丹江口水库汇水流域水质安全保障关键技术研究取得系列成果 - 水资源

图1 坡耕地农业面源氮磷削减技术示意图

图2 示范区与对照区效果图

图3 种植—养殖循环生态农业模式

图4种植—养殖循环生态农业模式碳、氮、磷平衡图

图5 农村生活污水处理工艺流程图

图6径流监测与污染负荷计算

丹江口水库汇水流域水质安全保障

关键技术研究取得系列成果

国家水体污染控制与治理科技重大专项河流水环境综合整治技术研究与综合示范主题

南水北调工程水质安全保障关键技术研究与示范项目河南丹江口水库汇水流域水质安全保障关键技术研究与示范课题

（课题编号：2012ZX07205-001）

十二五期间，由清华大学负责的“河南丹库汇水流域水质安全保障关键技术研究与示范课题”立足于水源区农业面源污染的解决，通过开展水源区特色作物生态种植与氮磷污染负荷削减技术、山地种养平衡模式畜禽养殖污染低排放关键技术和农村生活污染生态低耗防治技术的研究与示范，制定技术指南、工程技术规范和关键设备标准，形成了基于面源污染防控的河南丹库汇水流域水质安全保障关键技术体系，并建立了技术推广模式在丹江口水库流域进行全面的技术推广。

丹江口库区及上游水质安全是保障南水北调中线工程发挥供水效益的前提，是工程成败的关键，南水北调中线工程水源区面源污染日趋严重。为保证水源区高标准水质要求，亟待开展水源区面源污染控制关键技术与示范研究，建立生态化种养产业发展技术、水土肥流失有效控制技术，研究高出水水质、低投资、低能耗、低运行成本的“一高三低”稳定达标技术，在促进地方特色产业持续发展的前提下，建立有效削减和预防面源污染的流域综合管控措施，保障《丹江口水源区水污染防治和水土保持规划》和《丹江口库区及上游地区经济社会发展规划》的顺利实现。经济有效的面源污染防治技术不仅可以保证南水北调中线工程水源区的水质，而且可以为全国其他地区面源污染的防治提供技术支持。

课题以南水北调中线工程水源区为研究对象，以实现水源区经济社会发展和确保一库清水北送的南北双赢战略为研究总目标。通过工程化研究，开发了水源区特色作物生态种植与氮磷和有机污染负荷削减技术、山地种养平衡模式畜禽养殖污染低排放技术和形成了农村生活污染生态低耗防治技术关键技术体系，构建了水源区水质安全保障关键技术体系和技术推广模式。

1、水源区特色作物生态种植与氮磷和有机污染负荷削减技术及示范。

该技术包括：坡耕地土壤氮磷截留与阻控技术；适用于茶叶柑橘特色作物的有机肥、生物防菌剂、缓释肥的研发及施用技术、新型植物篱—复合渗滤床技术。

成果应用：在河南南阳淅川县建立茶叶特色作物生态种植与氮磷削减示范工程1项，示范面积480亩，示范推广面积达2700亩；建立柑橘特色作物生态种植与氮磷削减示范工程1项，示范面积560亩，示范推广面积3240亩。针对茶叶种植，通过使用抗病虫害品种、生物药剂、缓释措施，实现农药减量60%，通过使用有机肥、包衣缓释化肥实现化肥减量20%；坡耕地土壤氮磷流失减少54%；针对柑橘，通过使用抗病虫害柑橘品种、生物药剂、缓释化肥手段，实现化肥用量均减少20%，坡耕地土壤氮、磷流失减少43%。

2、山地种养平衡模式畜禽养殖污染低排放关键技术及示范。

在河南内乡县牧原养殖有限公司第十七分厂开展畜禽养殖与生态种植有机结合的山地种养平衡低排放技术的工程示范，合理利用畜禽养殖废弃物作为生态作物的肥料，实现种养平衡。

3、农村生活污染生态低耗防治技术的研究与示范。

水源区农村经济发展欠发达、生活污水排水间歇、排入污水量较小等特点，试验选取以人工快渗处理系统（Constructed Rapid Infiltration，简称CRI）为核心的强化快渗技术。在河南省邓州市裴营乡和谐社区移民安置区建设农村生活污水生态低耗治理技术示范工程1项，处理该小区330户居民的日常生活污水。示范工程的出水水质稳定达到生活杂用水标准（SS 10mg/L 、COD 50mg/L、NH3-N 20 mg/L），实现了“高出水水质、低投资、低能耗、低运行成本”的目标。

4、面源污染负荷定量与半定量的测算技术。

按淅川县当地的地形、用地类型与水利条件，将综合示范区划分为31个汇水子流域，建立SWAT模型，基于现场监测数据和试验结果，模拟计算区域面源污染负荷，并对各项面源污染防控措施的效果进行评估。

研究结果表明：

（1）研究区域总面积约为110 km2，根据输出系数法计算课题研究期间综合示范区总氮、总磷的平均负荷为192.0 t、23.8 t，应用SWAT模型模拟得出总氮、总磷的平均负荷为109.6 t、21.1 t。研究区域中耕地面积最大为6381 ha，占总面积的57.55%，研究区域内49.82%为黄褐土。研究区域内泥沙总量、径流总量与降雨量变化趋势相同，而总磷、有机磷、无机磷、有机氮、氨氮、总氮变化趋势与泥沙量相同。

（2）耕地对研究区域的氮、磷负荷贡献最大，对总氮、总磷的总负荷贡献率达到了68.5%、60.9%。

（3）不同控制措施对于研究区域氮、磷污染的削减率是不一样的，带状种植对氮、磷的削减率达到了23%、40%；梯田对氮、磷有着更高的削减率，分别达到了31%、54%；渗滤沟（50 cm填料层）对于总氮、总磷的削减率分别为49.1%、53.8%；当在研究区域应用“植物篱—复合渗滤床”工艺之后，经过合理的设计，可以使得研究区域内主要河流水质达到地表水Ⅱ类标准。