CN113158591B - 一种确定流域土地开发利用承载力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种确定流域土地开发利用承载力的方法，包括如下步骤：调查并计算河流的水环境容量；确定该河流所处的流域范围；基于确定的流域范围，调查流域范围内土地利用现状及土地利用规划，确定现状各土地利用类型的单位土地面积的水污染物排放量，即入江排污系数；基于获得的水环境容量以及获得的土地利用规划和入江排污系数，判断当地土地利用规划是否超过其开发利用承载力。本发明可快速判断流域土地开发方式、开发规模是否超过河流水环境承载力，能够为流域土地利用优化调整提供决策支撑，免于经验决策的盲目性，从而达到保护河流水体的目的。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种确定流域土地开发利用承载力的方法。
背景技术
为了加强长江流域生态环境保护和修复，促进资源合理高效利用，保障生态安全，《长江经济带生态环境保护规划》明确要求“长江沿线一切经济活动都要以不破坏生态环境为前提，抓紧制定产业准入负面清单，明确空间准入和环境准入的清单式管理要求。除在建项目外，严禁在干流及主要支流岸线1公里范围内布局新建重化工园区，严控在中上游沿岸地区新建石油化工和煤化工项目。”可见，国家对长江经济带，尤其是沿江1公里范围内的产业发展做了总体要求，长江经济带多个省市也在此基础上制定了沿江1公里范围内的产业调整细则。
但排入河流的污染物除了沿江范围还来自整个流域的其他点源、面源等排放源，若不将整个流域的土地开发方式、开发规模进行科学安排，将不利于河流水质保护，无法达到预期保护目标。在此背景下，深入研究流域的土地开发方式、开发规模是有必要的。但目前尚没有合理的办法，以河流环境容量为限定前提，判断某流域范围内的土地开发利用承载力是否超过上限，进而对整个流域土地开发方式、开发规模的优化调整提供决策支持。
所以，需要一个新的技术方案来实现上述效果。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种确定流域土地开发利用承载力的方法，能够定量确定某个流域的土地开发利用承载力，可为流域土地利用开发决策提供参考，达到保护河流水体的目的。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种确定流域土地开发利用承载力的方法，包括如下步骤：
S1：调查并计算河流的水环境容量；
S2：确定该河流所处的流域范围；
S3：基于步骤S2确定的流域范围，调查流域范围内土地利用现状及土地利用规划，确定现状各土地利用类型的单位土地面积的水污染物排放量，即入江排污系数；
S4：基于步骤S1获得的水环境容量以及步骤S3获得的土地利用规划和入江排污系数，确定流域土地开发利用承载力，判断当地土地利用规划是否超过其开发利用承载力。
进一步地，所述步骤S1中水环境容量的获取方法为：
给出如下公式：
W＝QP(Cs-C0)+KVCs
式中：W为单一河段(河段为两节点之间的河道)计算单元的环境容量，通常用t/a表示；Qp为计算单元的河流设计流量，m3/s；Cs为计算单元污染物控制因子的环境质量目标值，mg/L。根据国家地表水污染物总量控制指标，此处控制因子可选取化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)。根据所在河流各河段地表水功能区划及环境保护目标的要求，COD和NH3-N的环境质量目标值执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中相应的污染物浓度标准；C0为计算单元入流断面控制因子的浓度值，即河流中污染物的实际浓度值，可取多个河流断面监测到的污染物浓度的平均值，mg/L；K为控制因子污染物在地表水体中的自净系数，d-1；V为计算单元蓄水量，m3。
进一步地，所述步骤S2中流域范围的确定方法为：基于流域或区域DEM数据，通过ArcGIS软件的水文分析工具，提取所需流域的边界线，边界线以内的区域即为流域范围，通过ArcGIS软件统计工具获取流域面积。
进一步地，所述步骤S3中入江排污系数的确定方法为：
给出如下公式：
Ci＝Pi/Ai(i＝1,2,3…n)
式中：Ci为第i种土地利用类型(如工业用地、居住用地、农田用地、商业用地，等)的入江排污系数，t/a.m-2；Pi为第i种土地利用类型的污染物排放量，t/a，可通过区域排污统计资料获取；Ai为第i种土地利用类型的面积，m2；可通过土地利用现状统计资料获取，
进一步地，所述步骤S4中判断当地土地利用规划是否超过其开发利用承载力的方法为：
若有：则说明土地利用规划已超过流域开发利用承载力，当地土地开发方式和开发规模需要优化调整；
若有：则说明土地利用规划未超过流域开发利用承载力。
式中：GAi为该流域土地利用规划中第i种土地利用类型的面积，m2；可通过土地利用规划资料获取；Ci为第i种土地利用类型(如工业用地、居住用地、农田用地、商业用地，等)的入江排污系数，t/a.m-2。
有益效果：本发明与现有技术相比，能够定量确定某个流域的土地开发利用承载力，可快速判断流域土地开发方式、开发规模是否超过河流水环境承载力，能够为流域土地利用优化调整提供决策支撑，免于经验决策的盲目性，从而达到保护河流水体的目的。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明提供一种确定流域土地开发利用承载力的方法，包括如下步骤：
S1：调查并计算河流的水环境容量。
水环境容量的获取方法为：
给出如下公式：
W＝QP(Cs-C0)+KVCs
式中：W为单一河段(河段为两节点之间的河道)计算单元的环境容量，通常用t/a表示；Qp为计算单元的河流设计流量，m3/s；Cs为计算单元污染物控制因子的环境质量目标值，mg/L。根据国家地表水污染物总量控制指标，此处控制因子可选取化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N)。根据所在河流各河段地表水功能区划及环境保护目标的要求，COD和NH3-N的环境质量目标值执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中相应的污染物浓度标准；C0为计算单元入流断面控制因子的浓度值，即河流中污染物的实际浓度值，可取多个河流断面监测到的污染物浓度的平均值，mg/L；K为控制因子污染物在地表水体中的自净系数，d-1；V为计算单元蓄水量，m3。
S2：确定该河流所处的流域范围。
具体为：基于流域或区域DEM数据，通过ArcGIS软件的水文分析工具，提取所需流域的边界线，边界线以内的区域即为流域范围，通过ArcGIS软件统计工具获取流域面积。
S3：基于步骤S2确定的流域范围，调查流域范围内土地利用现状及土地利用规划，确定现状各土地利用类型的单位土地面积的水污染物排放量，即入江排污系数。
入江排污系数的确定方法为：
给出如下公式：
Ci＝Pi/Ai(i＝1,2,3…n)
式中：Ci为第i种土地利用类型(如工业用地、居住用地、农田用地、商业用地，等)的入江排污系数，t/a.m-2；Pi为第i种土地利用类型的污染物排放量，t/a，可通过区域排污统计资料获取；Ai为第i种土地利用类型的面积，m2；可通过土地利用现状统计资料获取，
S4：基于步骤S1获得的水环境容量以及步骤S3获得的土地利用规划和入江排污系数，确定流域土地开发利用承载力，判断当地土地利用规划是否超过其开发利用承载力。
若有：则说明土地利用规划已超过流域开发利用承载力，当地土地开发方式和开发规模需要优化调整；
若有：则说明土地利用规划未超过流域开发利用承载力。
式中：GAi为该流域土地利用规划中第i种土地利用类型的面积，m2；可通过土地利用规划资料获取；Ci为第i种土地利用类型(如工业用地、居住用地、农田用地、商业用地，等)的入江排污系数，t/a.m-2。
基于上述技术方案，本实施例中将上述技术方案应用于长江某支流流域土地开发利用承载力的判断和确定，具体的过程为：
1、调查并计算所研究的长江支流河段水环境容量。选取江苏省境内某长江一级支流，该支流长度为2000m。根据当地地表水功能区划，该段水体水质标准执行《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅳ类水标准，此处选取COD为计算演示指标。综合考虑该河流水文参数、水质目标、上游来水水质和污染物降解能力等因素，水环境容量计算模型中，各计算参数选择及环境容量W计算结果如表1。
表1环境容量计算参数选取
| 名称 | QP(m3/s) | CS(mg/L) | C0(mg/L) | K(d-1) | V(m3) | W(t/a) |
| COD | 60 | 20 | 18.2 | 0.265 | 123600 | 3644.99 |
2、确定该河流的流域范围。
基于流域DEM数据，在ArcGIS10.2软件中提取了流域边界线，经统计，流域面积A为4km2。
3、调查流域范围内土地利用现状及土地利用规划，确定现状各土地利用类型的单位土地面积的水污染物排放量，即入江排污系数Ci。根据统计资料，现状土地利用中：
工业用地面积A1＝0.5km2，C1＝1.5×10-3t/a.m-2；
居住用地面积A2＝0.5km2，C2＝0.6×10-3t/a.m-2；
农业用地面积A3＝3km2，C3＝0.4×10-3t/a.m-2。
根据该流域土地利用规划，未来将增加工业用地和居住用地面积，减少农田用地面积，规划实施后，工业用地面积GA1＝2.5km2，居住用地面积GA2＝1km2，农业用地面积GA3＝0.5km2。
4、基于获得的土地利用规划及水环境容量，判断流域土地利用规划是否超过其开发利用承载力。
GA1×C1+GA2×C2+GA3×C3＝(2.5×1.5+1×0.6+0.5×0.4)×103＝4550(t/a)
4550t/a>W(3644.99t/a)
说明该流域土地利用规划已超过其开发利用承载力，流域土地开发方式和开发规模需要进行优化调整。建议该流域在开发过程中，严格控制农业用地向工业用地和居住用地转化，土地开发类型和开发规模以不超过开发利用承载力为最低要求，达到保护长江水体的目的。
Claims (4)
1.一种确定流域土地开发利用承载力的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：调查并计算河流的水环境容量；
S2：确定该河流所处的流域范围；
S3：基于步骤S2确定的流域范围，调查流域范围内土地利用现状及土地利用规划，确定现状各土地利用类型的单位土地面积的水污染物排放量，即入江排污系数；
S4：基于步骤S1获得的水环境容量以及步骤S3获得的土地利用规划和入江排污系数，确定流域土地开发利用承载力，判断当地土地利用规划是否超过其开发利用承载力；
所述步骤S4中判断当地土地利用规划是否超过其开发利用承载力的方法为：
若有：则说明土地利用规划已超过流域开发利用承载力，当地土地开发方式和开发规模需要优化调整；
若有：则说明土地利用规划未超过流域开发利用承载力；
式中：W为单一河段计算单元的环境容量；GAi为该流域土地利用规划中第i种土地利用类型的面积，通过土地利用规划资料获取；Ci为第i种土地利用类型的入江排污系数。
2.根据权利要求1所述的一种确定流域土地开发利用承载力的方法，其特征在于，所述步骤S1中水环境容量的获取方法为：
给出如下公式：
W＝QP(Cs-C0)+KVCs
式中：W为单一河段计算单元的环境容量；Qp为计算单元的河流设计流量；Cs为计算单元污染物控制因子的环境质量目标值；C0为计算单元入流断面控制因子的浓度值，即河流中污染物的实际浓度值；K为控制因子污染物在地表水体中的自净系数；V为计算单元蓄水量。
3.根据权利要求1所述的一种确定流域土地开发利用承载力的方法，其特征在于，所述步骤S2中流域范围的确定方法为：基于流域或区域DEM数据，通过ArcGIS软件的水文分析工具，提取所需流域的边界线，边界线以内的区域即为流域范围，通过ArcGIS软件统计工具获取流域面积。
4.根据权利要求1所述的一种确定流域土地开发利用承载力的方法，其特征在于，所述步骤S3中入江排污系数的确定方法为：
给出如下公式：
Ci＝Pi/Ai，i＝1,2,3…,n
式中：Ci为第i种土地利用类型的入江排污系数；Pi为第i种土地利用类型的污染物排放量，通过区域排污统计资料获取；Ai为第i种土地利用类型的面积，通过土地利用现状统计资料获取，
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