GIS和情景分析辅助的流域水污染控制规划

总结了流域水污染控制规划中的正向算法和反向算法及其优缺点.以江西赣江流域为例, 以ARCGIS8.1为平台,建立了流域水环境功能区划、污染源、监测断面和排污口等空间数据库. 基于正向算法,利用情景分析法构造了流域水污染控制的4种情景,并在4种情景下生成了对污染源实行逐级控制的10组规划方案. 利用费用函数对各方案的污水处理投资进行估算;结合污染源预测,利用水质模型对各方案进行水质模拟,并将模拟的结果通过GIS的可视化表达来进行辅助决策. 以水质达标和投资费用作为规划方案的决策依据,通过赣江流域水污染治理的经济可承受能力的分析,优选出2套经济上能承受、水质上可接受的流域水污染控制方案.结果表明,GIS和情景分析法对于流域水污染控制规划在综合性、完整性和可持续性等方面具有良好的指导意义.     

Water environmental planning and management at the watershed scale: A case study of Lake Qilu, China

Water environmental planning and management has become essential for guiding the water pollution control activities. Past water pollution control activities have been site specific, with little thought on water quality standard reaching at the watershed scale. Based on the watershed approach, a seven-step methodological framework for water environmental planning and management was developed. The framework was applied to water environmental planning and management of the Lake Qilu watershed in Yunnan Province, China. Results show that the reduction amount of total nitrogen (TN) under the plan is 1,205 tons per year so that the target of environmental capacity can be reached in 2020. Compared with traditional methods, the framework has its prevalence and could be generalized to analogous watersheds.     

小流域水环境规划方法框架及应用

在界定小流域概念的基础上,将流域分析方法引入到小流域水环境规划中,初步建立了典型小流域水环境规划方法框架.该方法遵循了污染物在小流域中的运移规律,针对影响河流水质的主要因素--"源头-途径-末端-汇",采取了相应的对策措施,能够反映出不同污染物对流域水质的影响规律.以云南省寻甸县牛栏江小流域为例,在对其水环境现状分析及发展趋势预测的基础上,进行了水污染控制单元的划分,以确定重点污染控制区域和敏感地带,同时制定了其总量削减计划,提出了以水土流失防治、点源和面源控制、河道生态修复及河流内源疏浚为主体的水环境规划方案.该方案实施后,COD_Cr和NH₃-N可分别削减1 857和125 t/a,达到了预期目标.      

流域水污染防治“十二五”规划分区方法与实践

流域规划分区管理是国内外流域治理的普遍经验,为逐步改变中国流域管理与区域管理“两张皮”的局面并促进两者的真正结合,阐述了进行流域规划分区的必要性和意义。《重点流域水污染防治规划（2011-2015年）》强化了分区、分级和分类防治的策略,构建了流域一控制区一控制单元的三级规划分区管理体系,提出了分区原则和方法,明确了流域、控制区和控制单元的范围及边界的划分方法,将8个重点流域划分为37个控制区、315个控制单元,确定了“十二五”水污染防治格局。同时筛选出118个重点控制单元,分为水质维护型、水质改善型和风险防范型3种类型,分类制定差异性的水污染防治综合治理方案,为未来流域的精细化水环境管理奠定了基础。     

水文水质模型联合应用于水库水质预测研究

联合应用流域水文非点源AnnAGNPS模型和水库水质CE-QUAL-W2模型,AnnAGNPS模型输出黑河流域非点源污染负荷,将其转化为金盆水库入库浓度作为CE-QUAL-W2模型的输入,对黑河金盆水质进行预测,研究非点源污染对陕西金盆水库水质影响.结果表明,在对水库水质进行预测时,应对洪水期和非洪水期的非点源污染区别对待.非点源污染在洪水期时对金盆水库水质有较大影响,而在非洪水期时非点源污染对水库水质影响不显著.非点源污染对水库纵向和垂向水质影响存在差异性.林地对流域非点源污染削减起到很大作用.     

洋河流域张家口段河流水质演化及驱动因子分析

洋河流域是官厅水库的重要入库水源,而官厅水库一度承担着北京市生活饮用水、生产用水及景观用水的供给任务,是北京市经济社会发展的重要保障.本研究以1992～2009年洋河流域张家口段水质监测数据为基础,选取11类影响水质的污染因子,利用综合指数法和灰色关联度法等评价手段,分析流域水质演化态势,筛选出主要污染因子并对水质演化的驱动因子进行解析.结果表明,1992～1996年,张家口段流域水质污染严重,但呈快速恢复态势;1997～2009年,水体趋于轻度污染,并保持在稳定状态,但污染因子仍有超标情况.主要污染物包括氨氮、石油类、高锰酸盐指数、BOD5,重金属Cr6+和Cd对水质影响也较大.水质演化的驱动因子主要是土地利用类型的改变,工业用地对水质影响较大,农业用地对水质影响较小.     

河段水质压力目标管理模式的概念与方法

目前我国主流的流域水质目标管理模式中,在河段污染责任认定方面普遍存在难以界定上下游之间各自责任的问题,为此提出了一种基于河段水质压力概念的河流水质管理新模式.以水质压力为基础,配套建立了包括水质压力目标、水质压力纯水当量、水质压力偿罚金等在内的一系列相关概念及其设定与计量方法,完成对各河段的责任认定,并实现以河段处罚金与补偿金为调控手段的流域水质管理运行机制.结果表明,该管理模式有助于增强水质污染处罚与水质生态补偿的区域公平性和针对性,其中的概念和方法可作为现行河流水污染控制方法体系的一种改进性补充,同时能为流域生态补偿标准的确定提供一定借鉴.     

三峡库区及其上游流域水污染防治规划

着眼于以往规划对流域内部生态环境特征和环境问题类型差异考虑不足等问题,开展了三峡库区及其上游流域水污染防治规划研究. 构建了基于控制单元的分区、分类水污染防治技术框架,提出在划分控制区和控制单元的基础上,识别控制单元问题并进行类型划分,进而以此为导向规划治理措施. 从分区角度将三峡库区及其上游流域划分为3个控制区(库区、影响区和上游区)和49个控制单元(库区5个、影响区15个、上游区29个). 从分类角度将流域所有控制单元归类为14个预防型单元、24个改善型单元和11个治理型单元. 对赤水河遵义市控制单元(影响区预防型单元)、龙川江楚雄州昆明市控制单元(上游区改善型单元)、长江嘉陵江重庆市辖区控制单元(库区治理型单元)3个典型控制单元提出了各自污染防治方案,方案实施后,3类单元COD_Cr负荷分别削减0.78×104、1.47×104和2.78×104 t/a,氨氮负荷分别削减1 110.7、2 364.9和8 936.2 t/a,满足削减需求,各控制单元水质目标可达标.      

流域水质预警体系研究与应用进展

流域水质预警是水质监控管理的重要组成部分,完善的流域水质预警体系可为流域水污染处理提供充足时间和所需信息,有效削减水污染对水环境造成的影响.对国内外的流域水质预警体系研究进展分别从预警体系目标、预警指标、预警阈值及模拟模型4个方面进行了综述,并且对目前国内外典型流域水质预警体系进行了分析.结果表明:流域水质预警体系目标主要从流域水体功能和水体污染风险2个方面进行考虑;预警指标可分为物化和生物毒性指标2类,生物毒性指标可弥补物化指标的不足,但不能完全替代,二者联合并施是未来预警指标筛选的发展方向;预警阈值的制定依据环境质量标准、排放标准、水质现状及污染源特征等信息,采用单指标多次报警、多指标联合报警或物化与生物毒性指标联合报警等方式,可提高预警体系的稳定和可靠性;污染物迁移转化模型已有一些成熟应用,但大部分模型依然需要大量的参数和历史数据才能保证准确性,因此对于大型流域难以适用.目前我国还未有国家层面完整的流域水质预警体系和相关流程在应用,特别是缺乏可靠的污染物迁移转化模型.未来应从建立典型流域水质预警体系着手,集成地方流域成熟应用的污染物迁移转化模型,逐步完善国家层面的流域水质预警体系,为我国流域水质安全提供保障.      

武宜运河小流域平原河网地区水环境质量现状分析及改善对策研究

文章分析了武宜运河沿线4个例行监测断面2011年至2013年水质变化情况,结果表明武宜运河水质污染情况逐年减轻.在武宜运河流域布设了42个监测断面,其中武宜运河沿程布设14个监测断面,相关河流布设28个监测断面.监测结果表明,武宜运河全线水质属于Ⅴ类~劣Ⅴ类,水质总体上表现为宜兴段稍好于武进段.相关河道水质基本属于Ⅲ类~劣Ⅴ类.目前该区域水质污染以总氮污染为主,且总氮超标最为严重.掌握了武宜运河小流域河网地区的水环境质量现状,从工业、生活、农业面源、船舶污染等方面提出了改善水环境质量的建议对策,为开展综合整治奠定了基础,对改善流域水环境具有十分重要的意义.     

基于贝叶斯网络拓扑结构的水环境风险溯源——以饮马河流域为例

为了解决流域水环境风险诊断过程中污染来源不清、污染贡献难以量化等问题,提出了一种基于贝叶斯网络拓扑结构的污染源追责量化方法.该方法首先通过互信息的计算实现流域水环境典型污染物的准确识别,在此基础上通过贝叶斯网络拓扑结构分析与启发式搜索算法快速辨析流域内典型污染来源及其污染贡献.本次选取吉林省饮马河流域2017~2020年水质监测数据进行分析.结果表明,氨氮为流域内的典型污染物;靠山南楼、靠山大桥、刘珍屯3个站点的污染来源分别为:杨家崴子、新立城大坝、砖瓦窑桥.其中靠山南楼有63%的污染来源于杨家崴子,靠山大桥有30%的污染来源于新立城大坝,刘珍屯有75%的污染来源于砖瓦窑桥.本次评估方法的构建可为流域水环境风险溯源及污染责任认定提供技术支撑.     

黄浦江上游水源地水环境演变规律及其影响因素研究

黄浦江上游是上海市最主要的饮用水源地,近年来虽然保护力度不断加大,但水源水质并未得到显著改善。该文通过对近17年黄浦江上游水质监测数据的深入分析,系统探讨了松浦大桥取水口及其上游来水水系水质的空间分异和年际变化规律;并从周边区域发展与江浙来水水质、城市化进程与人口规模、当地经济发展与点源污染、土地利用方式与非点源污染角度诊断当前影响黄浦江上游水源地水环境质量的主要因素;最后从土地利用方式、产业结构调整、经济政策调控、流域环境管理等方面初步构建了黄浦江上游水源地保护的战略方案.     

基于因子分析的嫩江重要省界缓冲区水质评价研究

嫩江流域省界缓冲区水质监测与评价,是针对2010年和2015年引起嫩江省界缓冲区水环境质量主要污染物的变化分析,判断主要超标指标为有机生化指标。为进一步明确嫩江缓冲区水质影响关键因子,采用因子分析评价嫩江重要省界缓冲区水质状况。依据因子的荷载矩阵,2010年和2015年的主导因子均累计解释了原始向量80%以上的信息,反映了这两年水环境和污染因子之间的关系。嫩江流域省界缓冲区流域水质状况分析,为今后对嫩江流域水功能区目标管理提供理论支持。     

水源地研究的进展与展望

系统论述了国内外水源地研究的进展情况,对水源地面源污染控制、土地利用变化的环境响应、规划管理技术以及经济手段使用等研究热点进行了深入探讨,并在此基础上指出国内水源地研究的主要方向。     

武汉汤逊湖未来水环境演变趋势的模拟

以流域为基本单元进行水质水量耦合,构建武汉汤逊湖水环境演变模型(TXHwater);借助Monte Carlo分析方法,对未来汤逊湖的水环境演变趋势进行了分析.结果表明,来水不确定条件下,COD模拟结果的不确定性较大,NH3-N和TN的不确定性中等,TP的不确定性最小.来水不确定性对流域汇流、巡司河入流过程影响较大,主要体现在汛期的5~9月份.如按现有规划,不考虑对污染物指标的削减,到2010年和2020年该湖未来水环境形势严峻,水质将演变为劣V类,主要控制指标为TN和TP,汛期6~8月浓度达到峰值.     

影响系数矩阵在河流水质规划中的应用

河流水质规划中常常要用水质数学模型来模拟水体的水质、刻划岸边污染带、对水质进行预测，并结合其它模型对污染物排放进行总量控制，以及对污染方案进行水质验证。由于水质数学模型的单向性（即数据只能从输入流向输出），在实际工作中当需要逆计算时（如计算水环境容量等）往往采取试算法，工作量较大。本文介绍的影响系数矩阵法可以方便快捷地完成上述各项工作。此法在中英国际合作项目“长江、嘉陵江水污染控制规划研究”中已采用，效果较好。     

辽河流域水污染治理历程与“十四五”控制策略

为明晰辽河流域水污染治理“十四五”需求,进一步科学合理地推进辽河流域治理与保护进程,通过调研历史监测数据、统计年鉴等资料,回顾辽河流域水环境演化和治理历程.将辽河流域的治理分为3个阶段:第1阶段（1991—1999年）,该阶段流域水环境呈重度污染并持续恶化,环境治理逐渐起步;第2阶段（2000—2006年）,该阶段辽河流域水质恶化趋势基本得到遏制,控源治污初显成效;第3阶段（2007—2019年）,该阶段辽河流域水质优良比例整体持续提升,国家水体污染控制与治理科技重大专项有力支撑流域综合调控.辽河流域水污染治理颇显成效,但仍存在以下主要问题:①辽河流域水污染治理经历了从单一的控源治污向河流综合治理转变,污染程度由重度转为轻度,但流域水污染控制依然不容乐观;②辽河流域属寒冷地区缺水型河流,生态流量不足;③水质改善及水生态恢复成果不稳定;④流域管理机制体制有待完善.“十四五”应针对性增设分水期考核方式和水生态考核指标,完善水环境标准;坚持水资源、水环境、水生态“三水”统筹科学施治,构建减排和增容相结合的水污染控制模式,推动水量、水质、水功能良性循环发展;建立流域统筹管理、垂直领导的管理体制,制定辽河流域河流空间管控的长效机制,促进环保技术产业化,发展流域循环经济,缓解经济社会发展与水环境保护矛盾,最终实现流域经济社会可持续健康发展.      

南方小流域典型水污染调查研究

某河流的污染状况在南方小流域中具有普遍性。本研究通过传统调查分析＋卫星遥感监测的技术手段,摸清掌握该河流各主要断面水质污染状况及流域内各类污染源的排放情况,在此基础上对水质污染程度、污染特征及污染成因进行了分析评价。调查表明,该流域水质污染程度与降水量密切相关,生活污水是水体污染的主要来源,治理的关键在于截污,同时要解决一定的补水问题。研究结果可为该流域环境综合整治提供必要的技术支持,研究方法可为今后开展类似小流域污染调查提供可行借鉴。     

非点源污染影响下清河水库小流域水质模糊综合评价

针对铁岭市2011年饮用水源地清河水库小流域内水质状况,建立模糊综合评价数学模型,通过分析非点源污染对水质的影响进行水污染风险综合评价。目的是定量分析评价清河水库水环境质量现状和存在的问题。计算结果表明:清河水库小流域水质较差,水库入口、红花甸、聂家沟、曾家屯、腰堡的水质均属于V类水,说明水库水质已受到严重污染,而非点源污染是造成水库水质污染和波动性变化的主要原因和影响因素,急需进行科学的治理,否则将带来严重的环境、经济和社会损失。     

滇池流域土地利用对入湖河流水质的影响

利用滇池流域2008年TM影像数据和入湖河流67个监测点的水质数据,以子流域为基本研究单元,从子流域综合分析和子流域分类分析两个角度,研究土地利用类型(国家分类标准)对入湖河流水质的影响.结果表明,21个子流域单元的水质污染指标(CODMn、TP、TN、NH3-N)与居民点及工矿用地呈显著正相关,与耕地、林地、草地呈负相关.对整个流域而言,城镇及工矿用地是入湖河流水质污染的主要来源,其污染贡献掩盖了耕地的贡献;根据土地利用结构和空间分布格局的差异,将滇池流域的21个子流域分为3类(城镇及工矿用地为主、耕地为主、林地为主).分类分析表明,水质污染指标与居民点及工矿用地始终呈现正相关,与林地始终呈现负相关.同时,讨论了土地利用空间格局差异对水质的影响,说明土地利用比例结构和分布格局对水质亦具有重要影响,