唐山市主要河流水污染物容量总量控制的研究

摘要：从水环境容量总量控制与改善水环境质量的角度出发,通过建立污染源——水环境质量的输入响应关系和模型计算,得出唐山市主要河流全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量,结合水环境功能区和现状入河排污量,计算得出不同水环境功能区COD和NH3-N达到水质目标的削减量,建立污染减排与水质改善的对应关系。研究成果为唐山市社会经济和环境可持续发展提供可靠的技术支撑。     

基于控制单元的双台子河水环境容量核算研究

控制单元作为流域水环境管理的基本实施单位,开展水环境容量核算,对制定控制单元容量总量分配具有科学意义.文章以辽河盘锦双台子河流域为例,根据水环境容量核算的基本原理,结合水质现状和水环境功能区划,对各控制单元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区域水质目标密切相关,在30Q10水文条件下,COD水环境容量为8607.49 t/a,NH3-N水环境容量为1154.35 t/a.COD需要削减47.5%,NH3-N削减30.9%.     

流域COD减排核证研究——以淮河中上游为例

COD是我国污染减排工作的重要考核指标之一。如何科学核算COD减排是保障我国国民经济和社会发展规划顺利实施的关键问题之一。论文基于分布式水循环模型,构建了流域COD减排核证评估框架;并以淮河中上游为例,分析了多种减排情景对流域水环境的影响,识别了污染减排任务较为艰巨的地区。研究表明：①基准年（1991—2000 年） 研究区出口断面COD_Mn平均浓度为Ⅳ类水水平。为使出口断面水质达到水功能区标准（Ⅲ类）,全流域COD入河点源负荷应削减约18%。②沙颍河中游、涡河上游和贾鲁河、淮河以南等地区水污染状况对减排变化较敏感。若全流域COD入河总负荷削减50%以上,流域水环境质量有明显改善,但北汝河、洪汝河中游、沙颍河下游、涡河上游依然为劣Ⅴ类水体,这一地区农业非点源污染对水污染的贡献比较大。③为改善淮河流域水环境状况,必须加强对入河COD排放的控制,但同时对重点地区农业非点源污染的控制也不可忽视。研究将为流域水污染防治、水质管理提供技术支持和科学指导,也为我国“十二五”节能减排规划的制定和实施提供参考和借鉴。     

阿什河流域水环境容量及污染物总量控制研究

根据阿什河流域的水质状况和污水排污现状,利用水质模型模拟了河流水质变化情况,应用完全混合条件下的水环境容量模型计算了规划水平年河道枯水期COD和氨氮的水环境容量,最后提出了阿什河流域的水污染总量控制相关措施建议.     

基于GIS的苏州河非点源污染的总量控制

通过模拟试验修正非点源污染模型;利用GIS技术建立非点源污染信息数据库,并对研究区域和苏州河进行网格和河网概化;以COD_Cr为控制因子,根据各断面的水环境目标,计算其水环境容量,以确定其削减量.结果表明,为达到苏州河2010年总量控制目标,各种非点源污染均须不同程度地削减,以村镇用地和畜禽养殖的污染负荷削减为主,村镇和鱼塘的单位网格削减量较高.最后提出非点源污染的总量控制对策,寻求目标总量控制和容量总量控制的有机结合.     

基于水质目标管理的河流治理方案制定方法及其案例研究

针对我国河流污染程度高,污染类型复杂的现状,实施水质目标管理是河流治理的根本选择.我国在水污染总量控制的研究起步比较早,但缺少基于水质目标的治理方案编制方法的系统性研究.本文提出了适合于我国国情的基于水质目标的河流治理方案制定方法,基本框架包括水质问题诊断、目标确定与负荷分配、河流治理任务实施和实施效果评估4个基本部分.该方法以河流容量总量控制为基础,突破了传统了目标总量控制方式,并在滏阳河邢台段进行了实际应用.水环境诊断结果显示,氨氮是滏阳河邢台段主要超标污染物.以国控及省控断面为基础,在滏阳河邢台段设定了4个考核断面,设置氨氮小于10、11、12 mg·L-1,COD小于80、55、50 mg·L-1等多个组合目标情景.划定控制单元13个,核算了各控制单元水环境容量和现状负荷,并按等比例分配的原则将需削减负荷分配到排污口.基于负荷分配结果,提出通过重点工业企业和污水处理场治理控制点源污染,通过农村生活污水治理控制面源污染,通过河岸垃圾治理减少河道负荷存量,通过河流湿地建设增加负荷去除能力等一系列治理措施.     

控制单元核定及水环境容量核算研究——以江苏省太湖流域为例

文章以江苏省太湖流域为例,围绕核定区域水环境容量、推动许可证与容量总量有效衔接等问题,建立了面向排污许可证实施的控制单元核定及水环境容量核算方法。将江苏省太湖流域划分为70个控制单元,计算得出控制单元内部单位污染负荷对控制断面最不利水质影响比在65%～88%之间。经核算得到各控制单元的水环境容量,太湖流域2011年COD和NH3-N的入河量削减率与水质超标率相差基本在20%以内。     

大沽河干流青岛段纳污能力及排污总量控制分析

在分析了大沽河干流青岛段水质现状的基础上，指出该研究区域的主要污染物为COD、NH3-N。根据其水域功能类别的水质标准，并且根据大沽河在枯水期没有流量的具体情况，在此时段把大沽河概化为多个坝上水库组成．利用水库水质模型计算水体纳污能力；在丰水期和平水期，利用河流水质模型计算水体纳污能力。在此基础上提出了大沽河干流青岛段COD（化学需氧量）、NH3-N（氨氮）的总量控制方案，对超过允许纳污量的河段要进行削减，使削减后的污染源排放的污染物达到排放标准。最后针对大沽河污染的实际情况，提出了保证总量控制目标实施的具体措施以及污染物防治的对策和建议，为该水域水资源保护和管理提供依据。     

基于控制断面水质达标的河流水环境容量案例分析:以银川市灵武东沟为例

河流水环境容量研究是保障河流断面水质达标的科学依据。以银川市灵武东沟小流域为研究对象,基于灵武东沟入黄口断面水质达标要求,建立"控制单元划分-水环境问题诊断-污染排放与水质响应关系建立-水环境容量核算与分配-污染管控"系统体系,进行河流水环境容量研究。结果表明:1)综合考虑研究区水文、行政区划及污染源分布情况,划分3个控制单元; 2)水环境问题诊断结果显示氮浓度超标严重,枯水期污染物浓度高,工业为主的点源为重点控制污染源; 3)首要超标污染物NH_4~+-N的污染排放与水质响应模型结果显示,控制单元NH_4~+-N的许可排放量为384. 32 t/a,小于入河排放量,需进行入河排放总量控制; 4)采用污染贡献分析法进行总量分配并基于分配结果提出"污染源系统控制-河道水质净化及生态修复-水量保障与优化-综合监管"的污染减排方案,最终实现了水环境容量体系在研究区的建立与应用。     

流域水环境综合治理技术体系研究:以兆河流域为例

采用中国电建集团已形成的"以水环境改善为核心,以水资源保障、水生态修复为重点的五位一体综合治理技术体系"研究成果,以环巢湖的兆河流域为例,基于污染物总量控制、生态基流和水生态系统平衡分别确定水环境改善方案、水资源保障方案和生态修复方案,并评价工程实施后水质达标状况。结果表明:兆河流域污染源贡献量最高的类型为城镇生活源,污染负荷最高的小流域为县河;流量在75%保证率下兆河流域COD、NH_3-N、TP和TN的水环境容量分别为5438. 61,370. 42,70. 76,367. 50 t/a;县河流域污染负荷削减分配量最高;水环境、水资源和水生态措施实施后,兆河流域污染负荷低于水环境容量限值。     

辽河流域非点源污染负荷估算

在国内非点源污染研究中还没有关于大中型流域非点源污染负荷的估算分析。本文运用输出系数线性模型，根据统计资料估算了辽河流域非点源污染负荷：TN4、11万t，TP0．60万t，CODl5．62万t。结果表明：整体而言，非点源污染不是辽河流域水污染的最主要因素，但在辽河的内蒙古段内，非点源污染已成为最主要的污染因素。     

嘉陵江流域吸附态非点源污染负荷研究

以美国通用土壤流失方程为基础,通过考虑引起流域土壤流失年际变化的水文条件和土地管理因素及泥沙输移过程的时空差异,提出了能够反映流域泥沙输出量逐年动态变化的估算方法,并以嘉陵江流域为研究对象进行了验证.在此基础上,根据流域吸附态氮磷污染年负荷与年泥沙输出量的相互关系,建立了流域吸附态氮磷污染年负荷模型.基于地理信息技术,应用所建模型,对嘉陵江流域1990～2005年因水土流失产生的吸附态氮磷污染负荷的空间分布进行了模拟和定量研究.结果表明,该流域吸附态氮磷流失较严重的地区主要分布在上游的白龙江和西汉水子流域;近年来,由于流域水土流失治理工作的进展,吸附态氮磷污染负荷逐年减少,近5年平均吸附态氮磷污染负荷分别为34423t/a和1848t/a,与1990年相比减少约60%.     

长江流域总氮排放量预测

水环境污染是长江流域突出的环境问题之一,预测污染物排放特征可为流域水污染防治提供科学基础.本研究综合采用灰色理论预测模型、Conversion of land use and its effects at small region extent(CLUE-S)模型以及 Integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs(InVEST)模型,预测2025年长江流域非点源以及点源总氮排放趋势.结果表明:①非点源总氮排放呈减少趋势,2015～2025年区域非点源总氮排放量减少23.96％,中下游农业区总氮排放骤减,而上游局部地区呈增加趋势;②点源总氮排放总体呈现增加趋势,2015～2025年区域点源总氮排放量增加1.79％,主要是由于城镇废水排放的增加以及中下游沿江城市群生活污水排放显著增加,而中下游丘陵地区点源总氮排放呈现减少趋势;③长江流域总氮排放量呈现减少趋势,2015～2025年减少2.67％,但仍有37.64％区域呈现总氮排放增加的趋势.长江流域未来应加强对上游面源污染治理以及中下游工业、城镇废水排放的管控.采用多模型结合的手段可以精细揭示了长江流域总氮排放空间格局及未来趋势,可为明确流域总氮排放控制目标提供科学基础,也可为实现高效的水环境治理提供科学依据.     

茅坪河流域非点源污染负荷模拟

为定量化研究茅坪河流域农业非点源营养物质氮、磷的输出负荷,在茅坪河的亚流域陈家冲,利用2004-05～2004-10降雨期的监测数据,通过实测值和模拟值的比较对非点源污染模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)进行了率定和验证,采用Nash-Sutcliffe系数(R²)、均方根差(RMSE)和相对误差(CV)检验实测值和模拟值的拟合度.利用验证后的模型模拟了茅坪河流域营养物质氮、磷的输出负荷量.经验证径流、总氮和总磷的Nash-Sutcliffe系数分别为0.71、0.51和0.62,最小相对误差分别为1.8%、1.1%和10%,模型对氮和磷的输出模拟效果稍差,但对径流的模拟取得了较好的效果,表明该模型可运用于茅坪河流域非点源污染的模拟研究.模拟结果显示,2004-05～2004-10,茅坪河流域共有102.5 t氮和9.46 t磷流入长江,大量农业非点源污染的产生是造成茅坪河水质恶化的重要原因之一.     

太湖流域内河船舶污染负荷估算

对船舶生活垃圾和船舶机舱含油废水这两种典型船舶污染源展开实地调查,统计分析得到太湖流域船舶生活垃圾产生量和船舶油废水产生量,给出了船舶生活垃圾、含油废水和石油类产生量计算模式,构建了分段船舶污染负荷计算模式。成功应用于苏南运河现状船舶污染源强计算,为船舶污染防治工作提供科学依据。     

阿什河流域农业非点源污染负荷及现状评价

阿什河流域农业非点源污染物等标污染负荷总量为5 572.96×106m3/a。不同污染源污染贡献比例:农田化肥占49.24%、畜禽养殖占35.10%、农村生活占14.69%、农作物秸秆仅占14.69%0.97%。污染物贡献量比例:TN占56.46%、TP占39.06%、COD仅占4.48%。对农业非点源污染的等标污染负荷量进行聚类分析,结果表明:阿什河流域按区域污染贡献大小可分为四类区域。     

黄浦江上游支流污染负荷分析及防治对策

对黄浦江上游１４条主要支流的水资源特性，水量、水质和工业，、生活、农田径流、禽畜、泵站等污染源的现状进行了大量的调查，对２０００年各污染源排放量进行了预测。同时，对支流区域内污染物的产生量与影响支流水体污染的成因，及支流的污染负荷进行了分析，提出了相应的水污染综合防治对策。     

长江干流寸滩断面污染负荷核算及来源分析

将长江干流寸滩断面以上区域划分为39个排污单元,将河道划分为63个纳污河段,建立排污单元与纳污河段之间的排污-纳污拓扑关系,并基于污染物的产生-入河-降减过程进行断面污染物通量核算. 采用输出系数法核算排污单元内各类污染源的产生量,并考虑降水作用,建立污染源入河系数公式,核算排污单元点源与非点源的入河量;考虑污染物在河道内的综合降解过程,核算各纳污节点到输出断面的流达率,分析各纳污节点各类污染源对下游断面的贡献率. 通过以上模式对长江干流寸滩断面2004与2005年的污染物通量进行核算,并进行各支流的贡献率分析. 核算结果显示:寸滩断面COD_Mn和TP月通量模拟值与实测值曲线基本吻合,TN月通量模拟值与实测值曲线拟合稍差,整体偏低,可能是忽略了大气沉降的影响所致. 从COD_Mn的贡献率核定结果可以看出,嘉陵江对寸滩断面的贡献率最小,综合贡献率为14%左右,其中点源贡献率为6%左右,非点源贡献率为8%左右,非点源与点源的比率仅为1.3;金沙江对寸滩断面的贡献率最大,综合贡献率达到49%左右,其中点源贡献率为14%左右,非点源贡献率为35%左右,非点源与点源的比率达到2.5,是流域污染控制的重点.      

极端暴雨条件下北江重金属非点源污染负荷估算

为掌握极端水文气象条件下北江上游地区重金属通量及非点源贡献,以2012年6月25日北江最大暴雨径流过程为研究对象,采用通量计算和基流分割理论,估算了北江上游高桥断面在极端暴雨条件下的溶解态重金属(Pb、Zn、Cu和Cd)通量及基流和非点源负荷,比较分析了暴雨径流前后不同阶段溶解态重金属的输运总量及特点. 结果表明:暴雨径流发生前、后30 d内,溶解态Pb、Zn、Cu和Cd的通量分别达到24.1、91.4、14.6和3.4 t. 暴雨径流前、后的4个典型阶段中,以地表径流为主的全流域产流期(第Ⅱ阶段)污染负荷最重,Pb、Zn、Cu和Cd日均通量较洪水前(第Ⅰ阶段)分别增长了29.6、42.6、11.6和15.4倍. 深层地下水产流期(第Ⅳ阶段)Zn、Cu和Cd的输运强度较洪水前均有所下降,降幅在3.6%～33.6%之间. 基流重金属污染负荷比例仅占1.7%～9.9%,非点源污染负荷在90.1%～98.3%之间,洪峰期间(第Ⅱ阶段)非点源污染负荷所占比例在96.7%以上.      

渭河咸阳段水环境有机污染负荷与环境容量分析

以COD为有机污染负荷指标,分析了渭河流域咸阳段有机污染负荷现状;同时根据该河段功能区划对应的地表水环境标准,核算了流域咸阳段现有排污口稀释混合区河长,以及该河段的水环境容量,最后讨论并制订了渭河流域咸阳段各排污口有机污染负荷削减方案:流域南岸1号和2号排污口在执行地表水IV、V类标准时,需要削减的COD污染负荷分别是147.095t/a和94.54t/a、130.05t/a和83.22t/a;北岸3号和4+号两个排污口需要关闭。