2.5 小流域问题诊断
2.5.1 水资源诊断与分析
水资源诊断与分析主要是指诊断小流域内水资源开发利用、人均水资源数量、水源涵养等方面存在的问题及其需求。可通过实测和查阅水文手册的方法计算现状和不同水平年的小流域水资源总量。
2.5.1.1 小流域水资源总量
小流域水资源总量是指流域内当地降水形成的地表和地下产水总量，即地表径流量和降水入渗补给量之和：
W=Rs+Up=R+Up-Rg
式中 W——水资源总量，m3；
Rs——地表径流量（河川径流量与河川基流量之差）,m3；
Up——降水入渗补给量,m3；
R——河川径流量，即地表水资源量,m3；
Rg——河川基流量,m3。
山丘区水资源总量应根据山丘区河川径流量、地下水总排放量和河川基流量用下式计算。
W=R+Q总排-Rg
式中 Q总排——山丘区地下水总排泄量，即地下水资源量。
2.5.1.2 小流域水资源可利用量
在计算小流域水资源总量的基础上，根据相关资料分析小流域水资源可利用量。可按地表水、地下水对可利用水资源量进行统计计算。
Q总= Q地表+Q地下-Q重复
式中 Q总——小流域水资源可利用总量,m3；
Q地表——小流域地表水可利用量,m3；
Q地下——小流域地下水可利用量,m3；
Q重复——重复计算量,m3。
2.5.1.3 小流域用水总量
统计计算流域内生活用水、生产用水、生态环境补水年用水总量，主要包括居民日常生活用水、农林牧渔灌溉用水和牲畜用水、商业餐饮等服务业用水、人为措施提供的维护生态环境的水量等。
2.5.1.4 人均水资源量
依据小流域水资源可利用量和全流域常住人口进行计算，并与国内外同类地区人均水资源量进行对比，分析小流域水资源稀缺程度。
2.5.1.5 水资源利用强度
水资源利用强度是指实际水资源利用量与水资源可利用量的比值，它反映流域内水资源开发利用的情况。
2.5.1.6 诊断结果
综合诊断小流域水资源总量和人均水资源量，分析小流域水资源富余、稀缺程度与利用强度。
2.5.2 水生态诊断
2.5.2.1 河流地表水环境
根据调查结果，总体判别小流域主沟道水库塘坝、河流水体水质类别及富营养化状况，分析小流域水生态损害情况。
水质状况对照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）选取适宜的指标进行取样调查，开展水质分类与定级，并判别是否符合水功能区划水质要求。
对流域内的湖、库、塘坝等静态水体，需开展湖（库）富营养化诊断。其营养化评价标准采用河湖藻类生长旺盛时期的相关水质指标确定评分值，如表2-7所示。综合指数采用算数平均值，如式（2-1）所示。
式中 M——湖泊营养状态评分指数值；
Mi——i个评价参数的评分值；
n——评价参数的个数。
同时可调查水体中的浮游植物状况，获取浮游植物的组成及优势种群，并结合水质化验成果共同判断水体的富营养化程度。
表2-7 湖（库）营养状态评价标准
2.5.2.2 河流水文地貌等级
河流水文地貌状况是河流生态系统诊断的重要内容，目前没有统一的河流水文地貌诊断方法。从北京山区实际情况出发，以反映人类活动干扰的不同程度为主要分级原则，以人类大规模活动以前的生态状况为主要参照系，创建了北京市河流水文地貌状况诊断方法，对北京山区河流水文地貌建立了5级分类体系，具体分级标准如表2-8和图2-1所示（参考北京地方标准《山区河流水文地貌》评价得出）。
表2-8 河流水文地貌分级标准
图2-1 各级河（沟）道水文地貌参考照片
主河（沟）道水文地貌评价结果按全流域Ⅰ~Ⅴ级长度各占主河（沟）道比例进行计算分析。
2.5.2.3 河流生物多样性
（1） 底栖动物多样性。底栖动物对水体的清洁程度具有很强的指示性，评价指标有底栖动物数量、组成和多样性等。河（沟）道内物种数量的丰富，反映了河流良好的生态状况。同时可以根据底栖动物的耐污染程度判断水质的劣质程度：底栖动物数量越多，表示河流水质情况越好；耐污种类出现并且数量较多，说明河流水质情况差，且受到一定程度污染。
香农—韦弗（Shannon-wiener）多样性指数（H）和生物指数（IHB）对水质指示作用的评价标准见表2-9和表2-10。
表2-9 香农—韦弗多样性指数（H）评价标准
表2-10 生物指数（IHB）评价标准
（2）河滨植被多样性。调查河流水陆交错带植物状况，可通过植物的组成、数量和生长状况了解沟道生态状况的好坏。物种数量的多寡和生物多样性指数的高低，可在一定程度上反映河流生态状况的好坏，多物种、高生物多样性代表了较好的生态状况。若植物入侵种多，说明河道生态状况较差。
2.5.2.4 诊断结果
结合上述诊断结果，综合分析小流域水环境状况、河（沟）道自然性、水生生物多样性、湖库营养状况等，评判小流域河（沟）道物理、化学、生物完整性情况。
2.5.3 防洪安全诊断
山区小流域大多属无水文站、无实测资料地区。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL 44—2006），无实测资料地区推求设计洪水应尽可能采用多种方法，并对各方法计算的成果进行综合分析，合理选定采用值。北京地区常用经验公式法、北京市政设计院的推理公式法、改进推理公式法3种方法进行分析。
2.5.3.1 经验公式法
该法用于估算山区洪水。经验公式系根据北京市山区240处调查历史洪水资料，按不同重现期、自然地理条件、洪水分区分析而得，并与山区水文站实测洪峰流量分析成果及推理公式计算成果进行了协调。
经验公式基本形式如式（2-2）所示：
式中 Q——洪峰流量，m3/s；
K——综合系数；
N——重现期，a；
F——流域面积，km2；
m、n——指数。
2.5.3.2 推理公式法
该法适用范围为20km2以上山区。推理公式法系根据设计暴雨推求洪峰流量的一种方法，在北京山区主要采用推理公式法计算洪峰流量。推理公式基本形式如式（2-3）所示：
式中 Qp——洪峰流量，m3/s；
ψ——洪峰径流系数；
F——流域面积，km2；
S——最大1h降雨量,mm；
τ——汇流历时，h；
n——暴雨递减系数。
2.5.3.3 改进推理公式法
该法适用范围为小于20km2的流域。改进推理公式基本形式如式（2-4）所示：
式中 Q——洪峰流量，m3/s；
F——流域面积，km2；
Ht——设计暴雨，mm；
t——降雨历时，h；
ht——设计净雨，mm；
μ——降雨损失，mm；
θ——地理参数；
m——汇流参数。
2.5.3.4 重要区段过流能力计算
结合实测资料，依据不同类型、不同规模村庄防洪标准规范，运用上述3种计算方法，分别计算小流域内重要村庄、道（铁）路、工矿企业等区域洪峰流量。按各断面实际调查成果，推算过流能力。
2.5.3.5 诊断结果
诊断小流域重要村庄、道（铁）路、工矿企业等重要区域防洪达标情况，分析各重要区域设计洪峰流量、过流能力大小、防洪空间可否拓展、防洪达标限制性因素、典型暴雨洪水可能危害等情况。
2.5.4 水土流失与农业面源污染诊断
2.5.4.1 坡面土壤侵蚀强度计算
地块的坡面土壤侵蚀强度宜采用北京山区坡面水土流失方程，即式（2-5）计算。
式中 A——多年平均年土壤流失量，t/（hm2·a）；
R——降雨侵蚀力，MJ·mm/（h·hm2·a）；R为降雨动能（E）与最大30min雨强（I30）的乘积，具体应用中可以用降雨过程资料直接计算，或根据等值线图内插，或根据当地年平均降雨量利用简易公式计算；
K——土壤可蚀性，t·hm2·h/（MJ·hm2·mm）,K值可以通过标准小区观测获得，也可根据诺谟图计算获得；
L——坡长因子，无量纲；
S——坡度因子，无量纲；
C——生物措施因子，无量纲；
P——工程措施因子，无量纲。
2.5.4.2 农业面源污染计算
（1）化肥施用强度。按调查结果表，分析小流域各地块种植类型化肥施用强度，与相关标准及国内外比较。
（2）农药施用情况。在一级、二级、三级水源保护区按《农药安全使用标准》（GB 4285—1989）规定执行情况，一级、二级区应禁用高毒、高残留农药。
种植业污染物产生量计算公式为
式中 E种植业——种植业污染物产生量，t;
Ei——某流域某类型种植面积的污染物产生量，kg。
式中 Ki——某类型种植面积的污染物流失系数，kg/ha；
Si——某流域某类型土地种植面积，ha。
畜禽养殖业污染物产生量计算公式为
式中 P畜禽——畜禽污染物产生量，t；
N畜禽i——i类畜禽统计基量，头羽；畜禽i为畜禽种类，包括猪、奶牛、肉牛、鸡等；
e畜禽i——i类畜禽产污系数，kg/（头羽·a）。
2.5.4.3 诊断结果
诊断小流域微度、轻度、中度等水力侵蚀分布区域及所占比例，泥石流危险、重力侵蚀、风力侵蚀分布区域，水土流失问题的严重程度。分析各污染源主要来源、数量、比例及危害等问题以及农业面源污染总体情况。
2.5.5 人居环境诊断
以乡村人居环境为核心，从以人为本、保护环境、服务生产发展的方向为切入点，分析村庄绿化美化、厕所改造、卫生状况、生活污水、垃圾处理情况等对人居环境的影响和维护需求。
2.5.5.1 村庄绿化率
村庄绿化率是指村庄规划建设用地范围内的绿地面积与规划建设用地面积之比。
2.5.5.2 村庄污水处理率
村庄污水处理率是指处理达标的生活污水量占应处理的村庄生活污水排放总量的比例。
2.5.5.3 村庄生活垃圾无害化处理率
村庄生活垃圾无害化处理率是指经过收集并采取合理方式处理的生活垃圾量占村庄生活垃圾总量的比例。
2.5.5.4 规模养殖污水处理率
规模养殖污水处理率是指处理达标的村庄规模养殖场污水量占应处理的村庄规模养殖场污水排放总量的比例。
2.5.5.5 工业污水达标排放率
工业污水达标排放率是指处理达标的村庄工业污水量占应处理的村庄工业污水排放总量的比例。
2.5.5.6 诊断结果
诊断小流域内环境整体情况，村庄绿化、厕所、生活垃圾处理、污水处理、公共场所、休闲娱乐场所、生态景观保护是否满足基本要求及存在问题，分析是否采取与其功能相配套的综合措施。
2.5.6 土地资源诊断
分析小流域土地利用现状、土地资源空间分布状况及土地适宜性，提出小流域生产发展方向的建议。
2.5.6.1 土地适宜性评价
通过土地适宜性评价可判断现有土地资源的利用潜力及利用方向。当以地块为单元进行评价时，一般选取地面坡度、土层厚度、有机质含量、土壤侵蚀强度，以及可发展趋势等指标，通过一致性检验对有关指标分配权重，并对各指标的不同等级赋值。每个地块根据不同指标值和权重进行计算而得到该地块的综合评价值，记为S。
S≥4.6时，则表示该地块为易利用地；3.5≤S<4.6时，表示该地块为较易利用地；2.5≤S<3.5时，表示该地块为可利用地；1.5≤S<2.5时，表示该地块为较难用地；S<1.5时，表示该地块为极难利用地。
土地适宜性等级划分见表2-11。
表2-11 土地适宜性等级划分
同时，统计计算现有土地利用现状类型及其比例，将土地利用现状图与土地适宜性分析图相对比，提出土地利用结构调整的需求规划。
2.5.6.2 分析陡坡地经果林面积
统计分析小流域内25°以上坡地果树面积、种类、分布，各经果林面积占比及产量等情况。
2.5.6.3 土地使用性质调查
土地利用性质调查主要调查流域内农用地经营使用情况，土地使用性质调查见表2-12。
表2-12 土地使用性质调查表
2.5.6.4 诊断结果
分析小流域土地利用结构、可利用土地状况、土地利用合理性、各用地比例、土地使用人、土地使用性质等，确定小流域土地利用发展的方向与定位。
2.5.7 植被覆盖情况诊断
2.5.7.1 林草覆盖率
林草覆盖率是指以行政区域为单位，乔木林、灌木林与草地等林草植被面积之和占区域土地面积的百分比。
2.5.7.2 林草面积占宜林草面积比例
林草面积占宜林草面积比例是指通过调查得到的流域乔、灌、草等植被覆盖面积与流域宜林宜草面积之比。
2.5.7.3 诊断结果
分析流域内乔木、灌木和草类的面积数量、分布、生长情况，评价林草植被覆盖率、植被保护及植被生态存在的主要问题。
2.5.8 自然资源管理情况诊断
2.5.8.1 自然资源管理情况
主要分析小流域内土地资源、水资源、生物资源、矿产资源等资源的保护与利用情况，各类资源的管理责任主体是否明确，监管是否到位，各类资源的利用是否符合国家和地方法律法规。
2.5.8.2 诊断结果
评价小流域内自然资源是否得到较好的保护与利用，自然资源的可持续利用状况如何，分析自然资源保护与利用存在的主要问题。