基于纳污红线的河流排污权优化分配模型

实行水功能区限制纳污红线的水资源管理制度，在理论和实践中必须要建立河流污染物总量控制管理制度，而实行污染物总量控制，首先要确定河流排污权的初始分配方案。结合我国现行流域水功能区划成果，以水功能区作为排污权初始分配主体开展排污权分配研究，提出由河流环境保护部门确定河流总体排污权，首先通过纵向配置将排污权分配给水功能区，然后通过横向配置将初始排污权分配给排污者的一种纵向加横向分配模式。以资源分配的公平性和效率为管理目标，并以污染物总量控制、浓度控制、企业生产连续性等为约束条件，建立了河流排污权多目标分配优化模型。最后利用多目标演化算法对算例进行了求解，验证了方法的可行性，且此分配方式所获得的环境节余容量最大     

太湖流域典型区污染控制单元划分及其水环境载荷评估

污染控制单元是流域水质目标管理实施的基本单元。为实现流域水生态健康，针对太湖流域特征和太湖湖泊保护的要求，提出以流域水生态功能区为基础、水系完整性原则、管理可行性和可操作性原则、囊括影响受损水体的主要污染源原则、充分考虑现有控制断面原则等5项原则为太湖流域污染控制单元划分的基本原则，综合考虑汇水区、水生态功能区边界、水系分布及其流向、污染源、控制断面、县级与乡镇级行政边界等多个指标，在GIS空间分析的支持下进行太湖流域污染控制单元划分的总体技术思路；在划分技术体系的指导下，以兼具丘陵山区和平原地貌的湖州市及其上游的安徽省部分地区为案例研究区，在相关基础数据和空间方法的支持下，将其划分为12个污染控制单元，经过专家咨询、地方验证等多轮咨询反馈和实地察看以及管理试运行，表明污染控制单元划分结果具有较好的科学性和可操作性；进而评估了各污染控制单元COD、NH4 N、TN和TP污染物的水环境载荷特征，结果表明各单元污染超载严重     

基于控制单元的水环境容量核算研究——以锦江流域为例

水环境容量核算是流域水环境容量总量分配的重要依据，关系到流域水质目标的实现。控制单元作为流域水环境管理的一个基本实施单位，以其为基础开展水环境容量核算，对于科学制定控制单元容量总量分配具有重要意义。以江西省锦江流域为例，根据水环境容量核算的基本原理，结合锦江流域的污染状况、水质现状和水环境功能区划，对流域各控制单元COD和氨氮的水环境容量进行分析，结果表明，控制单元的水环境容量与其内排污口的分布及功能区水质目标密切相关，COD的水环境容量以高安控制单元的最大，为 21 811 t/a；其次为上宜控制单元，为 21 168 t/a；再次为新丰控制单元，为 14 493 t/a；万载控制单元的最小，为 7 607 t/a。氨氮的水环境容量在各控制单元的分布特征与COD的略有不同，以上宜控制单元的最大，为790 t/a；其次为高安控制单元，为664 t/a；再次为新丰控制单元，为462 t/a；万载控制单元的最小，为303 t/a     

水污染物排放总量控制方法研究--以无锡城北地区为例

水环境已经成为整个苏南地区经济发展的制约因素之一,为实现经济效益与环境效益协调发展,对水污染物排放实行总量控制至关重要。在对无锡城北地区水污染物负荷、水环境现状及水环境功能充分调查的基础上,结合该区域的水文特征和排水规划,统计分析出区域内水污染物的排放总量,根据污水集中处理方案,计算出区域水污染物的削减量,然后运用河网水质模型,预测水污染物削减后河流水质改善状况,以改善后水环境质量为本底值,以下游水环境保护目标的环境功能为控制要求,反推该区域在污水实行集中处理后所能接纳的水污染物排放总量。通过科学计算得知区域水环境纳污能力为19.8 t/d,由此确定的经济规模有限,必将制约地方经济的发展,提出了扩大水环境纳污能力的有效途径,并提出了建设无锡地区污水入江通道的设想。     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

基于双层优化模型的流域初始二维水权耦合配置

结合新时期我国实行的最严格水资源管理制度,基于用水总量控制、用水效率控制、水功能区限制纳污三条红线控制约束条件,将流域初始取水权与排污权作为研究对象,根据流域初始水权配置的主从递阶思想,构建流域初始二维水权耦合配置的双层优化模型,实现流域初始取水权与排污权在不同区域及其不同部门之间的合理配置。从经济角度体现流域整体的经济效益最大化,从社会角度体现流域内区域之间的协调发展,从生态角度体现流域允许最大水污染物排放总量的严格控制。最终,实现流域初始水权配置中社会、经济以及生态目标的集成化,水资源数量与质量的相统一,提高流域内不同区域不同用水部门的用水效率、水污染物排放绩效,消除流域内不同区域之间的用水矛盾、水污染物排放冲突。并基于交互式决策理论,提出基于满意度的主从递阶交互式迭代算法对流域初始水权配置模型进行求解。结合案例分析,进一步验证了模型的有效性与算法的可行性。     

环淀山湖区域污染源解析

淀山湖是上海市重要的饮用水源保护区和生态涵养区。近10 a来水质富营养化程度急剧增加,藻类水华频发,对上海饮用水源地水质安全构成了巨大威胁。为加强污染物总量控制,采用排放系数法系统量化了2009年环淀山湖区域范围内6个镇主要污染源对该区域内水体的污染贡献,发现工业、农业、生活、城镇工矿和道路交通用地地表径流等污染源每年排放进入水体的污染物总量为TN 84199 t、TP 11968 t、COD 16 776.07 t和NH3 N 46110 t。生活污染源对TN和NH3 N贡献最大,农业污染源对TP贡献最大,城镇工矿和道路交通用地径流对COD的贡献最大。各镇中,汾湖镇是最大的贡献者,而周庄镇贡献最小     

竺山湾流域河湖系统污染物总量控制研究

复杂河湖系统的总量控制需考虑河湖双重控制目标,以太湖西北部竺山湾流域为研究对象,运用排污系数法计算了区域内的入河污染负荷;构建了一维河网和二维湖体水环境数学模型,对水环境数学模型进行了率定;基于多重目标的河网水环境容量计算方法,计算了河网水环境容量,并分配至各控制单元;定量分析了各控制单元各污染物总量达标情况下的削减量及削减率。结果表明:竺山湾流域COD削减量为834.4 t,削减率为13.8%;氨氮削减量为226.1 t,削减率为36.5%;总氮削减量为724.8 t,削减率为55.2%;总磷削减量为108.9 t,削减率为73.4%。论文成果对于开展竺山湾流域污染物总量控制和水环境保护具有重要指导意义,同时为类似的河湖系统水污染物总量控制提供借鉴。     

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     

汉江下游水污染协同控制探讨

以一维河流单种污染物的水污染协同控制理论为基础,以汉江武汉段水质达到国家III级为目的,探讨了河流的水污染控制量。根据各排污口的实测CODCr、BOD5、NH3-N浓度和排放流量,结合河流的流量和水质标准,得出汉江武汉段的水污染协同控制量。计算结果表明,汽配排污口BOD5排放量需削减198 t/a,汉正下河街排污口BOD5排放量需削减617 t/a,其它排污口BOD5排放量在允许值范围以内;各排污口的CODCr排放量均在允许值范围以内;国棉三厂排污口NH3-N排放量需削减57 t/a,汉正下河街排污口NH3-N排放量需削减95 t/a,其它排污口NH3-N排放量在允许值范围以内。该方法充分考虑各污染源合理利用环境的自然降解能力,比简单要求每个污染源都达标排放更合理,对各污染源也更加公平,也容易被排污企业接受,具有一定的实用价值。     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例，以GIS技术辅助流域水污染控制规划，在ARCGIS90的环境中，完成了流域水系概化、水质评价，并利用GIS的叠置技术，建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标，通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系，然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析，得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图，构筑了水污染控制单元，作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策，确定各水环境功能区的水环境容量，结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析，得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明，在规划过程中，GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中，为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

基于环境基尼系数的控制单元水污染负荷分配优化研究

将基尼系数这一福利经济学概念引入松花江流域水污染物负荷分配过程,综合考虑水循环的社会-经济-资源-环境因素,从社会经济发展、科技进步水平、水污染治理水平和资源禀赋差异角度出发,遴选出人均GDP、重污染行业总产值比重、人均水污染物产生强度、工业水污染物去除率、生活水污染物去除率、单位国土面积水资源量、国控劣Ⅴ类断面占比7项指标,以COD及NH_3-N负荷为控制因子,辅以贡献系数这一表征外部不公平性参数,构建了以基尼系数为度量标准的流域水污染负荷优化分配模型,并据此制订了松花江流域33个控制单元基于公平性的水污染负荷分配方案。研究表明,2012年松花江流域基于7项指标的基尼系数值均大于0.4,超过了基尼系数合理警戒线,说明流域控制单元间COD及NH_3-N排放在社会经济和资源环境方面存在不公平现象,其中松花江干流和第二松花江流域是不公平性特征最为突出的两个流域。在Lingo模型优化分配得到的2020年流域各单元COD削减方案中,单元21的年削减量最大,为1.82万t/a,单元10的年均削减率最高,达8%;在相应NH_3-N削减方案中,单元21的年削减量及削减率均为最大,分别达到0.08万t/a及8%。     

负荷历时曲线法在梁子湖流域污染容量总量控制中的应用

采用负荷历时曲线法(LDC),基于水质保护目标,研究水体纳污能力,确定最大日负荷总量(TMDL)是当前流域污染总量控制的主要方法之一。根据梁子湖高桥河流域控制断面2008~2011年的水文、水质数据,以主要污染物COD为指标,将负荷历史曲线法运用到梁子湖高桥河等子流域污染容量总量控制中,对该流域的最大日负荷(TMDL)变化规律进行分析,提出流域不同水文条件下的污染负荷消减量。研究结果表明:梁子湖水环境受面源污染影响较大。高桥河、徐家港、张家桥港、山坡港、宁港流域,在高流量期实际负荷值均已超出了允许负荷,其削减量分别为61.36、4.33、12.98、3.84、7.13 t/d;徐家港和宁港流域在丰水期实际负荷值也超出了允许负荷,削减量分别为0.16、0.17 t/d。该研究为流域相关管理部门对湖泊水环境的污染控制提供可靠的决策依据。     

基于SWAT模型的丹江口水库流域农业非点源污染的时空分布特征

利用SWAT模型,基于GIS技术和流域DEM,构建了丹江口水库流域农业非点源污染基础信息库,并根据实测资料对模型的参数进行了率定和验证,在确定模型适用性的基础上分析了流域农业非点源污染负荷的时空分布特征,模拟计算了流域内主要的土地利用类型的单位面积农业非点源污染负荷量。结果表明：研究区农业非点源污染负荷年内分布不均,污染负荷与降雨量具有较强的相关性,氮负荷同月径流的相关系数为0896,磷负荷同泥沙负荷的相关系数为0920;氮、磷等营养物质的流失量具有较大的空间差异性,且不同土地利用方式下单位面积的农业非点源污染有较大的差别,耕地和裸露地的单位面积污染负荷均较高,而林地单位面积的泥沙负荷污染负荷最低,其单位面积的泥沙负荷、吸附态氮、溶解态氮、吸附态磷和溶解态磷分别为715 t/hm2、892 kg/hm2、835 kg/hm2、807 kg/hm2、006 kg/hm2;设计不同的情景,模拟了不同施肥量和水土保持措施对农业非点源污染物产出的影响,与基准情景相比,发现减少化肥施用水平对研究区农业非点源污染总氮和总磷负荷削减比例较大,采取退耕还林和还草两种水土保持措施能有效减少流域泥沙负荷和农业非点源污染负荷     

湖北省畜禽养殖污染现状及总量控制

通过畜禽产排污系数以及2011年湖北省的统计数据,估算出湖北省2011年畜禽养殖业畜禽粪便总量及COD、氮、磷的产生量,分析了污染物对环境污染的情况,并对湖北省畜禽养殖的环境容量和污染风险进行了初步评估。结果表明,2011年湖北省畜禽的粪便总量为8 479.8万t,主要分布在襄阳市、黄冈市、孝感市。全省粪便耕地负荷为16.2 t/hm~2/a,警报值为0.54,分级级数为II,对环境构成污染的威胁为"稍有"。全省氮、磷的耕地负荷分别为157.9 kg/hm~2/a、24.5 kg/hm~2/a,其中,鄂州市、黄冈市均超过欧盟限量标准(氮170 kg/hm~2/a、磷35 kg/hm~2/a)。2011年湖北省的实际养殖总量分别为7 868.5万头猪当量(N)、9 725.3万头猪当量(P),都超过畜禽50%环境容量(为4 599.4万头猪当量(N),7 161.1万头猪当量(P)。除了荆州市外,其他大部分地区的实际养殖数量都超过50%环境容量,这些地区应该严格控制畜禽的养殖数量并同时做好污染物消减措施。     

引水调控改善太湖湖湾水环境及其效果预测

在总结太湖水污染问题的基础上,分析得出水流缓慢、动力掺混能力弱、水流交换不畅、水体自净能力差、纳污能力小、入湖污染负荷量大且远超过湖湾的纳污能力是梅梁湖湾水污染严重的主要原因,提出区域水污染综合治理、入湖污染物总量控制、引水调控等水污染防治策略及其关键控制技术,利用数值模拟技术给出了太湖梅梁湖湾入湖污染物排放总量控制定额,并结合引江济太调水试验,采用平面二维水流水质数学模型模拟预测引水调控对梅梁湖湾的水环境改善效果及大流量集中调水和小流量维持性调水的水环境     

我国沿海地区水污染区域治理探讨

本文分析了我国当前水污染区域治理的难度，沿海地区水污染的主要问题，探讨了污染区域治理的基本原则，提出了水污染治理的重点区域和水污染区域治理的主要途径，并以浑河流域沈阳地区２０００年水污染物总量控制为例，概述总量控制方法和目标