上海淀山湖水环境容量评估

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年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.为水污染控制和水质改善提供科学依据,利用已有评估模型评估了不同水质目标情景下淀山湖对COD、TN 和TP的最大容量,结果表明,在保持现状水质条件下,COD、TN和TP的环境容量分别为47213,8337.7,476.3t/a;水质控制目标为II类时,其环境容量分别为46325,1191.1,59.5t/a;水质目标为III类时,环境容量分别为68547,2382.2,119.1t/a.为IV类水质目标时,TN、TP的环境容量分别为3573.3,238.2t/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.     

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%.     

千岛湖现状水质评价及纳污能力研究

千岛湖千岛湖即新安江水库,是我国长三角地区最大的淡水人工湖和重要的水源地,生态战略地位极为重要,是我国现阶段不可多得而亟需保护的水生态区域之一。开展千岛湖水环境功能区纳污能力核定,在此基础上控制区域排污总量,是落实科学发展观,有效保护千岛湖水资源,防止水污染的一项重要基础巩工作。本研究在充分调查千岛湖周边社会经济、水文、水质、污染源、水环境目标的基础上,对千岛湖的污染物入湖量进行了系统的研究。在确定千岛湖功能区不同水质指标纳污能力计算方法后,对千岛湖的污染物入河量(COD、NH3-N、TP、TN)展开了计算。计算显示:现状污染负荷法计算出千岛湖COD、NH3-N和TP指标纳污能力分别为16420 t/a、2225t/a和434 t/a。狄龙模型计算得出湖区TN现状1.0 mg/L时的纳污能力为3970.21 t/a,2020年0.8 mg/L和2030年0.5mg/L目标值时的纳污能力分别为3176 t/a和1985 t/a。     

清江水布垭水库水环境容量计算

结合清江水布垭库区水文监测资料,水功能区划,采用相关的水环境容量计算模型,测算了清江水布垭库区的理论水环境容量,进而计算了其有效水环境容量,结果表明:清江流域水布垭库区的理论水环境容量分别为:COD 58782.8t/a,NH3-N1598.8t/a,,TN2763.5t/a,TP 1381.8t/a。有效水环境容量分别为:COD 45715.4t/a,NH3-N1359t/a,TP 2349t/a,TN1174.5t/a。     

滇中高原水库外源污染负荷贡献解析与环境容量核算

为探究高原型水库上游流域的污染负荷来源及其贡献率,并计算水库的水环境容量,以云南高原柴石滩水库为研究对象,应用排污系数法估算了水库上游流域污染来源,运用水文和水质同步监测资料计算入库污染负荷,采用富营养化模型核算了不同水质目标情景下水库TN和TP的最大容量.结果表明：(1)柴石滩水库及其以上流域主要特征污染物为TN和TP;(2)水库上游流域的COD和TP主要来源于农村面源污染,贡献率分别为49.40%和50.11%; NH⁺₄-N和TN主要来源于城镇生活污染,贡献率分别为45.76%和33.77%;农村面源污染贡献中,陆良县COD和TP贡献率最大,分别为34.82%和36.82%;城镇生活污染贡献中,麒麟区COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP贡献率最大,均高达65%.(3)COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP污染负荷入河量分别为28 050.90、2 465.16、4 680.54和870.93 t·a^-1,TN和TP污染负荷入库量分...     

清江水布垭水库水环境容量计算

结合清江水布垭库区水文监测资料,水功能区划,采用相关的水环境容量计算模型,测算了清江水布垭库区的理论水环境容量,进而计算了其有效水环境容量,结果表明：清江流域水布垭库区的理论水环境容量分别为：COD58782．8t／a,NH3-N1598．8t／a,TN2763．5t／a,TP1381．8t／a。有效水环境容量分别为：COD45715．4t／a,NH3-N1359t／a,TP2349t／a,TN1174．5t／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.     

长江经济带农业废水面源污染与农业经济增长的脱钩关系

推进农业废水面源污染与农业经济增长的脱钩,是实现长江经济带农业经济高质量发展的迫切要求,因此,本文测算分析了2011~2016年长江经济带农业废水中氨氮、化学需氧量、总磷、总氮排放量与农业经济增长的脱钩关系及其演化趋势,结果表明：长江经济带农业废水面源污染总脱钩指数的变动幅度较小且小于0,但2015~2016年各污染源脱钩程度有所恶化;分省统计结果方面,四川农业废水中氨氮和化学需氧量排放脱钩为扩张性负脱钩,贵州、江苏、江西、上海、云南以及重庆化学需氧量排放为绝对脱钩,污染物排放绝对脱钩的省市主要位于长江经济带中游;农业废水面源污染的氨氮、化学需氧量排放的异质性空间边界溢出效应较明显,而总磷、总氮排放同质性溢出效应较明显;农业废水面源污染排放物的Moran’s I随距离升高,但随着空间边界地理距离的拉大,长江经济带农业废水面源污染的空间溢出效应脉冲式递减;氨氮、化学需氧量、总氮和总磷的排放对农业经济增长的长期影响呈U型趋势,影响效应贡献最大的为化学需氧量,其次为氨氮,总磷和总氮的影响较小,而总磷的影响持续为正.     

三峡蓄水对小江CODCr、NH3-N及TP纳污能力的影响

三峡蓄水后的高水位条件下,长江支流小江回水区水域水文情势发生变化,流速减小,水域污染物浓度本底值发生变化,水环境参数与天然河道相比改变很大,纳污能力受到很大的影响.根据小江水功能区划及水功能区水质目标,分析计算蓄水前后CODCr、NH3-N及TP纳污能力总量的逐月值和年总量.结果表明:每月的CODCr、NH3-N、TP的纳污能力受流量、流速、水位和水质控制目标的影响,蓄水后每年CODCr纳污能力总量减少约20.59%,NH3-N的纳污能力总量减少约22.22%,TP的纳污能力总量减少约23.08%.小江回水区水域纳污能力减小是蓄水后富营养化现象增多的重要因素之一.     

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.      

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.      

感潮河段污水处理厂尾水对受纳水体的水质影响研究

感潮河段污水处理厂尾水排放对受纳水体产生一定影响,利用二维水动力水质耦合模型,以COD、NH3-N、TP为污染因子,分别以正常排放和事故排放两种条件,模拟江苏南部某污水处理厂尾水排放,分析江段大小潮时污染物浓度增量情况。实验结果表明:正常排放,尾水对排放口附近江段保护区水质影响小;事故排放,尾水对保护区水质无影响,但长江水体影响范围增大,沿岸污染物浓度增高,且小潮周期影响作用强于大潮周期,污水处理厂应加强管理,尤其在小潮时应避免污水事故排放。     

2017~2020年长江流域水体污染物通量时空变化特征分析

基于2017~2020年长江流域重要水系节点各污染物监测数据,在时空尺度下开展对长江流域干、支流水系通量变化规律的研究,从断面水量和水质及通量等方面分析其空间变化响应、年际变化趋势和通量相关性关系分析,揭示长江流域上游、中游和下游污染物通量时空贡献特征.结果表明,4年来长江流域主要污染物浓度整体呈下降趋势,总磷(TN)和氨氮(NH⁺₄-N)浓度下降较为明显,干流总氮(TN)和总磷(TP)浓度均在空间分布上呈现自西向东逐渐增高趋势,上中下游高锰酸盐指数在2017~2020年分别下降18.5%、16.0%和14.0%,以上游下降幅度最高.径流量空间分布年均值从466亿m³显著增大到9923亿m³,支流河湖水系中两湖流域水量贡献最大,主要污染物中高锰酸盐指数、总磷(TP)和总氮(TN)通量年均呈现先增后减的趋势,岷沱江、嘉陵江和中游两湖地区污染物通量对入江贡献较大,不同区域水环境下通量存在差异性.相关性和层次聚类分析结果表明,高锰酸盐指数和总磷(TP)通量与水量呈极显著性相关,通量关系间生化需氧量(BOD₅)与总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)有显著相关性,主要污染物在汛期和非汛期差异性较强,在7~9月汛期反应强烈.研究结果可为长江流域水环境统筹管理与精准化防治等方面提供科学依据与理论支持.     

基于MIKE 11模型的引江济淮工程涡河段动态水环境容量研究

为探索分析水体环境容量的动态特性,论文以引江济淮工程涡河段为例,首次提出MIKE 11模型结合稀释流量比m值法计算河流水环境容量。计算结果表明:1)基于MIKE 11模型的m值法计算环境容量来分析河流水体环境容量的动态特性是可行的,它综合了环境管理中的总量控制和质量控制思想。2)通过对参数的合理取值,可建立客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;MIKE 11模型综合考虑河床糙度、纵向扩散系数、综合衰减系数、地表储水层最大含水量、土壤或根区储水层最大含水量等因素,水深的绝对误差(Re)、确定性系数(R2)和Nash-Suttcliffe系数Ens分别为3.30%、0.990和0.984;流量的Re、R2和Ens分别为9.8%、0.969和0.997;义门大桥断面COD模拟误差为13.7%,氨氮模拟误差为14.7%。3)基于MIKE 11模型的m值法计算谯城区COD的月均环境容量为-220.48 g/s、氨氮的月均环境容量为-10.97 g/s;涡阳县COD的月均环境容量为-17.05 g/s、氨氮的月均环境容量为2.56 g/s;蒙城县COD的月均环境容量为30.58 g/s、氨氮的月均环境容量为4.47 g/s;怀远县COD的月均环境容量为176.59 g/s、氨氮的月均环境容量为10.67 g/s;与传统的一维模型计算值相比,计算精度更高。结论认为,此方法可为MIKE 11模型的应用拓宽新思路,为引江济淮工程中河流水体的动态水环境容量计算提供依据,为污染物在横断面均匀混合的非感潮河流水体的环境容量计算和流域水污染治理提供一种新的技术方法。     

一种兼顾目标总量和容量总量的水污染物排放限值确定方法

针对中国水污染物总量管理面临由目标总量管理向容量总量管理的转变趋势,提出了一种兼顾两种管理模式的水污染物排放限值计算方法.该方法建立在水体分类计算、汇水区与行政区相关联、自下而上、不同保护要求的水体予以差别化对待、污染物控制类型扩展的原则上,将水体按环境容量利用方式的不同划分为保护性利用、恢复性利用、控制性利用、开发性利用和限制性利用5种类型,分别采用目标总量、混合管理、容量总量、容量总量和混合管理等不同模式,并给出了分别按汇水区和行政区计算污染物排放限值的一般过程. 将上述方法应用于西南区域发展战略环评案例,结果表明云南省31.25%地市需调减COD总量,43.75%地市需调减氨氮总量,而贵州省55.56%地市可适当调增COD总量,44.44%地市可适当调增氨氮排放总量.该方法可将总量限值的确定与当地水环境质量改善紧密结合,强化水环境对现状质量不达标地区未来发展的约束,同时适当减弱水环境条件对达标地区的约束以换取其发展空间.以计算出的排放限值为依据对当前的减排目标进行调整可为云贵实现又好又快发展提供支撑.经案例验证,本文所建立的方法为中国水环境管理从目标总量模式向容量总量模式发展提供了技术手段.     

长江经济带生态环境保护的若干战略问题

长江经济带发展是国家区域协调发展的重大战略之一,要保护长江生态环境,走生态优先、绿色发展之路.当前,长江经济带经济增速放缓,产业结构持续优化,城镇化处于快速发展阶段后期;主要污染物排放强度下降,水环境质量改善,但水生态状况堪忧,生态环境质量持续稳定改善进入攻坚期.通过对社会经济和生态环境形势的研判,阐述了长江经济带生态环境保护的战略需求和目标,并提出了四项战略.结果表明:①长江经济带生态环境保护的战略需求从单一要素、单一指标、部分区域转向水生态环境的系统保护和综合修复.②生态环境保护的战略目标由水环境质量改善转向水生态环境安全提升,未来将逐步转向生态环境健康改善.③空间管控战略需要整合多项区域规划,研究构建流域与区域协同、水陆统筹、山海一体的统一的长江经济带生态环境空间单元划分体系.④产业绿色发展战略的核心是在影响水生态环境安全的相关产业领域加强防控.⑤科技创新战略要突出科技平台的作用,推进数据、人才、技术、成果的汇集和创新,实现生态环境保护由投资驱动向科技创新驱动转型.⑥现代治理能力提升战略要求长江经济带建成生态文明先行示范带,率先完善生态文明制度体系,构建生态环境治理体系和提升生态环境治理能力.研究显示,把握长江经济带生态环境保护的战略需求和目标,推行空间管控、产业绿色发展、科技创新和现代治理能力提升战略,能更加有效地支撑长江经济带和长江三角洲一体化的发展.      

连续极端降雨对东江流域水质影响分析

为研究连续极端降雨对饮用水源型河流东江水质的影响,分析流域近38年极端降雨事件发生特征,并结合水文水质数据初步分析其对水质的影响.基于SWAT2012建立东江流域高精度模型,研究极端降雨过程中主要污染物通量变化过程及其对水质的影响.结果表明,东江流域近38年极端降雨事件共发生173次,丰水年频次要高于其他年份,年内受气候影响主要集中在3～9月(80%),峰值主要出现在降雨量最高的6月;在空间上增城-博罗-惠州-龙门一带极端事件发生频率最高.降雨量与浊度、TP、氰化物、Pb、Fe和Mn的浓度值均呈显著正相关,其中与浊度、TP的相关系数相对较高,与p H、电导率和Zn的浓度值等呈极显著负相关,水质在一定程度上受到降雨的影响.浊度、TN、NH4+-N及TP浓度值均在暴雨径流期出现不同程度的上升趋势,其中浊度和TP浓度值变化趋势与流量呈显著一致,其峰值出现要早于流量峰值(约1 d),存在显著初期冲刷效应; p H变化过程则与流量相反,成"V"字形,可能是受上游山区降雨、土壤酸碱度及产汇流条件影响; NH4+-N受初期冲刷及洁净雨水稀释则呈现前期高,中后期低的特征.污染物负荷与径流量变化趋势较为一致,TN、NH4+-N及TP污染通量峰值要晚于(约1d)流量峰值的出现,这与污染物浓度峰值出现规律不同;污染物负荷主要在暴雨径流期呈现明显增加趋势,以59. 48%的径流量输送污染物占比达到了:COD 68. 42%、NH4+-N 54. 68%和TP 70. 20%,呈现时间短、污染物负荷冲击强等特点,对东江饮用水源水质造成较大的影响,建议通过强化初期雨水治理减少暴雨径流期对水质风险的影响.