西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

基于控制单元的水环境容量核算研究——以锦江流域为例

水环境容量核算是流域水环境容量总量分配的重要依据,关系到流域水质目标的实现。控制单元作为流域水环境管理的一个基本实施单位,以其为基础开展水环境容量核算,对于科学制定控制单元容量总量分配具有重要意义。以江西省锦江流域为例,根据水环境容量核算的基本原理,结合锦江流域的污染状况、水质现状和水环境功能区划,对流域各控制单元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其内排污口的分布及功能区水质目标密切相关,COD的水环境容量以高安控制单元的最大,为 21 811 t/a;其次为上宜控制单元,为 21 168 t/a;再次为新丰控制单元,为 14 493 t/a;万载控制单元的最小,为 7 607 t/a。氨氮的水环境容量在各控制单元的分布特征与COD的略有不同,以上宜控制单元的最大,为790 t/a;其次为高安控制单元,为664 t/a;再次为新丰控制单元,为462 t/a;万载控制单元的最小,为303 t/a     

水污染物排放总量控制方法研究--以无锡城北地区为例

水环境已经成为整个苏南地区经济发展的制约因素之一,为实现经济效益与环境效益协调发展,对水污染物排放实行总量控制至关重要。在对无锡城北地区水污染物负荷、水环境现状及水环境功能充分调查的基础上,结合该区域的水文特征和排水规划,统计分析出区域内水污染物的排放总量,根据污水集中处理方案,计算出区域水污染物的削减量,然后运用河网水质模型,预测水污染物削减后河流水质改善状况,以改善后水环境质量为本底值,以下游水环境保护目标的环境功能为控制要求,反推该区域在污水实行集中处理后所能接纳的水污染物排放总量。通过科学计算得知区域水环境纳污能力为19.8 t/d,由此确定的经济规模有限,必将制约地方经济的发展,提出了扩大水环境纳污能力的有效途径,并提出了建设无锡地区污水入江通道的设想。     

基于环境基尼系数的控制单元水污染负荷分配优化研究

将基尼系数这一福利经济学概念引入松花江流域水污染物负荷分配过程,综合考虑水循环的社会-经济-资源-环境因素,从社会经济发展、科技进步水平、水污染治理水平和资源禀赋差异角度出发,遴选出人均GDP、重污染行业总产值比重、人均水污染物产生强度、工业水污染物去除率、生活水污染物去除率、单位国土面积水资源量、国控劣Ⅴ类断面占比7项指标,以COD及NH_3-N负荷为控制因子,辅以贡献系数这一表征外部不公平性参数,构建了以基尼系数为度量标准的流域水污染负荷优化分配模型,并据此制订了松花江流域33个控制单元基于公平性的水污染负荷分配方案。研究表明,2012年松花江流域基于7项指标的基尼系数值均大于0.4,超过了基尼系数合理警戒线,说明流域控制单元间COD及NH_3-N排放在社会经济和资源环境方面存在不公平现象,其中松花江干流和第二松花江流域是不公平性特征最为突出的两个流域。在Lingo模型优化分配得到的2020年流域各单元COD削减方案中,单元21的年削减量最大,为1.82万t/a,单元10的年均削减率最高,达8%;在相应NH_3-N削减方案中,单元21的年削减量及削减率均为最大,分别达到0.08万t/a及8%。     

负荷历时曲线法在梁子湖流域污染容量总量控制中的应用

采用负荷历时曲线法(LDC),基于水质保护目标,研究水体纳污能力,确定最大日负荷总量(TMDL)是当前流域污染总量控制的主要方法之一。根据梁子湖高桥河流域控制断面2008~2011年的水文、水质数据,以主要污染物COD为指标,将负荷历史曲线法运用到梁子湖高桥河等子流域污染容量总量控制中,对该流域的最大日负荷(TMDL)变化规律进行分析,提出流域不同水文条件下的污染负荷消减量。研究结果表明:梁子湖水环境受面源污染影响较大。高桥河、徐家港、张家桥港、山坡港、宁港流域,在高流量期实际负荷值均已超出了允许负荷,其削减量分别为61.36、4.33、12.98、3.84、7.13 t/d;徐家港和宁港流域在丰水期实际负荷值也超出了允许负荷,削减量分别为0.16、0.17 t/d。该研究为流域相关管理部门对湖泊水环境的污染控制提供可靠的决策依据。     

水污染物总量控制目标分配研究——考虑主体功能区环境约束

随着污染物总量控制手段在我国的不断推进与深化,不同区域间污染物总量控制目标的公平合理分配方法是目前污染物总量管理研究的热点。文章从公平性的角度出发,充分考虑社会经济发展水平、水污染物削减潜力、主体功能区类型环境目标约束、水环境质量及资源禀赋等方面的差异,构建国家水污染物总量控制目标分配指标体系,利用熵值法与改进等比例分配相结合的方法对2015年国家COD和氨氮总量控制目标进行省级行政单元分配。结果显示,COD和氨氮在各省市自治区的削减目标分配特征基本一致,但削减率存在明显的地区差异。削减率较高的地区主要集中在东部的北京、天津、上海、河北、山东、浙江和广东等地以及中西部的山西、陕西、宁夏和青海等部分地区,其COD和氨氮削减率高于全国平均削减率,分别介于9.1%-14.1%和11.0%-21.8%,这主要与其主体功能区的发展要求、经济发展水平、污染治理水平和水环境质量状况等因素有关。削减率较低的地区主要集中在西部的西藏、新疆、甘肃、贵州和云南等地以及东部的福建和江苏等部分发达地区,其COD和氨氮削减率低于全国平均削减率,分别介于4.7%-7.7%和6.6%-9.5%。其中,西部五省区较低的削减率与其较小的水环境压力、较高的主体功能区环境目标约束有关,东部两省因其污染治理水平较高,削减率略低于全国平均削减水平。从COD和氨氮分配结果来看,符合不同主体功能区类型对水环境质量的要求以及污染减排的最终目的。该分配方法体系,在考虑公平的基础上同时兼顾了地区之间的差异性,为我国在不同区域间进行污染物总量控制目标分配提供了新的思路,对于实现不同地区间协同控制以及水环境质量的改善具有重要的指导意义。     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例,以GIS技术辅助流域水污染控制规划,在ARCGIS90的环境中,完成了流域水系概化、水质评价,并利用GIS的叠置技术,建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标,通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系,然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析,得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图,构筑了水污染控制单元,作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策,确定各水环境功能区的水环境容量,结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析,得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明,在规划过程中,GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中,为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例，以GIS技术辅助流域水污染控制规划，在ARCGIS90的环境中，完成了流域水系概化、水质评价，并利用GIS的叠置技术，建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标，通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系，然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析，得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图，构筑了水污染控制单元，作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策，确定各水环境功能区的水环境容量，结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析，得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明，在规划过程中，GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中，为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

鄱阳湖流域农村生活区面源污染特征及其影响

农村生活区水环境是流域水环境的重要组成部分。鄱阳湖流域是我国的重要农业生产区,农村人口众多,未经过处理的生活污水、生活垃圾和固体废弃物、分散畜禽养殖污染由于无序排放导致了鄱阳湖流域河湖水质下降,湖泊富营养化指数升高。通过采用污染物当量算法对鄱阳湖流域农村生活区面源污染估算,分析了1991~2011年农村生活污染现状及其趋势,并分析了鄱阳湖河湖水质变化趋势及其在农村生活区面源污染中的影响因子。研究结果表明：（1）1991～2011年,鄱阳湖流域农村人口、生活污染、生活垃圾和固体废弃物污染、分散畜禽养殖污染不断增加,其中农村生活污水污染物排放量、TN、TP和COD排放量增长了1268%,年平均增长量分别为036、002、1681和021万t;固体废弃物排放量、TN和TP排放量增加了1268%,年增长量分别为362、076和080万t;分散畜禽养殖污染TN、TP和COD的含量分别增长了9913%、6384%和7227%,年均增长量分别为022、003和009万t;（2）2000年以来,鄱阳湖流域河湖水质呈下降趋势,其中鄱阳湖湖泊的水质和富营养化指数下降趋势分别在001和005水平上具有显著性;（3）鄱阳湖流域农村生活区面源污染对流域水环境具有一定的影响,其中分散畜禽养殖污染的影响相对较大     

基于水功能区纳污能力的攀枝花限制排污总量研究

实施水功能区限制纳污红线管理,控制陆域范围污染物排放总量,是保障水功能区水质达标的根本途径。针对现有水功能区划分及管理偏重考虑水体自然属性和完整性,缺乏与行政区划、陆域污染源分布的衔接,提出以水功能区划分成果为基础,综合考虑自然水系、行政区划、污染源分布情况的陆域控制单元划分方法,在此基础上,利用GIS空间分析建立水功能区与陆域控制单元的响应关系,制定基于水功能区纳污能力的陆域污染物限制排放总量方案。以攀枝花市河段为例,将攀枝花市划分为15个控制单元,19个控制子单元进行限制排污总量计算及分配,攀枝花全市COD、氨氮限制排放总量分别为17 437.6 t/a、1 866.0 t/a,与攀枝花市污染物总量控制规划成果基本一致。     

黄浦江上游地区水环境质量演变趋势

为全面反映黄浦江上游地区水质情况，在黄浦江上游地区共选取包括黄浦江干流及上游主要来水水系的7个监测站点的15年监测数据，作为本次黄漓江上游地区水质状况演变分析的主要依据。黄漓江上游水源地处东部平原感潮河网地区．水源地内河道密布、纵横交错，水系结构极为复杂，水源承接上游江苏、浙江来水，其水源保护具有鲜明的区位特殊性和区域综合性。长三角地区河流有机污染严重，普遍出现水体黑臭现象，尤其是近10年来，这一问题日趋突出，许多中小河流的水体溶解氧几乎为零。出现季节性的或终年的水体黑臭。如果不能保证上游江浙来水水质，即使能有效控制水源地点源、非点源污染，而水源水质也很难保证。因此．除了加强对黄浦江上游点源、非点源污染的控制力度，江浙来水亦将成为决定水源水质的重要因子。     

平原河网区河流连通性评价研究

河流连通性对流域水文过程特征、水环境条件以及河湖蓄泄能力等有较大影响。平原河网地区是河流高度发育并受到城市化等人类活动深刻影响的区域,并且区域内水系结构破坏、河流连通受阻已成为洪涝灾害频发的重要原因之一。为此通过对现有的河流连通评价方法的分析,尝试建立基于水流阻力与水文过程的平原河网河流连通性评价方法,并以鄞东南平原河网为例开展了应用分析,结果表明2010年的河流连通性比1990年的明显减小。同时,通过对比分析几种河流连通性评价方法可以看出,基于水流阻力与水文过程的河流连通性评价方法能较好的评价平原河网区河流连通性,评价结果优于其他方法计算结果,更符合实际情况,可为平原河网区河流连通性定量评价提供参考     

Estimation of sources of total phosphorus in a river basin and assessment of alternatives for river pollution reduction

The methodology of material flow analysis is presented and applied to developing a phosphorus balance in a river basin and evaluating different scenarios for pollution reduction. The method is based on the balance principle: inputs and outputs of each phosphorus-related subsystems were balanced. The application of the methodology strategies was illustrated by means of a case study of the Krka River, Slovenia. The results showed that besides effluents from wastewater treatment plants, agriculture contributed significantly to the total annual phosphorus load. After establishing the present levels of phosphorus balance, different scenarios were considered: different stages of wastewater treatment as well as management of agricultural activities. The present emission of phosphorus is estimated to be 81.8 tons/year; after implementation of measures, it would be 48.6 tons/year, a total reduction of 40%. Besides reduction of point sources by means of wastewater collection and implementation of nutrient removal technology, managing agricultural phosphorus to protect water quality should become a major challenge in the Krka river basin.     

城镇化对太湖平原河网的影响——以太湖流域武澄锡虞区为例

为探讨近年来城镇化快速发展等对太湖流域腹部地区平原河网水系的影响,选取城镇化快速发展且城镇化程度很高的武澄锡虞区为例开展了研究。以1960年代、1980年代和2003年水系为基础,依据河道宽度对水系分级,并从河流地貌学角度定量分析了河网密度、水面率、河网复杂度、河网结构稳定度、分维数等结构特征及长时间序列的水位变化。结果表明：研究区水系要素基本上都在减小;不同等级的河流长度和河湖面积除一级河流面积增加外,均呈减少趋势。河网密度、水面率、分维数均变小,河网复杂度、河网结构稳定度下降,河网演化趋于主干化、单一化,河湖连通性下降。城镇化前后变化显著,且1980年代以来变化加快。同时城镇化背景下的水系衰减对河网蓄泄功能也产生了较大影响,使得年平均水位和汛期水位呈现上升趋势,导致洪灾风险增大。故在城镇化过程中应遵循河网演变规律,促进水系的保护     

汉江下游水污染协同控制探讨

以一维河流单种污染物的水污染协同控制理论为基础,以汉江武汉段水质达到国家III级为目的,探讨了河流的水污染控制量。根据各排污口的实测CODCr、BOD5、NH3-N浓度和排放流量,结合河流的流量和水质标准,得出汉江武汉段的水污染协同控制量。计算结果表明,汽配排污口BOD5排放量需削减198 t/a,汉正下河街排污口BOD5排放量需削减617 t/a,其它排污口BOD5排放量在允许值范围以内;各排污口的CODCr排放量均在允许值范围以内;国棉三厂排污口NH3-N排放量需削减57 t/a,汉正下河街排污口NH3-N排放量需削减95 t/a,其它排污口NH3-N排放量在允许值范围以内。该方法充分考虑各污染源合理利用环境的自然降解能力,比简单要求每个污染源都达标排放更合理,对各污染源也更加公平,也容易被排污企业接受,具有一定的实用价值。