面向非點(diǎn)源污染調(diào)控的平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)劃分方法初探

呂永鵬， 楊 凱， 車 越， 金 妍， 徐啟新

（1.華東師范大學(xué) 上海市城市化生態(tài)過(guò)程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062；2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院，上海 200092）

面向非點(diǎn)源污染調(diào)控的平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)劃分方法初探

呂永鵬1，2， 楊 凱1， 車 越1， 金 妍1， 徐啟新1

（1.華東師范大學(xué) 上海市城市化生態(tài)過(guò)程與生態(tài)恢復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062；2.上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院，上海 200092）

基于平原河網(wǎng)地區(qū)所特有的且已實(shí)施的水利分區(qū)（控制片）管理體系，分析了平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的特征；從空間尺度、匯流機(jī)制和調(diào)控強(qiáng)度3個(gè)維度，初步探討了面向非點(diǎn)源污染調(diào)控的平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)四級(jí)劃分體系.以臨港新城區(qū)域?yàn)槔?，劃分?個(gè)一級(jí)集水區(qū)，13個(gè)二級(jí)集水區(qū)，137個(gè)三級(jí)集水區(qū)；二級(jí)集水區(qū)與現(xiàn)有規(guī)劃的功能分區(qū)基本一致，以促進(jìn)非點(diǎn)源調(diào)控策略的落實(shí).

非點(diǎn)源； 集水區(qū)劃分； 平原河網(wǎng)地區(qū)； 臨港新城

0 引 言

20世紀(jì)70年代以來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)基本對(duì)工業(yè)和生活污染源等點(diǎn)污染源進(jìn)行了有效控制，非點(diǎn)源污染已成為水體污染的主要因素，全球30%～50%的陸地表面受到非點(diǎn)源污染的影響，美國(guó)有60%的河流和50%的湖泊污染與非點(diǎn)源密切相關(guān)［1，2］.而中國(guó)的非點(diǎn)源污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重.從流域?qū)用鎭?lái)看，在太湖、巢湖和滇池等流域，至少50%的水體污染負(fù)荷由非點(diǎn)源貢獻(xiàn).從城市層面來(lái)看，近幾十年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)展了大規(guī)模的點(diǎn)源治理工作，城鎮(zhèn)污水處理率穩(wěn)步提高.以上海市為例，2001年的城鎮(zhèn)污水處理率為61.4%，到2009年已達(dá)到78.9%，到2020年規(guī)劃為90%，非點(diǎn)源問(wèn)題已經(jīng)開(kāi)始凸現(xiàn)［3］.面對(duì)非點(diǎn)源污染的嚴(yán)峻形勢(shì)，進(jìn)行非點(diǎn)源污染調(diào)控研究顯得尤為重要.

城市非點(diǎn)源污染過(guò)程與城市集匯水過(guò)程密切相關(guān)，集水區(qū)是城市非點(diǎn)源污染調(diào)控研究的基本單元［2－5］，集水區(qū)劃分是非點(diǎn)源污染研究工作的重要基礎(chǔ).長(zhǎng)期以來(lái)，集水區(qū)劃分研究多集中于自然區(qū)域和山丘地區(qū)，并已經(jīng)基本形成共識(shí).然而，對(duì)于城市區(qū)域，尤其是平原河網(wǎng)地區(qū)的高度城市化區(qū)域，由于該類區(qū)域在地質(zhì)地貌和水文等方面的特殊性和復(fù)雜性，使得集水區(qū)劃分工作較為滯后，尚未形成統(tǒng)一或取得共識(shí)性的劃分方法.鑒于此，基于平原河網(wǎng)地區(qū)所特有的且已實(shí)施的水利分區(qū)（控制片）管理體系，分析平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的特征，探討面向非點(diǎn)源污染調(diào)控的平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)劃分方法.

1 平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的特征

1.1 平原河網(wǎng)地區(qū)水利分區(qū)管理體系

在中國(guó)，平原河網(wǎng)地區(qū)多指東部河網(wǎng)最密集的地區(qū)［6－13］，如長(zhǎng)江三角洲和珠江三角洲等.太湖流域是我國(guó)典型的平原河網(wǎng)地區(qū)，水利部根據(jù)太湖流域的河流水系、防洪除澇和地形地貌特征，將太湖流域劃分為8個(gè)水資源三級(jí)分區(qū)（稱為水利分區(qū)），包括太湖區(qū)、湖西區(qū)、浙西區(qū)、陽(yáng)澄淀泖區(qū)、武澄錫虞區(qū)、杭嘉湖區(qū)、浦東區(qū)和浦西區(qū).太湖區(qū)、湖西區(qū)及浙西區(qū)位于流域上游，其余位于流域下游［13］.太湖流域水利分區(qū)已經(jīng)實(shí)施多年，取得了較好的效果，是平原河網(wǎng)地區(qū)集水區(qū)劃分的有益探索.然而，每個(gè)分區(qū)面積較大，加之每個(gè)分區(qū)內(nèi)仍然存在平原和山丘差異、城市和農(nóng)村差異、強(qiáng)排水和自排水差異.因此，每個(gè)分區(qū)需要根據(jù)各自水利管理和水資源調(diào)度需要來(lái)進(jìn)一步劃分下一級(jí)集水區(qū).

上海地區(qū)地勢(shì)平坦，河流縱橫，河網(wǎng)密布，受潮汐影響深刻，水情復(fù)雜，水系和集水區(qū)邊界相對(duì)模糊，是太湖流域典型的平原河網(wǎng)地區(qū)［14，15］.在太湖流域水利分區(qū)管理的格局下，從1970s起，上海地區(qū)為確保防汛排澇的需要，結(jié)合區(qū)域水系結(jié)構(gòu)、地形地貌和水文氣象等自然特征和地區(qū)功能等因素，實(shí)施了水利控制片（稱為水利分片）管理模式（見(jiàn)圖1）.除崇明島、橫沙島及長(zhǎng)興島外，以長(zhǎng)江、黃浦江、蘇州河、蘊(yùn)藻浜、淀浦河、太浦河、攔路港、圓泄涇、大蒸塘、大泖港和斜塘等骨干河流和部分區(qū)（縣）界限為界，將全市大陸區(qū)域劃分為11個(gè)水利控制片和1個(gè)市中心片.加上上述3個(gè)島嶼水利片，上海地區(qū)共設(shè)有14個(gè)水利控制片和1個(gè)市中心片，以作為水利管理和水資源調(diào)度的基本單元［15，16］.

上述骨干河流被稱為外河，水利片之內(nèi)的河流被稱為內(nèi)河.水利片內(nèi)部根據(jù)規(guī)劃可能設(shè)有若干城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)或者農(nóng)村圩區(qū)系統(tǒng)，每個(gè)排水系統(tǒng)內(nèi)的雨水（合流制排水系統(tǒng)中還含有污水）匯集后，通過(guò)泵站提升或根據(jù)地形就近自然匯入內(nèi)、外河，匯入?yún)^(qū)域內(nèi)河的雨污水經(jīng)過(guò)河網(wǎng)調(diào)蓄和輸送，進(jìn)而通過(guò)區(qū)域外圍設(shè)立的水閘來(lái)實(shí)現(xiàn)落潮自排，或者通過(guò)人為增加區(qū)域外圍翻水泵站抽拍，從而將水利片內(nèi)的雨污水逐步排入外河（見(jiàn)圖1）.目前上海地區(qū)已經(jīng)基本形成了水系間相對(duì)獨(dú)立、水資源調(diào)度可控的分片管理體系［16］.

圖1 上海水利分片的原理和結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 The principle and structure of water conservation zones in Shanghai

1.2 平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)特征

集水區(qū)劃分的核心是確定產(chǎn)匯流機(jī)制.山丘型集水區(qū)的產(chǎn)匯流理論和集水區(qū)劃分方法相對(duì)較為成熟，且得到一定的共識(shí)，產(chǎn)匯流一般采用經(jīng)典的D8算法［18－21］.然而，D8算法要求集水區(qū)具有一定的坡度，并且對(duì)高程數(shù)據(jù)精度要求較高.顯然D8算法對(duì)于平原河網(wǎng)地區(qū)此類高程相對(duì)較小，高程數(shù)據(jù)精度不足的區(qū)域難以適用［22］.此外，平原型集水區(qū)的產(chǎn)匯流復(fù)雜，理論較為薄弱，對(duì)于現(xiàn)有的一些劃分方法的爭(zhēng)議較大，難以形成共識(shí)，主要存在以下問(wèn)題.

（1）部分研究未考慮集水區(qū)邊界的時(shí)變性.平原河網(wǎng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市化程度高且城市化速度快，集水區(qū)邊界受人類活動(dòng)強(qiáng)烈干擾，經(jīng)常發(fā)生改變.而現(xiàn)有部分研究把集水區(qū)邊界當(dāng)成固定狀態(tài)，具有一定的不確定性.

（2）部分研究假設(shè)地表徑流沿河長(zhǎng)均勻分配入河徑流量，未考慮徑流入河路徑是否可達(dá).由于平原河網(wǎng)地區(qū)高程變化相對(duì)較小，加之城市化速度快而高程數(shù)據(jù)更新速度和精度難以達(dá)到諸多國(guó)外模型的要求，因此，上述假設(shè)具有一定的可取性.然而，平原河網(wǎng)地區(qū)城市化區(qū)域所面臨的防洪壓力較大，因此，其河道的混凝土擋墻一般略高于路面，加之路牙的存在，城市地表徑流的入河流量不能沿河長(zhǎng)均勻分配，必須考慮入河路徑的可達(dá)性.

（3）未考慮城市化區(qū)域排水管網(wǎng)的影響.平原河網(wǎng)地區(qū)的城市化區(qū)域分設(shè)若干排水系統(tǒng)，排水管網(wǎng)密布，地表徑流通過(guò)排水管網(wǎng)而進(jìn)入城市水體，加之平原河網(wǎng)地區(qū)高程數(shù)據(jù)的精度普遍較低，傳統(tǒng)的坡面產(chǎn)匯流模式已難以應(yīng)用于平原河網(wǎng)地區(qū)的城市化區(qū)域，必須對(duì)其進(jìn)行必要的修正或改進(jìn).

（4）未考慮管理上的可操作性.現(xiàn)有的部分劃分方法大多從各自研究興趣出發(fā)，為后續(xù)建模服務(wù)，并未考慮管理上的可操作性，難以為平原河網(wǎng)地區(qū)的集水區(qū)管理服務(wù).

2 平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的劃分方法

2.1 平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的劃分原則

針對(duì)平原河網(wǎng)地區(qū)集水區(qū)的特征，該區(qū)域的集水區(qū)劃分應(yīng)該基于如下原則.

（1）滿足水文學(xué)基本要求.水文學(xué)要求集水區(qū)邊界要相對(duì)清晰，且集水區(qū)內(nèi)的產(chǎn)匯流機(jī)制要與平原河網(wǎng)地區(qū)的城市水文特征相一致.

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以表示，治療前后自身對(duì)照均數(shù)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)，2組間均數(shù)比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平α=0.05。

（2）數(shù)據(jù)的精度和可取性.由于平原河網(wǎng)地區(qū)城市化速度快，加之高程數(shù)據(jù)精度普遍較低，因此，在城市化的小區(qū)域尺度，高程數(shù)據(jù)精度和可獲取性是要考慮的關(guān)鍵因素；此外，由于保密等限制，城市化區(qū)域較為詳盡的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的可獲取性是值得注意的另一問(wèn)題.

（3）研究的目的性與管理的可操作性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一.本研究的目的在于為后續(xù)的非點(diǎn)源污染的調(diào)控和管理服務(wù)，因此要考慮如何使得研究目的在管理上具有可操作性.首先，應(yīng)該基于平原河網(wǎng)地區(qū)排水管理模式上已經(jīng)實(shí)施的水利分片管理體系［14］，所劃分的集水區(qū)和子集水區(qū)應(yīng)該在區(qū)域水利片體系的框架下進(jìn)行；其次，應(yīng)該考慮各級(jí)行政區(qū)邊界的影響，這決定了所劃分的集水區(qū)是否在非點(diǎn)源污染調(diào)控管理措施上具有較強(qiáng)的可操作性；第三，不同功能區(qū)一般采用不同的排水模式，應(yīng)該考慮功能分區(qū)的差異性.

2.2 平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)劃分方法及應(yīng)用

由于研究目的的多樣性，平原河網(wǎng)地區(qū)集水區(qū)劃分的方法和匯流機(jī)制的研究較多，比較經(jīng)典的是太湖流域模型.該模型將概化河網(wǎng)圍成的封閉區(qū)域稱為河網(wǎng)多邊形，并提出了地表徑流匯流機(jī)制的多邊形算法［13，17］，可為高程數(shù)據(jù)缺乏或精度不足的平原河網(wǎng)地區(qū)的產(chǎn)匯流計(jì)算奠定基礎(chǔ).然而，該模型比較適合于太湖流域此類大尺度的集水區(qū)劃分，應(yīng)用于城市集水區(qū)此類中小尺度的集水區(qū)具有一定的局限性.本研究在太湖流域模型的基礎(chǔ)上［13］，以上海市臨港新城區(qū)域?yàn)槔醪教岢隽艘环N面向非點(diǎn)源污染調(diào)控的平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的劃分方法.該方法基于ArcGIS 9.3將集水區(qū)劃分為四級(jí)子集水區(qū)（見(jiàn)圖2）.

需要說(shuō)明的是，非點(diǎn)源污染調(diào)控強(qiáng)度是指在集水區(qū)范圍內(nèi)，集水區(qū)管理者通過(guò)政策和工程措施對(duì)非點(diǎn)源污染調(diào)控有效性的等級(jí)［3］.隨著集水區(qū)空間尺度的縮小，非點(diǎn)源污染調(diào)控強(qiáng)度以及調(diào)控的有效性也隨之逐漸降低.

2.2.1 河網(wǎng)概化與市政水利設(shè)施勘察和規(guī)劃

河網(wǎng)概化是集水區(qū)劃分的關(guān)鍵步驟，不僅可以幫助快速識(shí)別出外河，更為重要的是為二級(jí)集水區(qū)的劃分奠定基礎(chǔ).雖然臨港新城地處平原河網(wǎng)地區(qū)，然而由于所研究的城市集水區(qū)范圍相對(duì)較小，河流數(shù)量較少、等級(jí)較低，并且缺少水利片中的外河.因此，根據(jù)區(qū)域特征，識(shí)別出對(duì)研究區(qū)域防洪排澇起到至關(guān)重要的河流作為“準(zhǔn)外河”，包括大治河、泐馬河、黃沙港、馬泐港、小泐港、南白龍港、勝利塘、隨塘河、治南河、五尺溝、石皮泐港及殷家港等12條（見(jiàn)圖3）.

圖2 平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)劃分基本流程示意圖Fig.2 Procedure of urban watershed division in tidal plain

圖3 臨港新城集水區(qū)內(nèi)重要河流及市政水利設(shè)施分布圖Fig.3 Main rivers，municipal infrastructures and water conservation projects in Lingang watershed of Shanghai

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查和梳理相關(guān)規(guī)劃，統(tǒng)計(jì)出臨港新城現(xiàn)有和規(guī)劃的市政和水利設(shè)施.水利設(shè)施主要是指河閘，研究區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有及規(guī)劃閘門22座，包括5個(gè)出海閘、2個(gè)翻水站、9個(gè)節(jié)制閘及6個(gè)套閘（見(jiàn)圖3）.市政設(shè)施主要是指泵站、污水干管和污水處理廠，研究區(qū)域內(nèi)有污水泵站23個(gè)（現(xiàn)有10個(gè)，規(guī)劃13個(gè)），污水干管13條（現(xiàn)有5條，規(guī)劃8條），1個(gè)污水處理廠即臨港污水處理廠，設(shè)計(jì)總規(guī)模每天60萬(wàn)m3，近期設(shè)計(jì)處理能力為每天10萬(wàn)m3（第一階段規(guī)模每天5萬(wàn)m3），中期設(shè)計(jì)處理能力為每天20萬(wàn)m3（見(jiàn)圖3）.

2.2.2 一級(jí)集水區(qū)

一級(jí)集水區(qū)主要關(guān)注較大的空間尺度，體現(xiàn)研究區(qū)域與水利片的關(guān)系，非點(diǎn)源污染在該尺度的可調(diào)控性強(qiáng).平原河網(wǎng)地區(qū)河流結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀，區(qū)域內(nèi)水系相互聯(lián)通，一級(jí)集水區(qū)的劃分應(yīng)該在上海市水利分片管理體系下進(jìn)行.在一級(jí)集水區(qū)層面，行政邊界將被淡化.在Arc-GIS9.3系統(tǒng)中，用研究區(qū)域圖層裁切（Clip）水利片圖層即可得到一級(jí)集水區(qū)圖層或者用交集操作（Intersect）來(lái)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)圖2）.

研究區(qū)域上海臨港新城集水區(qū)所屬上海水利片中的浦東片，區(qū)域水系與整個(gè)浦東片的水系相互連通，區(qū)域內(nèi)的產(chǎn)匯流機(jī)制受到浦東片約2 200 km2的水情、水利設(shè)施以及城市化等因素的綜合影響.因此，一級(jí)集水區(qū)即為整個(gè)研究區(qū)域范圍（見(jiàn)圖4）.在其他情況下，若研究區(qū)域橫跨幾個(gè)水利片，則一級(jí)集水區(qū)為研究區(qū)域與水利片的交集.

圖4 臨港新城區(qū)域劃分結(jié)果圖Fig.4 Maps of urban watershed divisions in Lingang of Shanghai

2.2.3 二級(jí)集水區(qū)

二級(jí)集水區(qū)主要關(guān)注中尺度上的空間范圍，非點(diǎn)源污染在該尺度的可調(diào)控性較強(qiáng).此外，二級(jí)集水區(qū)在不同城市化程度區(qū)域的劃分方法略有差異.對(duì)于諸如上海中心城區(qū)此類高度城市化區(qū)域而言，其排水系統(tǒng)較為成熟，每個(gè)排水系統(tǒng)即為一個(gè)獨(dú)立的二級(jí)集水區(qū)，因此僅需掌握排水系統(tǒng)分布圖即可；而對(duì)于臨港新城此類快速城市化區(qū)域而言，其大部分區(qū)域目前為城市化程度較低，排水系統(tǒng)尚未建成，難以按照上述方法來(lái)劃定二級(jí)集水區(qū).因此，提出結(jié)合區(qū)域自然特征和相關(guān)功能區(qū)劃，以概化的部分重要河流所圍成的閉合區(qū)域?yàn)槎?jí)集水區(qū).

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，臨港新城包括城市功能區(qū)和產(chǎn)業(yè)功能區(qū).城市功能區(qū)規(guī)劃面積約100 km2，包括主城區(qū)和4個(gè)城市社區(qū).其中，主城區(qū)規(guī)劃為74.1 km2，萬(wàn)祥、書(shū)院、蘆潮港和泥城4個(gè)城市社區(qū)，分別規(guī)劃6～8 km2.產(chǎn)業(yè)功能區(qū)是以產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)為主導(dǎo)功能，規(guī)劃約200 km2，建設(shè)用地約為120 km2.產(chǎn)業(yè)區(qū)分為主產(chǎn)業(yè)區(qū)、裝備產(chǎn)業(yè)區(qū)（包括中型裝備、重大裝備和高科技裝備產(chǎn)業(yè)區(qū)）、綜合區(qū)和4個(gè)產(chǎn)業(yè)配套區(qū)（泥城、萬(wàn)祥、蘆潮港和書(shū)院）、物流園區(qū)和保稅港.

根據(jù)上述概化的重要河流和規(guī)劃明確的功能區(qū)域，結(jié)合市政和水利設(shè)施分布情況，將臨港新城劃分為13個(gè)二級(jí)集水區(qū)（見(jiàn)圖4），并根據(jù)每個(gè)二級(jí)集水區(qū)的特征對(duì)其排水模式提出建議（見(jiàn)表1）.由于13個(gè)二級(jí)集水區(qū)間的功能差異較大，加之重要河流分布不均，因此，集水區(qū)面積變異較大，最大為68.32 km2，最小為2.62 km2，平均值為22.85 km2，標(biāo)準(zhǔn)差（Std.Deviation）為19.74 km2，標(biāo)準(zhǔn)誤（Std.Error）為5.475 km2，變異系數(shù)（Coefficient of variation）為86.38%.

表1 臨港新城第二級(jí)集水區(qū)劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Results of the second-class urban watershed divisions in Lingang of Shanghai

2.2.4 三級(jí)集水區(qū)

三級(jí)集水區(qū)主要關(guān)注較小的空間尺度，非點(diǎn)源污染在該尺度的可調(diào)控性較弱.三級(jí)集水區(qū)的劃分較為簡(jiǎn)單，只需將二級(jí)集水區(qū)、概化后的重要河流及市政水利設(shè)施圖合并即可.臨港新城三級(jí)集水區(qū)共有137個(gè)，劃分結(jié)果如圖4和表2所示.進(jìn)一步分析表明（見(jiàn)圖5），三級(jí)集水區(qū)的面積呈指數(shù)分布（p＜0.000 1，n＝137），說(shuō)明三級(jí)集水區(qū)數(shù)量多，且絕大多數(shù)（91.97%）三級(jí)集水區(qū)面積較?。ǎ?00 hm2），而僅有少數(shù)三級(jí)集水區(qū)面積較大，這為后續(xù)非點(diǎn)源模型計(jì)算和非點(diǎn)源調(diào)控策略的實(shí)施增加了一定難度.

圖5 臨港新城第三級(jí)集水區(qū)面積分布圖Fig.5 Distribution of the third-class urban watershed division areas in Lingang of Shanghai

表2 臨港新城第三級(jí)集水區(qū)劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Results of the third-class urban watershed divisions in Lingang of Shanghai

2.2.5 四級(jí)集水區(qū)

前三級(jí)集水區(qū)主要用于管理和調(diào)控，第四級(jí)集水區(qū)主要關(guān)注微域尺度，主要用于數(shù)據(jù)支持和微觀機(jī)理闡釋，非點(diǎn)源污染在該尺度的可調(diào)控性很弱.以三級(jí)集水區(qū)中的第C97號(hào)為例（見(jiàn)表3），根據(jù)三級(jí)集水區(qū)圖層、監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位、集水區(qū)出水口或雨水口分布特征、管網(wǎng)分布特征以及土地覆被情況，劃分出第四級(jí)集水區(qū)（見(jiàn)圖4）.C97號(hào)三級(jí)集水區(qū)可進(jìn)一步劃分為10個(gè)四級(jí)集水區(qū).統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明（見(jiàn)表3），面積和周長(zhǎng)數(shù)據(jù)均通過(guò)正態(tài)分布檢驗(yàn).面積和周長(zhǎng)最大四級(jí)集水區(qū)為D9，而最小的為D10.此外，面積的變異程度要顯著大于周長(zhǎng)，這是后續(xù)探討多邊形匯流機(jī)制所要考慮的關(guān)鍵因素.

表3 臨港新城第四級(jí)集水區(qū)劃分結(jié)果統(tǒng)計(jì)表（以C97為例）Tab.3 Results of the fourth-class urban watershed divisions in Lingang of Shanghai，a case of C97sub-watershed

3 結(jié) 論

基于平原河網(wǎng)地區(qū)所特有的且已實(shí)施的水利分區(qū)／片管理體系，分析了平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)的特征，從空間尺度、匯流途徑和調(diào)控強(qiáng)度三個(gè)維度，初步探討了面向非點(diǎn)源污染調(diào)控的平原河網(wǎng)地區(qū)城市集水區(qū)四級(jí)劃分體系.一級(jí)集水區(qū)從大尺度、高強(qiáng)度調(diào)控來(lái)體現(xiàn)研究區(qū)域與水利片的關(guān)系，重點(diǎn)關(guān)注重要外河；二級(jí)集水區(qū)從中尺度、中強(qiáng)度調(diào)控來(lái)體現(xiàn)功能分區(qū)和排水系統(tǒng)分布的關(guān)系，重點(diǎn)關(guān)注重要內(nèi)河；三級(jí)集水區(qū)從小尺度、低強(qiáng)度調(diào)控來(lái)體現(xiàn)小區(qū)域地形與集水區(qū)出口的關(guān)系，重點(diǎn)關(guān)注小區(qū)域河流；四級(jí)集水區(qū)主要用于數(shù)據(jù)支持和微觀機(jī)理闡釋，重點(diǎn)關(guān)注末端小河流.

以臨港新城集水區(qū)為例，在河網(wǎng)概化和市政水利設(shè)施勘察和規(guī)劃的基礎(chǔ)上，結(jié)合區(qū)域發(fā)展功能定位，劃分了1個(gè)一級(jí)集水區(qū)，13個(gè)二級(jí)集水區(qū)，137個(gè)三級(jí)集水區(qū).二級(jí)集水區(qū)與現(xiàn)有規(guī)劃的功能分區(qū)基本一致，有利于后續(xù)調(diào)控策略的落實(shí).研究表明，第四級(jí)集水區(qū)的面積的變異程度要顯著大于周長(zhǎng)，這是后續(xù)探討多邊形匯流機(jī)制所要考慮的關(guān)鍵因素.

由于論文提出的集水區(qū)劃分方法針對(duì)平原河網(wǎng)地區(qū)，并以非點(diǎn)源調(diào)控為目的，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建集水區(qū)非點(diǎn)源污染調(diào)控模型是今后研究的重點(diǎn).此外，針對(duì)平原河網(wǎng)地區(qū)的特征，提出普適性的集水區(qū)劃分方法是也是今后的研究方向.

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Non-point source pollution management oriented urban watershed division method in tidal plains

Lü Yong－peng1，2， YANG Kai1， CHE Yue1， JIN Yan1， XU Qi-xin1

（1.Shanghai Key Lab for Urban Ecological Processes and Eco-Restoration，East China Normal University，Shanghai 200062，China；2.Shanghai Municipal Engineering Design Institute，Shanghai 200092，China）

This paper analyzed the characteristics of urban watershed in tidal plains.Non-point source pollution management oriented urban watershed division method in tidal plain was proposed from three aspects of spatial scale，runoff mechanism and management intensity.Lingang watershed of Shanghai in China was taken as a case.The results showed that Lingang watershed can be divided into one first-class sub-watershed，13 second-class sub-watersheds and 137 thirdclass sub-watersheds.The spatial distribution of the second-class sub-watersheds and function divisions are almost the same，which indicates the proposed method is operable.

non-point sources（NPS）； watershed division； tidal plain； Lingang New City

X52

A

10.3969／j.issn.1000-5641.2012.04.020

1000-5641（2012）04-0164-09

2011-05

國(guó)家自然科學(xué)基金（40871016，71073055）；上海市科委資助項(xiàng)目（09DZ1200901）；華東師范大學(xué)2008級(jí)優(yōu)秀博士研究生培養(yǎng)基金（2010036）

呂永鵬，男，博士研究生，研究方向?yàn)榉屈c(diǎn)源污染模擬與調(diào)控.E-mail：yongpenglv＠gmail.com.

楊凱，男，教授，研究方向?yàn)榄h(huán)境規(guī)劃與管理.E-mail：kyang＠re.ecnu.edu.cn.