上海滴水湖集水区土地利用动态及其对径流污染的影响

摘要

本文以上海滴水湖集水区为研究区域，分析了土地利用/覆被变化对集水区径流量和污染量的影响，并深入分析了二级集水区土地利用/覆被变化对降雨径流和面源污染在数量和空间分布特征上的影响，还探讨了土地利用/覆被分类对估算面源污染量的影响。
　　 (1)土地利用变化特征及其驱动力
　　 从1994年到2008年，受海塘建设、滩涂围垦和临港新城开发建设的多重因素影响，土地利用变化趋势可分为三个阶段。1）缓慢变化阶段（1994-2000）：受海塘建设和滩涂围垦的影响，湿地和水域面积呈增长趋势，其他土地利用类型面积变化较少，综合动态度为0.08％，建设用地的动态度为0.18％，郊区城市化较缓慢。2）显著变化阶段(2000-2006):受海塘建设、滩涂围垦和临港新城开发建设的影响，呈现滩涂湿地、林地、建设用地快速增加和耕地、水域面积减少的趋势，综合动态度为1.85％，建设用地动态度为7.93％，城市建设速度明显提高。3）加速变化阶段(2006-2008):受临港新城快速城市化的影响，草地、建设用地增加和耕地、水域面积减少，湿地面积从前两个时期的正增长转为负增长，综合动态度为8.40％，建设用地动态度为8.45％，郊区城市化进程加速。与此同时，发现研究区以九四大堤为界，东西两侧城市建设速度不均衡，东侧城市建设速度高于西侧。
　　 (2)土地利用/覆被变化对地表径流量和污染量的影响
　　 从年际变化角度分析，1994年到2008年，滴水湖集水区的年地表径流量和N、P负荷在数量方面呈上升趋势、空间变化趋势较为明显。地表径流量和N、P负荷量高值区从初期局限于几条主干河流两旁，逐渐开始向以滴水湖为中心，沿河流和道路向外辐射的环状分布带聚集，与该区域土地利用类型面积、结构和用地强度的变化基本一致。从空间分布特征分析，2008年二级集水区地表径流量和N、P污染负荷的高值区不是完全一致，但是基本集中在研究区的中西部和西北部，这与该区域密集分布着城镇住宅、工矿商服等高强度土地利用方式密切相关。
　　 (3)土地利用覆被分类系统对地表径流污染量估算的影响
　　 从土地利用/覆被与径流的关系和污染物输出系数出发，将全国土地利用分类系统进行细化并调整为二级分类系统，用于解决土地利用/覆被类型与面源污染估算的衔接问题，发现土地利用/覆被分类系统对面源污染估算有较大的影响，大棚对区域径流量和污染量都有显著的影响，养殖业对区域径流污染的贡献率是相当大的。以2008年土地利用/覆被数据为例，从水文角度考虑将耕地划分为水田、旱地和大棚，年产流量减少了145.8万吨，TN和TP分别减少了9.37t和2.34t，虽然大棚的面积只是旱地的3倍，但是地表径流总量却是旱地15倍，而地表径流污染量却只有旱地的一半。从污染输出系数考虑，将水域划分出养殖池，虽然养殖池的面积只占到水域面积的1/3，但是TN和TP负荷量却是整个水域污染负荷量的56.3g％和67.66％。