青岛市镇街行政区氮污染物入海排放数量计算方法及应用

摘要

自1970's末，随着社会经济高速发展，青岛近海DIN（溶解无机氮）浓度呈持续升高趋势，特别是胶州湾超标严重，且超标水域沿海岸线呈不均衡分布特点，超标海域主要集中在胶州湾北部和东北部。自2011年青岛市按照行政区等比例的“一刀切”减排方式，开始实行陆源氨氮污染物总量控制管理，但胶州湾水质并未随陆源氨氮污染物减排明显改善，这可能主要是由于目前实行的“一刀切”减排方式严重偏离了超标水域沿海岸线不均衡分布特征所致，有必要由按行政区等比例的“一刀切”减排转变为按行政区入海排污超载的“差别化”减排。陆源TN（总氮）入海排放数量是当前我国环境保护管理的最基础数据。对于入海排放数量的计量，即可采用现场监测统计法，也可以采用流域模型计算法，关于现场监测统计法，目前只能用于入海河口，尚无法用于离海河流断面。理论上，流域模型法在入河排放数量计算基础上，可采用“单源区累加法”计算入海排放数量，目但至今尚没有见到“离海源区”入海排放数量计算的报道。另一方面计算结果的可靠性具有不确定性，缺少与监测结果比较。
　　因此，本文的研究目的是围绕实现青岛市陆源减排与青岛近海胶州湾水质改善相吻合的发展目标，特别是针对当前按行政区等比例的“一刀切”减排严重偏离青岛近海尤其胶州湾水质沿海岸线不均衡分布的问题，在构建青岛市氮污染物SWAT流域模型基础上，通过建立完善“离海源区”陆源氮污染物入海排放数量计算方法，为青岛市164街镇TDN污染物“差别化”减排提供量化科学依据。本文的研究内容主要有3个方面:
　　1.青岛市陆源氮污染物SWAT流域模型的构建。采用2009 SWAT模型作为逻辑构架，构建了青岛SWAT模型。模型覆盖了大沽河流域、胶莱河流域以及沿海诸河流域。采用纳什系数(Ens)和相对标准偏差(RSD)对模型模拟结果进行评价，结果表明青岛SWAT模型在入河排放数量计算方面具有相当的可靠性。
　　2.青岛市源区计量单元氮污染物入海排放数量计算方法的完善。在单源区累加法的基础上，建立了离海源区入海排放数量计算方法，并采用该方法估算了青岛市164个镇级行政区的总氮入海排放数量。
　　3.青岛市陆源TN污染物“差别化”减排方式的探索设计。结果表明:①在共计164个街镇中，超载83个，平载50个，余载31个。②以分担率对大沽河流域5个区市减排指标进行调整，结果为莱西增加24％;平度减少9％;即墨减少10％;胶州减少7％;城阳增加2.4％。在“差别化”减排方式中，不同污染源减排，减排效果有显著差别。建议采用点源、非点源减排并重的方式，尤其是将农业非点源纳入减排重点。若完全消除大沽河入海排污超载状况，有必要采取更加严格的减排措施，如全面实行污染源产污强度环境准入管理等。
　　本文创新点在于建立完善了源区计量单元氮污染物入海排放数量SWAT流域模型计算法，特别是在单源区累加法基础上，通过建立模型计算值与入海排污口监测值之间的量化关系，大大提高了源区计量单元入海排放数量SWAT模型计算结果的可靠性。本文特色主要体现在青岛市164个街镇TN污染物“差别化”减排方式上，根据街镇入海排放超载状况，即对入海排污超载严重的大沽河入海河口，量化判别街镇排污分担率，对行政区减排指标分配调整，结果有可能使青岛市陆源TN污染物减排与青岛近海尤其是胶州湾DIN水质最优改善效果相吻合。

目录

声明

摘要

0．前言

1 文献综述

1．1 流域模型研究进展

1．1．1 流域模型发展历程以及主要类型

1．1．2 流域模型主要应用

1．1．3 SWAT流域模型概况

1．2 陆源污染物入海排放数量计算方法研究进展

1．3 陆源污染物关键源区识别方法和污染物减排方式研究进展

1．3．1 陆源污染物关键源区识别方法

1．3．2 污染物减排方式研究进展

1．4 论文研究目的与技术路线

2 青岛市陆源氮污染物SWAT模型构建

2．1 流域模型选择

2．2 区域计量单元划分

2．2．1 研究区域自然人文概况

2．2．2 源区计量单元划分及与镇街行政区关系

2．3 SWAT模型数据库的构建

2．3．1 数字高程DEM

2．3．2 土地利用类型数据库

2．3．3 土壤类型数据库

2．3．4 气象数据库

2．3．5 污染源数据库

2．3．6 水系数据库

2．4 SWAT模型构建中调查监测数据选择

2．5 SWAT模型参数率定

2．5．1 SWAT模型参数率定区域选择

2．5．2 模型参数敏感性分析及初始值选择

2．5．3 SWAT模型参数率定步骤

2．5．4 大沽河流域参数率定

2．5．5 胶莱河流域参数率定

2．5．6 沿海诸河流域参数率定

2．5．7 模型参数的确定

2．6 污染物数量SWAT模型计算结果检验

2．6．1 大沽河流域

2．6．2 胶莱河流域

2．6．3 沿海诸河流域

2．7 小结

3 青岛市镇街行政区氮污染物入海排放数量计算方法

3．1 计算方法原理

3．2 计算步骤

3．3 青岛市TN污染物入海排放数量计算方法p讨论

3．4 青岛市TN污染物入河排放数量分布特征

3．5 青岛市TN污染物入海排放数量分布特征

4 青岛市镇街行政区TN污染物关键源区分布特征及差别化减排

4．1 青岛市164个镇街行政区TN污染物入海排放数量特征

4．2 青岛市镇街行政区TN污染物关键源区识别

4．2．1 大沽河流域TN污染物关键源区识别

4．2．2 胶莱河流域及沿海诸河流域TDN污染物关键源区识别

4．3 青岛市镇街行政区TN污染物差别化减排方式

4．3．1 TN污染物差别化减排情景设置

4．3．2 TN污染物差别化减排结果分析

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 创新点与特色

5．3 不足与展望

参考文献

附录

致谢

个人简历

学术成果