三峡水库入库污染负荷研究(Ⅰ)--蓄水前污染负荷现状

分析蓄水前三峡水库入库污染负荷,包括库区污染负荷,如城市生活污水、工业废水、农业面源、船舶流动污染源;主要干支流长江、嘉陵江、乌江的入库背景污染负荷,包括上游天然背景负荷和上游污染贡献负荷,为三峡水库水污染防治提供理论依据。研究表明：①进入三峡库区的污染源主要来自长江、嘉陵江、乌江上游输入的背景负荷,包括上游贡献负荷和天然背景负荷,其中：CODCr的天然背景负荷与上游污染贡献负荷较为接近,BOD5、NH3-N的上游贡献负荷略大于天然背景负荷;TP的上游贡献负荷远大于天然背景负荷。因此,“三江”上游区域的污染治理工作应为今后三峡水库水污染防治的重点;②库区内排放的主要污染物是TP、BOD5、TN、CODCr等有机污染物,其累计等标污染负荷比达到98%以上。库区内的主要污染源为农田径流,其等标污染负荷比为77.85%;其次为城市污水,其等标污染负荷比为19.45%,工业废水的等标污染负荷比只占1.62%。因此,农田面源将是今后库区污染防治的重点。     

三峡水库上游流域非点源颗粒态磷污染负荷研究

为有效控制三峡水库上游流域因水土流失产生的非点源颗粒态磷污染，改善库区水质，以美国通用土壤流失方程为基础，从影响土壤流失年际变化的水文条件和人类活动两个主导因素着手，并从地形指数的角度考虑泥沙输移比的空间分布，提出了能反映流域输沙量逐年动态变化的新估算方法。在此基础上，建立了流域颗粒态磷污染年负荷模型。在GIS辅助下，应用所建模型，对研究流域1990~2006年颗粒态磷污染负荷进行了空间分布模拟和定量研究。结果表明：所建年输沙量模型和颗粒态磷年负荷模型有良好的模拟精度；金沙江中下游流域，雅砻江中下游流域和岷江的大渡河流域是颗粒态磷污染的主要源区，嘉陵江流域通过治理水土流失和颗粒态磷流失情况明显好转；“长治”工程后，三峡水库上游流域的颗粒态磷年负荷总体上有下降趋势，近5年的年均负荷为16 482 t/a，比治理初期的1990年减少约37%。     

三峡水库上游流域非点源颗粒态磷污染负荷研究

为有效控制三峡水库上游流域因水土流失产生的非点源颗粒态磷污染，改善库区水质，以美国通用土壤流失方程为基础，从影响土壤流失年际变化的水文条件和人类活动两个主导因素着手，并从地形指数的角度考虑泥沙输移比的空间分布，提出了能反映流域输沙量逐年动态变化的新估算方法。在此基础上，建立了流域颗粒态磷污染年负荷模型。在GIS辅助下，应用所建模型，对研究流域1990~2006年颗粒态磷污染负荷进行了空间分布模拟和定量研究。结果表明：所建年输沙量模型和颗粒态磷年负荷模型有良好的模拟精度；金沙江中下游流域，雅砻江中下游流域和岷江的大渡河流域是颗粒态磷污染的主要源区，嘉陵江流域通过治理水土流失和颗粒态磷流失情况明显好转；“长治”工程后，三峡水库上游流域的颗粒态磷年负荷总体上有下降趋势，近5年的年均负荷为16 482 t/a，比治理初期的1990年减少约37%。     

日本应对面源污染的法律措施

自1992年农林水产省首次提出“环境保全型农业”的概念以来，日本政府逐渐重视以农业污染为主的面源污染。此后，政府根据面源污染在各个时期的变化情况，把农业生产污染、禽畜养殖业污染、固体废物污染、高速公路和城市生活污染等方面的各种政策、目标和经济措施予以法制化，陆续出台了一系列有利于防治面源污染的法律、法规。这些法规虽然不是防治面源污染的单行性法规，但其内容具有配套性、系统性、可操作性的特点，惩戒措施也具有针对性和层次性的特点，而且经济措施与法律责任并举，客观上对防治面源污染起到了重要作用。借鉴日本的立法经验，我国防治面源污染立法应该进一步完善法律法规，明确管理部门的职责，强化法律责任，通过多种手段引导公民自觉防治面源污染.     

黄浦江上游地区水环境污染负荷特征

通过调查黄浦江上游地区的水环境污染来源、污染负荷及其特征，为管理部门控制污染、提高上游地区水环境质量提供科学依据。调查中了解到污染源种类主要有4类：工业、事业、生活和畜禽污染源；水源保护区内年用水量为22196万t．污水量为17755万t／a，其中工业污染源352个，排放量占46．3％，事业污染源4108个。排放量占22．3％，生活污水排放量占30．6％．畜禽污水排放量占0．8％；黄浦江上游水源保护区污染源排放去向主要分4种：直排河道（占40．4％），进入市政泵站后排出（占3．9％）。经污水处理厂处理后排出（占20．5％），通过合流污水收集系统排出（占35．3％）。根据黄浦江上游地区水环境污染负荷特征，建议黄浦江上游区域进一步调整和完善不同区域的功能定位，优化产业结构和布局，构建利于水源保护的区域发展模式和格局；通过采取污染控制和生态环境建设并重的一系列措施，有效抑制生态环境恶化趋势，促进黄浦江上游上游水环境质量的改善。确保上海市的饮用水安全。     

三峡水库蓄水运用期化学需氧量和氨氮污染负荷研究

根据三峡工程生态与环境监测系统污染源监测资料和相关研究成果，分析了库区化学需氧量（CODCr）和氨氮总污染负荷现状及历年变化情况，结果表明三峡水库污染负荷主要来源于上游。近5 a来，进入三峡水库的CODCr污染负荷平均为528.6万t/a，氨氮负荷平均为7.28万t/a，其中上游来水和库区CODCr负荷约为443.2万t/a和85.42万t/a，分别占83.8%和16.2%；上游来水和库区氨氮负荷约为4.75万t/a和253万t/a，分别占652%和348%。废污水及其污染物排放主要来源于重庆主城区。1997~2009年，尤其是三峡水库蓄水运用期内，库区废污水排放总量随库区社会经济快速发展而显著增加，但主要污染物CODCr和氨氮排放量增加态势得到了有效遏制，尤其是生活污水中的COD Cr排放量呈下降趋势，说明一系列环境保护政策与措施取得了明显效果。尽管如此，库区和上游水污染防治仍然不容疏忽     

三峡水库入库污染负荷研究(Ⅱ)--蓄水后污染负荷预测

在文献\[1\]基础上,预测三峡水库2010年和2015年的入库污染负荷。采用包络线法预测排污得到有效控制的低负荷水平（最佳状态）,排污继续恶化到一定限度的高负荷水平（最坏状态）,以及按正常排污介于高、低负荷水平之间的中负荷水平（一般状态）。在预测入库污染负荷时,把长江、嘉陵江、乌江进入的背景水质污染负荷分为天然背景负荷和上游贡献负荷,天然背景负荷保持不变,上游贡献负荷根据上游水污染控制规划按高、中、低负荷水平预测。预测表明,库区内的污染负荷占入库总污染负荷的比例较小。中负荷水平下,库区污染源占入库总负荷的比例为8.50%～22.93％。污染负荷主要来自长江、嘉陵江、乌江上游的贡献和天然背景负荷。在低、中、高三种负荷水平下,扣除天然背景值时,2010年低负荷水平时BOD5库区负荷占28.8％、中负荷占32.5％、高负荷占35.04％。总磷出现反常,库区的总磷的污染负荷在低负荷水平下,所占入库负荷的比例高于中负荷水平、但小于高负荷水平。2010年、2015年库区的主要污染物质和污染负荷排放分布与现状（1998年）基本相同。主要排污区域为重庆主城区,2010年预测重庆主城区CODCr负荷占库区总负荷的比例,高、中、低负荷水平分别为：39.6%、36.2％、21.6％,低负荷比高负荷降低18％。库区的主要污染源为农业面源,2010年库区农业面源中CODCr负荷占总负荷的比例在高、中、低负荷水平下分别为：38.9%、47.5％、70.4％。同时,随着库区社会经济发展,污染负荷有逐步增大的趋势,到2015年所有污染物及负荷水平,均大于2010年和1998年。     

三峡库区面源污染现状与对策研究

三峡库区生态环境脆弱，坡耕地垂直分布明显，耕地利用方式不合理，库区耕地环境质量较差。水土流失严重。库区沿江工厂星落棋布，落后的生产工艺和小规模生产，使大量废水没经处理直接排放到库区各大河流。虽然目前长江流域水体的自净作用能将污水稀释，但随着三峡大坝的正式蓄水，部分区域水体污染将不可避免。通过对库区部分区域水体近几年的连续监测，水体总P、非离子氨、CODcr等指标有恶化趋势。库区土壤重金属监测结果表明，土壤重金属Cd、As含量明显增加，并且远大于当地土壤背景值。库区农畜产品蔬菜、茶叶、鱼Pb、Cd超标较严重。土壤N、P流失率较高。有效防止库区面源污染的对策一方面是控制工业点源、线源污染造成的面源污染．另一方面是控制农业自身造成的面源污染。主要措施有：加强库区环境管理和环保宣传力度；建立沿江生物隔离带；加强土地管理，加大农业工程投入，合理利用土地；大力提倡水土保持耕作法；扩大森林覆盖率，建立坡地立体复合农业生态系统：建立面源污染预警系统。     

基于NLM的三峡重庆库区面源污染负荷研究

随机性、模糊性、不确定性很强的面污染源是水环境污染中最主要的污染源。面源污染负荷的准确估算是研究和治理面源污染的基础。现在的面源污染数字模型大多数建立于DEM之上，高成本的DEM限制着这类模型的发展。新兴模型——NLM以面源污染发生机理完善而著称。借助于NLM，以三峡重庆库区为例研究分析面源污染的机理，面源污染负荷随时间的变化以及面源负荷受各因素的影响程度等。从硝化、反硝化、矿化、吸附等作用过程中更深层地剖析了面源污染行为；掌握了面源污染物TP、NH3-N、NO3-N的随时间的变化规律及降雨量、土壤有机成分、土壤气温、总辐照等因子对各污染物负荷的影响及相互关系。总之，NLM为开展面源污染负荷及影响因素的研究提供了科学依据。     

负荷历时曲线法在赣江流域TMDL计划中的应用

赣江流域是鄱阳湖水系的第一大流域，由于人口密度大、企业多，使得赣江流域的水环境日趋严重。为此，以赣江流域为对象，选择外洲站点为代表性站点，绘制赣江流域污染物的流量历时曲线和负荷历时曲线；并分析污染物最大日负荷的变化特征，赣江流域各月、各季节和各水情期的污染物最大日负荷波动较大，各时间段的污染物最大日负荷呈负偏态分布；最后比较了赣江流域现状负荷通量和允许负荷通量，发现赣江流域总体水质较好，COD有部分盈余，但NH3 N和TP的现状负荷已接近最大允许负荷，尤其在丰水期，说明面源对赣江流域的NH3 N和TP的贡献较大，赣江流域的污染物控制应以面源控制为主     

三峡库区非点源氮磷负荷研究

掌握非点源污染形成的机理和变化规律是控制和治理非点源污染的关键。三峡水库非点源污染物来源范围广,每年随上游来水输入库区的非点源污染物成为三峡入库非点源负荷的主要部分。为研究三峡入库非点源污染物负荷变化规律,以SLURP水文模型和输出系数法为基础,建立了长江重庆寸滩断面以上流域的非点源污染负荷模型,模型在模拟计算1996~2002年寸滩断面入库非点源TN年负荷和非点源TP年负荷时,除1998年非点源TP负荷计算误差高于50%外,其它各年非点源TN负荷和TP负荷计算误差基本上小于30%,具有较好的模拟计算效果。该模型的建立和应用将为流域的有关管理部门提供该流域非点源污染控制和治理的决策依据。     

洞庭湖主要生态环境问题变化分析

通过对近几十年来洞庭湖水情、泥沙、污染和湿地生态等不同方面问题的回顾分析，认为在三峡工程建设、洞庭湖退田还湖和极端天气事件影响下，洞庭湖主要生态环境问题发生了一些变化。由于气候干旱化，加之三峡水库蓄水影响，导致洞庭湖入湖水量季节性减少，湖区水位下降，干旱期延长。模拟显示2006和2009年三峡秋季蓄水使洞庭湖出口水位平均下降2.03和2.11 m；由于三口来沙急剧减少，入湖泥沙打破了以淤积为主的模式，2006年洞庭湖第一次出现从拦蓄泥沙变成向长江净输出泥沙。低水位运行不仅对洲滩演进和湖泊水质带来影响，也加速了对湖滩的开发利用，外来物种的发展威胁了湖泊湿地生物多样性和动物栖息地的稳定。同时，湖区复合型水污染威胁加重，洞庭湖水质从2008年的Ⅳ类水下降为Ⅴ类水。洞庭湖在缺水与洪涝矛盾中，正从单一洪灾为主转向矛盾的两个方面共存。这些变化一方面与气候变化有关，也是流域生产由传统农业转向农、林、水、工的综合发展，以及湖泊与流域关系改变的结果。     

三峡库区不同退耕还林模式水土流失特征及其影响因子

三峡库区为国家水土保持重点防治区，土地利用/覆盖变化（LUCC）与水土流失的关系已成为水土流失治理研究的关注重点之一，退耕还林工程的水土保持效益对于库区生态环境的建设具有重要意义。通过对库区典型退耕还林模式的水土流失的监测，分析其不同降雨条件下水土流失特征及影响因子，结果标明：（1）退耕还林后库区的水土流失问题得到了有效控制，退耕还林后各土地利用类型的年地表径流量下降了70%~95%，泥沙流失量则比农田降低了97%以上，其中乔木林和竹林对水土保持的效果最为理想；（2）退耕还林后各土地利用类型年地表径流量与降雨量呈较好的指数关系，随着降雨量的增加而增加。除农田和板栗林外，各土地利用类型年地表径流量与雨强关系不显著；（3）泥沙流失量与降雨量和降雨强度的关系均不显著；（4）各土地利用类型地表径流的80%以上，泥沙流失量的95%以上都是发生在暴雨条件下，暴雨事件成为库区水土流失的主要气候影响因素；（5）凋落物层盖度是控制退耕还林各模式地表径流的主要因素，各土地利用类型的年地表径流量均随着凋落物层盖度的增加而显著降低     

三峡水库中下游水体氮磷时空变化与机制分析

2010年每月定期测定了位于三峡水库中下游的云阳、巫山、秭归和三斗坪段的TN、NH4 N、NO3 N和TP浓度。结果表明：4个段面水质中的TN、NH4 N、NO3 N和TP浓度空间差异不显著，但季节变化显著，TN和TP的季节变化呈单峰格局，分别在5月和7月达到最大值；NH4 N的季节变化则呈双峰格局，主要的峰值出现在7、8月，次要的峰值出现在3、4月。4个地点低水位期（3~8月）的TN、NH4 N、NO3 N和TP浓度都高于高水位期（9月~次年2月）。主要因为在低水位期，长江上游和三峡库区的降雨量大，入库流量显著增加，污染物主要来自长江上游入库的非点源污染和水库两岸农田施用农药化肥造成的面源污染。三峡水库三期蓄水后，水库水质与前两期蓄水后的水质变化不大，水质仍然保持良好，高水位期为Ⅲ类水质，低水位期为Ⅳ类水质     

三峡水库对区域气候影响的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM5V3模拟了三峡水库建成后,由于下垫面变化对区域气候的影响,并探讨了三峡水库的建成是否为引发社会广泛关注的高温干旱和低温雨雪冰冻灾害等极端天气的主要因素。研究表明:三峡水库的建成对当地气温具有海洋性效应,库区附近春季温度变低,夏季在水库下游气温升高、上游则气温降低,而冬季则以升温为主;春季降水变化主要位于库区沿线的南部山区,增雨带和减雨带相间分布,夏季降水量在三峡库区中上游地区和附近的山区呈增加趋势,在库区下游及附近地区降水呈减少趋势,冬季降水量减少,主要集中在大坝附近地区到三峡(巫山)段;春季库区的相对湿度增加,幅度多在0.5%～1.0%,夏季相对湿度的影响也存在正负两种效应,大坝上游库区附近相对湿度增加,大坝下游地区相对湿度降低,冬季变幅不大;三峡水利工程不是干旱、低温雨雪冰冻等极端天气出现的主因,它对极端天气事件的影响并不明显。     

三峡工程建设期库区生态环境保护措施及效果评价

针对三峡工程建设过程中可能引发的生态与环境问题，基于三峡工程建设前后库区生态环境变化，对17年工程建设过程中，库区及上游开展的各项生态环境保护措施及其效果进行总结评价。结果表明三峡库区各项生态环境保护措施有力得当，移民及工矿搬迁环境压力降低，干流水质基本稳定，地质灾害防控得当，库区及上游生态恢复加速，库底清理清漂彻底，媒介生物密度下降，人居环境逐步改善，库区生态环境质量总体趋好。鉴于库区“限制开发区域”的国家主体功能区定位、生态环境的复杂性及相关影响因素的滞后性，生态环境保护工作仍需要进一步加强，特从管理、技术与经济三方面对三峡水库运行管理期内的库区生态环境保护工作提出建议，旨在为相关管理部门提供决策参考依据     

三峡库区降水量的空间插值方法及时空分布

三峡库区是一个特殊的地理单元，分析库区降水的时空特征具有重要意义。利用三峡库区及周边46个气象站点资料，分别采用反距离加权法、样条函数法、普通克里金法、协同克里金法等4种空间插值方法，对三峡库区1961~2005年45年间的年平均降水量、月平均降水量进行了空间插值模拟与交叉检验，并对三峡库区降水量的时空分布特征进行了分析。检验结果表明，考虑高程的协同克里金法整体插值效果要优于其他3种插值法。但通过站点误差分析，协同克里金法并非对每一个站点的插值精度都高。研究发现，在剔除其中2个高海拔站点的情况下，可以显著提高协同克里金的空间插值效果。由插值得到的三峡库区降水分布图可知，大部分区域的年平均降水量处于 1000~1200 mm ，而年内降水分配不均匀，夏季降水约占年降水量的45%。