丹江口水庫匯水流域水質安全保障關鍵技術研究取得系列成果
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圖1坡耕地農業(yè)面源氮磷削減技術示意圖
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圖2示范區(qū)與對照區(qū)效果圖
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圖3種植—養(yǎng)殖循環(huán)生態(tài)農業(yè)模式
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圖4種植—養(yǎng)殖循環(huán)生態(tài)農業(yè)模式碳、氮、磷平衡圖
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圖5農村生活污水處理工藝流程圖
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圖6徑流監(jiān)測與污染負荷計算
丹江口水庫匯水流域水質安全保障
關鍵技術研究取得系列成果
國家水體污染控制與治理科技重大專項河流水環(huán)境綜合整治技術研究與綜合示范主題
南水北調工程水質安全保障關鍵技術研究與示范項目河南丹江口水庫匯水流域水質安全保障關鍵技術研究與示范課題
（課題編號：2012ZX07205-001）
十二五期間，由清華大學負責的“河南丹庫匯水流域水質安全保障關鍵技術研究與示范課題”立足于水源區(qū)農業(yè)面源污染的解決，通過開展水源區(qū)特色作物生態(tài)種植與氮磷污染負荷削減技術、山地種養(yǎng)平衡模式畜禽養(yǎng)殖污染低排放關鍵技術和農村生活污染生態(tài)低耗防治技術的研究與示范，制定技術指南、工程技術規(guī)范和關鍵設備標準，形成了基于面源污染防控的河南丹庫匯水流域水質安全保障關鍵技術體系，并建立了技術推廣模式在丹江口水庫流域進行全面的技術推廣。
丹江口庫區(qū)及上游水質安全是保障南水北調中線工程發(fā)揮供水效益的前提，是工程成敗的關鍵，南水北調中線工程水源區(qū)面源污染日趨嚴重。為保證水源區(qū)高標準水質要求，亟待開展水源區(qū)面源污染控制關鍵技術與示范研究，建立生態(tài)化種養(yǎng)產業(yè)發(fā)展技術、水土肥流失有效控制技術，研究高出水水質、低投資、低能耗、低運行成本的“一高三低”穩(wěn)定達標技術，在促進地方特色產業(yè)持續(xù)發(fā)展的前提下，建立有效削減和預防面源污染的流域綜合管控措施，保障《丹江口水源區(qū)水污染防治和水土保持規(guī)劃》和《丹江口庫區(qū)及上游地區(qū)經濟社會發(fā)展規(guī)劃》的順利實現(xiàn)。經濟有效的面源污染防治技術不僅可以保證南水北調中線工程水源區(qū)的水質，而且可以為全國其他地區(qū)面源污染的防治提供技術支持。
課題以南水北調中線工程水源區(qū)為研究對象，以實現(xiàn)水源區(qū)經濟社會發(fā)展和確保一庫清水北送的南北雙贏戰(zhàn)略為研究總目標。通過工程化研究，開發(fā)了水源區(qū)特色作物生態(tài)種植與氮磷和有機污染負荷削減技術、山地種養(yǎng)平衡模式畜禽養(yǎng)殖污染低排放技術和形成了農村生活污染生態(tài)低耗防治技術關鍵技術體系，構建了水源區(qū)水質安全保障關鍵技術體系和技術推廣模式。
1、水源區(qū)特色作物生態(tài)種植與氮磷和有機污染負荷削減技術及示范。
該技術包括：坡耕地土壤氮磷截留與阻控技術；適用于茶葉柑橘特色作物的有機肥、生物防菌劑、緩釋肥的研發(fā)及施用技術、新型植物籬—復合滲濾床技術。
成果應用：在河南南陽淅川縣建立茶葉特色作物生態(tài)種植與氮磷削減示范工程1項，示范面積480畝，示范推廣面積達2700畝；建立柑橘特色作物生態(tài)種植與氮磷削減示范工程1項，示范面積560畝，示范推廣面積3240畝。針對茶葉種植，通過使用抗病蟲害品種、生物藥劑、緩釋措施，實現(xiàn)農藥減量60%，通過使用有機肥、包衣緩釋化肥實現(xiàn)化肥減量20%；坡耕地土壤氮磷流失減少54%；針對柑橘，通過使用抗病蟲害柑橘品種、生物藥劑、緩釋化肥手段，實現(xiàn)化肥用量均減少20%，坡耕地土壤氮、磷流失減少43%。
2、山地種養(yǎng)平衡模式畜禽養(yǎng)殖污染低排放關鍵技術及示范。
在河南內鄉(xiāng)縣牧原養(yǎng)殖有限公司第十七分廠開展畜禽養(yǎng)殖與生態(tài)種植有機結合的山地種養(yǎng)平衡低排放技術的工程示范，合理利用畜禽養(yǎng)殖廢棄物作為生態(tài)作物的肥料，實現(xiàn)種養(yǎng)平衡。
3、農村生活污染生態(tài)低耗防治技術的研究與示范。
水源區(qū)農村經濟發(fā)展欠發(fā)達、生活污水排水間歇、排入污水量較小等特點，試驗選取以人工快滲處理系統(tǒng)（ConstructedRapidInfiltration，簡稱CRI）為核心的強化快滲技術。在河南省鄧州市裴營鄉(xiāng)和諧社區(qū)移民安置區(qū)建設農村生活污水生態(tài)低耗治理技術示范工程1項，處理該小區(qū)330戶居民的日常生活污水。示范工程的出水水質穩(wěn)定達到生活雜用水標準（SS10mg/L、COD50mg/L、NH3-N20mg/L），實現(xiàn)了“高出水水質、低投資、低能耗、低運行成本”的目標。
4、面源污染負荷定量與半定量的測算技術。
按淅川縣當?shù)氐牡匦、用地類型與水利條件，將綜合示范區(qū)劃分為31個匯水子流域，建立SWAT模型，基于現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和試驗結果，模擬計算區(qū)域面源污染負荷，并對各項面源污染防控措施的效果進行評估。
研究結果表明：
（1）研究區(qū)域總面積約為110km2，根據(jù)輸出系數(shù)法計算課題研究期間綜合示范區(qū)總氮、總磷的平均負荷為192.0t、23.8t，應用SWAT模型模擬得出總氮、總磷的平均負荷為109.6t、21.1t。研究區(qū)域中耕地面積最大為6381ha，占總面積的57.55%，研究區(qū)域內49.82%為黃褐土。研究區(qū)域內泥沙總量、徑流總量與降雨量變化趨勢相同，而總磷、有機磷、無機磷、有機氮、氨氮、總氮變化趨勢與泥沙量相同。
（2）耕地對研究區(qū)域的氮、磷負荷貢獻最大，對總氮、總磷的總負荷貢獻率達到了68.5%、60.9%。
（3）不同控制措施對于研究區(qū)域氮、磷污染的削減率是不一樣的，帶狀種植對氮、磷的削減率達到了23%、40%；梯田對氮、磷有著更高的削減率，分別達到了31%、54%；滲濾溝（50cm填料層）對于總氮、總磷的削減率分別為49.1%、53.8%；當在研究區(qū)域應用“植物籬—復合滲濾床”工藝之后，經過合理的設計，可以使得研究區(qū)域內主要河流水質達到地表水Ⅱ類標準。
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