薄山水库饮用水源地水质变化趋势及其保护对策研究

摘要

随着地下水资源的日益衰减，城市供水系统中对地表水资源的集结地——水库水的依赖性越来越强，水库角色也发生了根本性的变化，由过去的防洪减灾与农田灌溉职能转变为现在的城市水源的主要供给者。因此，水库中水量大小及水质的好坏直接决定了城市发展的生命力。目前水库利用中大都面临水少、水脏、水浑等水环境问题，所谓水少是指水库中可供利用的水资源量逐渐减少；水脏是指点源污染与非点源污染的加重，在水库集水区内，又以非点源污染为主；水浑主要是指泥沙问题。这些问题的存在直接导致了可利用水资源量的进一步减少，造成了城市工业生产和居民生活用水日益短缺，严重影响了日常的生产与生活质量，也直接关系到公众的生命财产与环境安全。
　　针对以上问题，本文以确山县主要饮用水源地——薄山水库为研究对象，选取了“薄山水库饮用水源地水质变化趋势及其保护对策研究”为题展开研究。通过对水库(2000年—2009年)水质现状数据分析与评价，分析其水质时空变化特征及变化成因，对水库水污染控制的情景分析研究并提出保护对策，为有针对性地保护饮用水源，进一步改善水质，优化水源管理提供科学依据。
　　主要研究内容有:
　　(1)从自然地理、气候特征和社会经济等几方面阐明研究区域及水库背景情况；收集水库(2000年—2009年)水质资料丰、平、枯水期水质实验数据，通过单因子评价法、标准指数法及综合污染指数法，对丰、平、枯水期水质监测结果进行现状评价，找出主要超标污染物，给出水体综合评价结论。
　　(2)在水质评价的基础上，根据营养分值及富营养化标准，对水库富营养化程度进行研究。
　　(3)研究总氮、总磷等主要污染物平、枯、丰水期时空变化特征，分析污染物之间的相互联系；分析水质变化成因。
　　(4)薄山水库水污染控制的情景分析研究，根据水质现状(零控制)、每年最优水质状况(最佳控制)、每年最差水质状况(最差控制)设置三种情景，运用灰色理论 GM(1，1)预测模型建立总磷，总氮等主要污染物一维时间序列水质预测模型，通过验证模型精度及残差修正，分析不同情景下总磷，总氮等主要污染物浓度未来的变化。
　　(5)根据水质现状评价、水库富营养化程度研究以及情景分析，从外源(点源和非点源等)、内源(工程、化学和生物等)及水源地保护措施等方面提出水质保护对策。
　　主要结果如下:
　　(1)2000年—2009年间，薄山水库化学需氧量、氟化物、六价铬、pH、总磷单因子污染指数均为超标，2002年总氮单因子污染指数出现超标，最大超标率102％；各年份平水期、枯水期水质均为好，2002年丰水期属于轻污染，其他时期各断面属于尚清洁；薄山水库除2002年丰水期出现中-富营养化，其他时期各水质断面属贫-中营养化和中营养化。
　　(2)薄山水库水质年内变化、年际变化及水质空间分异表明:丰水期水质较平水期和枯水期差；库心水质较库首、库尾好。
　　(3)2009年流域薄山水库库区生活污水COD、TN、TP的等标排放量竹沟镇贡献最多，石滚河镇最少；生活污水中主要污染物以TP的污染贡献率最高，COD的污染贡献率最低；2009年薄山水库库区各乡镇人粪尿污染贡献率相差不大；主要污染物中以TP的污染贡献率最高，主要污染物是总磷；2009年库区各乡镇畜禽粪尿污染物中瓦岗乡贡献最大，石滚河镇贡献最小；各种畜禽粪尿中牛粪对COD贡献最大、牛尿对TN及TP贡献最大。
　　(4)本文运用灰色理论GM(1,l)预测模型对薄山水库水污染控制情景分析研究，建立COD、总磷、总氮的一维时间水质预测模型，并用后验差法验证了模型的精确度，较好的预测了COD、总磷、总氮的浓度变化，具有一定的应用价值；从情景分析结果来看:除最佳控制情景、零控制和最差控制情景未来三年COD、总磷、总氮浓度预测均未超标。

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中文摘要

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容与技术路线

1.4创新点

第二章 研究区概况

2.1 研究区自然概况

2.2确山县社会经济概况

2.3饮用水水源地概况

第三章 薄山水库水环境质量现状评价

3.1 材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3结论

第四章 薄山水库水质时空变化趋势研究

4.1材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3结论

第五章 薄山水库库区面源污染COD、TN、TP污染负荷分析

5.1 材料与方法

5.2结果与讨论

5.3结论

第六章薄山水库水污染控制的情景分析

6.1 研究方法

6.2结果与分析

第七章 薄山水库水环境保护对策研究

7.1污染源治理措施

7.2薄山水库饮用水水源地保护措施

第八章 全文结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表论文情况

致谢