第3章 丹汉江水源区非点源污染源分布与负荷 41
3.1 水源区的污染物特征及危害 41
3.1.1 非点源污染发生的特征 41
3.1.2 非点源污染的危害 42
3.2 水源区各县（区）污染物分布 45
3.2.1 污染源的总体分布情况 45
3.2.2 污染物类型与来源的县域分布特征 48
3.3 非点源污染负荷与农村生产的关系 53
3.3.1 非点源污染与种植业的关系 53
3.3.2 非点源污染与畜禽养殖的关系 54
3.4 非点源污染与农村生活的关系 55
3.4.1 生活污水量及人粪尿排放 55
3.4.2 固体废弃物量 55
3.4.3 化肥施用及流失 56
3.4.4 农村生活对区域非点源污染的贡献 56
参考文献 57
第4章 非点源污染经济损失价值 58
4.1 非点源污染物入河量比较 58
4.2 水土流失的经济损失价值 59
4.2.1 计算思路与方法 59
4.2.2 水土流失经济损失价值的总量和构成 63
参考文献 64
第5章 水土流失与非点源污染敏感区识别与分区 65
5.1 非点源污染分区基本方法 65
5.2 污染源敏感性分析 65
5.3 水源区农业非点源污染类型的划分 69
5.3.1 研究单元等标排放量和等标排放比例 69
5.3.2 农业非点源污染类型的划分 72
5.4 农业非点源污染控制分区 73
参考文献 76
第6章 典型水土保持措施非点源污染调控作用 77
6.1 水土保持工程措施对非点源污染的作用 77
6.1.1 典型小流域坡改梯对土壤养分再分布的调控作用 77
6.1.2 谷坊对非点源污染的调控作用 84
6.1.3 水土保持工程措施存在的问题及调整建议 85
6.2 水土保持农业措施对非点源污染的作用 87
6.2.1 水土保持农业措施控制非点源污染的作用 87
6.2.2 不同种植类型下养分流失量分析 88
6.2.3 不同种植覆盖度下养分流失量分析 89
6.2.4 农业措施对氮、磷输出的作用机制 90
参考文献 92
第7章 植被覆盖及其格局对水土养分流失的调控机理 94
7.1 试验材料及方法 94
7.1.1 试验材料 94
7.1.2 试验设计 97
7.2 不同坡面条件下水土流失过程试验研究 99
7.2.1 模拟降雨条件下裸坡坡面水土流失过程 100
7.2.2 模拟降雨条件下草被覆盖坡面水土流失过程 101
7.2.3 不同草被过滤带产流产沙特征分析 109
7.3 不同坡面条件下养分流失过程试验研究 110
7.3.1 模拟降雨条件下裸坡坡面养分流失过程 111
7.3.2 模拟降雨条件下草被坡面养分流失过程 113
7.3.3 不同草被过滤带养分流失特征分析 130
7.4 坡面水土-养分流失关系与调控机理研究 130
7.4.1 草被覆盖及其格局对水土-养分流失的调控作用 131
7.4.2 影响水土-养分流失因子统计分析 139
7.4.3 坡面水土与养分流失的关系分析 145
7.4.4 坡面水土-养分流失与水蚀动力关系 150
参考文献 154
第8章 生态清洁小流域非点源污染管理与治理模式 157
8.1 丹汉江水土流失治理的成效与经验 158
8.1.1 陕西省丹汉江治理工作的发展历程 158
8.1.2 陕西省丹汉江流域水土保持工作做法 159
8.1.3 陕西省丹汉江流域水土保持工作经验 160
8.1.4 治理规划与未来工作重点 161
8.2 非点源污染控制措施 163
8.2.1 非点源污染控制主要技术措施 163
8.2.2 非点源污染管理措施 164
8.2.3 农业污染防控措施及其局限性 165
8.3 水体修复管理技术 166
8.3.1 河流水环境综合治理技术 166
8.3.2 河流水生态修复技术 167
8.3.3 流域水环境综合管理 168
8.4 小流域治理模式 168
8.4.1 立体配置模式 169
8.4.2 水平配置模式 169
8.4.3 水土保持治理模式 170
参考文献 173
第9章 生态清洁小流域的内涵与功能 174
9.1 生态清洁小流域的发展历程 174
9.1.1 生态清洁小流域的起源 174
9.1.2 生态清洁小流域的概念 174
9.1.3 生态清洁小流域的建设实践 175
9.1.4 生态清洁小流域的作用意义 176
9.2 当前生态清洁小流域发展过程中存在的问题 178
9.2.1 当前生态清洁小流域建设中存在的问题 178
9.2.2 国内外小流域综合治理发展阶段划分及启示 178
9.3 生态清洁小流域与传统小流域综合治理的区别 179
9.3.1 防治目标、理念不同 180
9.3.2 规划不同 183
9.3.3 治理措施不同 184
9.3.4 管护不同 193
9.4 生态清洁小流域的内涵与目标 195
9.4.1 清洁小流域的内涵 195
9.4.2 清洁小流域规划建设原则与目标 195
9.5 丹汉江水源区清洁小流域建设功能布局 196
9.5.1 生态农业区 197
9.5.2 村镇污染防治区 197
9.5.3 生态缓冲带区 198
9.6 加强生态清洁小流域建设的保障措施 198
参考文献 198
第10章 丹汉江清洁流域关键技术与治理布局 200
10.1 生态沟措施对非点源污染的作用 200
10.1.1 生态沟渠简介 200
10.1.2 生态沟对河道非点源污染作用的分析 203
10.1.3 生态沟对坡面沟渠非点源污染的削减作用 209
10.2 小流域综合治理技术措施改进与发展 215
10.2.1 生态袋梯田坎设计 215
10.2.2 生态边坡治理与维护措施设计 220
10.2.3 谷坊 230
10.3 人居环境综合整治工程 231
10.3.1 土壤渗滤床 231
10.3.2 “四位一体”沼气池 233
10.3.3 化粪池 234
10.3.4 堆肥场 236
10.3.5 农村垃圾处理措施 238
10.4 丹汉江水源区清洁小流域建设技术体系 241
10.5 丹汉江水源区清洁小流域治理分区 243
10.5.1 清洁小流域治理分区 243
10.5.2 不同土地利用方式非点源污染控制途径 246
10.6 小流域污染物治理措施分区布局 247
参考文献 251
第11章 桃花谷水土保持清洁示范小流域建设实践 252
11.1 示范园概况 252
11.1.1 地理位置 252
11.1.2 水土流失状况 252
11.1.3 非点源污染状况 252
11.2 示范园建设目标与工程布局 253
11.2.1 指导思想 253
11.2.2 示范园建设目标 253
11.2.3 工程布局 254
11.3 综合治理工程设计 257
11.3.1 坡耕地改造工程设计 258
11.3.2 核心区坡面水系工程 264
11.4 效益分析 268
11.4.1 生态效益 268
11.4.2 社会效益 269
参考文献 269
第12章 丹汉江清洁小流域示范体系 270
12.1 石泉县大岭沟水土保持科技示范园 271
12.1.1 指导思想 271
12.1.2 小流域建设目标 272
12.1.3 工程总体布局 272
12.2 商州区闵家河生态清洁小流域 273
12.2.1 指导思想 273
12.2.2 建设目标 274
12.2.3 工程布局 274
12.3 其他生态清洁小流域 278
12.3.1 西乡县樱桃沟生态清洁小流域——樱桃特色产品 278
12.3.2 旬阳县佛洞河生态清洁小流域——狮头柑特色产品 279
12.3.3 宁强县肖家坝生态清洁小流域——茶叶特色产品 280
12.3.4 洛南县香山生态清洁小流域——旅游型 282
12.3.5 宁陕县鱼塘生态清洁小流域——综合型小流域 284
12.4 陕西省清洁小流域规范化建设 285
12.4.1 陕西省水土保持生态清洁小流域可行性研究报告编制大纲 285
12.4.2 陕西省水土保持生态清洁型小流域实施方案编制大纲 290
参考文献 293
第13章 生态流域清洁小流域建设管理体制与控制战略 294
13.1 丹汉江水源区清洁小流域建设管理建议 294
13.1.1 生态清洁小流域建后管理对策 294
13.1.2 依托科技创新，提高流域动态管理水平 294
13.1.3 完善管护机制，提升流域治污设施管护能力 295
13.1.4 采取多种形式，提高流域管理的公众参与意识 296
13.1.5 建立生态清洁小流域分类分级建设体系 296
13.1.6 建立完善的评估体系 298
13.1.7 技术推广及示范工程的长效运行管理机制 298
13.1.8 制度建设 300
13.1.9 宣传体系 303
13.1.10 加强科学技术研究 303
13.1.11 建立清洁小流域利益相关者的组织机构 305
13.2 推动以生态文明为核心的生态环境建设 306
13.2.1 实施主体功能区划，构建生态环境安全格局 306
13.2.2 流域生态文明制度构建 306
13.2.3 生态文明小流域建设 308
13.3 加强法律法规建设，强化执法