基于控制断面水质达标的河流水环境容量案例分析:以银川市灵武东沟为例

河流水环境容量研究是保障河流断面水质达标的科学依据。以银川市灵武东沟小流域为研究对象,基于灵武东沟入黄口断面水质达标要求,建立"控制单元划分-水环境问题诊断-污染排放与水质响应关系建立-水环境容量核算与分配-污染管控"系统体系,进行河流水环境容量研究。结果表明:1)综合考虑研究区水文、行政区划及污染源分布情况,划分3个控制单元; 2)水环境问题诊断结果显示氮浓度超标严重,枯水期污染物浓度高,工业为主的点源为重点控制污染源; 3)首要超标污染物NH_4~+-N的污染排放与水质响应模型结果显示,控制单元NH_4~+-N的许可排放量为384. 32 t/a,小于入河排放量,需进行入河排放总量控制; 4)采用污染贡献分析法进行总量分配并基于分配结果提出"污染源系统控制-河道水质净化及生态修复-水量保障与优化-综合监管"的污染减排方案,最终实现了水环境容量体系在研究区的建立与应用。     

基于结构方程的流域水环境承载力评价——以湟水流域小峡桥断面上游为例

针对流域水环境承载力评价中指标体系构建及权重确定缺乏客观依据的问题,以湟水流域小峡桥断面上游为例,通过兼顾压力与水环境承载力的控制断面水质影响路径分析,建立了面向水环境承载力评价的结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM);在此基础上,构建了湟水流域的水环境承载力综合评价体系,并获得各指标权重,进而利用向量模法对流域水环境承载状态进行了综合评价.结果表明:SEM模型能够定量反映土地利用/景观格局及污染物排放因素与水环境承载状态的相关关系;SEM模型的路径分析可为水环境承载力综合评价指标体系的建立提供科学依据;由SEM模型得到的路径影响相关系数,可为权重的确定提供新的科学方法;研究区16个控制子单元呈上、中、下游水环境承载状态逐渐变差的梯度特征;最后,针对湟水流域不同区域的社会、经济、环境和资源差异,从流域水环境承载力双向调控的角度,提出改善水环境承载状态的相关建议,进而为流域水系统持续协调发展提供精细化管理支撑.     

基于丰水、枯水期点源、面源水污染特征的水环境容量计算方法——以太湖流域某水系为例

为准确分析平原河网区水环境容量,文章提出了基于点、面源入河季节性特征的水环境容量计算方法.以太湖流域某水系为例,基于控制断面水质90％达标保证率,利用产汇流、产污分布式模型以及河网水动力、水质模型,建立了污染负荷与控制断面污染物浓度的数学响应关系,并综合考虑了丰水、枯水期点、面源污染特征确定点和面源污染协同影响的水环境...     

河流水质模拟及污染源归因分析

针对大连市登沙河流域水环境质量问题,采用输出系数法估算流域内工业点源、农村生活、畜禽养殖、农业种植的氨氮和总磷入河污染负荷,基于QUAL2K水质模型模拟污染物的迁移转化规律,解析各污染源在不同时、空尺度下对河流中、下游水质考核断面的污染负荷贡献.结果表明：畜禽养殖是研究区氨氮污染的主要来源,分别占中游和下游断面氨氮总负荷的56.5%和43.2%;农业种植是总磷污染的主要来源,分别占中游和下游断面总磷总负荷的50.4%和59.1%.此外,由于天然降水及人类活动的季节性特征,各污染源的负荷贡献亦呈现年内变化.基于以上分析,进一步因地制宜地提出研究区水环境治理措施建议,研究可为我国农村地区中小河流水质改善及水环境管理提供示范参考和决策依据.     

黄河水环境特征与氮磷负荷时空分布

黄河是我国西北和华北地区重要的供水水源,由于地形和降雨等自然因素以及频繁的人类活动影响,黄河流域水环境问题日渐凸显.为明确黄河干流水环境特征、水质现状以及流域氮磷负荷时空分布,本研究于2019年的4～5月和10～11月对黄河干流全河段水环境进行了调查研究.基于野外采样研究结果以及室内实验数据,结果发现:①从源区至河口多个水体理化参数逐渐上升的趋势反映了越来越频繁的人类活动以及中下游水土流失等的共同作用,此外,水库对溶质的截留与沉积具有显著的效果;②两个季节水质差异较小,从源区至河口水质等级由"优秀"下降至"一般";③降雨是黄河流域氮磷赋存形态及其负荷具有季节性差异的关键因素;④黄河流域内氮磷赋存形态及其负荷所具有的空间差异性主要受控于人类活动与水土流失的影响.本研究结果可为控制黄河流域入河氮磷负荷以及改善水质提供科学依据.     

黄河干流水质评价与时空变化分析

在黄河流域生态保护的实施中,分析流域的水质污染状况以及时空变化规律,成为保证流域水安全的首要任务.为了全面了解黄河流域近年来的水环境状况,基于流域8个监测断面2004～2018年的水质数据,使用Mann-Kendall(M-K)趋势检验、层次聚类分析和主成分分析等多元数据分析方法,结合改进的综合水质标识指数(WQI),...     

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.     

基于模糊综合评判法的洮河水环境质量评价

在河流的水环境综合整治中,水质评价是一项基础性的工作,它既是水环境整治的起始环节,又是水环境整治的末端环节。文章简要介绍了模糊综合评判法的原理和步骤,应用单因子评价法和模糊综合评判法对黄河上游的最大的支流洮河2014年的3个监测断面和16个污染因子进行了水质评价。评价结果表明,采用单因子评价法评价洮河干流水质,调研的3个取样断面中,九甸峡水质监测站和李家村水质监测站断面所属水域年综合水质类别为Ⅴ类,红旗水质监测站断面所属水域年综合水质类别为劣Ⅴ类。通过应用模糊综合评判法对洮河干流水质进行评价,洮河干流九甸峡水库水质监测站、李家村水质监测站和红旗水质监测站3个监测断面所属综合水质类别均为Ⅰ类水,这3个断面所属水域的综合水质类别均达到3个断面既定水环境功能区目标限定的目标类别Ⅲ、Ⅱ、Ⅲ类。与单因子评价法相比,模糊综合评判法考虑了各个水质监测值的程度和污染因子的权重,能更全面、合理地反映水质污染程度的真实情况,进一步解决了水质评价过程中存在的不确定性问题。指出洮河干流水质改善过程中,总氮污染应是未来一段时间洮河流域水环境保护治理的重点。除此之外,为防止洮河干流水环境质量状况恶化,应提高沿岸截污力度和点源排放达标率,不断发展环境友好的农业、牧业生产技术,通过技术层面与政策层面的结合,削减入河污染排放量。     

从水质水量相结合的角度再论黄河的水资源

建立了流域水资源数量与质量联合评价的方法,发展了可利用水资源量的概念和计算方法,以及水资源功能容量和水资源功能亏缺的概念和计算方法,提出了水环境功能容量和功能亏缺的概念和计算方法.根据黄河流域1997—1999年间主要水文站点逐月的水质监测数据、水文数据及各取水口逐月的取水量数据,对黄河流域的水资源进行了水质水量综合评价.结果表明,在1997、1998和1999年,黄河可利用的水资源总量分别为2 5 5 3 9×10 8m3、3 43 41×10 8m3和3 5 5 44×10 8m3,分别占总天然径流量的80 2 % ,78 2 %和82 0 % .黄河水资源功能容量和亏缺在这3年间的平均值分别为42 3 5 0×10 8m3,78 97×10 8m3.对主要污染指标CODMn来说,黄河的水环境功能容量和功能亏缺在这3年间的平均值分别为2 95 71 5 4kg和199 70kg ;对主要污染指标NH+ 4 N来说,平均值分别为3 774 2 6kg和113 0 8kg .因此,与CODMn相比,NH+ 4 N对黄河可利用水资源总量的影响更大.水资源功能容量和水环境功能容量均分别显著大于水资源功能亏缺和水环境功能亏缺,说明在绝大部分情况下,黄河实际的水质要优于达到水资源功能所要求的水质     

面向控制单元的北运河水环境承载力预警研究

北运河流域水环境承载力严重超载，危及流域可持续健康发展.为了响应“水十条”关于建立水环境承载力监测预警的需求，基于径流模拟模型与河流一维水质模型的水资源量和水环境容量核算，构建了基于人工神经网络法的北运河流域水环境承载力预警模型，并面向水污染控制单元，开展北运河流域水环境承载力预警研究.结果表明：多变量的神经网络预警模型相较于单变量模型拟合程度更高；2018年北运河1/2以上控制单元的水环境承载力呈超载状态，其中心城区及下游地区的超载情况较为严重.最后，针对超载严重的地区，基于双向调控提出排警对策，为北运河流域水系统规划提供科学依据.     

中国南方红壤丘陵区湖南水环境时空变化研究

以中国南方红壤丘陵区的典型区域-湖南省为例,利用1990～2000年湘、资、沅、澧四水和洞庭湖区重要断面的水质数据,采用综合污染指数方法和污染分担率方法,研究了湖南省水环境质量时空变化特征,并选取1990～2005年经济和废水排放数据,分析了经济因子与废水排放之间的相互关系,建立湖南省废水排放的库兹涅茨曲线模型。研究结果表明,从时间上看,湖南省的总体水环境污染有加重的趋势;从空间上看,水环境质量是从湖南省的西部向东部恶化。在流域和地区对比中,湘江和位于该流域的株洲市最为严重,总氮和汞是湖南省最主要的污染因子;通过环境库兹涅茨曲线模型模拟表明,湖南水环境与经济发展的关系位于环境库兹涅茨曲线上升段。本研究结果对于改善整个湖南省水环境污染状况,以便采取正确的防治策略具有一定的实践意义。     

SPARROW模型在水环境管理中的应用及发展趋势

模型是研究水环境变化、进行水环境管理的重要工具.SPARROW（spatially referenced regressions on watershed attributes）是一个基于质量平衡方法将监测数据与流域特征和污染物来源信息相关联的非线性流域回归模型,具有数据需求量少、结构透明、普适性强等优点.为深刻理解SPARROW模型在水环境管理中的应用现状及未来发展趋势,笔者对SPARROW模型的原理以及其在营养物背景浓度模拟、水质评价、水质目标管理、气候变化对水环境影响等方面应用的国内外研究现状进行了系统梳理.结果表明:①通过选择合适的参考点,SPARROW模型可以有效模拟流域背景营养物通量和浓度,为流域水质标准的制定提供参照依据.②SPARROW模型可将营养物监测获得的数据信息外推至未监测区域,在水质监测数据数量有限的情况下进行水质评价.③SPARROW模型可模拟不同土地使用条件、资源管理等情境下河流营养物负荷,为水质的管理与决策提供支撑.④气候变化情景下,基于SPARROW模型进行气候变化对水环境影响的研究可以支撑水环境管理方案的制定,以应对未来气候变化导致的营养物输出增加.针对SPARROW模型目前在应用中存在的问题进行了分析与讨论,建议未来在应用SPARROW模型时,加强以下几个方面的研究:①进一步开发高锰酸盐指数、化学需氧量（COD）、氨氮等相关模块;②将SPARROW模型与机器学习模型相结合,提高量化模型参数的能力,使模型更好地应用于不同尺度、不同流域的水质相关研究.      

黔南州重安江流域水环境现状及成因分析

从流域尺度研究黔南州重安江水环境质量变化特征,分析流域水环境现状.结果表明:黔南州重安江流域水质在2018年前总体较差,干流除黑塘桥断面外均在2018年消除劣Ⅴ类水体,支流五里桥断面水质在2019年达到Ⅲ类,川恒公司排口下游断面水质在2020年达到Ⅲ类,流域水环境时空异质性显著,上游水质总体优于下游.从超标污染物来看,...     

基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价

根据水污染流动"源头-转化-汇入"过程,综合衡量工业、农业、生活源污染排放对成都市主要河流的环境影响,提出"驱动力D （人口、社会经济发展）-承载源C （工业、农业、生活源污染排放）-承载状态S （污染程度）-管理M （治理污染投资）"4个子系统的DCSM模型,构建包含3层结构26个指标的成都市河流水环境承载力综合评价指标体系.采用投影寻踪模型得到各指标的影响程度,进一步建立区域水环境承载力各评价指标权重,根据最佳投影方向确定成都市主要河流2014—2018年的水环境承载力综合评价特征值,并得到相应评价等级.研究结果表明：影响程度最大的3项指标依次为：工业源COD排放强度、国考断面地表水TP平均浓度、环保投资占GDP的比重;通过对各个指标的权重分析,表明承载状态子系统和承载源子系统对综合评价结果所起作用最为显著,其次是管理子系统,驱动力子系统作用最小;通过评价等级分析,结果表明：2014—2018年成都市河流水环境承载力综合评价指数逐渐增加,评价等级从Ⅲ级（一般,2014—2016年）转变为Ⅱ级（较强,2017—2018年）,说明5年来成都市河流水环境承载力逐步增加.研究表明了基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价结果具有实用性和可行性,可以为城市河流水环境承载力综合评价提供新的研究思路,为水环境规划与管理的科学决策提供依据.     

矿山疏干水排放对流域水环境影响分析

矿山疏干水的排放势必对流域水环境系统形成一定的影响。胜利煤矿地处海拉尔河流域,设计疏干排水量为5 810.26 m3/d,拟排入海拉尔河的一个支流中,矿山疏干排水作为流域人工"源"项,其水质、水量的控制和排放口、排放时间的选择是水环境影响的主控因素。在检测疏干水水质的基础上,对拟排入河段的河势、流量、水质和水生动植物等水文水环境条件进行勘查,利用河道水文测站资料和不同河道断面的流域控制面积,引入SWAT水文模型,测算断面的流量过程,分析了在不同断面设置排入口时,矿山疏干水对流域水文、水环境、地下水以及第三者的影响,结果表明,最终确定的排入口不仅对海拉尔河流域水文和水环境影响甚微,而且在一定程度上会改善排入口所在支流水资源利用条件。     

河南省可持续发展的水环境承载力问题及对策

河南省是我国重要的工业基地,特殊的自然地理条件和经济结构导致水资源严重短缺和水环境污染.本文利用大量数据资料,对河南省水资源分布特点及工业污染源排放情况、地表水环境质量现状等水环境承载力问题进行了比较全面的论述,分析了河南省面临的突出水资源短缺和水环境压力.从农业和工业节水、加强污染治理和监管、调整产业结构和淘汰落后等方面提出了改善水环境承载力的对策建议.     

基于水质提升的黄河流域城市尺度问题分析及对策研究

党中央、国务院高度重视黄河流域的保护和发展,习近平总书记多次强调黄河流域必须下大力气进行大保护、大治理.《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》《黄河流域生态环境保护规划》均明确提出了分区分类推进流域环境保护和治理的要求.本文以城市水环境质量提升为目标,结合统计分析、空间建模分析、地理信息可视化等手段,开展黄河流域城市尺度空间管控对策研究.以黄河流域62个城市为研究对象,采用地理信息系统空间分析技术,通过控制单元边界与地级行政区域界线拟合,将《重点流域水生态环境保护规划》划定的黄河流域58个控制单元进一步划分为163个城市控制子单元.分析了各城市水环境质量状况,筛选出流域内水环境问题较为突出的26个城市;从经济社会发展、水资源管理、水土保持、污染防控等4个方面构建了涵盖7项指标的水环境问题症结研判指标体系,通过空间建模分析,结果表明：(1)在经济社会发展方面包头市、西安市、银川市等城市经济社会发展迅速导致环境保护压力较大.(2)在水资源管理方面巴彦淖尔市、白银市、石嘴山市等城市水资源短缺且开发强度较大.(3)在水土保持方面榆林市、定西市、鄂尔多斯市等城市水土流失较为严重.(4)在污染防...     

水环境承载力方法研究

文章给出水环境承载力概念,以及对现有的水环境承载力研究方法进行分析,提出基于水量水质相关法的水环境承载力计算模型,并对其进行实证研究。结果表明,将水量水质相关法应用于水环境承载力的研究,具有建模方便、直观简单的特点,为水环境承载力研究提供了一种新途径。     

南京市水环境承载力动态变化研究

为揭示区域水环境承载力动态变化特征,以南京市为例,从社会经济、水资源和水生态环境3个子系统选取18个指标,构建水环境承载力评价指标体系并确定各指标权重,利用模糊综合评价模型对水环境承载力进行评价,并通过障碍度模型诊断影响水环境承载力的障碍因素.结果表明:①2006-2016年南京市水环境承载力综合评分值从0.345 0增至0.470 0,整体呈上升趋势.②子系统评分值差异较大.水生态环境子系统评分值波动起伏但总体水平较高,年均评分值为0.615 1;社会经济子系统评分值从0.427 6逐年增至0.635 6.二者为承载力的提升奠定了基础.水资源子系统评分值低于0.200 0,极大地制约了南京市水环境承载力的发展水平.③从障碍度分析来看,人口密度、水资源开发利用率、人均水资源量及水功能区水质达标率是水环境承载力的主要障碍因素;就子系统而言,水资源子系统的障碍作用最为显著.研究显示,人口密度偏大、水资源供需矛盾及水功能区水质达标率偏低等是制约南京市水环境承载力的关键因素,也是提升南京市水环境承载力的重点.      

上海中心城区水环境保护对策研究

以上海中心城区普陀区为例 ,通过对主要河流水质及污染源现状的调查 ,剖析中心城区存在的主要水环境问题。结果表明 :普陀区河流水污染属有机污染型 ,主要水质指标氨氮、化学需氧量、溶解氧、生化需氧量劣于V类水的断面达 78%以上 ,其中氨氮的污染尤为严重。经分析 ,居民生活污水直接排河及泵站雨季排放是导致河流污染的主要原因 ,据此提出污染防治对策。