长江经济带典型区域水质目标管理集成技术研究及应用

为实现长江经济带“共抓大保护,不搞大开发”的目标,亟待实施长江经济带水质目标管理.按照“分类、分区、分级、分期”理念,在流域水质目标管理技术的基础上,构建长江经济带下游典型区域一、二维联解的非稳态水量水质数学模型,以长江岸线长度的10%作为最大排污混合带,且在断面水质达标的基础上根据概化排污口的允许排污量计算结果,对研究区域长江干流90个水环境功能区进行容量总量计算.结果表明:沿江8市中南京市COD、氨氮、TP的区域总量控制值分别为59 537、8 099、1 008 t/a,扬州市分别为26 830、2 668、356 t/a,镇江市分别为44 683、3 344、480 t/a,泰州市分别为36 919、2 598、388 t/a,常州市分别为6 689、538、76 t/a,无锡市分别为831、121、15 t/a,苏州市分别为42 384、4 365、546 t/a,南通市分别为32 893、2 986、382 t/a,其中南京市COD、氨氮和TP的容量总量最大,无锡市COD、氨氮和TP的容量总量最小.该结果可为沿江城市污染负荷削减、污染物入江量管控提供科学决策依据.      

西安市地表水环境现状及对策研究

以西安市地表水环境为调查对象,通过对各河流常规监测断面水质监测结果的分析,指出西安市地表水水质变化规律及存在问题,提出防治对策.并通过各河流入渭口COD及氨氮浓度与标准浓度比对,测算出西安地区各河流主要断面功能区达标的目标减排量,其中,COD需削减2.977 7万吨,氨氮需削减0.664 9万吨.西安市在2012年-2015年通过实施全面减排,COD将削减纯量1.512 6万吨,氨氮将削减纯量0.248 2万吨,分别占地表水体功能区达标需削减量的51％及37％,因此本文预测至2015年西安市地表水体环境将得到整体改善.     

南北河水环境容量研究

南北河属于马关县出境河流之一,流域内主要存在有色金属的开采,对南北河出境断面水体达标构成很大威胁。基于南北河的污染特点,以砷和氟化物为水质因子,采用纵向一维完全混合模型分析了南北河干流的水环境容量,探讨了在排污现状不变的情况下,不同水文条件下南北河水环境容量的变化。结果表明:(1)在排污现状相同的情况下,分别以2009年3月和2014年4月南北河的流量为设计水文条件,砷的水环境容量为0. 99 t/a和1. 08 t/a;氟化物的水环境容量为19. 83 t/a和21. 67 t/a。(2)为使南北河考核断面水质达到地表水III类标准,在两种设计水文条件下,砷的削减量为0. 80 t/a和0. 89 t/a;氟化物的削减量为5. 10 t/a和5. 61 t/a。     

基于环境基尼系数最小化模型的水污染物总量分配优化

本文通过应用WASP模型计算出研究区域环境容量及其在各镇的空间分布,在此基础上确定整个区域的污染物目标总量.结合研究区域实际情况,提出并开发了基于经济、社会和资源禀赋的综合环境基尼系数最小化模型,用于污染物目标总量分配的最优化求解.最终分配方案相比污染物现状排放、容量分配两种情形而言,COD的基尼系数分别下降15.1%和8.4%,氨氮的基尼系数分别下降11.0%和13.7%,分配方案更加公平、合理.在最终优化分配所得的COD削减方案中,长泾镇削减比率最高,达到20%,削减量为231.74t/a;在相应的氨氮削减方案中,祝塘镇削减比率最高,达到59.9%,削减量为59.74t/a.     

基于环境基尼系数最小化模型的水污染物总量分配优化——以张家港平原水网区为例

本文通过应用WASP模型计算出研究区域环境容量及其在各镇的空间分布,在此基础上确定整个区域的污染物目标总量.结合研究区域实际情况,提出并开发了基于经济、社会和资源禀赋的综合环境基尼系数最小化模型,用于污染物目标总量分配的最优化求解.最终分配方案相比污染物现状排放、容量分配两种情形而言,COD的基尼系数分别下降15.1%和8.4%,氨氮的基尼系数分别下降11.0%和13.7%,分配方案更加公平、合理.在最终优化分配所得的COD削减方案中,长泾镇削减比率最高,达到20%,削减量为231.74t/a;在相应的氨氮削减方案中,祝塘镇削减比率最高,达到59.9%,削减量为59.74t/a.     

流域污染负荷解析与环境容量研究——以安徽太平湖流域为例

以安徽省太平湖流域为例,运用监测、统计数据以及排污系数法对流域内8种污染源的污染排放情况进行全面解析,结合一维水质模型、沃伦威得尔模型以及狄龙模型等水质模型的应用,在流域水质监测的基础上核算了太平湖及主要入湖河流的水环境容量.结果表明,2011年,太平湖流域污染物入湖量为:COD 3863.75t/a,NH3-N 410.24t/a,TP 51.63t/a;城镇和农村生活污染为太平湖流域的主要污染源,约占流域入湖污染物总量的60%;麻川河和浦溪河流域的污染最严重;流域污染物的排放在空间上呈现较为明显的区域分布,经济发达区域污染相对较严重.在当前水质目标下,太平湖仍有相当大的可用容量;浦溪河、秧溪河和舒溪河流域的氨氮和总磷排放量接近环境容量,需进行总量控制及削减.     

流域污染负荷解析与环境容量研究

以安徽省太平湖流域为例,运用监测、统计数据以及排污系数法对流域内8种污染源的污染排放情况进行全面解析,结合一维水质模型、沃伦威得尔模型以及狄龙模型等水质模型的应用,在流域水质监测的基础上核算了太平湖及主要入湖河流的水环境容量.结果表明, 2011年,太平湖流域污染物入湖量为:COD 3863.75t/a, NH3-N 410.24t/a, TP 51.63t/a;城镇和农村生活污染为太平湖流域的主要污染源,约占流域入湖污染物总量的60%;麻川河和浦溪河流域的污染最严重;流域污染物的排放在空间上呈现较为明显的区域分布,经济发达区域污染相对较严重.在当前水质目标下,太平湖仍有相当大的可用容量;浦溪河、秧溪河和舒溪河流域的氨氮和总磷排放量接近环境容量,需进行总量控制及削减.     

排污权交易定价下的COD和氨氮削减成本分析研究

调查测算了工业废水COD和氨氮削减成本并进行了分析。总成本中折旧费和日常运行费各占35%和65%;COD和氨氮削减成本为1 287元/t~29 035元/t和2 433元/t~46 560元/t,加权均值为4 936元/t和17 755元/t,二者之比为3.60∶1,90%置信区间为(4 647,8 514)和(13 989,24 617);70%和63.2%的企业以6 837元/t和20 083元/t以内的成本削减了73.7%的COD和42.1%的氨氮。不同企业和行业COD和氨氮削减成本差异明显,以概率分布确定综合成本用于排污权交易定价可能更合理。     

南充市小流域荆溪河水质现状及其防治对策

依据南充市小流域荆溪河近3a监测数据及调研资料,研究了该河流4个监测断面水质主要污染指标月测值、春季均值和年均值变化。从单因子评价来看,荆溪河水体污染较严重,化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总磷常规指标在4个监测断面中均为污染高风险指标,尤其在春季平水期浓度几乎达到峰值,多扶镇断面水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类。从河流监测断面水质看,王河湾电站、泥巴桥、恒大绿洲西侧、多扶镇监测断面水质依次较差,恒大绿洲和多扶镇断面水质逐年好转,超标指标数量减少,水质类别提升。分析了水质污染原因,提出了防治对策。     

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%.     

温榆河氨氮污染控制措施的效果模拟

以城市退水为主要补给水源的北京市温榆河呈现以氨氮(18.68 mg·L-1)污染为主的特征.针对温榆河的水质改善需求,本研究以氨氮为目标污染物,采用QUAL2K河流水质模型和情景分析方法,对温榆河污染防治与水质改善措施的效果进行量化评估.模拟结果表明,提高污水厂的处理量和排放标准是改善温榆河水质的关键,可降低温榆河北关闸断面氨氮浓度29.66％;建设旁路离线河流净化器可削减5.57％的氨氮污染,是温榆河水质改善的有效措施.本研究提出的包括改善上游来水水质、干流截污、支流污染控制、污水厂提标改造、建设旁路离线河流净化器和生态河道等措施在内的综合实施方案,可使得温榆河的水质全程达到地表水V类标准.     

WASP水质模型在辽河干流污染减排模拟中的应用

运用WASP模型对辽河流域实施水质改善方案后水质的变化进行模拟,以辽河干流铁岭段水质指标COD为例,结合流域污染削减目标寻求合理的减排任务分配方案。结果袁明：根据不同季节灵活地分配减排任务,辽河干漉铁岭段年削减COD1．74—2．49万吨可使其水质状况得到明显改善,迭到减排耳标。     

延河水质污染现状分析研究

为了更好地对延河污染进行控制,增加延河水资源的利用率,采用综合污染指数法,对延河5个监测断面的水质指标进行评价,最后确定延河水质的主要污染物、污染物类型及主要污染断面。结果表明,延河水主要污染物为生化需氧量、化学需氧量以及氨氮,延河水质三氮类、有机类污染为中度污染,重金属类和细菌类污染为轻度污染,总体延河水质属有机类污染,延河主要污染断面为石窑村断面。     

太湖流域漕桥河污染物来源特征

基于对太湖流域漕桥河小流域主要污染物来源构成和污染特征的分析,对污染物入河量进行了计算和修正. 结果表明:漕桥河的COD_Cr入河总量为1 639.9 t/a,主要来源于工业污染和城镇生活污染;氨氮入河总量为174.6 t/a,主要来源于农业面源和工业污染;总氮和总磷入河总量分别为491.0和34.7 t/a,主要来源于农业面源和城镇生活污染. 同时,针对河网地区水系错综复杂的特性,将客水污染纳入污染源范畴,核定客水量,为有效改善河流水环境质量提供了依据.      

湟水河流域水质时空变化特征及其污染源解析

基于2012—2014年水质数据,综合应用多元统计分析与一维水质模型(Qual2Kw),系统分析了湟水河水质时空变化及其污染物来源.结果表明:湟水河河流水质主要受化学需氧量、生化需氧量、铜、六价铬、水温、溶解氧、总氮、氨氮等8项水质指标影响,且氨氮和总氮污染严重;湟水河水质时间上可划分为3个时段:时段1(6—10月)、时段2(5月和11月)和时段3(12月—4月),时段1水质明显优于时段2和时段3,湟水河水体受工业生活排放污水的影响显著,面源污染对河流水质的影响低于点源污染;空间上可分为3大区段:湟水河上游、中游和下游,中游西宁市段污染较重;基于Qual2Kw模型的污染物贡献比例计算结果揭示了湟水河民和桥断面的氨氮负荷主要来源于扎马隆(S2)-西钢桥(S3),总氮主要来源于报社桥(S5)-小峡桥(S6),其中支流点源是氨氮的主要污染源,普通点源即城镇生活污水和工业废水排放是总氮的主要污染来源,上游干流农田地表径流、畜禽养殖废水、农村生活污水等污染源氨氮、总氮排放也不容忽视.研究结果可以为湟水河流域水环境管理提供科学依据.     

近18年长江干流水质和污染物通量变化趋势分析

长江是我国第一大河,2000年以来长江流域水环境形势发生了巨大变化,长江水质现状及其变化和原因备受关注.采用水质、水量、污染物通量、污染负荷等多要素综合分析方法,研究了近18年长江干流水质和污染物通量的时空分布、变化趋势及原因.结果表明:①宜宾以下长江干流总磷浓度高于金沙江;从源区至入海口,长江干流氨氮浓度总体呈沿程上升趋势.②2011—2013年是长江干流水质重要转折期.2003—2010年,长江下游江段氨氮浓度总体呈明显上升趋势,2013—2018年大幅下降,下降约65%;2012—2018年,长江干流大部分江段总磷浓度呈明显下降趋势,其中上游下降最大,为45%~60%;2003—2018年,长江干流高锰酸盐指数、重金属和石油类污染均明显减轻.③2000年以来,长江水量未有明显增大或减小趋势,但输沙量大幅下降.总磷年通量与年径流量密切相关,年内丰水期总磷通量较高.2001—2006年宜昌断面、汉口37码头断面氨氮年通量大幅下降;2013—2018年,大通断面氨氮年通量呈明显下降趋势.④2018年,大通断面总磷、氨氮年通量分别约为9.37×104和21.47×104 t.总磷汇入量中游强于下游,氨氮汇入量下游强于中游.上游向下游磷的输送由21世纪初以颗粒态为主转变为2017—2018年以溶解态为主.⑤长江下游江段氨氮浓度和大通断面氨氮年通量的显著下降,以及长江整体石油类超标率大幅下降均主要归因于水污染防治;长江干流大部分江段总磷的明显下降主要归因于随泥沙汇入水体磷的减少,以及长江流域水污染防治.研究显示,近18年来长江干流污染物浓度、时空特征、输送形态发生了巨大变化.      

区域尺度黄河流域面源污染负荷特征与来源解析

掌握黄河流域甘肃段面源污染负荷特征及其来源,是在区域尺度上提升水环境污染治理水平的重要基础。基于DPeRS面源模型,从农田径流、城镇径流、畜禽养殖、农村生活、水土流失5大污染类型,选取TN、TP、NH₃-N和COD 4个污染指标,对甘肃黄河流域9个市(州)58个县(区)面源污染进行污染负荷估算、污染来源解析及空间分布分析。结果表明:从模型估算结果看,2018年整个流域TN、TP、NH₃-N和COD面源污染排放负荷均值分别为65.6,11.8,19.1,77.2 kg/km2。从区域尺度分析,甘肃黄河流域TN、TP面源污染负荷最高的区域均是兰州市安宁区,分别占整个流域总负荷的10.83%和5.16%;NH₃-N和COD面源污染负荷最高的区域均是临夏回族自治州临夏市,分别占整个流域总负荷的26.23%和56.56%。从污染产生来源分析,TN、TP、NH₃-N和COD的首要污染来源分别为农田径流、水土流失、农田径流和畜禽养殖。从空间分布分析,黄河流域各县(区)面源污染总负荷呈中间高两边低的分布特征,污染负荷较重的区域主要集中在黄河兰州段、大夏河临夏段、渭河天水段等局部区域。     

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.     

蜚克图河流域宾县段水污染现状分析及对策研究

通过对蜚克图河流域宾县段2个断面的水污染物的监测数据统计分析,识别出化学需氧量、氨氮是蜚克图河流域宾县段的主要污染因子,根据流域沿线的生活污水、工业废水和农业污染源的化学需氧量及氨氮的排放负荷情况,对蜚克图河流域宾县段水环境污染成因进行了分析和研究,提出防治流域污染的对策,为恢复蜚克图河支流水体生态功能做出努力.     

近40年来长江干流水质变化研究

为掌握长江水质状况及其变化趋势,开展1981—2019年长江干流水质变化特征研究.系统总结了39年间长江干流地表水环境监测情况,以COD_Mn、NH₃-N和TP为研究因子,探讨了长江干流水环境质量变化规律;同时,选取有连续监测结果的断面,分析了长江上游、中游和下游不同断面近40年来的水质变化特征.结果表明:①1981—2019年,我国水环境监测迅速发展,长江干流水环境质量监测在监测点位、监测频次、监测项目和水环境质量等方面都发生了较大变化.②长江干流地表水水质总体相对较好,上游水质好于中下游,上游水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均低于中下游.③1981—2005年各江段ρ(COD_Mn)和ρ(NH₃-N)年均值变化特征不同,在2006年之后大体呈逐渐降低的变化趋势.④2006年以来,长江干流水质呈好转态势,水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均呈逐年下降趋势.⑤近年来,长江干流断面中TP的污染程度高于COD_Mn和NH₃-N,应引起重视.研究显示,政府的相关管理措施对长江干流水质改善具有正面推动作用,极大改善了长江流域总体水质,也促进了长江干流水质的进一步好转.