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我国非点源污染现状严峻,水质等许多长期监测数据不全,为了保证非点源污染防护和治理工作的顺利开展,急需找到一种考虑主要影响因素,需要数据量少,能够评价污染影响的空间分布,且适于在我国推广使用的定量污染评价模型,为决策者提供非点源污染的空间分布和综合评价信息,以便管理者做出科学的决策。本论文研究借鉴了欧洲学者提出的潜在非点源污染指数(Potential Non-point Pollution Index,PNPI),对其进行改进,得到PPI模型。PNPI模型是一种基于GIS的流域尺度上的非点源污染负荷评价工具,具有相对性、综合性、潜在性,同时又具有简单方便、易于操作和需要数据量较少的优点。通过计算可以得到每个流域单元的PNPI值,代表该单元对河流造成的潜在污染影响。考虑到PNPI模型中考虑的土地利用类型适用于以农业活动为主的山区流域,并未包含养殖场和旅游区,且其土地利用类型分类方法和土壤渗透性等级划分与我国的情况不符,因此,本研究根据我国的社会经济条件和流域状况,对其进行了土地利用类型扩展、土地利用类型比对和土壤渗透性等级划分3个方面重要改进,得到更符合我国社会经济发展状况的PPI模型。同时,为了了解各河段两侧汇流区汇入水质的好坏及其对河流整体的污染影响,本研究在PPI模型的基础上发展了河段潜在污染指数R-PPI,用于识别重点污染源,为污染防治工作提供依据。同时,以三个典型小流域为例讨论了R-PPI的四个方面的应用:综合反映河道两侧汇入的潜在污染影响;识别重点污染河段、区域和污染源;确定污染治理工作所需的强度以及用于评价不同土地利用规划的环境影响及不同污染治理方案和措施的治理效果。实践证明,这些应用可以为非点源污染治理工作的开展提供了科学的指导。基于三道防线的定义、非点源污染控制措施的文献调研成果以及前面建立的两个指数,本研究针对不同的土地利用方式和管理措施在三道防线中共设计了9种土地利用方案,利用PPI削减率、单位单元PPI削减量和R-PPI方差三个指标评价不同方案的环境影响的相对大小,从而确定最佳的方案组合为1、2、5、6、7、8、9,并计算比较了组合方案在三个典型小流域的应用效果。