苕溪入湖口区域总氮污染物总量分配研究

摘要

随着我国水体污染日趋严重，从宏观上对水污染物进行总量控制，已成为实现可持续发展的根本保证。科学合理的水污染物总量控制方案需要兼顾公平性、效率性与可行性。本研究以WASP水质模型为技术基础，以南太湖苕溪入湖口区域为研究对象，结合公平性、效率性、可行性三项总量分配原则，探讨了建立“环境容量-总量控制-质量响应”的水环境总量控制框架体系。 (1)太湖流域的水污染问题制约了流域社会经济的可持续发展，其中氮素是当前太湖富营养化的主要促进因子。对入湖口断面的氮素分析可知，上覆水主要以无机氮形式存在，而沉积物中氮以有机氮为主。区域污染源解析表明农业污染面源是区域总氮污染的主要来源，占到47.10％，而生活污染和工业污染所占比重相对较少，分别为28.93％和23.97％。农业面源中，研究区域的种植业总氮排放较大，而畜禽养殖业和水产养殖业的污染排放量相对较少。 (2)采用WASP水质模型对研究区域水体氮素进行模拟，计算了研究区域总氮污染物水环境容量。南太湖苕溪入湖水域总氮大部分时候处于劣Ⅴ类，总氮入河量为2152.8 t·a-1。考虑安全临界要求，研究区域水质达到Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类水质目标的总氮允许排放量分别为1444.5 t·a-1、1190.8 t·a-1、937.1 t·a-1，削减率分别达到32.90％、44.70％和56.50％。总氮削减的压力较大，总氮排放量削减以及水质改善将是个循序渐进的过程。 (3)对苕溪入湖区域总氮排放量进行公平性分配，各乡镇工业、农业（种植业、畜禽养殖业、水产养殖业）、生活污染指标的环境基尼系数均小于0.4，达到了一定的均衡削减要求;同时基于区域污染敏感度对总量进行进一步调整，近期削减量从32.90％下降到31.12％。 (4) WASP水质模型对不同削减水平下总氮浓度进行模拟，结果表明，入湖口水质和城区水质总氮在近期、中期、远期削减阶段均能稳定达到既定的Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类水质目标;对经济可行性检验的结果表明，调整前后分配经济效益总指数由0.266降至0.230，分配方案经济效率性略有提升，表明了分配方案的可行性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 最优化总量分配方法

1．2．2 等比例削减总量分配方法

1．2．3 基于环境基尼系数的总量分配方法

1．2．4 基于层次分析法的总量分配方法

1．2．5 总量分配方法评述

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 环南太湖区域氮素污染特征

2．1 环湖区域水质污染特征

2．1．1 材料与方法

2．1．2 结果与讨论

2．2 污染源调查

2．2．1 研究区域与调查方法

2．2．2 数据来源

2．2．3 区域污染源统计

2．3 小结

第三章 水质模型构建与水环境容量估算

3．1 前言

3．2 材料与方法

3．2．1 WASP模型简介

3．2．2 WASP模型的建立

3．2．3 水环境容量估算

3．2．4 数据来源

3．3 结果与讨论

3．3．1 WASP模型参数的率定与验证

3．3．2 水环境容量的估算

3．4 小结

第四章 基于公平与效率原则的总氮总量分配

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．1 总量削减目标及初始分配方案的制定

4．2．2 环境基尼系数模型构建

4．2．3 基尼系数最小化模型

4．2．4 区域污染敏感度

4．2．5 数据来源

4．3 结果与讨论

4．3．1 总量削减目标及初始分配方案

4．3．2 基于基尼系数总量再分配

4．3．3 基于污染敏感度的分配方案调整

4．4 小结

第五章 总氮总量削减分配方案可行性评估

5．1 前言

5．2 材料与方法

5．2．1 水质响应分析

5．2．2 分配经济效益指数

5．3 结果与讨论

5．3．1 入湖口断面水质响应分析

5．3．2 城区断面水质响应分析

5．3．3 总量削减分配方案的经济可行性分析

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历