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题名: 华北平原区典型河流水质目标管理研究 —以海河流域(天津段)为例
作者: 秦耀民
学位类别: 博士后
答辩日期: 2015-10
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 李叙勇
关键词: 水质目标管理,QUAL2K模型,HSPF模型,水环境容量,污染负荷分配
学位专业: 环境工程
中文摘要:     随着我国城市化和工业化的快速发展,河流污染日益严重。进行以水质目标为导向的综合管理是改善重度污染河流水质的根本途径。在我国华北平原区流域,河流水量及污染物基本上完全由人类活动所控制,目前的研究方法和思路很难解决这种人为控制剧烈,污染源和河道过程更为复杂的问题。况且,我国水质目标管理仍存在着一些问题,“分区,分类,分级,分期”管理的关键技术体系尚缺乏相应的技术规范,水环境管理制度缺乏,缺乏系统性和统一的治污环境。此外,水质目标和具体管理目标和实施方案的衔接还不紧密,不能完全以目标为导向的水环境管理的需要。因此,急需进一步发展以水质目标为导向的综合管理技术,形成系统的综合管理方案。
    本研究针对北方平原区典型河流的特点,结合水文、水质模型和水质目标管理在海河流域(天津段)应用中存在的问题,在完成水质目标的导向下,开展北方平原区典型河流水质目标管理研究,建立了华北平原区典型河流水质目标管理的理论和方法体系,并在海河流域(天津段)进行了实际验证和应用,取得了较理想的结果。研究的主要结论如下:
    系统分析了海河流域(天津段)水质时空分布特征及污染原因;结合我国实际管理需求、人工对流域产流汇流影响和流域技术经济水平,制定了合理可行的水质目标并完成了流域控制单元的划分;应用改进输出系数模型,HSPF模型和QUAL2K模型等方法,实现了资料缺乏且强人工干扰流域的河流负荷模拟、核算和水质模拟,并针对中国流域模拟的需要增加了COD模拟模块。通过水环境容量计算和分配,将所需削减负荷分配到了行政管理单元和流域控制单元。
    (1)建立了华北平原区典型河流的水环境问题诊断方法。采用统计方法对点源、非点源排放现状进行分析,并分析不同水质指标的时空分布特征及各河段水质沿程变化情况。结合所搜集资料与监测数据分析不同降雨事件对水质的影响。在了解水质时间空间变化规律、污染源状况、水量、经济发展和土地利用状况的基础上,分析水污染严重的根本原因。
    (2)建立了华北平原区典型河流控制单元划分和水质目标制定原则和方法。水污染控制单元综合考虑了流域污染源分布、流域产流汇流过程、水功能区划和行政单元,保证各控制单元污染来源相对独立,并明确各行政主体的治理责任。将海河流域(天津段)划分为三级控制单元,其中4个一级控制单元,10个二级控制单元,14个三级控制单元。在海河流域(天津段)平原区水质目标的设定综合考虑水功能区划、地方水环境规划和各地区技术水平的要求,总体上达到消除五类水的要求。
    (3)针对流域资料缺乏和人工干扰严重的特点,结合平原区河流产流汇流特征建立输出系数法和HSPF模型相结合的估算和分析方法,对海河流域(天津段)非点源污染负荷进行了模拟、核算。在模型中增加了COD模拟模块,有效解决了模型不能直接模拟COD的问题。并建立了河流水质稳态模拟模型,定量描述了从流域不同污染源到河道断面的响应关系。海河流域(天津段),非点源污染贡献大于点源污染贡献,最主要的非点源污染源为农村生活污染源,降雨径流非点源污染负荷贡献量较小。非点源COD、氨氮、总氮和总磷的排放量分别占总排放量的58%、56%、66%和78%。
    (4)将水环境容量计算和分配设置为四种情景:1)上游来水水质Ⅲ类+上游来水流量频率2%+支流流量频率2%;2)上游来水水质Ⅲ类+上游来水流量频率20%+支流流量频率20%;3)上游来水水质Ⅴ类+上游来水流量频率2%+支流流量频率2%;4)上游来水水质Ⅴ类+上游来水流量频率20%+支流流量频率20%。对各种情景各河段的水环境容量进行计算并对其分配,分配过程综合考虑了公平性和效率性。不同情景的水环境容量相差较大,上游来水水质越好,上游来水流量频率和支流流量频率越小,水环境容量越大。不同情景的负荷消减分配情况相差较大,上游来水水质越好,上游来水流量频率和支流流量频率越小,负荷消减量越小。
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/36886
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秦耀民. 华北平原区典型河流水质目标管理研究 —以海河流域(天津段)为例[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015.
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