长江水质评价和预测模型探讨

近年来，长江水质的污染程度日趋严重，已引起社会广泛关注。定量地研究长江流域的污染，并对未来污染情况进行预测，对防治长江水质污染具有重要意义。首先通过合理的假设，根据不同的情形分别建立了完全混合式模型、一维多点源稀释自净模型和一维连续点源流入模型。根据1995～2004年水质监测数据，编写MATLAB程序，计算出主要污染物高锰酸盐指数和氨氮的浓度，较好地确定了长江水质主要污染物的分布状况；其次，通过对历史数据的分析，并注意到实际情况的多变性，使用三次指数平滑法，对未来水质污染情况进行预测分析；最后，对模型的结果进行了分析讨论。     

汉江水质优于长江的原因刍议

简述汉江水质总体优于长江水质这一自然现象，分析产生这一现象的原因。认为其原因极可能是由两江的地质构造、土壤化学成份、河道坡度、河面宽度等的不同而引起。人类可用环境水利工程改造河流，使河流自然地为人类“制造”洁净饮水，从而克服现有净化处理技术在净化微污染水方面的局限。     

湖泊水质模型研究进展

湖泊是最重要的淡水资源之一，对社会和经济的发展起着不可估量的作用。保护和改善湖泊水环境问题已成为当前世界关注的一个焦点。湖泊水质模型是一种利用数学语言来描述湖泊污染过程中的物理、化学、生物化学及生物生态各方面之内在规律和相互联系的手段。作为湖泊水环境污染治理、规划决策分析中的一个重要工具，它可以为湖泊的综合整治和科学管理提供科学的依据，在环境保护领域中发挥着举足轻重的作用。分别介绍了湖泊水质模型国内外研究动态、类型、常用软件（WASP、EFDC、CE QUAL W2、CE QUAL R1、CE QUAL ICM、MIKE、SMS等）和应用实例，并综观湖泊水质模型的研究历史和应用前景，系统分析了湖泊水质模型研究的发展趋势。     

鄱阳湖水体污染现状与水质预测、规划研究

从鄱阳湖的自然景观特征着手，在介绍了该水体污染现状的基础上，对其到本世纪末水质进行了预测、规划。     

瀑河水库蓄水后水质变化预测

瀑河水库拟作为南水北调中线的一个调蓄水库。在瀑河水库淹没区内布10个采样点，分别采集0－20、20－40、40－60cm深度的土壤，实验室中模拟水库蓄水淹没情景，连续监测“库水”水质，试验表明：蓄水初期土壤中营养物质溶出对库水水质有一定影响，且随着时间的推移，各营养物质溶出的速度及浓度变化不同，蓄水16天后浓度趋于平稳，库水水质达到地表水环境质量Ⅱ类标准，将模拟值作为初始值，利用WQRRS模型进行运行期水质预测，得到结论为：（1）当调水水质为Ⅰ和Ⅱ类标准值的中值、流域汛期径流水质为Ⅱ－Ⅴ类时，预测库水水质为Ⅱ－Ⅲ类；（2）当调水水质为Ⅱ类标准值的下限值、流域汛期径流水质为Ⅱ－Ⅴ类时，预测库水水质大多为Ⅲ类，部分情况下为Ⅳ类，且N、P超标；（3）当调水水质为Ⅰ和Ⅱ类标准值的中值、流域径流水质为Ⅱ类时，在2010、2020和2030水平年水库水质全部为Ⅱ类；当调水水质为Ⅱ类标准值的下限值时库水水质则为Ⅲ类。     

模糊数学在水质综合评价中的应用

水质评价是环境管理的一个重要方面。污染程度是一个模糊概念，在实际工作把离散的质量级别进行连续性处理。模糊数学在水质评价中得到广泛应用。以长江干流段2004年1月至2004年12月的水质监测资料作为依据，运用模糊综合评价方法对水质进行了分级评价。结果显示，所评价的长江干流段水质为地表水标准中的Ⅱ类水。在2004年1月至2004年12月的时间段内，长江水质综合指数在2．0至2．6之间变动，2004年2月和8月水质综合指数最多为2．6，水质随时间的变化较平缓。在所评价的长江5个断面中水质综合指数都小于3．0，其中湖南岳阳城陵矶水质综合指数最高为2．6，其主要的污染物为CODMn，江苏南京林山水质综合指数最小为2．0。     

三峡水库水质模型的选取和系统集成

水环境信息系统与水质模型在水环境保护中具有互为补充的作用,将它们有机结合,对水环境的预测和管理具有重要意义。根据三峡水库水污染控制的特点和水环境管理的需要,选取了5个不同的水质模型,在讨论水质模型不同集成模式的基础上,采用半紧密内嵌集成模式实现了所选水质模型与三峡水库水环境管理信息系统的有效连接。最后以分层三维模型为例,通过开发水质模型的前处理模块、后处理模块以及计算模型接口模块,完成了模型与三峡水库水环境管理信息系统的集成,并将集成后的水质模型成功应用于三峡水库万州段水流及水质的预测模拟。结果表明,通过GIS、数据库、图形界面等技术手段,实现了水质模型数据准备的自动化和计算结果快速分析,它不仅增强了系统的水质预测和分析能力,还强化了水质模型的易用性,提高了模型的应用范围和预测效率,为库区的水污染控制和水环境保护提供了有力的技术支持。     

汉江下游河段水质生态模型及数值模拟

基于包含浮游动物作用的一维水质生态数学模型，考虑了长江水位的顶托作用，采用有限体积法，建立了汉江水质生态数值模型，用1992年的实测资料进行参数识别，对汉江1995年至1998年的水动力、氨氮、硝氮、凯氏氮、总磷、溶解氧（DO）生化需氧量（BOD），以及浮游植物的迁移转化规律进行了数值模拟，模拟结果与实测资料吻合较好，说明所建的模型符合汉江下游河段的实际情况。数值模拟结果表明：当汉江下游水体机物含量较高，水温6℃以上和光照充足时，汉江下游河段适宜藻类生长，易发生“水华”现象。特别在枯水季节，在流量较小和流速低的情况下，水体中藻类会过快生长。藻类的生长速度因各断面的流速、水深和水面宽的不同而不同。     

基于组合模型的能源消费预测研究

能源作为社会发展的重要物质基础,其消费影响着人类赖以生存和发展的自然环境,也是经济和社会可持续发展的关键问题。通过建立能源消费量模型,准确预测中国能源消费总量,做好未来能源消费预测分析,从而为制定合理的能源生产计划、外供能、节能计划及制定相关的政策等提供科学的依据,这对于保持中国社会经济健康、持续、稳定的发展都具有重要的理论与现实意义。而运用组合模型进行预测不仅预测结果准确性高,而且稳定性好。本文借助组合模型对能源消费所做的预测研究表明,随着社会、经济的发展,中国能源需求不断增长。尤其是2000年以来,中国能源消费稳步增长,未来几年仍将继续保持此增长势头及速度。组合模型集结了更多的有用信息,使得预测结果更加可靠,可以作为中国"十二五"期间的能源消费量预测的有效工具,为能源决策提供更为可靠的依据及建议。     

基于水质的水资源模型与水质经济学初探

在对传统的以水量为核心的水资源模型理论与实践矛盾的分析基础上,阐述了水资源社会及自然循环规律,提出城市-流域系统中水资源利用的水质自然与人工再生过程和自然、人工修复的双要素.提出水质再生和水量循环的水资源模型及其假设和约束条件,确定了模型适用的边际条件和范围,据此进一步辨析了城市污水回用与再生水的异同,将再生水置于流域尺度的城市群上下游用户层面,提出污水回用(包括中水利用)是降低需求,再生水是增加总量的基本结论.在以水质为核心的水资源模型基础上,对现有水资源经济学定义进行了修正和补充,提出了水质经济学的基础概念,并讨论了水质经济学指导下的供水服务和价格模型结构,重新定位了再生水的战略并提出以流域水体的净化成本和人工水质改善成本共同形成的全成本高低来表征流域水资源短缺程度的缺水等级划分新思路.     

应用平衡分配法建立长江水系沉积物金属相对质量基准

在不同的条件下,沉积物可成为环境中污染物的“源”或“汇”,而受污染的沉积物会对水生生物带来危害。因此,需要制定沉积物质量基准(SQC),以此作为评价沉积物污染及其生态效应的基础。在过去的几年中,对利用平衡分配法来建立SQC的方法进行了广泛的研究,并被认为是最有效的方法之一。采用平衡分配法,初步建立了长江水系8种重金属及类金属(Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Fe, Hg,As)的沉积物相对质量基准。结果表明,上述重金属及类金属的SQC在从长江上游到下游,总体趋势上呈降低的分布特征,并由于地域环境条件的不同,存在着高SQC值单元及低SQC值单元。得出的SQC与国内已有的SQC具有可比性,但高于美国国家环保局提出的SQC,主要是由于采用平衡分配法建立的SQC是一种数值型的基准值,缺乏生物效应的校正。因此,在将其应用到沉积物污染状况评价之前,还需要进行深入的研究工作,特别是毒理学试验。     

长江流域发展对长江口水域功能开发的影响

长江口水域是上海市重要水源地,同时兼具工农业取水、通航、纳污、围垦等多种功能,长江口已成为上海市建设世界级城市的重要支撑之一,其水资源的开发、利用和保护已成为人们关注的焦点。重点分析了随着长江流域社会经济的发展,流域水旱灾害、水土流失、污染物排放、大型水利工程建设等因素对长江口水域功能的影响,提出长江口现状过境水资源量为9335×108m3/a,上海市最大可开发利用的资源量约在3680×108m3/a;长江口水域水质基本符合II类标准,但近岸水域的污染不容忽视;长江口咸潮入侵成为长江口水资源利用的最大障碍,每年长江口的氯化物超标天数在45d;长江流域的来沙量有减少的趋势,多年平均输沙量为4.35×108t。最后,就河口水域功能开发提出了相关对策建议。     

三峡工程蓄水运用期库区干流水质分析

分析了三峡库区蓄水前后（1998～2009年）干流水质的变化及原因。结果表明,同蓄水前相比,蓄水后库区干流水质变好,库区干流断面月度达标率均值由蓄水前的623%变为蓄水后的783%,库区干流超标污染物主要为高锰酸盐指数、总磷、铅等。蓄水后水质时空分布出现新的特点,近坝水体悬浮物、浑样高锰酸盐指数、总磷、铅等可吸附污染物浓度显著降低。蓄水后年内悬浮物及浑样高锰酸盐指数、总磷和铅浓度仍然是丰水期＞平、枯水期,但近坝水体不同水期间浓度差别比蓄水前明显减小。蓄水后,库区干流浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度整体上表现为从库尾至库首沿程下降,尤以丰水期沿程下降最为突出。浑样高锰酸盐指数、总磷、铅浓度以上变化特征主要缘于库区水位抬高后,流速减小导致的澄清作用,即高锰酸盐指数所代表污染物、磷、铅等随泥沙发生了不同程度的沉降。蓄水前后清样高锰酸盐指数和总磷未发生明显变化,156 m蓄水后至今,清样铅浓度明显低于蓄水前。     

长江中下游流域农村环境质量变化及影响因素研究

基于长江中下游流域6省17县市467家农户在2005~2010年期间关于农村环境对比变化的调查数据,构建了现代化进程中农村环境质量变化及影响因素的差分方程模型,并对近5年长江流域农村环境变化现状及其影响因素进行深入分析。结果表明,（1）我国长江中下游流域的农村环境质量下降变化出现了明显加快总趋势。其中长江中游流域地区农村环境质量下降变化明显比长江下游流域地区下降的变化幅度大,但长江中下游地区农业生产环境有显著好转。（2）长江中游和下游流域农村环境质量变化影响因素既有同质性也有差异性。其中同质性表现都对自然资源过度开发和人们环保意识弱。差异性体现长江中游地区影响环境变化的主要因素是城市化和农业现代化进程加快造成环境质量快速下降,而长江下游农村地区主要是人口压力大,工业化程度和城乡一体化程度高,农村地区面对生活排放和工业排放的叠加影响,从而造成环境质量的下降。研究结论对实现我国工业化、城市化和农业现代化同步发展的“十二·五”规划目标具有实际意义     

三峡工程与长江中游浅层承压水动态

三峡水库正常运行后,坝下枯季下泄流量增加,将使荆江水位比建坝前抬高１－２ｍ。由于长江与两侧浅层承压水有着十分密切的联系。长江枯季水位升高将阻滞两岸地下水向长江排泄,从而使两岸承压水位相对抬高。观测研究表明,长江对承压水动态的影响程度随距离的增加而减弱,二者成分段线性反比的关系。在龙口观测剖面,如长江水位升高１ｍ,则在距离为０－１ｋｍ地段,承压水位将抬高１－０．２ｍ;在１－４ｋｍ地段,抬高０．２５－     

江苏省沿江地区农用地资源质量评价研究

采用农用地分等中的自然质量分值的计算方法,以实现对地理范围较大,内部自然、经济、社会条件差异较为明显的江苏省沿江地区的农用地资源质量的合理评价。评价结果为：地处宁镇扬丘陵区的该区西部地区农用地的质量复杂多变,各种级别的农用地均有分布且面积比例相差不大;地处太湖平原区的该区南部地区农用地的质量优越;而该区北部地区农用地质量东西两翼较好,中部较差。根据评价结果,本文从挖掘农用地生产潜力,综合开发利用土地后备资源,提高非农用地经济产出能力,完善农用地与非农用地转换价格约束机制及发展循环产业经济,污染排放源头控制与生产过程中治理相结合等几个方面提出了江苏省沿江地区耕地、生态环境保护与经济协调发展的建议。     

关于长江水资源保护问题

通过具体的数据资料说明了目前长江水资源已遭受污染的情况,分析了长江主要被污染的河段及其污染的特性,提出了治理长江污染的原则,在此基础上提出了保护长江的策略:建立、健全水资源保护法规,加强监督管理;紧密结合流域规划和经济发展规划,制订和实施流域及重点地区的水资源保护和污染防治规划;控制岸边污染;预测污染负荷并制订预防对策;加强监测以及时发现问题;开展水资源保护重大课题的科研工作。     

长江入海口徐六泾断面2005～2012年水环境因子及入海通量变化特征

分别于2005～2012年的4个季节对长江入海口徐六泾断面水质实施了29个航次的监测。2005、2010和2012年为丰水年,2006、2011年为枯水年,其余3 a为平水年。2005～2012年化学耗氧量（CODCr）的年度平均浓度范围为52～1469 mg/L,氨-氮（NH4 N）为0051～0358 mg/L,总磷（TP）为0069～0255 mg/L,活性磷酸盐（PO4 P）为0044～0098 mg/L,石油类（Oil）为2367～7939 μg/L,铜（Cu）为171～277 μg/L,镉（Cd）为0057～0116 μg/L,砷（As）为234～294 μg/L。引入计算Spearman秩相关系数的方法分析评价指标与时间序列间的相关性,并检验相关系数的显著性意义。评价结果显示,长江入海径流量呈现上升的趋势,但趋势不显著。年平均浓度呈上升趋势的污染因子水质要素从强到弱到小依次为TP、PO4 P、NH4 N、Oil和CODCr,TP上升趋势显著,呈下降趋势的水质要素从强到弱依次为Cu、As和Cd,Cu下降趋势显著;长江入海口的水质综合标准指数呈显著上升趋势,监测断面水质等级持续下降,污染状况持续恶化;长江污染物入海通量总体呈显著增加趋势,特别是氮的输出通量有较大增加。研究表明,长江入海口水质恶化速度加剧,应引起政府和社会的足够重视,保护长江水质刻不容缓