沁河流域水体污染物时空分异特征及潜在污染源识别

应用多种多元统计方法对晋城市沁河流域2005—2010年的水质数据(11个监测断面、24个水质指标)进行时空分异特征分析及潜在污染源识别.将聚类分析与判别分析相结合,在空间尺度上识别出重污染区和轻污染区,在时间尺度上识别出水质的年内差异性,揭示并探讨河流水质对降雨延迟的响应现象,进而将时间及空间聚类分析结果有机结合,开展时空联合分析与因子分析,有针对性地进行污染源识别.结果表明,监测断面可分成2类:A组(4个断面)及B组(其余7个断面),其中,丹河污染程度重于沁河,应当作为流域污染控制的重点;全年可分为2个时段:时段Ⅰ(7—11月)和时段Ⅱ(其它月份),时段Ⅰ水质略优于时段Ⅱ,流域面源污染或内源污染较严重;A组的典型污染指标共12项,分别为重金属、有机物、有毒有机物和其他污染物,主要来自于工业点源;B组的典型污染指标共11项,分别为重金属、有机物和生物指标,主要来自于工业和生活点源、生活和农业面源.     

滇池流域水污染防治规划与富营养化控制战略研究

根据滇池水污染防治的决策需求,在系统分析滇池水环境演变趋势和评估演变诱因的基础上,以流域水环境承载力方案及容量总量控制方案为基础,提出了滇池流域水污染防治中长期规划研究的方法体系,包括:问题驱动、调查诊断、规划基础、规划方案、评估调控、规划战略;提出了源头控制、工程控制和末端控制相结合的污染减排对策;通过构建3个尺度、8个分区及4个规划重点的流域污染减排集成体系及情景方案,来实现在2个规划期、3类水质目标、4种社会经济发展情景下的规划目标.在此基础上,提出了滇池富营养化控制的战略思路.     

河流流域生态安全综合评估方法

在国内外生态安全相关研究的基础上,提出了河流流域生态安全的定义. 以河流流域生态安全为研究对象,基于DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)模型框架,构建了评估指标体系,并利用多准则群体决策模型的层次分析法和熵权法确定指标权重. 以晋城市沁河流域为例,对该流域2005─2009年生态安全状况进行了综合评估. 结果表明:5年内沁河流域的生态安全综合指数从2005年的0.487升至2009年的0.641,状态从“安全”区域底部逐步提升到顶部,人均GDP增长、单位工业产值COD_Cr和NH₃-N排放强度的降低、污水处理厂投入使用和环保投资的逐年增加是影响其变化的关键因素.      

滇池流域宝象河暴雨径流初始冲刷效应

为了有效理解滇池非点源入湖过程,选择滇池流域宝象河开展暴雨径流初始冲刷效应的初步研究.2009年雨季,在其干流沿程上、中、下游设置3个断面进行了初期3场暴雨及河道水量、水质同步观测,并提出降雨净冲刷量、负荷净冲刷量以及净冲刷径流平均浓度EMCn的定义与计算方法.结果表明,宝象河TSS、TN、TP、高锰酸盐指数的EMCn、累积曲线M(V)随着河道沿程不透水地面比例和人口规模的增加而提高,TSS、TP负荷贡献率及其M(V)与降雨强度的变化趋势一致,而TN和高锰酸盐指数负荷贡献率则与降雨量表现正相关,其中TN中NO3--N所占比例随着降雨事件次数增加而逐渐降低;此外,提出的EMCn也被证实能有效消除各点位的基流及其负荷影响,相对冲刷径流平均浓度,更为真实反映且能放大沿程断面间、不同降雨事件间的暴雨初始冲刷效应的差异.     

流域水质管理优化决策模型研究

针对目前流域水污染难以有效控制的局面,依据已有的流域水文、水动力、水质、水生态相关机理模拟模型的研究,在考虑了流域社会经济发展条件的基础上,构建了流域水质管理优化决策模型框架体系.基于该框架体系,本文从简单流域系统优化模型、模拟与优化联合模型和时空尺度复杂优化模型3个方面对流域优化决策模型的研究发展历程进行综述,并指出其各自在发展过程中所出现的问题.最后,提出了优化决策模型面临的瓶颈问题,并从模型结构简化和适应性管理两个方面提出了相关的解决思路.     

系统动力学在空港区域规划环境影响评价中的应用

作为机场与城市间的过渡区,空港区域具有经济-社会-环境发展影响因素众多、变化快的特征.针对此,本文基于空港区域系统动力学模拟模型,结合类比法和情景分析法,用于空港区域不同发展方案的经济、社会、环境影响预测和评价.具体步骤包括:发展分析-影响识别-模型构建-零方案/规划方案模拟-替代方案设计-减缓措施,各步骤间动态反馈.对郑州航空港区进行案例研究,结果表明,相较于零方案,规划方案具有经济社会发展优、污染排放少的优点,但仍无法满足环境容量要求;设计了3种替代情景方案,据此提出产业结构优化、能源结构调整等减缓措施.     

流域容量总量分配及排污交易潜力分析

流域容量总量的公平分配方法和排污交易潜力分析是目前流域管理研究的热点.采用层次分析法(AHP)和基尼系数交互反馈的方法研究了基于人口和经济公平的流域容量总量分配方案,并在此基础上建立了不考虑交易成本时的流域排污交易优化模型.将该模型用于分析邛海流域TP交易,得到污染控制总成本最小时的TP削减工程方案和排污交易方案.通过对比交易和未交易时的污染治理最小总成本发现,在不考虑交易成本时,排污交易有节约22.35%总成本的潜力.由于未考虑交易成本,这并不能说明邛海流域排污交易是可行的.但通过这种方法可以确定邛海流域排污交易可行的最大交易成本为1.56×109元·a-1.为了增大排污交易的可行性,应减少信息收集、谈判、管理、监测等方面的交易成本使其低于这一阈值.提出的排污交易优化模型能够提供交易信息,具有降低交易成本的潜力.     

滇池流域高分辨率氮、磷排放清单

氮、磷富集是我国浅水湖泊水质恶化和水生态退化的关键原因之一,但以往流域尺度氮、磷排放清单不足以精确识别排放的空间异质性和满足地表过程数值模拟的分辨率要求.为了提高控源减排措施的针对性,以滇池流域为例建立其高分辨率氮、磷排放清单.通过现场调查、采样观测与资料收集,确定各污染源的活动水平和修正排放因子,基于GIS平台核算企业源(工业、第三产业)、生活源(城镇、农村)、城市源(暴雨径流)、农业源(种植业)等7种点源和非点污染源在110个子流域的氮、磷排放量(平均分辨率约5 km×5 km).主要结论包括:①2008年滇池流域氮、磷排放总量分别为10736 t和542 t,且以城镇生活点源为主,占72.7％和42.8％;②氮、磷排放空间异质性十分明显,子流域氮、磷排放总量分别为(97.6±291.7)t(1个标准方差)和(4.93±11.8)t,其中全流域70％的氮、磷排放量仅集中在占流域面积16.2％的10个子流域和37.9％的21个子流域,而排放量最大的是盘龙江上游(氮、磷分别占21.9％和20.2％);③各污染源的排放格局异质性也大,对于氮而言,除了滇池北岸城区和沿流域边界的外围子流域以城镇生活和种植业为最大污染源,东、南、西岸湖盆区大部分则以其他污染源为主;相比而言,磷排放的各子流域最大污染源差异性更大;④通过与传统分辨率结果的比较,高分辨率排放清单能够更为准确甄别排放格局异质性、污染类型等信息,更加有利于明确控源减排的措施、布局和规模.     

滇池水质时间序列变化趋势识别及特征分析

应用STL(Seasonal-Trend Decomposition using LOESS)方法对1998—2010年滇池外海8个监测站点、10个水质指标的时间序列数据进行递归迭代,分解出低频率的趋势项、高频率的周期项及随机残差项.在此基础上计算稳态变化指数(RSI),对水质趋势的时、空变化特征进行识别和判定.结果表明,在分析的13年间,滇池外海8个监测站点各指标变化趋势总体一致;BOD5总体呈下降趋势,高锰酸盐指数(COD Mn)总体趋势显著上升,说明有机物可生化性下降;富营养化状态加剧,总氮(TN)总体趋势上升,并逐渐成为藻类的限制性营养盐,总磷(TP)浓度为劣V类,氨氮在氮元素形态中的主导地位正逐渐降低.研究结果表明,"十二五"期间滇池应重点控制氮磷、兼顾有机物污染.