岷江流域土地利用结构对地表水水质的影响——子流域尺度

　第17卷第5期

2008年9月

长江流域资源与环境

Resources and Environment in t he Yangtze Basin

Vol.17No.5

Sept.2008

文章编号:100428227(2008)0520712204

岷江流域土地利用结构对地表水水质的影响

宋述军1,2,周万村1

(1.中国科学院/水利部成都山地灾害与环境研究所,四川成都610041;2.中国科学院研究生院,北京100049)

摘　要:当点源污染得到有效控制时,非点源污染,尤其是农业非点源污染将成为影响地表水水质的主要因素。利用遥感和地理信息系统技术获取岷江流域土地利用类型,并在分析该流域内地表水水质监测数据的基础上,研究了不同土地利用结构与地表水水质的相关关系。结果表明,在以单一土地利用类型为主控制的区域中,林地和草地控制的小流域的地表水水质明显优于耕地;在不同土地利用类型的组合结构中,地表水水质的优劣状况介于林地、草地和耕地为主控制的小流域之间;在其他条件相似时,随着小流域内林地和草地比例的增加,非点源污染降低,而随着耕地比例的增加,非点源污染有增大的趋势。此外,土地利用结构对地表水水质的影响不仅表现在数量结构上,同时表现在空间分布上。

关键词:土地利用结构;地表水水质;非点源污染;地理信息系统;岷江

文献标识码:A

我国对非点源污染的研究起步较晚,其真正

意义的研究从20世纪80年代的北京城市径流污染研究开始,主要是对农业非点源和城区径流污染的宏观特征与污染负荷定量计算模型的研究[1～3]。许多研究显示,尽管地表水水质的影响因子很复杂,但随着点源污染的有效管理和控制,非点源污染尤其是农业非点源污染就成为决定地表水水质的主要因素[4,5]。不适当的土地利用方式和农田管理模式会导致土壤侵蚀和过量的氮、磷随地表径流流失,从而形成对河流的大面积非点源污染[6]。

虽然针对长江流域的研究很多,但土地利用/覆盖变化对长江流域水质的非点源污染却一直没有引起人们的足够重视[7]。本文以长江的重要支流之一———岷江流域为例,通过流域内地表水水质监测断面的监测数据收集与整理,利用遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术,研究了不同土地利用结构对地表水中溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD mn,简称COD)、五日生化需氧量(BOD5,简称BOD)、氨氮(N H4N)、石油类(Oils)、电导率(Cond)的影响,为寻求流域内合理的土地利用模式和控制非点源污染提供科学依据[8]。1　研究区概况

岷江,又称汶江、都江,以岷山导江而得名,全长约730km,是长江流域水量最大的支流。发源于松潘弓杠岭,由北向南流经汶川县、都江堰市、乐山市,到宜宾市后注入长江。河源至都江堰为岷江上游,河道长约340km,岷江上游为水源涵养地,河水一是靠天然降雨、森林涵养,二是靠积雪融化补给水量,水源比较丰富;都江堰至乐山为岷江中游,河道长约230km,著名的都江堰灌区水流密如蛛网;乐山至宜宾为岷江下游,河道长约160km,其内有大渡河、青衣江的河水汇入,水资源比较丰富。

岷江流域位于北纬28°38′～33°10′,东经102°35′～104°51′,流域面积约1316万km2。岷江流域大部分属亚热带气候,上游受山地地形影响,具有温带—亚热带气候特点,属山地高原气候。干流沿江气温自上游至下游逐渐升高,至都江堰市盆地边缘,年平均气温为15℃左右。都江堰市以下至宜宾的平原丘陵地区,气温已无明显差别,年平均气温为17℃左右。流域上游以高山峡谷为主,中游和下游则为平原、丘陵地区,农业经济占主导地位。

收稿日期:2007207218;修回日期:2007209206

基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目课题(KZCX22SW2319201)和四川省资源与环境信息共享平台项目([2005]21722 140107)资助.

作者简介:宋述军(1978～　),男,山东省威海人,博士研究生,主要从事地理信息系统和遥感的应用与开发.E2mail:fisherssj@

2　研究方法

2.1　遥感影像解译与数据处理

研究区土地利用结构通过对Landsat 7TM/ETM 遥感卫星影像的人机交互式判读获得,成图比例尺为1∶100000。土地利用现状共分为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地等6个一级分类。在遥感影像判读的基础上,利用GIS 的图形叠加和空间分析功能,生成全流域土地利用图。2.2　水质监测断面与采样

布设于岷江流域的地表水水质监测断面共有

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个,由四川省环境监测中心站收集和分析水质监测数据,数据的采样周期为每月采集一次。这些断面包括国控和省控断面,每个断面的常规监测项目有DO 、COD 、BOD 、N H 4N 、Oils 、Cond 、水温(T emp )、p H 值(p H )、汞(Hg )、铅(Pb )、挥发酚(Phen )和流量共12项,其中参与水质月报评价的项目有DO 、COD 、BOD 、N H 4N 、Oils 、p H 、Hg 、Pb 、Phen 等9项。因仪器故障或其他一些偶然的原因,26个监测断面中的部分监测断面会有不同程度的数据缺测或质量问题,排除这些因素,我们选择了监测数据齐全的19个断面(图1)中的DO 、COD 、BOD 、N H 4N 、Oils 、Cond 等6项水质指标作为本研究的样品分析指标。

图1　土地利用类型、断面与小流域分布图

Fig.1　Land Use T ype and the Distribution of Sampling Sections C ontrolled Areas

2.3　研究区小流域提取

在分析研究区1∶100000数字高程模型(D EM )

的基础上,应用ArcView BASIN 模块[9]的小流域提取功能生成小流域分布图(共产生55个小流域),

进而将研究区土地利用图与小流域分布图相结合,获得各小流域不同土地利用类型的面积和相应的百分比,选取耕地、林地和草地3类土地利用类型,根据它们在各流域中所占的百分比,归类为耕地为主

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17　第5期 宋述军等:岷江流域土地利用结构对地表水水质的影响