基于GIS的新鄉縣河道氮磷污染負荷評價系統

（內江職業技術學院人事處 四川內江 641100）

摘 要：利用GIS進行二次開發，形成一個簡易河道氮磷污染負荷評價系統，本文以新鄉縣為觀測對象，通過對其周邊水資源中的氮、磷含量為基礎，分析河道受污染程度，并對未來的水體中的氮、磷含量進行預測，確定其水污染情況，這一預測對農業發展具有深遠影響。

關鍵詞：GIS；評價系統；水污染

新鄉縣位于漳衛南運河流域衛河上游，隸屬河南省新鄉市。新鄉縣的區域境內有東孟姜女河、西孟姜女河、衛河，人工河渠共產主義渠和人民勝利渠等五條主要河流。其中，人民勝利渠是新鄉縣的生產、生活用水的主要來源之一；東孟姜女河和西孟姜女河主要接納縣區所有生產、生活廢水，最終匯入衛河。其中，東孟姜女河接納了新鄉縣80%以上的污水，是新鄉縣最主要的線狀污染源。

根據新鄉縣水資源利用現狀特點以及在流域中的功能和影響，目前新鄉縣的水資源水環境具有如下特征：

（1） 水資源匱乏。工業生產主要沿東、西孟姜女河分布，過于集中造成供水不足，地下水超采嚴重，已形成一定區域的漏斗區；

（2） 產業結構不合理，污染物排放集中，使河流失去生態功能，給周邊地下水和下游地區帶來嚴重污染；

（3） 位于漳衛南運河子流域衛河上游，從功能上應該保證向下游地區提供清潔水源，但目前由于污染嚴重，成為衛河沿岸線性污染源。

（一）河道氮磷污染負荷評價系統簡介

系統的主要功能介紹：

（1） 在地圖上根據河道進行簡要查詢和根據年份與河流進行精確查詢。例如：通過選擇確切的時間查找當前年份污染最嚴重及污染最輕的河道，并且顯示出該河道的磷污染含量。

（2） 水體污染分析。以水體中的磷含量為基礎，分析河道受污染程度，并對未來的水體中的磷含量進行預測，確定其污染情況。

在確定現狀年或者未來年分析后，通過選擇鄉鎮或者是河段以及相對應的具體位置，通過采用折線圖，直方圖或三維直線圖等多種顯示方式，按照所選擇的要求對磷含量進行直觀的顯示。

本系統以簡潔的界面以方便快速操作，讓用戶能夠快速的查詢河道磷含量，以此為基礎，對當前的水環境污染進行分析評價，并對將來的污染情況作預測分析進行灌溉管理，以市場機制為根本原則

（二）涉及主要技術介紹

1. 地理信息系統

GIS即地理信息系統，是在計算機硬、軟件系統支持下，對現實世界（資源與環境）各類空間數據及描述這些空間數據特性的屬性進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統[1]。

2. 水體氮和磷容量測算

環境容量概念最初是由日本學者于1968年提出來的，目的是為了在環境質量管理中實施總量控制。但是關于水環境容量的概念，國內外學者的說法并不一致，我國的一些學者認為：在一定的環境目標下，某一水域能承擔外加的某類污染物的最大允許負荷量，稱為該污染物在這一水域內的環境容量。也可表述為在保證某一水域水體質量符合規定的級別，在單位時間內能夠連續均勻地接納某種污染物的最大允許負荷量[2]。我國水體營養物質允許負荷量的研究正處于積極開展階段，目前尚未取得較為成熟的模型。

計算方法

由于湖（庫）水深不同，可以容納的氮、磷數量也必然不同，允許負荷量也有所不同，因此，Vollenweider考察了大量的湖泊后，根據實測數據，用回歸法得出了一組簡捷易行的經驗公式。即根據湖泊的平均深度f（m），推算出防止富營養化的可接受的納污量及危險的納污量：

總磷：

lgPA=0.6 lgf+1.40 （1）

lgPD=0.6 lgf+ 1. 70（2）

式（1）一式（2）中，PA為可接受的納污量，PD為危險的納污量。

總氮：

lgNA=0.6 lgf+ 2.57（3）

lgND=0.6 1gf+ 2.87（4）

式（3）一式（4）中，NA 為可接受的納污量，ND為危險的納污量。

總氮和總磷的允許負荷量預測公式

本文采用日本合田健等[3]人在研究日本湖泊富營養化時，提出的預測公式，對總氮和總磷的允許負荷量進行預測。計算公式：

Lo=Pz （Pn +Pm） （5）

式（5）中：L0為該水庫水體中總氮和總磷的允許負荷量（mg/m2？a）；P為該水庫水體中總氮、總磷的允許濃度（rag/L）；Z為水庫的平均深度（m）；Pm為水庫的沉降率（L/a），可由反推法求得，其經驗數據為10/Z；Pn 為庫水稀釋率。Pn 表達式如下：

Pn = 1/tn=q/v（6）

式（6）中，t 為庫水停滯時間（a）；q為人庫水量（萬m3/a）； 為水庫容積（萬m3）。

（三）結語

河道氮、磷分析評價系統是根據實際監測數據的錄入，實時的展示當前水體環境的氮磷含量，并對污染程度作出合理評估。通過該系統可以直觀的了解本地區的水體污染，有利于對該地區的環境治理和城市規劃。

本系統是運用VB語言基于GIS的應用開發，面向城市規劃或水環境治理部門，通過本系統能夠快速的了解河道當前的氮、磷含量，能對水環境污染情況有直觀的認識，有助于相關部門對該地區的規劃和治理。

參考文獻：

[1] 華一新，黃杏元等. 地理信息系統原理教程. 武漢：武漢大學出版社，2002. 1-298

[2] 李道西；李亦芳；李亮；劉桂麗；；縣域水環境容量核定及其應用研究[J]；水利水電技術；2011年06期

作者簡介：

李靜（1987.1--）民族：漢籍貫：黑龍江哈爾濱 性別：女 學歷：碩士 職稱：助教研究方向：水資源的高效利用endprint