中国农村地区水资源管理与饮水安全设计论文

'基于GIS/SWAT的双城市非点源污染控制专家决策系统GIS/SWAT-basedDecisionSupportSystemforNon-pointSourcePollutionControlinShuangcheng2008年11月国家项目办黑龙江项目办联合国开发计划署中国农村地区水资源管理与饮水安全黑龙江子项目研究报告UNDP-CHINADrinkingWaterSafetyandWaterResourcesManagementinChina’sRuralAreas,HeilongjiangPilotProjectResearchReportChongzhouPilotProjcetReport新疆项目办138 项目简介“中国农村地区水资源管理与饮水安全”项目由联合国开发计划署、水利部、商务部中国国际经济技术交流中心和可口可乐公司四方合作建立，项目为期4年，总投资679.2万美元，旨在通过调查、研究、培训、示范和宣传等一系列活动，增强水资源规划能力，完善管理机制，加强农村水治理和决策能力。在地方层面上，该项目将着重在四川、黑龙江、新疆和辽宁四个省建立示范点，力图改善农村地区的饮用水质量和饮用水状况，提高水源性地方流行病的预防和治疗水平，强化水源保护和生态环境恢复能力，促进生态修复和生态农业的发展。在项目的总体架构之下，企业与公共部门合作的重点是在四川和新疆等农村地区的小学建立试点项目。这些小学目前缺乏基本的卫生设施，如清洁的厕所。该项目不仅将帮助改变这一状况，同时在学校健康管理方面实施健康教育和技术培训，以减少水源性疾病的发生，并提高小学生的保健意识和知识.ProjectProfile“ImprovedWaterResourcesManagementandDrinkingWaterSafetyinRuralRegionsofChina”project,fundedbylocalgovernment,UNDPandCoca-ColaCompany,isformulatedbyUNDP,CICETEandMinistryofWaterResourceswithatotalinputofUS$6,792,000duringa4-yearperiod.Itaimsatenforcementofwaterresourceplanning,management,ruralwatermonitoringanddecisionmakingthroughaseriesofincludingaspolicyandstrategicresearch,multi-leveltrainingandcommunitybasedparticipation,demonstrationengineeringanddissemination.Atlocallevel,4plotsiteswillbeestablishedinSichuan,Heilongjiang,XinjiangandLiaoningrespectivelytoimprovelocaldrinkingwatersupplyandsafety,preventwater-bornediseases,controlandmanagenonpointpollutionandfacilitatetheecologicalrehabilitationanddevelopeco-agriculture.Withintheprojectframework,itemphasizesandhighlightscloserpublicandprivatepartnership,whichreflectsinCoca-Cola"scontributiontoestablish4pilotelementaryschools(PhaseI)inruralareasofSichuanandXinjiang,wherehavedifficultiesinaccessingtosafelydrinkingwaterandarelackofsanitationfacilities.Theprojectwill,notonlyimprovedrinkingwatersafety,sanitationandhygiene,butalsoupgradetheirawarenessandknowledgeviahealtheducationandtechnicaltraining.版权：UNDP中国政府CopyRight:UNDP中国政府138 摘要中国政府和联合国开发计划署共同实施中国农村地区饮水安全与水资源管理示范项目旨在建立一套完整的、有效的、适合社会主义新农村建设及农业可持续发展的流域水系非点源污染防控模式，为农村饮水安全提供保障。该计划的示范项目之一是在黑龙江省双城市建立非点源污染专家系统，开展系统的农村非点源污染控制技术研究与示范，通过对双城市非点源污染信息查询、负荷计算、污染重点区域和重点污染物识别、污染成因分析等评估非点源污染的严重程度，建立污染治理对策，对区域水资源管理和计划提供有效的支持。本项目建立了一套黑龙江省双城市非点源污染综合评价决策支持系统和智能专家库决策方法。该专家决策系统的建立包括三大模块：(1)情景设置(2)水文模型(3)数据库。该系统综合考虑影响双城市非点源污染的多种因素，分别反映对生态、区域水环境质量、农林牧渔、农村城镇、工业等五大因素的特定考虑。用户通过友好交互式图形界面进行选择或输入定量信息，对各基层因子进行初步的判断和评价。系统调用智能专家库确定各级各类因子的相对重要性，产生模块内部和模块之间的权重关系。本系统使本地信息和专家知识紧密配合，逐级汇聚，最终形成对双城市非点源污染程度的科学判断。本项目运用基于GIS/SWAT的专家决策系统138 以集成不同领域内多位专家的经验和知识，从而形成对决策影响因素的多领域综合判断，提高决策支持的科学性。该方法特别适用于处理多目标多层次的系统问题和难于完全用定量方法分析与决策的系统工程中复杂问题，它可以将人们的主观判断用定量形式表达和处理，是定量与定性相结合的分析方法。该决策支持系统以快速、实时、灵活、人机对话、图像显示的方法处理复杂的农业非点源污染问题，有助于决策者了解农业、经济等活动对水资源的影响，为农民利用决策支持系统指导生产实践提供可能，以实现非点源污染的有效控制。138 EXECUTIVESUMMARYTheGOC-UNDPGPAdevelopsafewaterdrinkingmanagementprojectsinruralareasinChinaaimsatbuildanintegratedandeffectiveNon-pointSource(NPS)PollutionControlwhichissuitfordevelopmentofsocialistcountry.Asoneofpilotprojects,IntegratedDecisionSupportSystemforShuangchengNPSmanagementwasestablished.ItwouldassessthedegreeofNPS,establishpollutioncontrolstrategyandprovidethesupportforlocalwatermanagementthroughdatacollecting,loadcalculation,contaminatedareaandcompoundidentificationandNPSpollutionanalysing.Inthisproject,GIS/SWAT-basedDecisionSupportSystem(DSS)forShuangchengcityinHeiLongjiangprovincehasbeendevelopedthroughtheapplicationsofadvancedinformationtechnologiesandintelligentexpertsystem(IES).TheDSSsystemwasachievedthroughthedevelopmentandintegrationofthreecomponents:(1)scenariogenerator;(2)hydrologicalmoduleand(3)database.Thecoreofthissystemoffivemodules,correspondingtofivefactorsrespectivelyincludingecology,localwaterquality,agriculture/forestry/fishing,ruralareaandindustry.Thissystemallowsdecisionmakerstoexpresstheirconsiderationsonvariousfactorsthroughafriendlyinteractiveinterface.ThisbasicinformationwillbeinterpretedandconcludedviaIES,whichisanintegrationofknowledgefromagroupofmultidisciplinaryexperts,138 togenerateanumberofindexesthatcandescribethesuitabilityoftargetedregionforNPSmanagement.Thesimulationresultscoupledwithscenarioinformationwouldenhancetheabilityoflocaldecisionmakerstounderstandtheimpactofvariousagriculture/economicactivitiesonwaterqualityandtoevaluatetheperformanceofvariouscontrolmeasuresforNPSpollution.ItwouldbeademonstrativesystemforpossiblelaterreplicationinotherChineseruralareas.TheResearchisundertakenbyProf.HuangG.H.,InternationalChiefTechnicalandconsultantsfromNorthAmericanEnergy,AgriculturalandEnvironmentalResearchInstituteandForbridgeInternationalGroupinclosecooperationwithHeilonjiangProjectOfficesandnationalconsultants.138 138 目录项目简介iiProjectProfileii1.前言12.项目背景43.现状调查73.1.自然概况73.1.1.地理位置73.1.2.地形地貌83.1.3.气候83.1.4.水文地质93.1.5.资源113.1.6.交通123.2.社会经济概况133.2.1.社会状况133.2.2.经济状况163.2.3.工业和建筑业203.2.4.第三产业213.2.5.固定资产投资233.3.环境质量状况、污染源调查及现状分析243.3.1.环境质量状况243.3.2.污染源调查及现状分析253.4.生态环境现状及存在问题273.4.1.生态环境现状273.4.2.生态环境问题28138 3.5.生态环境保护工程及措施303.6.本项目调查研究方法303.6.1.调查表法303.6.2.谈话法324.情景设计344.1.非点源污染来源354.1.1.土壤侵蚀354.1.2.农田化肥、农药施用354.1.3.居民生产生活垃圾、污水和畜禽粪便364.1.4.农田污水灌溉374.1.5.城镇地表径流污染374.1.6.矿区、建筑工地和林区地表径流污染384.1.7.大气干沉降与湿沉降384.1.8.底泥二次污染（又称内源污染）394.2.非点源污染驱动力404.2.1.非点源污染物总量和环境自净能力414.2.2.土地利用方式424.2.3.施肥/药数量、种类、结构及方式434.2.4.耕作和灌溉方式444.2.5.农事活动时间454.2.6.地形地貌、土壤植被464.2.7.气候水文特征474.2.8.社会驱动力485.基于GIS/SWAT模型的非点源污染专家系统开发575.1.农业非点源污染模型575.2.SWAT模型应用于农业非点源污染63138 5.2.1.SWAT模型的结构特点及其原理655.3.SWAT模型应用于双城市非点源污染治理与控制755.3.1.基础数据准备755.3.2.子单元划分与计算775.4.建立流域情景模型785.5.情景模拟结果805.5.1.对区域水文条件的影响805.5.2.对区域水质状况的影响836.数据库开发与系统介绍876.1.数据库开发876.1.1.数据库选用876.1.2.数据库开发平台876.1.3.数据结构886.1.4.开发的初始界面906.2.系统构架及核心模块介绍916.2.1.生态模块926.2.2.区域环境质量模块956.2.3.农林牧渔模块976.2.4.农村城镇模块986.2.5.工业模块986.2.6.非点源污染控制措施模块997.系统使用1017.1.安装指南1017.1.1.启动安装程序NDSSSetup.exe1017.1.2.安装说明1017.1.3.选择安装文件夹102138 7.1.4.确认开始安装1037.1.5.安装进度提示1047.1.6.安装完成1057.2.登录系统1057.2.1.启动应用程序1057.2.2.登录系统1067.2.3.查看简介1077.2.4.主窗口1077.2.5.修改密码1087.3.数据录入1087.3.1.进入模块1097.3.2.选择分类1097.3.3.开始录入1107.3.4.跳转到下一个分类1117.3.5.返回主窗口1117.4.核心数据修改1127.4.1.打开系统面板1127.4.2.修改核心数据1137.4.3.保存数据1147.5.查看录入数据1157.5.1.查看所有录入数据1157.5.2.分模块查看数据1167.6.系统管理1177.6.1.管理控制台1187.6.2.清除所有数据1197.6.3.编辑核心数据120138 7.6.4.用户管理1217.6.5.目录管理1227.6.6.录入项目管理1237.7.查看分析结果1237.8.系统需求说明1258.结论126参考文献128138 1.前言造成水环境污染的来源，可分为点源污染和非点源污染两大类。点源污染是指工业废水和城市生活污水的排放，一般都是集中从排污口排入水体。非点源污染也称面源污染或分散源污染，是指溶解和固体的污染物从非特定的地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等)并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染[1]。与点源污染相比，非点源污染发生具有明显不同的特点，即非点源污染起源于分散、多样的区域，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂、潜伏周期长，因而识别和防治十分困难[2]。随着对工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，非点源污染已经取代点源成为水环境的重要污染源，甚至是首要污染源。而在各类非点源污染中，农业非点源污染最为突出。尽管当前受经济大环境的影响，乡镇企业增长速度放缓，但大量在城市难以生存的重污染行业和企业开始向农村地区转移，加上农村生活污染的比重也有一定幅度的攀升，这些因素导致了非点源污染的负荷比重逐步上升使得农村的水污染呈现出不断加剧的趋势。138 在我国非点源污染所造成的水环境质量恶化问题已日显突出。目前国家对环境监测等技术方面的硬件建设比较重视，相比之下，对相关的政策制定和制度安排重视不足，特别是对现在污染的特征和规律缺乏认识，不能从流域和系统的角度进行统筹安排、综合防治。各级政府的环境财政投资导向主要集中在城市，对农村地区投资不足；对流域下游投资较多，上游投资明显不足；对末端治理投资较多，对源头预防重视不够；对调水、水库等工程措施考虑较多，对水污染治理问题关注不够，从而无法做到标本兼治。尽管在非点源污染控制方面开展了一些探索性工作，但整体上缺乏系统的科技攻关和技术示范，尚不能为我国非点源污染控制提供相对完整的技术路线。鉴于此，在联合国计划开发署的支持下，由以加拿大里贾纳大学为主联合其他单位组成的课题组于2008年在黑龙江双城市开展了系统的农村非点源污染控制技术研究与示范。本项目建立了一套基于GIS/SWAT模型的黑龙江双城市非点源污染综合评价决策支持系统和智能专家库决策方法。该系统综合考虑影响双城市非点源污染的多种因素，分别反映对生态、区域水环境质量、农林牧渔、农村城镇、工业等五大因素的特定考虑。用户通过友好交互式图形界面进行选择或输入定量信息，对各基层因子进行初步的判断和评价。系统调用智能专家库确定各级各类因子的相对重要性，产生模块内部和模块之间的权重关系。本系统使本地信息和专家知识紧密配合，逐级汇聚，并138 以快速、实时、灵活、人机对话、图像显示的方法处理复杂的农业非点源污染问题，最终形成对双城市非点源污染程度的科学判断并为农民利用决策支持系统指导生产实践提供可能，以实现非点源污染的有效控制。138 1.项目背景黑龙江双城市位于松嫩平原东南部，是黑龙江省的南大门，地理位置在东经125°41′～126°42′北纬45°08′～45°43′。地貌总体特征由东向西可分为高平原、阶地和河漫滩[3]。作为双城市南、西、北边界的拉林河、松花江是区内的两条长年性河流，其次、还有两条季节性河流即运粮河和裤衩河。另外在河漫滩及阶地地区建有水库9座，其中中型水库一座，总库容7304.7×104m3。全市总计有乡镇24个，村民委员会376个，乡村户数17．7万户，人口达67.5万人。地表水是双城市水资源的主体，主要由境内水资源和过境水资源组成。区域平均年降水量为471rnnl，多集中在5～9月，占全年降水量的87．3％。全市多年平均地表水径流总量为405×104m3。地下水可采量为1．84×104m3。目前全市总需水量为2.27×104m3，取用地下水量为4269．4×104m3，占总需水量的18.8％；取用地表水量为1.84×104m3，占总需水量的81.2％。其中农业用水1.49×104m3，大部分取用地表水，占总需水量的65.5％；工业用水420×104m3，占总需水量的全市人均水资源占有量1508m3，耕地面积平均占有量为7050m3／hm2，均低于全国平均数。全市过境河流，松花江、拉林河及其支流水质总体符合《中华人民共和国地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中的Ⅲ类水，城(镇)138 区岸边附近存在一定范围的污染带；石人水库、万隆乡、杏山乡松花江段等水质总体良好，一般为国标中的Ⅱ、Ⅲ类水；部分区域，如兰陵段拉林河出现不同程度的超标；城镇生活饮用水标准基本达到国家标准[4]。双城市是黑龙江的主要社会经济活动区和未来发展的重要空间资源，它的发展对于黑龙江省具有举足轻重的地位。然而双城市农业人口居多，然而由于土壤侵蚀、农田化肥、农药施用、居民生产生活垃圾、污水和畜禽粪便的低效处理等因素近几年造成了双城市地下水及拉林河和松花江水质的严重污染，农村水环境污染事故时有发生，取水条件、设施落后(大多数生活用水取自各户的浅水井)，影响了居民身心健康，严重制约双城市的经济发展。由于人们开始意识到农业非点源污染的潜在危害，为了评价其影响而产生了定量化研究的需求。对农业非点源污染进行定量化的最直接有效的途径就是数学模拟，即采用以方程为主要形式的数学手段，模拟各种非点源在水文循环的作用下，对水体造成的污染，以及污染物在水文循环的各个环节迁移、转化的过程，在空间和时间序列上对非点源污染的产生机理进行模拟分析，从而对整个流域及流域内发生的污染过程进行定量化描述[5]。针对以上本课题将进行GIS与SWAT138 模型的部分耦合，建立非点源污染信息系统与专家系统，在黑龙江双城市开展了系统的农村非点源污染控制技术研究与示范，实现对黑龙江省双城市快速的非点源污染信息查询、负荷计算、污染重点区域和重点污染物识别、污染成因分析、污染治理对策确定等功能。138 1.现状调查1.1.自然概况1.1.1.地理位置双城市位于东经125°41′～126°42′，北纬45°08′～45°43′，处于黑龙江省西南部，省会哈尔滨市区西南30公里。东、东南与阿城、五常接壤；南、西以拉林河为界，与吉林省的榆树、扶余为邻；西北、北隔松花江与肇源、肇东相望；东北紧靠哈尔滨市区。全境东西长85公里，南北宽65公里，总面积3112.3平方公里，核4668432.7亩[6]。图1双城市地图138 1.1.1.地形地貌双城市位于松嫩平原中部，土质肥沃，多为黄粘土，其次为黑粘土，宜于种植旱田。全境为冲击平原和阶地，呈平原地貌，无山，地势平坦，东北部稍高，北部和西北部有起伏的漫岗，东南较洼，大部分为平地，海拨高度为120～210m，相对高差为100m。可分为平原和沿江河两个地貌单元，其中土地面积4343035.7亩，占全境面积的93％；水域面积325397亩，占总面积的7％[7]。1.1.2.气候双城市属中温带大陆性半湿润季风气候区，受季风影响，气候冬长夏短，四季分明。春秋两季多为西南风，最大风力6-8级。1952~2006多年平均降水量在491.1mm，降水大部份集中在6-9月份，降雪集中在12月到翌年1月。多年平均蒸发量为1241.2mm[8]。年平均气温3.5℃，最冷（1月）平均气温-19.4℃。最热月（7月）平均气温22.8℃，年有效积温2600～2800℃。无霜期144天，每年10月末至翌年4月初为冻结期，标准冻结深度为1.93m[9]。138 图2双城市气象站1952-2006年降水量变化柱状图图3双城市气象站1998-2006气象要素图1.1.1.水文地质双城境内有松花江、拉林河及运粮河等河流。其中拉林河位于双城市南部，为黑龙江省与吉林省分界线[10]。起源于张广才岭，自东向西而流，过双城市金城乡后，流向西北最后注入松花江。双城境内流经长度为135km，多年平均径流量为33.1亿m3，年平均径流深为138 180.5mm，多年平均输沙量为62.2m3。松花江分布于双城市西北部，为双城市与哈市、肇东及肇源分界河。双城市境内流经长度为65km，多年平均径流量为1177.9m3，年平均径流深为102mm，多年平均输沙量为495m3[11]。运粮河分布地双城东北部，为人工开凿河流。双城市开采高平原地下水主要为第四系含水层，自上而下可分3层：浅部黄土状土及粉砂中孔隙潜水或微承压水层，含水层厚6～10m，水位埋深2.54～10.10m，单井涌水量<100m3/d，Kcp3×10-4～3×10-3m/d，为弱含水层[12]。主要靠非冻结期降水入渗补给。深部上层中细砂、中粗砂、含砾中粗砂中孔隙承压水层，含水层厚20～40m，水位埋深3.54～10.32m，含水层顶板埋深小于40m，单井涌水量1000～3000m3/d，K4.19～42.10m/d，导水系数50.28～810.66m2/d，HCO3-Ca型水。主要靠浅部潜水下渗越流补给，含水层顶板厚15～25m。为亚粘土，据哈尔滨市资料，垂直渗透系数无压时1.321×10-5～2.345×10-5m/d，自重压时1.140×10-7～1.812×10-7m/d。深部下层砾质中粗砂、砂砾石中孔隙承压水层，含水层厚2～8m，水位埋深6.6～8.5m，顶板埋深45～65m，单井涌水量1000～3000m3/d，K50.2～62.1m/d。HCO3-Ca·Na型水，矿化度0.56～0.67g/L，Sr1.26～1.75mg/L，偏硅酸32.0～36.4mg/L，达到国家《GB8537-95138 饮用天然矿泉水》标准，属于复合型矿泉水，长期饮用可延年益寿[13]。1.1.1.资源(1)土地资源耕地总面积3374946亩，其中灌溉水田面积86140.2亩，旱田3273878.4亩，菜田14927.4亩。牧草地264492.7亩，其中天然草地260429.9亩，人工草地4062.8亩。未利用土地总面积690007亩，其中荒草地47249.7亩，盐碱地1128亩，沼泽地7004.8亩，沙地1770.8亩，其它未利用土地11148.7亩[14]。(2)矿产资源   双城市属资源贫乏区，已探明和开采的矿产资源有五种：石油分布在临江、水泉、杏山、万龙等乡镇，在白垩地层1200一1500米之间，储有工业价值的原油。天然气分布在永胜乡至哈尔滨市太平区之间。据石油勘测部门探明储油面积1500平方公里，储量达3700万吨，按每年开采50万吨计算，可开采70年，前景十分可观[15]。目前已打油井近300眼，年开采量达10多万吨。石英砂（建设用砂）主要分布在拉林河流域，年开采量在500万立方米左右，是双城市建筑市场的主要建筑材料[16]。砖瓦用粘土分布较广，已探明储量为785.4万立方米，保有储量为565.2138 万立方米，是红砖生产的主要原料。矿泉水是省内不可多得的矿产资源，分布在公正乡、五家镇、农丰镇，储量丰富。　　(3)水利资源　　双城市三面靠水，松花江位于北部，流经四个乡镇，流程全长65公里，拉林河围绕南、西边境，流经七个乡镇，沿双城市流程全长135公里。双城市水资源由两部分组成，地表水和地下水。地表水资源一部分为境内地面径流量，另一部分为过境的江河水。地下水资源比较丰富，全市可开采的地下水资源总量为1.83亿立方米，年开采量为0.3亿立方米，占可开采量的16.4％[17]。(4)旅游资源双城市旅游资源丰富，双城镇内有一条旅游热线：双城堡火车站一第四野战军指挥部旧址一观音寺一承旭门楼一承恩门楼一魁星楼一七宝佛塔道源禅寺。农村有农丰镇花果山度假村、兰棱镇休闲旅游度假区。待开发旅游景点有双城镇的魁星楼公园、金城乡的金兀术御妹金兀鲁御花园及农丰镇的龙母庙。双城市的城市建设日新月异，商服等网点档次高，条件好，为各方游人提供了方便舒适的条件，可供休闲、娱乐、购物和住宿。1.1.1.交通双城交通发达，京哈、拉滨两条铁路和同三、京哈、哈前、哈大四条公路穿境而过，距哈尔滨国际机场仅30138 公里，松花江主航道通过永胜、临江两个乡，并且在临江乡的三家村设有船站，水、陆、空交通便捷，区位优越。1.1.社会经济概况1.1.1.社会状况双城是东北历史名城，满族发祥地之一。全市辖9镇15乡1个社区246个行政村。2007年末全市户籍总人口813497人，其中男性人口413925人，女性人口399572人；非农业人口182204人。全年出生人口8752人，死亡人口1940人，人口出生率10.8‰，死亡率2.4‰，人口自然增长率8.4‰[18]。全市从业人员平均工资16302元，比上年增长24.2％，在岗职工平均工资16186元，同比增长24.5％。其中制造业在岗职工平均工资15715元，同比下降18.6％；事业在岗职工平均工资16094元，同比增长29.7％；行政机关在岗职工平均工资18570元，同比增长39.8％[19]。据抽样调查，全年城镇居民人均可支配收入7774元，同比增长11.5％；人均生活费支出5368元，同比增长7.2％，其中食品类支出1512元，医疗保健支出924元，同比下降24.9%居住支出665元，同比增长11.3%。农村居民人均纯收入5422元，同比增长17.4％；农村居民人均生活费支出3408元，同比增长10.5138 ％，农村居民人均生活用房面积24平方米。农民文化娱乐消费比重5.6%，农村彩电普及率100%，农村电脑普及率3%。农村恩格尔系数38.6%，城镇恩格尔系数28.2%[20]。年末各种社会福利收养性单位数24个，各种社会福利收养性单位床数。参加基本养老保险在职职工47364人，参加基本医疗保险5.36万人，参加基本医疗保险的职工数38800人，参加失业保险人数10970，城镇居民最低生活保障人数16535人，农村居民最低生活保障人数5926人，农村传统救济人数2255人，参加农村合作医疗的人数440570人，参加农村养老保险的人数73113人[21]。年末拥有各类全日制学校355所，其中普通中学47所、职业中学1所、小学287所、特殊教育1所、幼儿园12所。在校学生94379人。小学辍学率0.017%；初中辍学率0.47%；高中毛入学率51.3%。师资队伍建设继续加强，全市小学专任教师3012人，其中专科以上学历2129人，占比70.7%，普通中学专任教师2573人，其中本科以上学历1803人，占比70.1%。专任教师与学生的比例是：普通中学1：17.6；小学1：18.27[22]。全年财政科学技术费用支出981万元，增长40.1％，占财政总支出的比重0.9％。全年双城市举办科技培训班245期。到2007年底双城市有科研所14个，自然科学学会30所，攻关项目2个，推广项目138 6个，农村推广站24所，水利站24所，畜牧兽医站24所，林业指导站24所。当年获专利授权数32件，发明专利数1件。全市专业技术人员9797人，农业技术人员976人，中级职称以上4330人，初级职称5467人[23]。年末全市有文化站24个，文化馆1个，公共图书馆1个，艺术表演团体1个，电影放映单位24个。艺术团体全年演出40场次；电影放映1600场次，观众292千人次。公共图书馆藏书7.5万册（件），年总流通量71千人次。电视台1座。全市电视综合人口覆盖率100%，有线电视覆盖率100%，有线电视用户其中农村5.3万户，城市2.2万户。入户率农村30%，城市50％[24]。              全市有卫生机构27家，其中医院3家，卫生院24家，个体开业诊所53个。年末有各类卫生技术人员1381人，其中医生1061人。全市医疗机构病床948张，平均每万人有病床11.7张、医生13人。全市农村建有村卫生室661个，社区服务站6个[25]。卫生防疫人员370人，5岁以下儿童死亡率12.5‰，婴儿死亡率10.4‰，产妇住院分娩比例99.9%。体育事业稳步发展，全市体育设施11处，田径运动场2处，乒乓球室32处，篮球训练室5处。专项训练人员11人，业余体校1所，教师10人。体育代表队11个，代表队人数180人，市举办竞赛22138 次，全市经常性活动人数30.64万人，占人口比例38.3%[26]。小城镇是转移农村剩余劳动力，加快二、三产业发展的重要载体。双城市努力把加快小城镇建设作为拉动和促进农村经济结构调整的重要措施，坚持从发展经济着眼，靠基础设施起步，政策驱动，统筹规划，分步实施，使小城镇建设在原有的基础上有了新的突破，载体功能不断增强。1998年以来，全市以双城镇为龙头，在8个建制镇、15个集镇全面掀起小城镇建设高潮。截止目前，已建成住宅综合楼60多万平方米，铺筑黑、白色路面40万平方米，各乡镇全面完成了电网改造，普遍实现了光缆通讯，对全市城乡62个集贸市场进行了规范和完善[27]。双城镇按照建设现代化中等规模城市的总体要求，总投资12亿元，实施了80余项建设工程。2003年以来，全市进入小城镇创业的农民达3万多人，占农村劳动力总数的11%，占农民离土创业总数的21%[28]。1.1.1.经济状况2007年全市生产总值171.4亿元，按可比价格计算，比上年增长12.4％。其中，第一产业增加值54.3亿元，同比增长7.9％；第二产业增加值55.8亿元，同比增长18.9％；第三产业增加值61.3亿元，同比增长10.7％。三次产业对生产总值增长的贡献率分别为19.9％、48.2％、54.3％。国民经济三次产业结构由上年的31：32.3：36.7138 调整为31.7：32.6：35.7。人均生产总值21066元，同比增长16.1％。财政收入58684万元，占生产总值比重由上年的3.1％提高到3.4％。全年城镇居民人均可支配收入7774元，同比增长11.5％；人均生活费支出5368元，同比增长7.2％。农村居民人均纯收入5422元，同比增长17.4％；农村居民人均生活费支出3408元，同比增长10.5％，农村居民人均生活用房面积24平方米。全年规模以上实现工业总产值61.9亿元，比上年增长13.9％。2007年，全社会完成固定资产投资429557万元，比上年增长33％。完成限额以上固定资产投资403710元，同比增长37％[29]。（1）农业双城，是全国闻名的粮食生产大县，粮食综合生产能力已稳定在30亿斤左右，粮豆薯总产连续多年居黑龙江省之首。双城市的农业持续发展模式经历了一个由单一粮食生产到粮牧结合，再到粮牧企一体化发展的过程。2007年双城市农林牧渔业总产值92.6亿元，按可比价计算，比上年增长9.4％，其中农业产值44.2亿元，同比增长13.2％；林业产值0.3亿元，同比增长3.6％；牧业产值45.2亿元，同比增长6％；渔业产值0.9亿元，同比增长2.4％；农林牧渔服务业产值2.0亿元，同比增长13.7%[30]。全年第一产业增加值完成54.3亿元，同比增长7.9%；其中：农业增加值完成24.0亿元，增长138 18.6%。全年农作物总播种面积327.7万亩，比上年减少1.9万亩，同比下降1.0％，其中粮食播种面积304.7万亩，同比增长1.2％。全年粮食总产量为34.39亿斤，同比下降0.8％。表1 主要农作物播种面积指标2007同比增长%稻谷（公顷）123873.5小麦（公顷）15-78.9玉米（公顷）1741054.5大豆（公顷）10648-21.5油料（公顷）109-62.9糖料（公顷）280-14.4蔬菜（公顷）5675-61.7 表2 主要农产品产量指标2007比上年增长%粮食产量（万吨）171.95-0.8水果产量（吨）458382.8糖料产量（吨）68256.2蔬菜产量（万吨）14.4-15.2油料产量（吨）295-61.8全年林业增加值完成0.2亿元，增长1.0%。全年木材采伐量3916立方米。全年畜牧业增加值完成28.1亿元，增长7.3%。肉类总产量10万吨，比上年增长11.6％[31]138 。年末生猪、家禽等存栏有不同程度下降，牛肉产量下降，猪肉、禽肉产量稳步增长，牛奶产量比上年略有增长。表3 主要畜牧产品指标2007比上年增长%肉类产量（万吨）1011.6猪肉产量（吨）480167.7牛肉产量（吨）28302-9.3禽肉产量（吨）1728438.2牛奶产量（吨）77565320.4禽蛋产量（吨）859790.2年末生猪存栏（头）361134-1.8奶牛存栏（头）27059917.6年末黄牛及肉牛存栏（头）20599840.7年末羊存栏（只）610778.6年末家禽存栏（万只）1030-1.0全年渔业增加值完成0.7亿元，同比增长2.9%。全市水产品总产量10092吨，比上年增长1.4％；养殖收获面积5267公顷，与上年持平。表4 渔业生产情况指标2007比上年增长%水产品总产量（吨）100921.4捕捞产量（吨）450持平养殖产量（吨）96421.4养殖收获面积（公顷）5267持平成鱼面积（公顷）4711持平育种面积（公顷）556持平138 农业产业，农业机械总动力56.3万千瓦特，同比下降2.8%；全年化肥使用量（折吨量）62240吨，同比增长11.3%；全年农药使用量679吨，同比下降30.5%；全年地膜使用量1537吨，同比下降44.2%；全年有效灌溉面积17850公顷，同比持平；全年农村用电量26211万千瓦时，同比下降0.3％。年末实有耕地334万亩，其中水田8.6万亩[32]。全市人均耕地4.1亩。1.1.1.工业和建筑业近年来，双城市把招商引资作为振兴工业经济的主体措施，实施大项目牵动战略，瞄准世界五百强和国际国内知名企业，重点引进对双城市经济牵动力强、具有广阔发展前景的大项目，推进了招商引资的战略升级。形成了以雀巢、娃哈哈、旺旺、汇源、菊花、雨润为代表的食品产业；以哈博、鑫岳为代表的纺织产业；以三环、华威、中强为代表的机电电子产业；以临江油田、承旭化工为代表的石化产业：以隆泰利、沛奇隆为代表的药品保健品产业；以鼎鑫、多多、建恒物流为代表的包装运输服务产业；以吉田、荣耀、四季春为代表的饲料产业等工业产业群体，初步形成了以食品、纺织、机电、饲料为重点的现代工业发展格局。全年实现工业增加值55.4亿元，比上年增长18％；实现工业总产值181.3亿元，同比增长21.4％。138 表5 规模以上工业经济结构指标单位数(家)工业总产值实绩（亿元）比重（%）总计：国有企业股份合作制企业股份制企业港、澳、台商投资公司其他4742286 761.97.40.520.930.82.3100120.833.8 49.73.7全年规模以上实现工业总产值61.9亿元，比上年增长13.9％。增加值完成25.3亿元，比上年增长19.5%。主营业务收入58.6亿元，增长17.7%；利税总额6.8亿元，增长23.5%；利润4亿元，增长52.8%；应收账款净额3.2亿元，增长28%；资产合计39亿元，增长15%；固定资产净值平均余额18亿元，增长14.6%；流动资产平均余额16.9亿元，增长21.6%。全部从业人员平均人数9280人，比上年增加了480人[33]。建筑业实现增加值3811万元，比上年增长20.4％。全市拥有三级以上资质的建筑企业5家，实现建筑业总产值16863万元，同比增长21.6％。全年住宅施工面积17.5万平方米，竣工住宅面积16.8万平方米。138 1.1.1.第三产业全年批发和零售业增加值实现217233万元，同比增长10.8%；住宿和餐饮业增加值实现4920万元，同比增长8.4%。全年社会消费品零售额34.5亿元，比上年增长10.9％。城乡消费品市场同步增长，其中县城和县以下零售额分别为28.3亿元和6.2亿元，同比增长分别为11％和10%[34]。分行业看，批发零售业零售额30.4亿元，同比增长12.2％；住宿和餐饮业零售额0.8亿元，同比增长7.1％。按经济类型分，国有及国有控股2.3亿元，同比增长0.3%；非国有32.2亿元，同比增长11.8%。 全年外贸进出口总额8269万美元，比上年增长39％。其中进口总额1745万美元，同比增长7.1％；出口总额6524万美元，同比增长51％。全年交通运输、仓储和邮政业增加值实现159455万元，同比增长10.6%。年末公路总里程2076.3公里，其中国家级公路117.8公里，县级公路216.8公里，乡级公路291.7公里。全县通公路行政村661个，通车率100％。年末拥有运输车辆27751。其中载客汽车5400辆，载货汽车1956辆，农用汽车13039辆，二轮摩托车5149辆，三轮摩托车2207辆[35]。全年公路运输货运周转量133260千吨公里，同比增长0.9%138 ；公路运输客运周转量76060千人公里，同比增长1.2%。铁路货运周转量3110千吨公里，同比增长12.8%；铁路客运周转量5530千人公里，同比增长21.9%。全市邮政业务总量2746万元，同比增长12.6％。电信业务总量21165万元，同比增长13.4％。年末本地电话用户数达到4135853户，其中农村电话用户83186户。年末移动电话用户数达到192339户。全市固定电话普及率14.3部/百人，移动电话普及率由上年末的23.5部/百人。年末互联网用户10276户。 1.1.1.固定资产投资2007年，全社会完成固定资产投资429557万元，比上年增长33％。完成限额以上固定资产投资403710元，同比增长37％。其中第一产业投资11760万元，同比下降52.1％；第二产业投资272969万元，同比增长33.5％，其中工业性投资270969万元，同比增长36％；第三产业投资131742万元，同比增长40.2％[36]。按性质分，新建完成投资234786万元，同比增长28.5%；扩建28887万元，同比下降47.3%；改建和技术改造103706万元。同比增长379.4%。按对象分建筑工程245992万元，同比增长39.8%；安装工程28505万元，同比增长127.3%；设备工器具购置132678万元，同比增长28.7%；其他9296万元，同比下降46%。本年施工项目181个，投产项目136138 个。1.1.环境质量状况、污染源调查及现状分析1.1.1.环境质量状况2007年双城首要空气污染物为可吸入颗粒物，均值为0.080毫克/立方米，达二级标准。二氧化硫0.020毫克/立方米；二氧化氮0.009毫克/立方米，均达二级标准。区域环境噪声值52.1分贝[37]。随着工农业发展和城市人口的增长，工农业废水和生活污水通过排水干线排到拉林河和松花江中。据环保部门测定，拉林河水质已由历史的Ⅰ类水质下降到目前的Ⅲ类水质，而2007年拉林河水质未能满足Ⅲ类水质功能区划要求；松花江由原Ⅰ类水质下到Ⅱ类水质，富营养化超标，特别是近年松花江流域的永胜、临江2个乡的石油开采，开采过程中的废水直接排到松花江，松花江水质有进一步恶化的趋势，它将给下游的哈尔滨市人民的生产生活带来威胁。双城市农村饮水安全问题主要体现在水质性缺水，如受高氟水、高砷水、苦咸水影响的饮用水源、肝吸虫流行区疫水的影响，以及人为因素导致水源污染等，而由此发生的饮水困难人口要远远多于缺水型困难人口。目前，全市需解决农村饮水安全总人数共计40.03万人[38]，其中污染水影响人数30．56万人，占需解决饮水安全总人数的75138 ％，基本上各乡镇均有，但以兰陵、五家、韩甸等乡镇为主。其它影响因素主要是氟超标、砷超标、苦咸水等，其中以氟超标较为严重，占需解决饮水安全总人数的20％。1.1.1.污染源调查及现状分析（1）工业点源污染工业布局不合理，大部分企业位于市区周围，规模较小、数量多，对市区环境影响较大；各企业小锅炉分散燃煤排放烟尘和SO2，多数没有除尘设备；原有的老企业工艺设备较落后，产生的污染物较多；水处理设施简单，防渗措施较差，更多的企业没有污水处理设施。各生产企业的废物无综合利用措施，直接排放，造成资源浪费；各生产企业的废水处理后直接排放，有些可以再次利用的，如可以绿化用水等，而造成的资源浪费。（2）非点源污染非点源污染主要起源于水土流失、农药与化肥的施用、农村家畜粪便与垃圾、农田污水灌溉、城镇地表径流、林区地表径流、废弃的矿山、大气的沉降以及可能产生污染的生产活动，如森林砍伐、水利建设、土地开发等污染源。随着对工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，非点源污染尤其是农业生产和生活活动引起的农业非点源污染，已经成为水环境污染的最重要的来源。双城市使用的农药品种主要有100余种，一般施用量为138 1.0~18.5kg/hm2，大多采用叶面喷施、随水冲施、包衣、土壤处理等方式；据相关研究报道的田间试验表明，喷洒的农药仅有20%-30%附在目标作物上，而30%-50%落到地面，其余进入大气中。双城市年化肥总用量为6万吨左右，单位耕地面积平均用量为270kg/hm2，主要肥种有氮肥(尿素、碳胺、硝胺)、磷肥、钾肥(硫酸钾)、复合肥、稀土等[39]。但有效利用率较低，平均每年农田氮肥流失率为33%-73%，化肥使用量和使用季节不当会造成水体富营养化，水体质量下降。可见，大量的化肥、农药通过雨水冲淋、农田灌溉、土壤渗透等途径进入河、库等水域。双城市2007年生猪存栏361134头，奶牛存栏270599头，黄牛及肉牛存栏205998头，羊存栏61077只，家禽存栏1030万只。畜禽养殖中，每年产生粪污六百万吨[40]138 。饲养圈地表含有大量压实的厩肥残余，若受到暴雨的冲击，牲口棚的径流就会非常浑浊，并且携带高浓度的营养物，直接进入水体造成污染。养殖过程中，施用清洁的水体冲洗饲养圈内外产生污水，排入沟渠、河流造成地表水污染或下渗造成地下水污染；清洁水体（如自然降雨、上游流水等）与养殖场的粪便等废弃物发生接触，使清洁水体受到污染；更不容忽视的是通过粪肥归田利用后发生营养物流失，造成地表水或地下水污染。目前，双城市多数养殖小区没有相应的粪污处理措施，粪便随意堆积，污水在明沟中流淌，致使生产环境受到污染，蚊蝇大量繁殖。有的小区运粪道与运料道交叉，无法保证防疫体系的安全。不断加大的石油使地表裸露，造成强烈侵蚀，是干扰性很大的土地利用方式；颗粒物本身可携带污油，会引起非点源污染。（3）其他污染问题双城市平均年秸秆产生量约为16万吨，目前综合利用率达40％，用于还田、养畜和作为生产原料被使用，其余的秸秆被浪费，甚至焚烧废弃，造成严重的空气污染[41]。1.1.生态环境现状及存在问题1.1.1.生态环境现状双城市有自然保护区4个，自然保护区面积20429公顷。双城自1978年开始纳入国家三北防护林工程建设以来，共经历了三北一期(1978年～1985年)、三北二期(1986年～1995年)、三北三期(1996年～2000年)、三北四期(2001年至今)四个时期的工程建设，平原林业建设有了飞跃的发展，由建国初期的以天然柳条通为主的不足11万亩发展到现在16.5万亩，森林覆被率由2.4%提高到现在的3.5%，形成了以农田林网为主框架，护路、护渠、护岸并举，网带片结合、乔灌草结合绿化、美化，香化，立体绿化为一体生态经济型防护林体系基本形成，正发挥者经济、社会、生态三大效益[42]。138 双城市现有林地17.2万亩，其中：用材林2.8万亩，防护林10.1万亩(其中：农防林9万亩)，经济林0.2万亩，薪炭林1.1万亩，未成林造林地2.9万亩。森林覆被率3.5%，活立木蓄积141万m3。农田实现林网化，形成林网7692个，林网庇护率90%以上。以同三高速公路和102线为代表的村级以上公路全部绿化，绿化里程达到1177km。松花江、拉林河和友谊渠排干支线沿岸已全部绿化，形成沿松花江、拉林河沿岸百公里的堤防林，正在发挥着防风固沙，涵养水源，保持水土流失的生态作用[43]。随着建设社会主义新农村步伐的加快，村屯绿化质量显著提高，全市650个自然屯已全部绿化，村屯绿化达标率达到80%。1.1.1.生态环境问题（1）水土流失经调查和有关部门分析，双城市现有水土流失面积18万公顷，，约占行政面积的58%。其中，风蚀面积14.2万顷，占水土流失面积的78%。多年来治理水土流失面积7.8万公顷，约占水土流失面积的42%[44]。双城市水土流的特点是风蚀兼局部水蚀。双城市春季受大气环流西风带控制和西伯利亚低压东移的影响，天气经常发生剧烈变化，多西南大风。年平均大风次数19.5次，大风日数在14—33天之间。季平均风速5.1米/138 秒。由于春风大，次数多，历时长，为风蚀发生提供了足够的动能。同时春季降水少，蒸发大和冻融共同作用，导致表层土攘松散、干燥，裸露土地面积达67%以上，为风蚀的发生创造了条件[45]。双城市年平均降水在410—520毫米之间，80%集中在7—9三个月内，导致大面积层状与细沟状面蚀发生。（2）湿地退化湿地具有保持水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候、美化环境和维护生物多样性等重要生态功能，被誉为“地球之肾”。双城湿地生态环境十分脆弱，由于人们不合理利用湿地资源，湿地环境问题十分严重，已严重影响到湿地的可持续发展和利用。双城在20世纪70年代以前有湿地面积4万多hm2，由于20世纪70年代在沿松花江、拉林河流域的湿地开挖人工水渠，将湿地的水资源全部排放到松花江和拉林河中，进行毁湿种地、毁草种地，再有上游修建水库，灌溉农田过度用水，来水减少，使整个流域草场退化，沙化严重，使原有4万多hm2湿地锐减到现在的2.7万hm2[46]。由于松花江和拉林河上游大力发展灌溉农业，过度利用水资源，造成松花江、拉林河下游来水量锐减，拉林河由过去十几亿m3锐减到不足1亿m3，估水季节引起河道20%断流，流域内的沼泽水塘全部干涸，枯水期松花江由历史上江面2km宽锐减到不足100m，船舶航行困难，很容易搁浅。两岸周边彻底沙化，双城沿江河9138 个乡镇的沙化面积由10%上升到30%，沙化土地面积由原来不足666.7hm2上升到近6666.7hm2，从飞机上俯视形成一个长百公里的黄色的沙带，成为沙尘暴的发源地之一[47]。1.1.生态环境保护工程及措施2007年9月24日，哈尔滨市县级规模最大的污水处理厂——双城市污水处理厂动工兴建，污水处理厂及管网工程总投资近亿元。双城市污水直接排放历史将由此结束。2007年国家投入林业资金471万元，其中：退耕还林工程336万元。全年造林面积150公顷，幼林抚育作业面积3115公顷，幼林抚育实际面积1848公顷，成林抚育面积53公顷，当年苗木产量500万株[48]。1.2.本项目调查研究方法本调查研究工作的目的是对双城市非点源污染的原因、污染物种类及来源、污染范围及途径、危害程度做出科学结论，对其造成的经济损失提供科学依据，直接为非点源污染的处理处置提供科学依据。调查研究可分为调查表和谈话，通过以上方法，获取双城市非点源污染决策支持系统的定性定量信息，归纳整理后，录入决策支持系统。138 1.1.1.调查表法（1）调查表的编制　　编制科学可行的调查表，是获得准确、全面、即时的信息的保证因素。调查表的品质，直接关系到调查研究的品质。所以，编制调查表，是调查研究的关键。编制调查表，要注意以下关键环节[49]。其一，界定双城市非点源污染调查研究的范围，列举一份详细的清单。这是本调查研究的出发点和基本层次。调查表是由一系列表格组成，所以必须确定该调查表的关键因素和关键词。首先必须分解调查主题，确定研究内容的基本项目，并相应确定抽样范围。编制表格，要从整体出发设计全面合理，又必须落实到具体问题。其二，准确把握调查项目的具体内容，客观地反映事物的全貌及蕴含的特性，并便于分析和对比。每一项调查项目，都由其特定的指标构成。必须确定要完成其调查内容项目应该设计的主要指标，这些指标的设计，最根本地要服务于事实本身，不能主观臆测，盲目加减；其次也要服从于调查目的，因为事物的产生与发展都是“多元决定”的，穷尽各个影响因素是不可能的，所以主要指标的设定也要从调查目的出发。　　（2）调查表的种类和基本格式138 调查表根据表格形式可分为单一表和一览表。将研究对象按一个标志分类的调查表称为单一表(或单项表)；按两个或两个以上标志分类的调查表称为一览表(或多项表)。　　调查表主要由几个基本因素组成：a.总标题。总标题是对本表基本内容的概括式说明。b.横竖行及标目。横行标目写于表的上方，竖行标目写于表的左方，分别指明具体的调查项目。c.数字资料。d.表尾。e.附录。包括填表说明、数字资料的来源、特殊项目的解释，以及其他必须注明而表中未体现的说明等。（3）表格编制的基本要求　　就表格作为文本而言，有如下要求：a.标题清楚准确，简明醒目。b.表的大小依据调查项目多少确定，以容纳所有项目为准。c.表中各项目排列不是随机的，而应是有系统的，一目了然。d.为防止答案有误，宜有相互参考的项目，便于分析和对比。e.表尾应注明调查单位、调查员或填表人姓名、填表日期。f.表内项目内容务必填写全称，对数据的来源要有特殊标记注明(虚线、实线等)。138 1.1.1.谈话法谈话法是研究者通过与双城市环境保护工作者的直接对话收集事实材料的一种调查方法。（1）谈话法要求　　a.谈话前的准备。根据调查目的拟定问题，最好先进行试谈，以便确定话题。选择教育谈话对象，一般采用随机抽样的方法。　　b.谈话技巧。研究者的态度要自然亲切，友好诚恳，使谈话对象乐意回答问题；谈话进行过程中，研究者要切忌毫无目的、漫无边际的交谈；访谈过程中，避免任何暗示；要及时准确的作记录，有时还可以录音。　　（2）谈话法的优缺点　　谈话法的优点是方便可行，问题的回答率高；有利于问题的深入探讨；常能提供更为真实的信息。　　谈话法的缺点是样本较少，代表性受到一定程度的限制；而且无法避免被试受主试的各种影响；无关变量较难控制。因此谈话法不独立采用，将其与问卷等方法结合使用。　138 1.情景设计作为水环境污染问题中较难处理的一种，非点源（Non-pointSources，NPS）污染正是相对点源污染而言[50]，是指大气、地面和土壤中的溶解性或固体污染物质(如大气悬浮物，城市垃圾，农田、土壤中的化肥、农药、重金属、泥沙、细菌和有机物，以及其他有毒、有害物质等)从非特定的地点，在降水(或融雪)径流的冲刷和淋溶作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括含水层、湖泊、河流、水库、海湾及滨岸生态系统等)并引起水体的富营养化，破坏水生生物的生存环境，降低河流、湖泊和河口的旅游价值和储水能力，引起排灌渠道堵塞和淤积，造成土壤生产潜力和水质下降。对于NPS污染，其发生具有随机性，污染物的来源和排放点不固定，污染负荷的时间和空间变化幅度大，并且在非点源污染引起的各种水问题中不同地区起主导作用的污染源类型也不同[51]。对于双城市而言，根据污染物的来源不同，非点源污染来自于农业、城镇、养殖业、林业、建筑业和开采业；更详细地分析，又以下列几个源头为主[52]——（1）土壤侵蚀、（2）农田化肥、农药施用、（3）居民生产生活垃圾、污水和畜禽粪便、（4）农田污水灌溉、（5）城镇地表径流污染、（6）矿区、建筑工地和林区地表径流污染、（7）大气干沉降与湿沉降和（8）底泥二次污染：138 1.1.非点源污染来源1.1.1.土壤侵蚀在双城市，土壤侵蚀是规模最大、危害程度最严重的一种非点源污染。它介于大气干湿沉降和暴雨径流之间，既包括风蚀又包括水蚀，是二者的有机结合。从表面上看，土壤侵蚀损失了土壤表层的有机质层。但是，随着土壤侵蚀，有许多污染物进入水体而形成非点源污染。由于松花江和拉林河上游大力发展灌溉农业，过度利用水资源，造成松花江、拉林河下游来水量锐减，拉林河由过去十几亿m3锐减到不足1亿m3。枯水季节，河道20%断流，流域内的沼泽水塘全部干涸。枯水期，松花江由历史上江面2km宽锐减到不足100m，由此船舶航行困难，很容易搁浅。两岸周边彻底沙化，双城沿江河9个乡镇的沙化面积由10%上升到30%，沙化土地面积由原来不足6667hm2上升到近66667hm2，成为沙尘暴的发源地之一。而大量的泥沙排入拉林河及其支流，对河床造成了严重影响，危及农业生产发展和人民生命财产安全[53]。1.1.2.农田化肥、农药施用138 农业生产中大量化肥的使用是造成水体污染和富营养化的最主要来源。施入土壤的氮肥主要为氨态氮，它被作物吸收或被土壤吸附，不易流失。但在土壤通气情况下，氨态氮经过亚硝化和硝化细菌的作用，最终被氧化为硝态氮，硝态氮不易被土壤胶体吸附，容易随水淋失而对水体造成污染。磷肥则更容易通过农田径流进入地表水中。双城市耕地面积280万亩，单位面积化肥施用量为654.8KG/10000m2，如果按化肥施用量50%的损失率计算，拉林河流域双城段每年化肥流失量为6万吨[54]。未被利用的养分通过径流、淋溶、反硝化、吸附和侵蚀等方式进入环境，污染水体和大气。农药也是水体非点源的一大来源。据调查，喷施的农药是粉剂时，仅有约10%的药剂附着在植物体上；若是液体时，也仅有约20%附着在植物体上，40%-60%降落到地面，5%-30%的药剂漂游于空中。空气中的农药又可通过降水返回陆地，污染土壤和水体。1.1.1.居民生产生活垃圾、污水和畜禽粪便人们日常生产生活中总会产生大量的固体废弃物和污水，但是由于缺乏环境保护知识或者技术手段受限，多数污染物未经任何处理直接堆/排放。尤其在农村，农村固体废弃物，如农作物秸秆、生活垃圾等，则直接焚烧或者堆放沟渠之中；农民将生活污水直排入水体或者土地系统，经土地系统的渗出的污水约有10%进入水环境；另外，常称为“白色污染”138 的废弃农膜，由于留在地里不易降解，也不易被生物分解，不仅造成了农作物减产，而且对农业生态环境造成了负面影响。改革开放以来，双城市乃至中国养殖业实现专业化、集约化和规模化生产。养殖业产生的粪便、污水以及水产养殖中人工投放的饵料在一定时空范围内得不到足够的处理，随着径流作用而进入大气、土壤或水体，造成严重污染。1.1.1.农田污水灌溉农田污水灌溉是利用土壤对污染物的自然净化作用和农作物对营养元素的吸收作用净化污水。作为农业利用提倡的一种方式，它既是可靠的水源，又是廉价的肥料。但由于施用技术上的原因，施用量过大或时间不恰当的情况下，许多污水未经过农作物和土壤的自然净化而直接进入水体，从而导致土壤和地表水及地下水体污染。在双城，有1%-5%的地表水污染源于农田污水灌溉。1.1.2.城镇地表径流污染城镇地表径流污染主要指由于降雨或者融雪的冲刷及淋溶作用，城镇垃圾（如商业区、街道、停车场等地面上存在的原油、盐分、氮、磷、有毒物质及杂物）、经过干湿沉降的大气污染物、动植物遗体以及落叶等污染物随地表径流进入城市河道或水体，造成水体水质恶化。其中的有毒有害物质污染水体，对人类健康构成威胁；另外，还造成水体富营养化及水生生态系统恶化，破坏水生生物的生存环境，最终汇入海洋引起海洋荒漠化(如赤潮的产生，海洋生物大量死亡，海洋生态系统严重破坏)。在双城，城市径流带入水体的BOD138 量约相当十城市污水处理后的BOD排放总量，其中有129种重点污染物中有50%在城市中出现。1.1.1.矿区、建筑工地和林区地表径流污染矿区、建筑工地地表径流污染主要是由于人类活动引起的。一方面，由于不合理的人为活动，破坏了原来的土壤结构和植被面貌，使得土壤表层裸露，导致水土流失增加；另一方面，在降雨条件下，散落在矿区地表的泥沙、盐类、酸类物质和残留矿渣等污染物，会随着地表径流进入水体，形成非点源污染。据统计，在双城有5%的地表水污染是由建筑工地的地表径流引起的。而林区地表径流污染主要指在降雨过程中所发生的地表侵蚀，使地表的植物残枝、落叶以及形成的腐殖物随地表径流进入水体，在一定程度上也可以形成非点源污染。由于林区人为活动强度相对较低，植被覆盖率较高，与其它非点源污染相比，林区地表径流形成的非点源污染负荷一般较低。但在森林采伐区，对地表植被的破坏增加了地表径流和土壤侵蚀，进而使区域的非点源污染情况恶化。1.1.2.大气干沉降与湿沉降138 这主要指大气中的有毒、有害污染物直接降落在土壤或水面，或随同降雨或降雪降落在土壤或水体表面。其中，最为典型的污染形式是酸雨。它的形成不仅对建筑物和植被造成直接的破坏，还对土壤和水体造成威胁。所以，酸雨己成为世界上公认的环境灾害之一。虽然数据显示，双城市首要污染源不是大气沉降污染，但是它对于水环境及土壤的污染也不可忽视。1.1.1.底泥二次污染（又称内源污染）大量的事实表明，在对湖泊、河流进行截流、清污、疏浚等治理措施后其水质并未达到预期的效果的主要原因就是底泥的二次污染——即沉淀在底泥中的污染物在流量、水温以及微生物结构发生变化的情况下通过再悬浮、溶解的方式进入水介质。在双城市，这种情况普遍存在。综合分析的话，对于双城市，农业生产活动是最大的非点源污染源。农田中的土壤颗粒、化肥、农药、病菌及其他污染物，在降雨或灌溉过程中，随着地表径流、农田排水、土壤渗漏进入水体，对地表水和地下水造成潜在的污染。从造成水质污染因素的分布来看，农业非点源污染是最普遍的，拉林河流域氮、磷含量已经分别占流域污染负荷的97.1%和92.5%，而农业生产中过量施用化肥主要原因。随着点源排放的逐步控制，农业非点源污染所占的比重会越来越高[55]。但作为哈尔滨乃至全国的粮食生产基地，双城市的农业生产和经济可持续发展正因农业非点源污染以及其它来源而面临严峻挑战。138 1.1.非点源污染驱动力但是，“罪魁祸首”不是上述原因，而是非点源污染驱动力（见图4）——非点源污染变化的驱动力。简单地说，非点源污染驱动力就是导致非点源污染发生的“原因的原因”。一般来讲，非点源污染驱动力可以分为自然驱动力和社会驱动力。非点源污染的自然驱动力可以理解为对非点源污染具有一定影响的地球生物物理因子，譬如气候、水文、地形、土壤、植被以及土地覆被等；而社会驱动力可以理解为对非点源污染具有影响的一切人类活动，主要包括人口变化、贫富状况、技术变化、经济增长、政治和经济结构、政策以及价值观念等等。人类活动对非点源污染的影响主要是通过决定生产和消费的各种社会经济和政治文化因素及其两者相互影响而起作用的，从而构成了非点源污染的社会驱动力。138 非点源污染驱动力自然驱动力非点源污染物总量和环境自净能力土地利用方式施肥/药数量、种类、结构及方式耕作和灌溉方式地形地貌、土壤植被农事活动时间气候水文特征社会驱动力人口因素经济因素城市化水平图4非点源污染变化的驱动力对于双城市，如上图所示，自然驱动力主要包括非点源污染物总量和环境自净能力，土地利用方式，施肥/药数量、种类、结构及方式，耕作和灌溉方式，农事活动时间，地形地貌、土壤植被以及气候水文特征：1.1.1.非点源污染物总量和环境自净能力138 非点源污染物总量最直接决定着污染爆发的规模，而环境自净能力则决定了区域系统环境容量，即污染物最大负荷量。环境自净作用主要包括农业污染物在环境中所发生的氧化还原、分解化合等化学反应、生化反应、地下渗漏和迁移等物理过程，以及环境中其他污染物会发生的稀释、吸附、吸收和转化等过程。这些作用都会减少可被径流所携带的污染物的量，而污染源总量多少影响着污染程度。1.1.1.土地利用方式非点源污染成因有很多，而土地利用方式不合理对于农业非点源污染和城镇径流污染都是关键。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氮、磷随地表径流流失，形成大面积非点源污染。以单一土地利用类型为主的流域中，林地和草地控制的小流域地表水水质明显好于以耕地为主的小流域；在不同土地利用类型(林地、草地和耕地等)的组合结构中，各项污染物浓度往往介于林地、草地或耕地为主的小流域之间。另外，随流域内林地和草地面积增加，非点源污染降低；随耕地比例升高，非点源污染有逐渐增大的趋势。基于对不同土地利用类型地表径流污染的研究，大豆地、小麦地、水稻地、菜地、山坡等土地类型中，有机污染物COD污染水平差别突出，城镇街道地表径流含量最高；不同土地利用方式养分输出总量有较大变异，变化趋势为坡地农田>梯田农田>梯田果园>坡地果园；径流量养分输出占系统养分总输出的比例明显不同[56]，N、P、K径流输出量受影响显著；从非点源污染的有效治理出发，坡地果园是较理想的土地利用方式。双城有8万亩水田，138 由于稻田水旱轮作方式下磷的年均流失量分别只有旱地玉米-油菜轮作和蔬菜地的34.8%和33.3%，并且在水肥管理措施得当的情况下通过水循环从稻田生态系统流失的氮、磷等养分低于随雨水和灌溉水输入的养分量，即水稻田与其它人工湿地一样可以对非点源污染物质起拦截和净化作用，因此保护水耕农田，尤其是河道附近的水田，可以减少非点源污染物质从农田的输出。1.1.1.施肥/药数量、种类、结构及方式化肥和农药是保证农业生产和提高农作物产量的短期内无法替代的农用化学品，使用规模直接决定TP、TN、有毒有机物和无机物的产生量。不同化肥品种对农业非点源污染控制影响不同。目前对水环境污染贡献较大的化肥为氮肥和磷肥；硝酸铵最易增加径流中N的含量，而施用尿素比碳酸铵可显著降低径流中N流失量；施用有机肥料能增加土壤有机胶体，改善土壤的物理、化学和生物学特性，关键是有机肥中的腐殖质可以增强土壤微生物的数量和活力从而使得氮肥经由土壤微生物的同化作用其利用率得以提高；微生物肥料具有肥效高、本身无毒、不污染环境、成本低、可节约能源等特点，其中的根瘤菌肥料、固氮菌肥和磷细菌肥料等还具有固氮、解磷作用，是化学肥料的最有效的替代品。138 另外，化肥和农药施加技术对于农田非点源污染也存在着影响。单就施肥方式而言，深施或穴施比表施可显著降低径流中N、P流失量。另外，化学氮肥分次施用也是控制农田非点源污染的有效途径。而土壤中化肥利用效率与使用深度和方式具有密切关系。作为科学施肥/药技术研究中的新方向，膜控制释放技术(MCR)是指在膜的作用下、在规定的时间间隔和指定的局部区域按一定的速度释放活性物质（如药物、肥料、香料等）的技术[57]。MCR技术应用于化肥的方式有聚合物包膜、无机物包膜、肥料包肥料；应用于农药的方式有微胶囊、塑料层压、吸收混合、种子包衣、高分子载体等。该技术既支持规定剂量的化肥和农药在指定区域的快速释放，也可以通过膜扩散速度控制有效成分逐渐释放。可见，合理而有效的施肥/药技术对于农田地表径流N、P和农药污染起着关键作用。1.1.1.耕作和灌溉方式免耕和少耕农田易于产生较多的地表径流，所以导致的养分地表流失也较多。而在传统耕作农田中，养分随地下径流流失较多。与免耕农田相比，翻耕农田土壤中氧化作用更为强烈，硝酸盐的淋失也明显大；同时，翻耕中土壤结构遭到破坏，表层土质疏松，地表径流过程中水土流失现象严重。另外，磷和氮在不同耕作方式下流失敏感性不同，具体体现为按以下顺序递增:传统耕作小麦田<免耕小麦田<138 草地过滤带。而据调查，拉林河流域水稻田的先施肥后带水耕地的耕作方式使部分氮素溶入田面水层，一旦降雨，大量氮素便随径流流失。所以，在拉林河流域有必要实行保护性耕作(等高耕作、沟垄耕作、覆盖耕作、免耕、少耕等)，以求通过改变地形（增加地面糙度或地面覆盖度）和土壤物理性状达到减少径流泥沙和土壤侵蚀进而控制农田非点源污染的目的。灌溉管理科学程度同样会影响非点源污染：污水灌溉、农田漫灌都可能在农田径流过程中把污染物质转移汇入水体；灌溉方式与化肥、农药流失也有很大相关，一般以下列顺序递增：控灌<淹灌<沟灌，其中控水灌溉不仅可以做到省水节电，还能带来产量增幅6.7%-8.1%、灌溉水量减少31%-36%、地表排出水量减少78%-90%、氮素比负荷量减少76%-80%、以及渗漏水氮素比负荷量减少34%-40%。节水灌溉若能与耐旱品种结合起来应用，防治效果会更好。此外，地表径流中养分和农药的流失在较大程度上取决于径流强度和径流流量[58]。因此，合理进行农田灌溉是控制非点源污染的有效方法。1.1.1.农事活动时间旱地土壤侵蚀和磷随地表径流流失主要发生在6-9月，即降雨集中分布的梅雨和台风季节，并且期间3次最大的流失事件中磷的流失量可达到全年磷流失的70%以上。异内甲草铰和阿特拉津使用后，若1星期内发生降雨，将导致7%阿特拉津和5%138 异内甲草铰流失；若降雨推迟，农药流失将大大地降低(一般只有使用量的0.1%一0.2%)。可见，农田非点源污染与农事活动时间息息相关。避免在下雨前追施肥料或者农田施肥后不立即进行灌水，尤其减少和避免在梅雨和台风季节期间那些会加剧土壤侵蚀和养分流失的农事活动，可有效减少农田非点源污染。1.1.1.地形地貌、土壤植被通过降雨和地表径流，地形地貌和土壤植被对非点源污染也产生影响。地形有坡长和坡度两方面因素，水土流失随坡度增加而增大，但存在径流退化现象。土壤类型、结构(粒径、透水性)、物理和化学性质都会影响地表径流量和污染物迁移速度，如透水性强的沙土壤就比其他土壤类型难以产生地表径流，但可以把可溶性污染物渗入地下水层[59]。植被对非点源污染的整个过程，即降雨径流、土壤侵蚀、地表溶质溶出、土壤溶质渗漏，的影响大致可以表现为:①植被冠层对降水的截留、缓冲作用、②枯落物层吸收调节地表径流作用、和③根系层防止土壤侵蚀和固体污染物渗漏作用。不同的植被类型对于非点源污染的控制作用也不一样，典型的为坡面森林可使固体污染物减少60%以上，林地营养元素损失减少30%-50%，森林覆盖率高的流域水质明显优于覆盖率低的流域。138 另外对于城市非点源污染，与农业非点源污染不同的根本原因在于下垫面性质的不同。土地利用与土地覆盖的变化从根本上改变了区域水文过程，从而改变了污染物的累积和冲刷规律以及城市径流的速率、数量和方向，进而影响污染物的传输与归趋（见下图）。城市下垫面性质因城市功能分区的变化，土地利用程度及土地覆盖有差异，因此也会产生地表产流方式和产流条件的差异。研究表明[60]，同样的降水条件下，不同的下垫面具有完全不同的径流效应。下垫面中土壤的湿润程度是变化的，前期是否有降雨等直接影响后期径流量的大小。降水降水量、降水历时蓄渗、填洼地面产流冲刷、淋洗大气沉降污染物溶解地下潜水地表河流图5城市暴雨径流水文过程1.1.1.气候水文特征138 所有气候因素都对水土流失有相应影响，其中降水最为重要。降雨强度对水土流失起到决定性作用，并与营养物流失量相关。这是因为暴雨洪水冲刷地表产生的径流是污染物质的最为主要的运输工具。另外，暴雨时空分布特征影响年径流量。暴雨次数越多、频率越高，洪水面积越广、水量越大，污染物产生总数量和污染范围就越大。干湿沉降不仅会加大水体氮磷、重金属等污染物含量，还对生态系统造成直接破坏。湿沉降(酸雨)，通过改变土壤酸度影响重金属活性，特别是Hg的生物有效性。其中，对于城市非点源污染，暴雨径流（包括降雨量、径流量、径流持续时间、地表冲刷率和径流污染物累积量）是起决定性的影响因素，当然地表下垫面性质(土地利用状况)、径流过程、受纳水体流量变化过程及径流污染物变化过程等因素也不可忽视[61]。降雨量的大小直接影响径流量和径流持续时间，同时进一步影响径流过程和地表冲刷率。特别是降雨强度和雨频是影响冲刷的两大重要因子，它们直接影响地表累积物的冲刷量和受纳水体污染程度。1.1.1.社会驱动力138 从前面的研究得知，自然驱动力对非点源污染起着重要的作用。然而，从一个较短时间来看，由于自然要素变化的频率和速率同社会经济要素的复杂、快速变化相比显得迟钝和缓慢；并且社会驱动力不仅直接可以影响非点源污染，还可以通过影响自然驱动力而间接影响非点源污染。所以，非点源污染的社会驱动力在短时间内的作用是非常重要和显著的。概括起来，其主要包括：(1)经济因素所有污染影响因素都与经济有关。经济水平决定人的生产生活方式，并且可以通过社会经济活动而影响土地利用方式、农业生产方式及管理水平、农村庭院养殖集中程度及规模和居民环境保护意识等。(2)人口因素作为人类活动的基本要素，人类通过自己的活动影响着所生存的社会和自然环境，并且人口越多的地方人与自然环境相互作用就越大。人口与流域内水质的相互关系主要表现在：人类索取水资源来满足人类生活生产的需要，反过来流域内的水资源为人类提供必要的物质基础和生存条件，同时接纳由于人类的活动而产生的废弃物。人类活动不仅产生点源污染，同时还能产生非点源污染。农村人口现状及增长速度直接影响耕地利用方式、利用程度和农业非点源污染物的产生总量。用偏相关分析方法对影响水环境的社会经济因子进行探讨的话，COD排放主要受农业与人口影响，TP主要受人口与工业影响，而TN主要受人口与耕地的影响。所以，人口对于非点源污染的控制是非常关键的因素。(3)城市化水平138 城市化与非点源污染控制息息相关（见下图）。城市化水平的测度有两个主要指标：一是人口比例，二是土地利用状况。其中城市人口占总人口的比例是常用的城市化测度指标；土地利用指标是从土地性质和地域范围上来说明城市化水平的一个指标。测度方法是要统计一定时期内非城市用地(如农业、草原、山地、森林、海滩等)转变为城市用地(如工厂、商业、住宅、文教等)的比率。城市化人口密度增长建筑密度增长污水排放增长不透水区增多排水系统改进流速增大径流总量增加雨水质量降低地下水补给量减少水质下降水土流失加重城市气候变化非点源污染加剧需水量上升洪峰增强图6城市化与非点源污染138 由于城市特殊的土地利用与土地覆盖，城市化对城市水循环和水质产生的影响是通过引起洪涝、干旱、河流水量变化、地下水的变化、进而影响水质来实现的；同时，它也间接地影响气候，并对水体产生威胁。特别是近现代，伴随着人口和经济的发展而来的城市化水平的提高，引起了城市土地利用和土地覆盖的重大变化，影响了水文过程和水文特性，进而导致大量污染物进入城市过境河流使侵蚀率增加。另外，城市化还使不透水面积的比例增大。而在城市化的不同阶段，水文现象都有不同的表现：城市化早期，树木的砍伐和植被的破坏导致蒸发和植被截流减少，而固体径流相应增加；在房屋、街道、地下管网系统建成后，下渗大大降低，从而地下水位降低，暴雨径流量增加，枯水期基础径流量减少；在住宅及商用建筑建成后，不透水地面的增加会带来产流时间缩短、洪峰流量增加、相应地峰期提前、洪水过程变短，最后洪峰量的增加加大了对地表积累物的侵蚀与冲刷，使城市暴雨径流造成的污染加重。NPS污染的治理和控制与生态环境保护具有一致性[62]，却与经济发展之间存在着矛盾。为了更好地实现对于双城市的非点源污染的有效治理和控制，就必须牺牲一部分经济收益。另一方面，如果双城市将发展经济作为首要任务，则非点源污染情况将不会得到改善，而是进一步恶化。所以，下面就为决策者提供三种情景——（1）非点源污染治理优先、（2）经济发展优先和（3）其他产业发展优先，以适应不同决策情形。138 情景设置情景二经济发展优先情景一非点源污染治理优先情景三其他产业发展优先生态环境保护森林生态环境0.15草原生态环境0.05湿地生态环境0.14建筑业0.10农业生态环境0.30其他产业0.06石油开采0.14农业0.25农副食品加工0.12食品制造0.12医药制造业0.08饮料制造业0.08纺织工业0.08石油化工0.10电气机械及器材制造业0.08电子设备制造业0.08非金属矿物制品业0.06控制人口数量增加GDP总量生活垃圾和污水排放、处理优化土地利用方式优化耕作和灌溉方式农事活动时间施肥/药数量、种类及方式居民生活垃圾和污水处理建筑废料、污水收集处理城镇0.20开采业0.08养殖业0.15林业0.10社会0.06增加绿化面积限制木材砍伐量畜禽粪污（沼气技术）减少人工饵料使用量林木栽植种类和数量增加环卫清扫频率和范围石油开采清洁化矿区垃圾处理避免底泥二次污染控制底泥二次污染退耕还林秸秆和畜禽粪污à沼气技术经济发展NPS污染治理0.220.380.400.150.250.600.200.300.50环境补偿制度排污权交易污染治理基金经济支持0.06收费制度环境税收建立人工湿地教育宣传矿产资源开发0.10生物多样性0.06水资源开发0.20建立植被隔离缓冲带污染补贴图7情景设置结构图138 参照上述情景设置结构图，在详细介绍三种情景之前，关于生态环境保护、非点源处理、防治以及经济发展相关问题作以下讨论：（1）随着水土流失、土地沙/盐渍化、森林/草原/湿地面积减少、水体功能降低以及野生动植物资源遭到破坏等问题的加剧，加强生态环境保护已刻不容缓。而生态环境保护工作需要从森林生态环境、农业生态环境、草原生态环境、湿地生态环境、水资源开发和水生态环境、矿产资源开发以及生物多样性保护等七个方面开展。处理森林资源遭到破坏主要是通过封山育林、退耕还林、限额砍伐以及种植功能林（如水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、特种林及天然林）来实现。对于农业生态系统，则以科学合理的规划开发、发展生态农业、退耕还林/草/湿、兴修水利和增加禁垦区为主要方法。草原生态环境的保护则通过科学规划牧亩数量，以严格杜绝草原过载放牧现象发生和实现草原退化、碱化和沙化的治理。湿地生态系统则需要除了严禁随意开发、建立湿地生态环境监测网络系统和开展实地生态监测指标的研究之外，还需要对双城市湿地资源全面规划，从而提出最佳的保护措施。138 水资源和矿产资源的开发则需要双城市政府制定出切实可行的管理方案，如停止或暂缓新的资源开发项目的同时加强对已开发项目的生态环境监管力度，以尽量减少对于林地、草地、湿地和耕地的破坏以及对地表水、地下水和大气的污染[63]。而自然生态保护区的建立以及人工养护与繁育的开展将对于生物多样性的保护起到切实有效的作用。其中，根据双城市具体的背景，结合近远期发展规划，基于专家评判，这七个方面的优先顺序为：农业生态环境（0.30）>水资源开发和水生态环境（0.20）>森林生态环境（0.15）>湿地生态环境（0.14）>矿产资源开发（0.10）>生物多样性保护（0.06）>草原生态环境（0.05）。（2）非点源污染的治理和防范是一个非常复杂的问题。首先，根据前面分析，对双城市非点源污染产生贡献的可以归纳为农业、城镇、养殖业、林业、建筑业和开采业（贡献率递减）。农业非点源污染依次以化肥农药、不科学的耕作/灌溉/土地利用方式、生产生活中产生垃圾/污水等为主要源头。基于前面对双城市农业非点源污染来源所作的分析，它的防治将通过增施有机肥、钾肥或微生物肥料、进行控水灌溉和喷灌、鼓励坡地果园的土地利用方式、建立完善的垃圾污水收集/运输和处理系统、发展沼气使用范围、建立人工湿地和植被隔离缓冲带、科学安排农事时间以及科学处置底泥二次污染问题等实现[64]。138 此外，对应于城镇以及其它领域在双城市非点源污染问题上的源头，如城镇居民的生活垃圾和污水、绿化面积减少、大规模养殖场所产生的大量的禽畜粪污等，可利用已被验证为有效的处理方法，如在城镇建立固定的垃圾收集点和安排点点定时的垃圾运输车、增加城镇绿化面积和道路清扫频率及范围、鼓励发展沼气燃烧、限制林木砍伐数量、改善石油开采技术以减少对水体污染等。除此之外，增加GDP总量、控制人口数量、建立多种污染治理制度和加强教育宣传力度等将作为辅助措施。最后，对于已产生的污染清理工作则主要是在一定的经济支持下通过一些工程项目的实施和加强宣传教育来实现。经济上，借鉴污染治理基金（源于1979年美国通过的清洁水法案，即国家出资作为种子基金以吸引其他机构、企业投资参与，供农民、企业或地方政府以无息或低息贷款的方式开展非点源污染治理工作）的做法；工程项目上，则以国内外都比较成熟的建立植被隔离带为主，以滞缓地表径流、有效地减少地表和地下径流中固体颗粒和养分含量、防止不同农田之间虫害传播进而减少化肥和农药的使用量；而必要的宣传教育对于污染治理也是必不可少的。（3138 ）关于经济发展，包括很多的行业，如石油开采、农副产品加工、食品制造、医药制造、饮料制造、纺织、石油化工、电气机械及器材制造、电子设备制造、非金属矿物加工以及其它行业。但是，结合本地的实际情况以及发展规划，双城市的经济发展支柱产业为石油开采、农副产品加工和食品加工，辅以医药制造、饮料制造、纺织、石油化工等。经由层次分析法以及专家评判，各行业权重大小依次为石油开采0.14、农副产品加工0.12、食品制造0.12、医药制造0.08、饮料制造0.08、纺织0.08、石油化工0.10、电气机械及器材制造0.08、电子设备制造0.08、非金属矿物加工0.06，其它行业0.06。基于上述讨论，三种情景（非点源污染治理优先、经济发展优先、其他产业发展优先）下，生态环境保护、非点源污染治理和经济发展的比重比值依次为0.22：0.38：0.40、0.15：0.25：0.60、0.20：0.30：0.50。需要指出的是，不同情景下，由于生态环境保护、非点源污染治理和经济发展三方面的发展重视程度不同，相应的措施实施力度也不同。138 1.基于GIS/SWAT模型的非点源污染专家系统开发1.1.农业非点源污染模型农业非点源污染模型通过对整个流域系统及其内部发生的复杂污染过程进行定量描述，帮助我们分析非点源污染产生的时间和空间特征，识别其主要来源和迁移路径，预报污染的产生负荷及其对水体的影响，并评估土地利用的变化以及不同的管理与技术措施对非点源污染负荷和水质的影响，为流域规划和管理提供决策依据。首先，我们先将目前国内较为成熟的水文模型进行简要介绍，通过比较并结合双城市的具体特征，选择适宜的水文模型并运用到本项目中。（1）AGNPS模型AGNPs（AgriculturalNon-pointSourcePollution）模型是由美国农业部农业研究署（USDA-ARS）和土壤保护署（USDA-SCS）以及明尼苏达州的污染控制处于1986年联合开发的。早期AGNPS模型是基于降水事件的、分布式参数模型，可以模拟农业区内径流、泥沙和化学径流（氮、磷），其主要模型组件有四个：水文、侵蚀、泥沙和化学传输[65]。此模型采用格网离散化并与著名的地理信息系统软件GRASS进行了集成。降雨事件版本的AGNPS模型，在90年代中期停止了开发。2001年，正式推出了名为AnnAGNP138 的可以模拟连续时间的新版本。该模型在美国被广泛应用于评价非点源污染，Shi（1987）在爱达荷州用此模型来评价土壤侵蚀和水质情况；Koelliker和Humbert（1989）利用它来制定水质计划；1998年，加拿大McGill大学的J.Perronr和C.A.Madramootoo将AGNPS模型应用到26.1km2的Quebec流域，格网面积为2.3ha，模拟了12个降水事件，模拟结果的平均误差为28%[66]。（2）ANSWERS模型ANSWERS（ArealNonpointSourceWatershedEnvironmentResponseSimulation）模型是由普度大学农业工程系Beaszey和Huggins于1981年提出的[67]。它也是一个基于降水事件的分布式参数模型，能够预测农业流域规模的水文和侵蚀过程，营养物（氮、磷）用化学浓度、产沙量和径流量三者之间的关系来模拟。此模型是基于格网的，即把流域划分成格网，每个格网内的重要参数值被认为是一致的，为了实际应用，格网大小一般在1-4公顷之间。模型在印第安纳成功地应用于流域来评价农业最佳管理措施（BMPS）。该模型是一个暴雨事件模型，输入数据非常复杂而不易准备，雪融过程和杀虫剂不能被模拟，对氮和磷来说模拟的水质要素是非常有限的，在模型中氮、磷的传输过程没有被考虑。（3）PRZM模型138 PRZM（PesticideRootZoneModel）模型是美国环保局环境研究实验室由Carseletal.研制开发出来的，是一个一维的动力学分区模型，用来模拟非饱和地区和植物根部以下地区化学径流的[68]。模型被分为水文和化学传输两个组件，水文组件基于土壤保持署的径流曲线数方法和通用土壤流失方程（Un1versalsoillossequation），用来模拟非饱和地区的水移动；化学传输组件用来模拟施到土壤或植物叶面上的农药，它综合考虑了同步发生的植物吸收、表面径流、侵蚀、腐蚀、挥发、叶面冲刷和阻止作用。该模型的局限性在于它是垂直方向的一维模型，不能模拟侧面流（lateralflow）。（4）HSPF模型HSPF（HydrologicalSimulationProgram-Fortran）模型是由Johansonetal。于1981年提出的，它起源于1966年斯坦福模型的水文例行程序的发展，并最终结合了许多美国环保署雅典试验室非点源污染模型研究的成果，是一个用来模拟流域水文和水质（包括常见的污染物和有毒有机物质）的综合包[69]。它将流域规模的ARM和NPs模型嵌入到一个基本的分析框架（包括在一维河道中污染物的传输），是唯一的一个允许用水动力学和沉积化学共同作用来模拟路面和土壤污染物径流过程的综合模型。HSPF138 模型除了模拟单一的有机化学物质及其转变的其它形式外还模拟了三种沉积物：沙、粉沙和粘土；模型中包括的污染物转移和再反应过程有水解作用、氧化作用、光解作用、生物降解作用、挥发作用和吸收作用。HSPF模型及其早期模型被广泛应用于水文和水质研究，其中包括农药径流试验、农业最佳管理措施的分析等等。（5）CREAMS/GLEAMS模型CREAMS（Chemical，Runoff，andErosionfromAgriculturalManagementSystems）模型是由美国农业部Knisel于1980年提出来的，用来分析控制农业污染的最佳管理措施（BMPS：BestManagementPractices），是一个基于田地/田块规模连续时间的模型。它以日为单位来计算径流量、洪峰流量、渗流、蒸发、土壤含水量和渗透量[70]。GLEAMS（GroundwaterLoadingEffectsofAgriculturalManagementSystems）也是由美国农业部农业研究署开发研制发展而成，它是CREAMS模型的基础上增加了一个模拟农药在植被根部带垂直运动的组件，GLEAMS模型由三个主要组件构成：水文组件、侵蚀（产沙）组件和杀虫剂组件[71]。90年代初又推出了流域版的CREAMS/GLEAMS模型。CREAMS被成功地广泛应用于各种水文和水质研究，Cooper和Bottcher应用它模拟营养元素在土壤中的迁移规律和变化范围，138 Williams和Nicks运用它和水蚀预测模型（WEPP）评价植被过滤带对土壤侵蚀和营养元素迁移和截留的作用都取得了较好的效果。（6）SWRRB/SWAT模型SWRRB（SimulatorforWaterResourcesinRuralBasins）模型是由枯Williamsetal和Arnoldetal。发展的用来评价流域规模水质的模拟模型，是一个基于物理过程、用来模拟连续时间的模型。它以日为单位可以用来模拟天气、水文、庄稼增长、沉积物、氮、磷和农药的迁移，其中污染物传输的模拟被分为可溶性污染物和粘附于沉积物中的污染物两部分，氮、磷产量的预测采用CREAMS模型中原来的方法，农药组件直接采用Holst和Kutney的方法，此方法由CREAMS模型中农药模型修改而来[72]。CREAMS水文模型所作的主要修改包括：l）模型被扩展到允许几个子流域连续计算来模拟流域产水量；2）增加了一个地下水（回归流）组件；3）增加了一个水库存储组件来计算农场池塘和水库对产水和产沙的影响；4）增加一个结合了降水、太阳辐射和温度数据的天气模型，使得易于长期的模拟，并提供了时间和空间上有代表性的天气；5）改进了洪峰径流速度的计算的方法；6）增加一个庄稼生长模型来说明每年庄稼生长的变量；7）增加了一个简单的洪水演算组件；8）增加一个沙的传输组件来模拟池塘、水库、河流和河谷中沙的迁移；9）合并了传输中损失的计算。138 80年代末，模型的使用主要集中于水质评价，而SWRRB模型的发展反映了这个重点[73]。在这一时期，SWRRB模型主要的修改包括：l）合并了GLEAMS农药/杀虫剂组件；2）采用SCS技术来估计径流峰值率；3）采用了最新发展的产沙方程。所有这些改进扩展了模型应付各种流域管理问题的能力。SWRRB模型的模拟对象在空间上可用来模拟大的、复杂的、包括许多不同地理性质区域（亚区）的流域，实际上流域可大到几百平方公里[74]。但是，SWRRB模型也有着一定的局限性，就是采用的子区离散方法最多能将流域分成10个亚区，而且它具有的简单演算方法只能是从子区出口直接到流域出口，当研究几千平方公里的较大流域时，可能需要将整个流域分成几百个子流域，这是SWRRB模型所不能做到的。这就直接导致了ROTO（RoutingOutputstoOutlet）模型的发展。ROTO模型提供了一个在河道、水库演算的方法，把多个SWRRB模型的运行连接在一起，克服了SWRRB模型限制子区数目的问题。尽管如此，仍存在一定的局限性，那就是多个SWRRB模型必须单独运行，结果再分别输入到ROTO模型进行演算，这种方法需要处理多个输入、输出文件，对计算机容量要求也很大。所以，开发者就把SWRRB和ROTO138 两个模型融合为一体，开发出了一个新的流域模型——SWAT模型[75]。SWAT（SoilAndWaterAssessmentTools）模型是由美国农业部（USDA）的农业研究署（ARS）发展起来的，它结合了美国农业研究署几个模型的特征并在SWRRB模型的基础上建立起来的，也是一个基于物理过程、用来模拟连续时间的模型[76]。SWAT模型在90年代中后期推出94.2版、98.1版、99.2版，并于2001年7月发布了2000版。第二次SWAT国际研讨会在意大利巴厘的召开（2003年7月1~4日），也从侧面说明了SWAT模型的重要性及国际上对非点源污染的重视性。1.1.SWAT模型应用于农业非点源污染非点源（Non-pointSources，NPS）污染正是相对点源污染而言，是指大气、地面和土壤中的溶解性或固体污染物质（如大气悬浮物，城市垃圾，农田、土壤中的化肥、农药、重金属、泥沙、细菌和有机物，以及其他有毒、有害物质等）从非特定的地点，在降水（或融雪）径流的冲刷和淋溶作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括含水层、湖泊、河流、水库、海湾及滨岸生态系统等）并引起水体的富营养化，破坏水生生物的生存环境，降低河流、湖泊和河口的旅游价值和储水能力，引起排灌渠道堵塞和淤积，造成土壤生产潜力和水质下降。138 对于NPS污染，其发生具有随机性，污染物的来源和排放点不固定，污染负荷的时间和空间变化幅度大，并且在非点源污染引起的各种水问题中不同地区起主导作用的污染源类型也不同[77]。对于双城市而言，根据污染物的来源不同，非点源污染来自于农业、城镇、养殖业、林业、建筑业和开采业；更详细地分析，又以下列几个源头为主——（1）土壤侵蚀，（2）农田化肥、农药施用，（3）居民生产生活垃圾、污水和畜禽粪便，（4）农田污水灌溉，（5）城镇地表径流污染，（6）矿区、建筑工地和林区地表径流污染，（7）大气干沉降与湿沉降，（8）底泥二次污染。对于此等尺度的非点源污染的治理和控制研究，需要一种有效的模型。1993年，Amold为美国农业部农业研究中心开发SWAT模型。以评价管理措施对流域和大的河流盆地长时间基础的水资源供给和非点源污染的影响。SWAT模型是一个具有很强物理机制的、连续的、长时段的分布式流域尺度水文模型。模型由多个数学方程、多个中间变量组成，能够利用GIS和RS提供的空间数据信息，模拟复杂大流域中多种不同的水文物理过程，包括水、沙、化学物质和杀虫剂的输移与转化过程。最小的模拟单位可以是一个子流域或者一个单元格[78]138 。模型可采用多种方法进行流域分割，能够响应降水、蒸发等气候因素和下垫面因素的空间变化以及人类活动对流域水文循环的影响。适用于具有不同的土壤类型、不同的土地利用土地覆被方式和管理条件下的复杂大流域，并能在资料缺乏的地区建模。通过对国内外分布式水文模型的对比分析以及双城区水文环境等现状调查，运用SWAT模型可以满足要求，该模型能够响应降水、蒸发等气候因素和下垫面因素的空间变化以及人类活动对流域水文循环的影响。适用于具有不同土壤类型、不同土地利用土地覆被方式和管理条件下的复杂大流域[79]。鉴于此，以径流变化为纽带、利用GIS和RS技术手段研究下垫面变化对松嫩平原农业区黑土地带流域水文循环要素演化的影响机制。通过对不同生态环境、经济情景的设定，及对各种情景下的水文响应进行模拟分析，探究实现对于双城市的非点源污染的有效治理和控制与经济增长双赢的科学有效途径。我们所使用的就是SWAT2003版本以及ARCVIEW接口AVSWAT。1.1.1.SWAT模型的结构特点及其原理降雨径流过程（水文过程）、侵蚀过程和污染物的迁移转化过程是决定非点源污染特征的3个主要过程[80]，因此通常非点源模型由水文子模型、土壤子侵蚀模型和污染物迁移转化子模型构成。SWAT模型是一款优秀的非点源模型，具有物理机制、以日为时间步长、可进行连续长时段模拟的分布式水文模型，该模型主要由8138 部分组成，包括水文、气象、泥沙、土壤温度、农作物生长、营养物质、杀虫剂和农业管理，可同时进行流域的水文过程、水土流失、化学过程、农业管理措施和生物量的模拟。SWAT模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分（产流和坡面汇流部分）和水循环的水面部分（河道汇流部分）。前者控制每个子流域内主河道的水、泥沙、营养物质和化学物质等的输入量；后者决定水、泥沙等物质从河网向流域出口的输移运动。SWAT具体计算涉及到：地表径流、土壤水、地下水以及河道汇流。5.2.1.1水循环的陆面部分SWAT模型可以模拟流域内多种不同的水循环物理过程。由于流域下垫面和气候因素具有时空差异性，为了提高模型精度，SWAT通常采用将整个流域（watershed/basin）离散的方式，首先将研究流域细分为若干子流域（sub-basin），然后根据不同的土壤类型和土地利用将子流域进一步划分为水文响应单元（HydrologicalResponseUnitHRU）。（1）水文子模块SWAT能够模拟实际发生的水文循环过程，水文循环基于水面平衡方程为土壤的最终含水率（mmH2O），为土壤在第i138 天的初始含水率，t为天数，为第i天的降水量，是第i天的径流总量，是第i天的蒸散发损失总量，为渗漏引起的土壤水损失量，为第i天的基流流量引起的损失量。流域内蒸发量随着植被覆盖和土壤的不同而变化，可通过HRU的划分来反映这种变化。每个HRU都单独计算径流量，然后演算得到总径流量。在实际计算中，一般受到气候、水文和植被覆盖三方面的因素的影响。模型中的气候因素包括日降雨量、最大最小气温、太阳辐射、风速和相对湿度。这些变量可由模型自带的天气发生器模拟产生，也可以直接输入实测数据。模型中的水文因素包括冠层蓄水、下渗、重新分配、蒸散发、壤中流、地表径流、池塘、支流河道以及输移损失物理子过程。植被因素中，SWAT利用一个单一的植物生长模型模拟所有类型的植物覆盖。植物生长模型能够区分一年生植物和多年生植物。模型假设如果每天的平均大气温度超过植物生长的最低温度，植物就生长。该模型用来评价植物根区水和营养物质的移动，植物蒸腾作用以及植物生物量的产量。（2）营养物质子模块SWAT模型可以模拟氮磷的循环的各个物理子过程，氮循环是一个包含水、大气、土壤的动态系统。在土壤中，SWAT138 模型主要考虑三种形式的氮，与腐殖质有关的有机氮，土壤胶体有关的矿物质氮以及溶解态氮。氮素可以通过施肥和残留物的分解以及共生细菌的固氮作用进入土壤，通过植物吸收、渗滤、挥发、反硝化以及侵蚀作用离开土壤。SWAT模型检测土壤中五种不同的概念池，每种概念池代表某种具体形态的氮，图10显示概念池相互之间的转化。SWAT模型可以模拟氮循环物理过程，以及各个概念池中氮的相互转化，利用供应和需求方法模拟氮在植物体内的变化。植物每天的需求量是生物质及生物质氮浓度的函数。当需求量超过土壤供应量，氮素的缺乏将抑制植物生长，除了具有固氮作用的植物（例如：豆类）。硝化态氮损失考虑表面径流、壤中流和渗漏三种不同路径的影响，其损失量由每个路径上水的体积与土壤各层硝化态氮的平均浓度的乘积相加估算得到。而随泥沙带走的有机态氮的输运损失量由负荷方程计算（McElroy），而WilliamsandHann修正后的方程可应用于单次的暴雨径流事件。负荷方程基于表层土壤有机态氮的浓度、泥沙产量和富集率，估算每天的有机态氮径流损失[81]。富集率是泥沙中有机态氮浓度与土壤中有机态氮的浓度的比率，由SWAT计算得到，通常取值范围为2到4之间。SWAT模型模拟土壤中六种形式的磷，可溶性有机磷与植物残体和微生物量有关，活性有机磷和稳态有机磷与土壤腐殖质有关，土壤无机磷分为溶解态无机磷、活性无机磷和稳态无机磷。SWAT138 模型可以模拟土壤中各种概念池中磷的相互转化的物理过程（图8）138 图8SWAT模型结构示意图灌溉降雨降雪降水下渗土壤水蒸发地表径流灌溉用水池塘/水库蒸发输移损失融雪雪盖土壤水土壤水分层(10层)植物蒸散发壤中流渗漏池塘/水库调蓄灌溉池塘/水库出流池塘/水库渗漏灌溉河流输移损失河段出流量浅层地下水深层地下水潜水蒸发发渗透回归流灌溉138 氨态氮消化态氮活性有机氮稳态有机氮新鲜有机氮挥发无机氮肥硝化矿化分解残渣矿化作用脱氮作用无机氮肥植物吸收有机氮肥植物残体残体腐殖质有机氮无机氮图9SWAT氮素概念池相互转化过程示意图138活性无机磷可溶性无机磷稳态有机磷活性有机磷可溶性有机磷矿化分解残渣矿化作用植物吸收无机磷肥有机磷肥植物残体残体腐殖质有机磷无机磷稳态无机磷图10SWAT模型磷素概念池相互之间的转化过程示意图138 模型对磷素的流失计算考虑了植物吸收和土壤侵蚀量中因素的影响，模型过程所采用的方法跟氮循环类似，即利用供应和需求方法模拟磷在植物体内的变化。在该模型中，表面径流引起的溶解态磷的损失由液相与固相的分配系数的方法估算得到（LeonardandWauchope），而由侵蚀引起的有机磷的损失量（进入河道系统）通过McElroy得到的负荷方程以及WilliamsandHann修订后的方程计算得到。（3）农药/杀虫剂子模块降解挥发叶面喷洒雨水冲洗固态施洒渗漏下渗降解挥发径流图11SWAT中农药模拟示SWAT可以模拟地表径流、渗漏、土壤挥发、泥沙携带造成的农药/杀虫剂的迁移状况（图11），计算损失量，通过叶面喷洒和固态使用方式进入流域，SWAT还可以模拟不同的施用时间等操作。（4）侵蚀子模块138 SWAT模型中利用修正的通用土壤损失方程估算产沙量[82]：为给定某天的产沙量，为表面径流（mmH2O/ha），为峰值径流速率（m3/s），为HRU的面积（ha），为USLE土壤侵蚀因子，为USLE植被覆盖及管理因子，为USLE水土保持因子，为USLE地形因子，为表面粗碎屑因子。每个子流域侵蚀和泥沙的产量由修正的通用土壤损失方程估算（MUSLTE）。泥沙在河道中的传输考虑沉积和河道退化两个过程的影响，较早版本的SWAT模型利用河流动力学模拟河道退化，并使用沉降速率估计沉积量。Williams利用Bagnold对河流动力学的定义发展了河道退化方程，该方程是河道坡度与流速的函数。较后的版本使用简化的方程，通过河道容许的最大泥沙浓度分别模拟沉积和河道侵蚀两个过程，最后估算出河流的输沙量。5.2.1.2水循环的水面部分水文循环的水面过程主要考虑水、泥沙、营养物和杀虫剂在河网中的输移，主河道以及水库的汇流计算。河道水流演算采用变动存储系数模型或者Muskingum138 方法，平均流速由曼宁公式计算，河道的出流也是根据传输损失、蒸发量、河道曲度和回流等因素进行调整。河道泥沙演算由沉积和河道退化两个组件组成，从子流域的出口到整个流域的出口，河道内及河滩上的泥沙沉积通过泥沙颗粒沉积速率计算，泥沙的传输率按照不同的泥沙颗粒大小分别计算出沉降速率、沉降深度和河流径流历时进行计算[83]。河道退化过程通过简化的Williams修正的Bagnold方程模拟，该方程是河道斜率与流速的函数。SWAT模型模拟河流水质算法延续了QUAL2E模型的方法。模型对河流中营养物质的模拟对用户是可选的，用户可根据实际情况自由选择模拟还是不进行模拟。如果进行模拟，规定河流水体中的氮循环是一个逐步的转变过程，从有机氮到氨化态氮，到亚硝化态氮，最后到硝化态氮。藻类植物的生长使得有机氮的增加。有机氮的矿化作用增加了氨化态氮的增加。亚硝化态氮含量的增加随着硝化态转变为亚硝化态，而随着亚硝化态转变为硝化态氮的增加而减少。河流水体中的磷素循环与氮循环类似。藻类的死亡造成其体内的磷转变为有机磷，有机磷由矿化作用可转变为溶解性磷，有机磷可由泥沙的沉积作用而损失。农药在河道中的转变基于Chapra的一个简单质量守恒方程。SWAT模型认为溶解的化学物质是恒定不变的，被泥沙吸收的化学物质也会随泥沙发生沉积。138 1.1.SWAT模型应用于双城市非点源污染治理与控制1.1.1.基础数据准备5.3.1.1水文气象站点监测数据研究区属中温带大陆性半湿润季风气候区，受季风影响，气候冬长夏短，四季分明。春秋两季多为西南风，最大风力6-8级。表6双城市月平均降水量统计表图12双城市气象站1952-2006年降水量变化柱状图138 图13降水多年月变化情况及气象要素变化图1952-2006多年平均降水量在491.1mm，降水大部份集中在6-9月份（表6），降雪集中在12月到翌年1月。多年平均蒸发量为1241.2mm。年平均气温3.5℃，最冷（1月）平均气温-19.4℃。最热月（7月）平均气温22.8℃。无霜期144天，每年10月末至翌年4月初为冻结期，标准冻结深度为1.93m。降水多年月变化情况及气象要素变化情况见图12和图13。双城境内有松花江、拉林河及运粮河等河流。其中拉林河位于双城市南部，为黑龙江省与吉林省分界线。起源于张广才岭，自东向西而流，过双城市金城乡后，流向西北最后注入松花江。双城境内流经长度为135km，多年平均径流量为33.1亿m3，年平均径流深为180.5mm，多年平均输沙量为62.2m3。松花江分布于双城市西北部，为双城市与哈市、肇东及肇源分界河。双城市境内流经长度为138 65km，多年平均径流量为1177.9m3，年平均径流深为102mm，多年平均输沙量为495m3。运粮河分布地双城东北部，为人工开凿河流。5.3.1.2非点源数据建库根据非点源污染的特征，采用分层分类法获取以下信息：①耕地、居民点：可能的污染负荷最大的土地利用类型；②林地：研究区域内最主要的土地利用类型，林地的信息提取包括植被的类型及覆盖度等级等直接影响林地污染负荷的信息；③主要的水域：可能对污染物的迁移产生显著的影响。1.1.1.子单元划分与计算根据流域的自然产、汇流特征，将双城市流域划分为13个子流域，并进一步将每个子流域划分为51个HRU（HydrologicResponseUnit）单元。在SWAT模型中，同一子流域具有相同气象因子（降雨量、气温、日照等），地形因素（坡度、坡长），河流河道特征，地下水特征等等[84]。同一HRU除具有相同的土地利用类型与土壤类型外，也具有相同的作物类型、管理措施。同一子单元内的HRU空间分布状况被忽略。同一子流域内的河流具有相同的坡度、河宽、河床渗透率等。在GIS的辅助下，提取各子流域、HRU单元、河流、水体的有关参数，作为SWAT模型的输入，利用1952-1996年的降雨资料模拟研究区域的径流情况。138 （1）划分子流域流域河网生成以后，就可以根据最小汇水面积阈值来划分子流域，自动建立河网节点、河段和子流域的拓扑关系，并可以同时生成河段坡度、高程、上游汇水区面积及其他信息，完成流域地形自动分割，最小汇水面积阈值根据研究需要确定为14km2。（2）HRU生成首先，将土地利用土地覆被图和土壤类型图进行叠加分析，然后通过设置土地利用土地覆被类型所占子流域面积比的阈值来选择土地利用土地覆被类型，面积比小于阈值的类型被剔除然后，再通过设置每一种土地利用土地覆被类型下土壤类型所占面积比的阈值来选择土壤类型，面积比小于阈值的土壤类型被剔除。最终生成的每个都是一种土地利用土地覆被类型和一种土壤类型的组合体。1.1.建立流域情景模型为了探究双城市在生态环境保护、非点源处理、防治以及经济发展三方面的发展不同重视程度下，寻求现有气候条件下流域最佳土地利用土地覆被情景，设定三种生态恢复及下垫面变化情景模型。138 情景一：在土地、林业、环境和水资源等有关部门的管理和监督下，对流域执行禁伐、退耕还林还草和天然林保护等生态工程，流域生态朝良性方向发展，大面积草场和林地恢复自然状态，草质良好；在城镇建立固定的垃圾收集点和安排点点定时的垃圾运输车、增加城镇绿化面积和道路清扫频率及范围、鼓励发展沼气燃烧、限制林木砍伐数量、改善石油开采技术以减少对水体污染等控制污染源并运用行之有效的方法进行污染治理，使环境朝清洁无害发展。加大对工业点源的监察力度，执行严格的排放标准，建设完善的城市污水处理系统，限制污染物排放较多的行业的建设项目。通过对这种情景的模拟可以得到各种大力度生态恢复，不同人口密度或其他人工地面（如商业，工业，交通等）上的各种影响非点源污染产生较少条件下流域径流和蒸散发等水文要素的变化情况，各水系非点源污染负荷贡献以及有机氮磷空间输出规律，不同土地利用方式下的非点源污染负荷等。情景二：大力发展经济，流域内大部分土地均退化为耕地或城镇建设用地，流域污染日趋严重，污染与控制力度减小，该情景可以模拟土地严重退化，各种影响非点源污染产生严重条件下，流域径流和蒸散发等水文要素的变化，各水系非点源污染负荷贡献以及有机氮磷空间输出规律，不同土地利用方式下的非点源污染负荷等。138 情景三：考虑生态与经济的和谐发展，一方面，流域内土地开垦力度一般，林草植被破坏较少，生产发展力度相对较大；另一方面，生态建设与治理工作进展顺利，这种情景可以模拟土地过度开垦，各种影响非点源污染产生较大条件下，流域径流和蒸散发等水文要素的变化情况，各水系非点源污染负荷贡献以及有机氮磷空间输出规律，不同土地利用方式下的非点源污染负荷等。1.1.情景模拟结果1.1.1.对区域水文条件的影响根据所建立的三种情景模型，利用1952-1996年的气象数据对这些年的年均径流深进行模拟，同时也模拟了同期月均径流深，并将各种情景的模拟结果与现状年的结果进行对比分析，从而得出各种情景的水文响应结果。以下将以情景一为例，选取部分水文模拟结果进行展示并分析成因及其对应结果。图14情景一条件下某子流域#11月径流量模拟值由图14可知，该子流域丰水期季节河流出口径流量最大。138 图15情景一某子流域1月径流量图15可知，红色区域显示的子流域对径流贡献最大，主要原因是该区地势颇陡，汇水时间短。138 图16拉林河水系与松花江水系出口断面日径流量另外，综合分析可知，三种情景下的流域出口断面径流量水平为：情景二>情景三>情景一。这是由于林地具有调节气候的作用，此处土壤涵养水源；而居民用地一般都是弱透水层，减少汇流时间，特大洪峰常出现在此区。根据所建立的三种情景模型，利用模型运行得到的蒸发量，将各种情景的模拟结果与现状年的结果进行对比分析，从而得出各种情景的水文响应结果。138 图17情景一子流域#11蒸发量模拟值与监测值由图17可知，蒸发量模拟值与监测值的相关度达到0.96，说明模拟值与监测值吻合很好，SWAT模型能很好地模拟双城市流域系统。另外进一步分析可知，日累积蒸发量有：情景二>情景三>情景一。这是由于林地具有较大冠层，很大程度上减少了土壤蒸发；裸地相应的土壤蒸发量较大。再则林地调节气候，温度适宜，反之居民用地造成热岛效应，这就使两者日蒸发量差距明显。1.1.1.对区域水质状况的影响选择典型子流域#1，#3，#13，#16进行模拟其月产砂量以及有机氮含量。138 图18情景三几个典型子流域产砂量模拟值图19情景三几个典型子流域有机氮含量模拟值图18和图19可知，这些区域有机氮的含量受产砂量制约，泥沙量大时，相应的有机氮含量越大，这是因为泥沙具有较强的吸附力，大量有机氮随泥沙流入流域中。138 2006年的模拟结果分析，研究区域非点源污染贡献主要集中在运粮河水系子流域，其中贡献最大的也是该子流域，其原因一方面是由于本区降雨比较集中；另一方面由于本区地表坡度较大，土壤易受侵蚀而发生水土流失；再一方面由于本区工业集中，污染日均排放量大。其贡献率综合表现为：产砂：运粮河水系>拉林河水系>松花江水系有机氮：松花江水系>运粮河水系>拉林河水系无机磷：运粮河水系>松花江水系>拉林河水系产砂量运粮河水系贡献最大的原因是此区土地利用类型主要为农业用地，农事操作频繁，造成土壤流失严重，而且泥沙中含有高浓度的有机氮，无机磷，主要来源是农田施肥，及农药喷洒。模拟结果表明松花江水系有机氮含量高主要是因为工业排放，以及城市垃圾的贡献。拉林河水系产砂量较之松花江水系产砂量大主要是受地形影响，建议在此区修建缓冲带。通过模拟农业管理措施，比如改变耕作方式，改变施肥或者喷洒农药时间（如在降雨后喷洒农药），模拟表明这些措施都能有效地较少水系产砂量，以及氮磷含量。138 以氮的模拟负荷结果分析为例，有代表性地反映整个流域的非点源污染营养物随时间变化的流失规律。模拟结果显示在不同水系相同时间段具有类似的规律，丰水期非点源负荷较大，而枯水期反之，有机氮的负荷量与产砂量成较强的正相关关系。由图20结合径流模拟值可知，无机磷的含量主要与径流量有关，雨水冲刷农药带入流域，同样丰水期非点源负荷较大，而枯水期反之。根据所建立的三种情景模型，选择三个具有不同土地利用方式比较典型的HRUs，分别隶属于3个不同的子流域，用于分析在不同土地利用方式下非点源污染负荷分布情况。综合分析，双城市的非点源污染流失负荷（土壤流失，有机氮，有机磷）与土地利用有密切的关系。在这不同土地利用方式下，耕地的负荷贡献最大，居民地次之，林地最小。图20情景三几个典型子流域磷含量模拟值138 1.数据库开发与系统介绍1.1.数据库开发1.1.1.数据库选用双城市非点源污染控制决策支持系统数据库开发选用Microsoft®OfficeAccess2003，系统软件设计为单机版。Microsoft®OfficeAccess2003为现今采用的最为广泛的数据库管理程序，并新增了导入、导出和处理XML数据文件等功能。由于该程序可以识别和标记常见错误，同时提供更正错误的选项，因此在Access2003中工作变得更加轻松自如[85]。另外，Access2003的新功能还可以帮助数据库开发人员查看有关数据库对象之间相关性的信息。因此，Access2003数据库完全能够满足性能和功能上的需要。1.1.2.数据库开发平台本决策支持系统数据库开发平台选用的是.NET开发平台，该平台是自1993年7月随着WindowsNT3.0出现的Win32API后微软软件开发平台的第一次大升级。比起Win16来，Win32提供了更多功能强大的API，但没有对工具和技术进行引人注目的改变。与之不同的是，.NET开发平台在开发者用以创造应用程序的工具和技术上做了根本的改变.NET开发平台使得开发者创建运行在Internet138 InformationServer（IIS）（互联网信息服务器）Web服务器上的Web应用程序更为容易，它也使创建稳定、可靠而又安全的Windows桌面应用程序更为容易。同时，本决策支持系统选用C#为开发语言，作为.NET的首选开发语言，C#是一种最新的、面向对象的编程语言。它使得程序员可以快速地编写各种基于Microsoft.NET平台的应用程序，Microsoft.NET提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域[86]。正是由于C#面向对象的卓越设计，使它成为构建各类组件的理想之选——无论是高级的商业对象还是系统级的应用程序。使用简单的C#语言结构，这些组件可以方便的转化为XML网络服务，从而使它们可以由任何语言在任何操作系统上通过Internet进行调用。最重要的是，C#使得C++程序员可以高效的开发程序，而绝不损失C/C++原有的强大的功能。因为这种继承关系，C#与C/C++具有极大的相似性，熟悉类似语言的开发者可以很快的转向C#[87]。综上所述，C#开发语言精练、功能强大，完全能够满足本系统功能和开发速度上的需求。1.1.1.数据结构本系统数据库内数据分类、参数、系统参数、参数值、用户表及数据表由以下表7-12表示。138 表7数据分类列名类型说明CateId自动增长数字PkCateNameChar（255）CateFactFloat比例因子ParentCateId父分类IdFkImageChar（255）示例图片路径（相对）表8参数表列名类型说明ItemId自动增长数字PkItemNameChar（255）ItemFactFloat比例因子CateId隶属分类IdFkImageChar（255）示例图片路径（相对）DefaultValue1-5A1-A5为默认选项A1NameChar（255）答案名称A1DescText（Memo）答案描述A1ImageChar（255）答案图片（可选）表9系统参数列名类型说明PNameChar（255）Pk参数名称PValueChar（255）参数值138 表10目前已列入的参数值参数名称参数值类型（解析后类型）说明A1ScoreInteger答案1分值A2ScoreInteger答案2分值A3ScoreInteger答案3分值A4ScoreInteger答案4分值A5ScoreInteger答案5分值DSSNameChar（255）系统名称（显示在各个任务栏上）CoreDataUpdaeTimeDateTime核心数据最后更新时间CateFactUpdateTimeDateTime分类因子最后调整时间ItemFactUpdateTimeDateTime分值因子最后调整时间ItemScoreUpdateTimeDateTime分值最后调整时间表11用户表（User）列名类型说明UserIdChar（255）Pk用户名称UserPwdChar（255）SHA1密码IsAdminBool是否管理员LastQueryDateTime最后查询决策结果时间表12数据表列名类型说明Id自动增长PkItemIdLongFK（Item）ItemAnswerByteA1-A5UserIdChar（255）隶属用户138 1.1.1.开发的初始界面图21为本决策支持系统数据库开发的初始界面。图21数据库开发的初始界面如上图所示，界面最上方是菜单栏，左侧树形结构显示出分类和选项，右侧上部是选项的图片，中部左侧为题目名称及描述信息。中部右侧为当前选中选项值的图片。下方为相应的选项名称及描述信息。1.2.系统构架及核心模块介绍138 开发本套双城市非点源污染控制决策支持系统目的是利用目前国际先进的信息技术和智能专家库决策方法，为双城市非点源污染控制提供科学有效的决策支持。本系统综合考虑农林牧渔业生产、生态环境、农村城镇建设、工业发展和非点源污染控制措施等因素，通过友好交互式图形界面直接反映用户对各基础因子的定性/定量认识，通过多领域多学科集成的智能专家库对基础信息进行融合和归纳，并通过水文模型的结果，最终构建双城市非点源污染控制决策支持系统，为决策者科学决策提供有利支持。本系统共有六大核心模块，即生态模块、区域环境质量模块、农林牧渔模块、农村城镇模块、工业模块和非点源污染控制措施模块。各模块均下属若干因子，下面将就各大模块及其因子进行逐一详细介绍。1.1.1.生态模块在本项目的决策支持系统中，对于双城市的生态环境保护，我们考虑了四个问题：第一是野生植被保护，第二是防护林建设，第三是盐碱化治理，第四是湿地保护。6.2.1.1野生植被保护138 由于野生植被的大面积破坏而导致的水土流失，是规模最大、危害程度最严重的一类非点源污染。在降雨或融雪作用下，大量的泥沙及其携带的污染物通过径流过程进入水体，污染了水资源。另外，水土流失导致泥沙等污染物排入河流，造成河床升高，河流蓄洪能力减退，旱涝频繁。此外，在原有河道上修建大坝也在一定程度上加剧了泥沙、重金属等污染物的沉积。流动缓慢的乡村河流中，含氮、磷废水的排放会导致水中营养物质增加，藻类及其他浮游生物迅速繁殖。某些藻类在一定的环境中会产生毒素。因此，实行野生植被保护是控制非点源污染的一个重要因子。在本决策支持系统中，根据野生植被的保护和扰动情况，将该因子分为5个等级：保护特差，扰动很多；保护较差，扰动较多；保护一般，偶有扰动；保护较好，扰动较少；保护良好，绝少扰动。6.2.1.2防护林建设防护林是一种以林为屏障的人工复合生态系统，是林业生态工程的重要组成部分。作为一种重要的水土保持手段，防护林体系在控制水土流失、提高农业生产水平、建立新的生态平衡、发展区域经济等方面发挥着显著作用。由于其能明显地改变了下垫面性质，无论是林网还是林粮间作，都使风速廓线发生了很大变化，因而具有良好的防风固沙效能，为农作物生长创造较好的环境条件，并为非点源污染控制提供有力支持。在本决策支持系统中，我们将根据防护林的建设成效和森林覆盖率对比，对双城市防护林建设现状进行定性评估。6.2.1.3盐碱化治理双城市“盐碱化”土地的形成，是多因素的长期过程，其主要是地质环境系统遭到严重的破坏，土地“三化”138 面积日趋加大，土壤和水质污染日益严重，对小气候起调节作用的湿地面积不断缩小，地下水位大幅度下降，地面变形现象逐年增加等造成的。在本决策支持系统中，根据土地盐碱化的治理力度，将该因子分为5个等级：治理力度非常明显，治理率达10%左右；治理力度较弱，治理率达20%左右；治理力度一般，治理率40%左右；治理效果比较大，治理率达60%以上；治理力度非常大，治理率达80%以上。6.2.1.4湿地保护138 湿地系统的保护和非点源污染的控制是当今科学和政策问题的两个重要方面。近年来许多研究表明，湿地系统对水体的水质起着重要的保护作用；同时，非点源污染的日趋严重又加剧了湿地系统的结构破坏和功能丧失，并最终导致湿地系统在景观上的消失，从而减低了自然的净化能力，使最终的受纳水体已不再能缓冲来自陆地生态系统的污染。湿地植物根孔根孔不仅可以提供通畅的水流渠道，为有用微生物提供大面积的生物膜附着物，而且还可以为土壤微生物提供氧气等，使得污水中的有机污染物得到不同程度的消化和降解。最新的研究表明，利用根孔的导水可以使污泥脱水，从而使污泥浓缩、脱水和干化在湿地系统中完成。另外根孔的不断更新将使湿地系统保持很高的活力。科学、合理、有效地保护湿地生态系统，并用来控制非点源污染，对于实现生态环境效益、社会效益和经济效益的统一，实现人类社会的可持续发展具有十分重要的意义。1.1.1.区域环境质量模块本决策支持系统主要关注以下三个方面的问题，一是双城市地表水环境质量，二是双城地区地下水环境质量，三是双城地区区域大气环境质量。6.2.2.1地表水环境质量地表径流污染是指在降雨过程中雨水及其形成的径流流经城市地面（如商业区、居住区、停车场、街道等），聚集一系列污染物质（如原油、氮、磷、有毒物质、有机物质等）并直接排入水体而造成的水体非点源污染。本系统将可能的地表水环境质量划分为以下五类：（1）水质十分恶劣，水量逐年减少（劣IV类水占主要，水量与历史数据相比，呈明显的下降趋势）；（2）水质恶劣，水量有所减少（IV类水占主要，水量与历史数据相比，呈微弱下降趋势）；（3）水质一般，水量没有显著变化（III类水占主要，水量与历史数据相比，没有呈明显的下降趋势）；（4）水质良好，水量略有升高（II类水占主要，水量与历史数据相比，略有升高）；138 （5）水质十分良好，水量逐年增加（优于II类水占主要，水量与历史数据相比，呈明显的上升趋势）。6.2.2.2地下水环境质量地下水的污染与地表水污染相比有明显的差别，其具体特点是：（1）隐蔽性较强，不易察觉；（2）地下水一旦受到污染，很难治理和恢复。地下水系统作为水环境的一部分，其污染与非点源污染也有密切的关系。在本决策支持系统中，根据地下水水质和超采状况，将该因子分为5个等级：（1）总体水质十分恶劣，超采严重（大多数指标达地下水环境质量IV类标准，水量与历史数据相比，呈明显的下降趋势）；（2）总体水质恶劣，超采较为严重（大多数指标达地下水环境质量IV类标准，水量与历史数据相比，呈微弱下降趋势）；（3）总体水质一般，有一定程度的超采（大多数指标达达地下水环境质量III类标准，水量与历史数据相比，没有呈明显的下降趋势）；（4）总体水质良好，基本没有超采情况（大多数指达达地下水环境质量II类标准，水量与历史数据相比，略有升高）；（5）总体水质十分良好，没有超采情况（大多数指标达优于地下水环境质量II138 类标准，水量与历史数据相比，呈明显的上升趋势）。6.2.2.3区域大气环境质量由于双城地处祖国东北边疆纬度较高，其气候寒冷，全年有五个月以上处于采暖期，因此其大气污染主要以煤烟型污染为主。目前双城的大气质量现状不容乐观，尤其是大气中的污染比较严重，多数城市的现状监测中，均有不同程度的超标现象，并且随着全市经济的高速发展，控制煤烟型大气污染的工作日益艰巨和重要。大气中的粉尘、烟尘、有毒物质等直接降落到水面或随同降雨、降雪而降落到水体表面，从而造成水环境非点源污染。本决策支持系统将根据区域大气环境质量和变化趋势对双城市区域大气环境质量进行定性评估。1.1.1.农林牧渔模块本决策支持系统在农林牧渔模块着重关注以下一些因子：单位耕地负荷、耕地增加规模、农业灌溉效率、化肥农药使用效率、农膜使用量、低洼林地面积、木材采伐量、林业抚育、畜禽养殖规模、畜禽粪污处理、网箱养鱼规模等。考虑到在森林植被与土壤系统的作用下，大量的地表快速径流能够被转化为土壤慢速流，从而减少土壤侵蚀，降低固体污染物输出，本系统所定性的低洼林地面积指标为：（1）逐年减少很快，覆盖率10%左右；（2）逐年减少较快，覆盖率20%左右；138 （3）没有变化，覆盖率40%左右；（4）逐年有所增加，覆盖率60%以上；（5）逐年增加很快，覆盖率80%以上。1.1.1.农村城镇模块本系统农村城镇模块主要包含以下因子：农村粪污排放，城镇生活污水COD排放，城镇生活污水N、P排放，城镇垃圾排放，非农建设用地。我国污水处理的主要途径是经市政管网收集后进行集中处理，而管网无法到达的偏远地区产生的污水多数被直接排放或经过化粪池简单处理后排放，形成的非点源污染对当地的水资源造成严重影响，已成为污水处理行业的一大空白和亟待解决的问题。近年来双城市农村城镇化迅速发展，相应的农村居住区的污染问题不可小视。农村城镇非点源污染具有分散性和不易监测等特征。城镇、农村污水的非达标排放情况普遍；随着农村居民点用地比例的升高，非点源污染有所增加；此外土地利用结构对非点源污染的影响不仅表现在数量结构上，同时表现在空间分布上。以上各指标将同时被考虑到最终的决策支持系统中，为双城市的农村及城镇非点源污染状况进行科学评估。1.1.2.工业模块138 本系统工业模块主要包含石油开采、农副食品加工业、食品制造业、医药制造业、饮料制造业、纺织工业、石油化工业、电气机械及器材制造业、电子设备制造业、非金属矿物制品业、其他产业等，能够反映该地区经济发展特色。在人类的工业生产和生活活动中，对资源的过度摄取导致了原有土壤结构和制备的破坏，地表土壤裸露，在风力和水力的作用下，土壤有机结构破坏而发生的迁移和运动造成土壤侵蚀。土壤颗粒中含有氮磷元素等物质随着降雨径流进入水体而发生水体污染形成土壤侵蚀性污染。采矿业建筑业活动地表经常散步着泥沙，盐类，有机物，重金属等物质，随着降雨径流进入水体，因而也是造成水体非点源污染的一个直接原因。在本决策支持系统中，三种情景下的工业模块将分别针对不同的侧重进行调整和组合。例如，在畜牧、乳业及其他产业发展优先考虑的情景下，本系统将对工业废水COD排放量的工业废水N、P排放量两个因素进行定性描述。1.1.1.非点源污染控制措施模块本系统非点源污染控制措施模块包含以下四方面内容：工程措施、非工程措施、生态措施、指导教育措施。一般说来，非点源污染的防治措施主要包括：（1）运用工程措施从源头开始对城市非点源污染进行控制。针对大气污染和大气降尘，为最大限度减少非点源污染物，可实施集中供暖、供热工程等。（2138 ）在制定土地规划时，对土地进行功能分区；在新城区开发和老城区改造的过程中，制定严格的土地利用规划；加强城区地面清洁管理，扩大对城市街面的清扫，提高清扫质量，以减少城市地面累积物的数量。（3）建立科学的监测系统。随时监测研究非点源污染的来源、变化，在其形成之前消除污染物的存在；对城区内建筑施工场地、垃圾堆放场、煤堆等处进行重点监测，要求将土堆、煤堆等覆盖以防止扬尘，从而有效减少地面和屋面的沉积物。（4）对区域进行总量控制和非点源污染物的排污权交易来削减城市非点源污染。（5）加大对城市居民的宣传力度，改变其日常不合理的行为，要按时运送垃圾，不乱扔废物等。（6）运用法律手段来控制城市非点源污染，如在城市大气污染烟尘控制区内，严格执行有关规定，在城区内禁止烧煤和使用含铅汽油等。以上各措施将被纳入到生态环境优先考虑的情景模式内，具体权重分别为：工程措施（0.20）、非工程措施（0.40）、生态措施（0.20）以及指导教育措施（0.20）。138 系统使用1.1.安装指南使用NDSS系统之前首先要将NDSS系统安装到机器上。NDSS系统使用标准的MicrosoftWindowsInstall安装程序，安装过程非常简单。具体的安装步骤如下：1.1.1.启动安装程序NDSSSetup.exe启动后显示WindowsInstaller准备安装窗口，系统在这一阶段将安装包内的文件解压。1.1.2.安装说明解压完成后将显示安装简介窗口，点击“下一步”。138 1.1.1.选择安装文件夹在这一步骤中选择将本系统安装到的目录，一般情况下使用默认目录即可。选择完成后点击“下一步”继续。138 1.1.1.确认开始安装准备工作就绪后，安装向导提示用户即将开始正式安装工作。点击“下一步”将立刻开始实际文件安装工作。138 1.1.1.安装进度提示138 1.1.1.安装完成安装工作完成之后，提示已成功安装NDSS。点击关闭退出安装程序后安装过程全部完成。1.2.登录系统1.2.1.启动应用程序点击开始菜单里的NDSS图片，启动NDSS应用程序。系统将显示闪屏界面表示系统正在加载中请稍后片刻。138 1.1.1.登录系统在登录窗口中输入正确的用户名和密码后点击登录即可登录系统。如果您输入了错误的密码，系统会提示您密码错误。如果您连续三次输入了错误的密码，系统将会提示尝试次数过多，之后应用程序将会直接退出。请联系该系统的管理员未您重设密码。138 1.1.1.查看简介登录成功后，将会进入到系统简介窗口。点击右上方的“进入系统”进入分析系统的主画面。1.1.2.主窗口分析系统的主窗口分为三个部分：系统功能，数据录入，帮助。138 帮助系统功能数据录入(分模块)1.1.1.修改密码进入主窗口后可随时点击“修改密码”，来修改当前用户的密码。1.2.数据录入在主窗口中的数据录入模块中选择任何一个模块点击即进入到相应模块的数据录入界面。三大模块的数据录入界面完全相同。以138 “工业优先”模块为例，说明操作步骤如下。1.1.1.进入模块点击“工业优先”，进入模块数据录入窗口。数据录入主窗口主要包括两大部分：左侧显示了模块内的分类信息，右侧中部显示了该模块的简介功能。模块简介分类选择1.1.2.选择分类在左侧分类列表中选择一个分类，右侧部分将会显示该分类的配图说明并显示一个“录入本分类数据”的按钮。138 1.1.1.开始录入点击“录入本分类数据”，开始录入数据。选择正确的数据后，点击“保存&下一个”会自动跳转到本分类下一个数据的录入界面。138 1.1.1.跳转到下一个分类依次录入本分类的所有数据之后，系统会自动跳转到下一个分类的简介页面，并提示如下画面：1.1.2.返回主窗口依次录入所有分类的所有数据之后，系统会自动检测到录入完成，并提示：138 点击“是”将会关闭当前的模块录入窗口并返回主窗口。点击“否”，将会返回模块数据录入窗口。此时您可以修改之前录入的数据或者进行其它操作，之后可以直接点击窗口右上角的“关闭窗口“按钮返回主窗口。1.1.核心数据修改核心数据是系统是本系统的基础或公共参数，在进行分析之前必须录入正确的核心数据。修改核心数据的方法如下1.1.1.打开系统面板进入任何一个模块的数据录入窗口，点击左侧的“系统”分组，可将左侧面板切换到“系统面板”。在系统面板中将会显示“核心数据”和“查看数据”的功能：138 1.1.1.修改核心数据点击“核心数据”按钮，打开修改核心数据的窗口。编辑相关的数据之后点击保存即可。除其中的“农业经济比重”和“工业经济比重”为0-1之间的小数之外，其它位置请填写正整数。138 1.1.1.保存数据点击确定或者按下回车键，即可保存数据。保存成功后系统会提示写入成功。点击取消或者按下ESC键可随时取消修操作，退出核心数据修改窗口。138 1.1.查看录入数据数据录入完成后如果想查看录入的数据，可使用查看数据的功能。在本系统中可以分模块查看数据或者查看所有录入数据。1.1.1.查看所有录入数据在主窗口中点击“查看录入数据”，即可打开查看数据窗口，显示所有录入数据。查看数据138 1.1.1.分模块查看数据进入任何一个模块的数据录入窗口，切换到“系统”面板，点击“查看数据”即可打开“查看数据”窗口显示本模块的所有数据。138 1.1.系统管理黑龙江省双城市非点源污染控制决策支持系统支持多用户同时使用。系统管理员登录系统后，在主窗口中比普通用户多出一个“进入管理系统”按钮。138 管理入口1.1.1.管理控制台点击“进入管理系统”，打开管理控制台。138 1.1.1.清除所有数据在系统控制台中，可以清除所有用户的录入数据，包括当前用户及管理员。138 清除数据有一定的风险，系统会提示用户这种操作的危险性，选择“是”将开始删除所有数据。1.1.1.编辑核心数据在管理控制台中，选择“编辑”->“系统参数”同样可以打开核心数据编辑窗口进行编辑。注意所有用户的核心数据是相同的。138 1.1.1.用户管理选择“编辑”->“用户管理”打开用户管理界面。更新用户信息：在左侧任意选择一个用户，用户的相关信息即会显示在用户详细信息中。对用户的密码或者是否管理员进行修改后点击更新，用户的密码和权限即会更新。注意：不能使用更新来修改用户名，否则会产生错误。添加用户：填入用户名，密码后点击“添加”即可添加新用户。添加新用户之前请先确认是否有重名的用户存在，否则用户将无法添加成功。138 删除用户：在左侧任意选择一个用户，点击删除在确认画面中选择“是”即可。1.1.1.目录管理系统的所有模块及子分类均可看做是一个目录。在管理控制台的树形结构中展开并选择一个目录节点后，编辑菜单中的“目录”项可用，点击或者按下Ctrl+M打开目录管理窗口即可修改目录属性。在目录窗口中可以编辑的属性包括目录名，计算因子，图片和描述信息。138 1.1.1.录入项目管理系统要求用户录入的每一个数据项，在控制台中均可以进行适当的修正。在控制台的树形结构中选择一个项目节点后，编辑菜单中的“选项”项可用，点击或者按下Ctrl+I打开选项编辑窗口即可修改选项属性。在选项窗口中可以编辑的属性包括选项名，计算因子，图片，描述信息及各项的文本说明。重要说明目录和选项的属性，特别是其它的计算因子和图片名称直接影响的分析结果的正确性和报表的正确性，请忽随意修改。否则系统可能无法正常工作！1.2.查看分析结果点击主窗口上的查看分析结果，系统即会打开分析结果报表。138 查看分析结果如果在本次运行时未录入全部数据，系统会提示数据不完整。如果您之前已经输入过完整的数据，点击是即可直接查看报表。否则请点击否返回主窗口，并录入数据。本系统直接输出HTML格式文件作为报表文件，系统上安装有IE5.5以上版本即可正常查看并打印报表。138 1.1.系统需求说明黑龙江省双城市非点源污染控制决策支持系统对系统软硬件要求较低，但正常运行本系统仍需要满足以下要求。软件需求：Windows2000以上系统并安装.NETFramework2.0ACCESS2003以上版本及MDAC2.8SP1InternetExplorer5.5以上版本硬件需求：CPUP41G内存256MB硬盘空间100MB138 1.结论（1）联合国开发署长期关注中国水安全问题。本课题作为UNDP在我国援建的第一个农村污染源控制项目的子课题将从整体上进行系统的科技攻关和技术示范，为我国非点源污染控制提供相对完整的技术路线，为未来我国大规模非点源源污染控制提供了有益的经验和探索。（2）本项目始终贯彻双城市非点源污染控制总体技术指导思想，即：以环境与农业的协调发展为核心；以人为本和以提高农民的自身能力为关键；控制非点源污染同时构建技术支持系统和政策管理支撑系统；把握非点源污染的复杂性、长期性和不确定性三个特征，以“水、土、肥”三个要素的综合控制为主线，在三个空间层次构建非点源污染控制系统。（3）本项目建立了一套黑龙江双城市非点源污染综合评价决策支持系统和智能专家库决策方法。该系统综合考虑影响双城市非点源污染的多种因素，分别反映对生态、区域水环境质量、农林牧渔、农村城镇、工业138 等五大因素的特定考虑。用户通过好交互式图形界面进行选择或输入定量信息，对各基层因子进行初步的判断和评价。系统调用智能专家库确定各级各类因子的相对重要性，产生模块内部和模块之间的权重关系。本系统使本地信息和专家知识紧密配合，逐级汇聚，最终形成对双城市非点源污染程度的科学判断。（1）本项目GIS/SWAT的专家决策系统以集成不同领域内多位专家的经验和知识，从而形成对决策影响因素的多领域综合判断，提高决策支持的科学性。该方法特别适用于处理多目标多层次的系统问题和难于完全用定量方法分析与决策的系统工程中复杂问题，它可以将人们的主观判断用定量形式表达和处理，是定量与定性相结合的分析方法。138 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