动态水环境容量研究——以潇河流域为例

传统的水环境容量以90%设计枯水流量为计算条件,存在水文计算条件单一、水环境容量不易管控等缺点。考虑河道流量与入河污染物影响下的水环境容量逐月变化,提出了基于水文过程与污染源变化条件下的动态水环境容量与入河污染管控计算方法。以山西潇河流域晋中段为例,计算了研究流域两水功能区的逐月水环境容量及其余量,运用MIKE11模型计算了逐月允许的动态入河污染负荷。研究结果表明:(1)2019年水功能区A的COD和氨氮水环境容量阈值分别为138.37~216.54 t和6.38~14.19 t,7-10月水环境容量较大;水功能区B的COD和氨氮水环境容量阈值分别为417.67~821.05 t和9.32~29.49 t,5-8月份水环境容量较小。(2)在满足水功能区目标水质的基础上,2019年水功能区A允许的入河负荷均大于现状入河量,汛期COD和氨氮容量余量较多;水功能区B在1月、2月应削减氨氮0.003、0.086 t;削减COD 0.05、0.143 t,4-7月份允许的污染负荷大于实际入河量,余量较多。计算的动态水环境容量能够客观反映变化水文条件下的水环境容量及其余量实际,给出了满足河道水质目标前提下的入河污染物允许阈值,为流域水环境保护与管理提供重要参考和新思路。     

基于一维水质模型的盐津河纳污能力计算

盐津河是贵州省仁怀市主要供水水源和污染受纳水体。盐津河目前污染严重,水质超标,这在一定程度上给当地工、农业和居民生活用水安全带来严重隐患。以盐津河为计算对象,收集分析当地水文资料,并开展沿河污染源调查分析,确定了纳污能力计算的指标为COD、NH_3-N和TP;依据水功能区特征,进行控制单元的划分,在此基础上对规划水平年(2030年)进行污染源预测;利用一维水质模型和纳污能力计算模型对各控制单元分别进行纳污能力计算。计算结果表明,现状年和规划水平年盐津河的纳污能力均为负值。根据盐津河污染现状,在规划水平年提出相应的水污染防治建议。建议实施后,COD削减量为722.3 t/a,NH_3-N削减量为97.2 t/a,TP削减量为9.3 t/a,盐津河可达到其生态目标。本文可以为盐津河当地水环境治理提供参考和科学依据。     

基于国考七桥瓮断面水质达标秦淮河流域水环境容量计算

综合考虑水文、水质、污染源等因素,对影响秦淮河流域七桥瓮断面水质的污染源区域划分了控制单元。建立研究的影响区域水环境数学模型,并根据最不利水文条件(典型枯水年)和边界水质,建立了考核断面水质与概化排口污染源响应关系,通过响应关系从而计算出控制断面水质达标时各个概化排口所允许的排污量,从而得到本控制单元的水环境容量。结论表明:为了保证国家考核断面七桥瓮控制断面的水质达标,在近期(2017-2019年)七桥瓮污染物控制单元内COD水环境容量为24 536 t/a,氨氮水环境容量为2 132 t/a,总磷水环境容量为173.7 t/a,需要调水30 m~3/s;在远期(2020年以后)七桥瓮污染物控制单元内COD水环境容量为24 536 t/a,氨氮水环境容量为609 t/a,总磷水环境容量为49.6 t/a,无需调水。     

四川省某河流水环境容量模型及测算分析

以四川省绵阳市某河流为研究对象,通过对该河流水质现状的分析,根据2005年现场实测的数据,采用建立的一维水环境容量计算模型来测算和分析该河流的水环境容量.结果表明:该河流水环境容量COD为2 081.55t/a,NH3-N为203.9 t/a,所排放的COD量、NH3-N量没有超过该流域容量,出水水质达到水质保护目标Ⅲ类标准.该项目的研究为实施污染物总量控制提供基础资料,为该流域水污染控制的管理和决策提供了科学依据.     

浑太河流域动态水环境容量设计水文条件研究

针对动态水环境容量特点,结合水体污染负荷控制要求,探讨满足不同水质管理目标的水容量总量计算的水文条件设计方法。研究借鉴国内外容量总量计算设计水文条件确定原则,针对多类型水文数据及控制性水工程调控情景,给出符合浑太河流域水体类型特点,满足流域水量和水体污染物变化过程连续性的设计水文条件。合理确定断面的设计流量是计算水环境容量的关键。在确定流域典型污染物分期、分区设计参数的基础上,结合水环境容量时空变动特点,动态计算水环境容量。浑太河流域COD水环境容量总量为144 626 t,枯水期、平水期、丰水期水环境容量分别占总量的16.2%、35.4%、48.4%;氨氮水环境容量总量为9 776 t,枯水期、平水期、丰水期水环境容量分别占总量的16.2%、35.4%、48.4%。动态水环境容量结果的合理性成为判定设计水文条件可靠性的主要依据。     

太浦河工程水量水质联合调度对金泽水库及松浦大桥取水口水质影响研究

金泽水源地及黄浦江松浦大桥备用取水口是黄浦江供水系统的重要组成部分,改善金泽、松浦大桥断面水质对保障上海市西南五区供水安全具有重要意义。研究了近年太浦河工程实况调度,设计了太浦闸流量分级调度方案、太浦闸水质超标分级调度方案并进行优选,在此基础上拟定了1个常规流量分级调度方案、2个水量水质联合调度方案,并采用对重点研究范围内河网水系、水利工程及污染源进行细化更新后的太湖流域模型进行水量水质模拟分析。结果表明,太浦闸采用水量水质联合调度可改善金泽水源地水位条件及水质指标,减少关键水质指标(NH3-N)超过0.8 mg/L及连续超0.8 mg/L天数,而对松浦大桥备用取水口水质指标改善效果有限。     

基于Copula函数的流域防污体系的防污标准研究

流域防污体系是由由各种水污染防治的工程措施和通过水量的合理调配和水质预测预警等非工程措施共同组成的;流域防污标准用来表征流域防污体系的防污能力,特别是防止发生重大突发水污染事件的能力。应用Copula函数,详细的分析了组成淮河防污体系的各方案防污标准问题。在实例分析中,通过计算各方案在不同流量下的水质水量联合重现期,比较各方案水质超标的风险,得到相应的防污标准。结果表明,方案2能在一定程度上降低高锰酸盐指数的超标风险,流域高锰酸盐指数的防污标准有一定的提高;当流量小于3000m3/s时,方案3能较好的降低流域内氨氮指数的超标风险,方案3对应的流域防污标准最高,流量大于4000m3/s以上时,方案6能更好的降低氨氮水质的超标风险,方案3次之,采用方案6能最大限度的提高流域防污体系的防污标准;结果还表明,随着流量继续增大,同一方案对降低流域内水质超标风险的作用越来越有限,相应的流域防污体系的防污标准的提高幅度越来越小,需要寻求其他的工程和非工程措施减小流域水污染事故的发生率,提高共同流域防污体系的防污标准。     

基于TMDL计划的榆溪河流域水污染治理方案研究

针对榆溪河水质污染严重的问题,有效治理榆溪河流域污染的现状。以榆溪河流域(榆林市境内)为研究对象,采用TMDL模型,结合单因子评价指标模型、简单负荷估值模型,在此基础上引入离差和均方差法,进行水污染负荷分配,根据污染负荷分配结果提出了基于TMDL值的污染控制措施。对榆溪河流域水污染防治规划结果表明,榆溪河流域COD和氨氮污染物均主要来自于非点源污染,需大量削减分散畜禽养殖的污染排放量。更有效更具针对性地改善榆溪河水污染现状,明晰防治不足和改善重点,并提出合理建议。     

胶东调水干渠多源水质协调模拟与优化

为探究南水北调-引黄济青小清河子槽输水段引黄、引江多源调水方案下水质响应变化规律，寻求现行调水能力下的最佳水质配水方案，以溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD₅)、氨氮、总氮、总磷、氟化物为研究指标，对输水期多源调水的水质优化方案进行研究。首先以调水期实测水质数据为基础，构建并率定了渠段MIKE11水动力-水质耦合模型。进而以冬青高速上游断面作为考核断面，对不同配水方案下的水质指标变化进行分析。最后通过水污染指数法对水质模拟结果进行评价并确定最优配水方案。结论如下：研究渠段总氮含量偏高，其余指标符合Ⅲ类水标准；水动力-水质耦合模型中流量效率系数Ens为0.86，决定系数R²为0.88，水质模拟结果误差在30%以内，模型模拟效果良好；随长江水对调水贡献率的不断提升，汇水后的水体中氟化物、溶解氧、高锰酸盐指数呈上升趋势，COD呈先下降后上升趋势，其余指标呈下降趋势；在多种模拟情境下，考核断面(东青高速上游断面)处化学需氧量与五日生化需氧量对该断面水污染指数(WPI)起决定性作用，当长江水供水量占总供水量49%时(17...     

袁河流域宜春保留区动态纳污能力计算

研究不同设计水文条件下袁河流域宜春保留区的动态纳污能力,为水环境管理提供决策依据。运用一维稳态水质模型,设计流量采用3种取法：取不同保证率最枯月流量、取不同频率年枯季平均流量、取流量历时曲线中特枯期等5个水期平均流量（简称FDC取法）,分别计算了宜春保留区的COD和氨氮纳污能力。计算得不同保证率最枯月流量（50％、75％、90％保证率）的纳污能力逐渐减小,不同频率年枯季流量（平水年、偏枯年、枯水年）的纳污能力逐渐减小,FDC取法的5个水期纳污能力各不相同。结果表明3种取法都体现了纳污能力的动态性,但FDC取法是最好的方法,可计算年内不同水期的纳污能力,反映了纳污能力的季节性变化。     

承德市河流纳污量分析及控制

近年来承德市流域水环境污染问题日益突出,为了控制和治理城市河流污染,研究城市河流的纳污能力十分必要.本文通过分析流经承德市河流的26个河段,统计现阶段水域纳污总量,并采用一维水质模型计算规划河段最大纳污量.经计算,到2022年全市控制COD入河总量为0.100万t,为现状入河量的2.5％,全市控制氨氮入河总量为0.0073万t,为现状入河量的12.6％.为日后的河流水环境污染防治和环境管理决策提供了依据,具有重要的现实意义.     

资料缺乏地区水功能区纳污能力计算——以都匀市清水江为例

水功能区限制纳污红线的确立是实行最严格水资源管理制度的重要组成部分。然而在河流纳污能力量化的过程中往往因为流量、流速等数据的缺失或不足导致计算结果不够准确。SWAT分布式水文模型可以通过DEM生成河网并结合气象等数据计算出河道的流量和流速,模型的这一优势能够很好地解决目标河道水文资料缺乏的问题。以黔南州都匀市清水江为例,通过构建SWAT模型和一维水质模型计算出该河流各个水功能区的纳污能力,研究结果可为该河流的水污染总量控制提供数据支撑。     

基于Copula函数的流域防污标准研究

流域防污体系由各种水污染防治的工程措施和通过水量的合理调配和水质预测预警等非工程措施共同组成的；流域防污标准用来表征流域防污体系的防污能力,即防止水污染事故发生的能力大小.应用Copula函数,详细的分析了组成淮河防污体系的各方案防污标准问题.结果表明,方案2能在一定程度上降低高锰酸盐指数的超标风险,对流域高锰酸盐指数的防污标准有一定的提高；当流量小于3 000m3/s时,方案3对应的流域防污标准最高,流量大于4 000m3/s以上时,方案6能更好地降低氨氮水质的超标风险,方案3次之,采用方案6能最大限度地提高流域防污体系的防污标准；随着流量继续增大,同一方案对降低流域内水质超标风险的作用越来越有限,需要寻求其他的工程和非工程措施减小流域水污染事故的发生率,共同提高流域防污体系的防污标准.     

城市圩区水环境多因素影响研究

城市圩区河道一般自然流动性差、自净能力低,普遍存在水环境恶化问题。研究区东亭街道属于无锡市运东大包围内的圩中圩,具备城市圩区的一般特征,且生活污染排放量大,主要污染因子为氨氮。通过MIKE 11模型,以氨氮为控制目标,着眼于研究区内部控源截污水平、研究区外围水体水质和畅流活水3种因素,模拟分析在改善其中1个或多个因素时的氨氮浓度削减率,评价3因素对研究区水环境的影响比重。结果显示,3因素中外围水质对研究区水环境的影响最大,当外围水质提升至Ⅳ类时,氨氮削减率为67.3%;其次,当内部截污水平提高至98%时,氨氮削减率为53.6%;最后为畅流活水手段(Ⅳ类水水源6 m~3/s),氨氮削减率为50.3%。当同时改善2个及以上因素时对水环境改善具有叠加作用,最高可使氨氮浓度削减85.5%左右。     

南北方河流沉积物中污染物含量的对比分析

以南方河流袁河为例,北方河流太子河为代表,通过对两河流沉积物中氨氮、总氮、总磷和COD的含量监测,分别分析它们的分布规律;当同一水体个别断面沉积物中污染物含量较高时,研究其污染来源;对比两条河流的监测结果发现,太子河沉积物中污染物的含量是袁河的2～5倍,通过分析得出造成南北方河流沉积物中污染物含量差异的主要因素有：温度、水文条件、废污水排放及河流含沙量等。     

引调清水改善南京城市内河水环境

南京市为典型的滨江丘陵城市,市内河道基本为闸控河道,由闸控所造成的不利水文条件（河流缓流乃至滞流）是加剧水质恶化的主要原因;城市生活污水和地面径流是城市内河的主要汇水水源,与此同时已是内河的主要污染源;内河及湖体现状水质劣于Ⅴ类,主要超标因子为生化需氧量、氨氮、总磷和总氮,污染特征表现为有机污染形式。引调清洁水源稀释污水,不但有效解决了城市内河水源问题,而且改善了城市内河的水动力循环条件,激活城市内河水体,从而提高了河道的水环境自净能力,最终有效改善城市水环境。建立一维河网水质模型,以模拟计算结果为依据,制定最佳引水方案,合理选择了引水水源、线路、方式及规模,以达到经济、环境双赢的平衡点。。     

喀斯特山区河流水环境容量核算与污染控制的单元化研究——以清水江流域鱼梁江河段为例

以喀斯特山区清水江流域鱼梁江河段为研究对象,在查明地下水排泄与河流环境容量及其水质之间关系的基础上,采用Daniel趋势检验法和水量—水质同步估测模型等分析了流域水质变化及其污染负荷和核算了多水文情势下的水环境容量等。结果表明,流域污染负荷为:氨氮(NH_3-N)312.85 t/a,总磷(TP)274.91 t/a,氟化物(F~-)311.82 t/a,主要为城镇生活和工业污染排放且具明显空间分布特征。控制单元Ⅰ的F~-浓度显著下降,水环境容量未超载;控制单元Ⅱ和Ⅲ的TP、F~-和NH_3-N浓度均显著下降,前者水环境容量均超载,后者TP为过载状态;控制单元Ⅳ主要污染物浓度无明显升降趋势,但TP和F~-出现超载,TP严重超载为枯竭状态;控制单元Ⅴ的TP和F~-浓度显著下降,水环境容量均为超载状态,亟待实施NH_3-N、TP和F~-污染物总量控制和精准削减措施。     

漓江流域上游水质分析和污染物定量分割

在科学保护漓江、维持优良生态环境的需求下,漓江流域水质分析和非点源污染定量化十分必要。以2005-2014年青狮潭水库坝首、大面断面和桂林水文站的高锰酸盐指数、氨氮和总磷为对象,分析评价漓江流域上游不同尺度的水质状况,并运用水文估算法、径流分割法和数字滤波法对点源与非点源污染负荷进行分割。结果表明,处于上游的青狮潭水库坝首高锰酸盐指数高于大面断面和桂林水文站,处于下游的桂林水文站断面的氨氮和总磷含量高于青狮潭水库坝首和大面断面。3种方法计算的桂林水文站断面高锰酸盐指数、氨氮和总磷的非点源污染比例平均值分别是0.64、0.74和0.68,非点源污染对漓江的水质影响较大。基于数字滤波法的计算结果显示,漓江流域上游3个空间尺度的氨氮和总磷非点源污染比例的年际波动较大。高锰酸盐指数、氨氮和总磷的非点源污染比例的最大值出现在漓江流域上游3个空间尺度的中游(大面断面)和下游(桂林水文站)。     

引调清水改善南京城市内河水环境效应研究

南京市为典型的滨江丘陵城市,市内河道基本为闸控河道,由闸控所造成的不利水文条件(河流缓流乃至滞流)是加剧水质恶化的主要原因.城市生活污水和地面径流是城市内河的主要汇水水源,与此同时已是内河的主要污染源,内河及湖体现状水质劣于V类,主要超标因子为生化需氧量、氨氮、总磷和总氮,污染特征表现为有机污染形式.引调清洁水源稀释污水,不但有效解决了城市内河水源问题,而且改善了城市内河的水动力循环条件,激活城市内河水体,从而提高了河道的水环境自净能力,最终有效改善城市水环境.建立了一维河网水质模型,以模拟计算结果为依据,制定最佳引水方案,合理选择引水水源、线路、方式及规模,以达到经济、环境双赢的平衡点.     

河流污染的点源和非点源负荷分割研究

非点源污染已经成为水环境的主要污染源,区分河流水环境监测断面的点源污染与非点源污染显得十分必要。以广西入海河流南流江为研究背景,采用数字滤波法和水文估算法进行点源与非点源污染负荷的分割。分析结果显示,基于水文估算法计算的2003-2011年多年平均高锰酸盐指数、总磷、氨氮的非点源污染负荷占总负荷的比例分别为0.77、0.74、0.76;采用数字滤波法计算的2003-2011年多年平均高锰酸盐指数、总磷、氨氮的非点源污染负荷占总负荷的比例分别为0.59、0.64、0.66。结果表明,两种方法分割的非点源结果的变幅趋势相同,南流江的非点源污染在总污染负荷中的比例较高。