基于控制單元污染負荷核定與水環(huán)境容量研究.pdf

1、雙臺子河為遼河的河口區(qū)，水環(huán)境污染狀況日益嚴峻，目前對雙臺子河水環(huán)境特性和水質(zhì)目標管理體系缺乏系統(tǒng)研究，尚未建立“水質(zhì)目標-水環(huán)境質(zhì)量-污染源-水環(huán)境容量”的體系，為有效對管理流域水體環(huán)境，結(jié)合國家水體污染控制的重大需求，本論文在水環(huán)境功能區(qū)劃的基礎上，以雙臺子河為研究區(qū)，以控制單元為基礎，主要結(jié)論如下:
　　 綜合分析控制單元社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、自然地理條件、人為活動等因素的基礎上，識別了影響雙臺子河水生態(tài)格局的主要控制因子，在三級

2、水生態(tài)功能區(qū)劃指標體系的基礎上，確定控制單元劃分基本原則，應用多元統(tǒng)計方法和GIS技術，將雙臺子河劃分為三個控制單元，分別為:大洼縣控制單元、盤山縣控制單元、市轄區(qū)控制單元。
　　 對雙臺子河2010年枯、豐、平水期的22個水文監(jiān)測斷面數(shù)據(jù)，并借助主成分分析法，確定主要污染因子和超標斷面。分別采用綜合標識指數(shù)、單因子、模糊評判、灰色關聯(lián)四種評價法，選取DO、COD、NH3-N、TP、TN、BOD、氯化物7個評價因子，對河流水污染

3、特性進行綜合評價與分析。因模糊評判法和灰色關聯(lián)法不能對劣(Ⅴ)類水質(zhì)類別進行劃分，而單因子指數(shù)法因一票否決而使評價結(jié)果不準確，最終確定綜合標識指數(shù)為最佳評價方法。從結(jié)果知:以Bartlett球度檢驗，判定NH3-N、TN、COD為主要因子，三者的方差累積貢獻率82.3％;從超標情況來看，枯水期＞平水期＞豐水期;根據(jù)因子得分可知，鉆工橋、入干流閘前、勝利塘大橋、清河橋受COD、氨氮、TN的影響最大，鉆工橋斷面超標嚴重。標識指數(shù)評價結(jié)果中從

4、劣(Ⅴ)類和(Ⅴ)類數(shù)量與分布來，盤錦市轄區(qū)控制單元的污染程度，比大洼縣和盤山縣污染較重。
　　 基于LandsatTM遙感數(shù)據(jù)確定土地利用面積，結(jié)合分形理論探索雙臺子河土地景觀格局變化，確定各土地利用分維數(shù)、景觀指數(shù)等，模擬土地利用的空間變化，探究面源污染與土地利用類型的關系及污染物的空間分布情況。結(jié)果表明:從時間分布來看，三個時間序列的土地利用動態(tài)變化分析，水田、城鎮(zhèn)用地、未利用土地的動態(tài)變化較明顯，其中城鎮(zhèn)用地1996-2

5、003年變化了-3.9％，2003-2010年變化了0.26％。從景觀格局分析:耕地和水田的分維數(shù)較高，板塊的復雜度較大，未利用土地的分維數(shù)較小;1996-2003年分離度，水田、草地的分離度在減小，水域、城鎮(zhèn)用地、未利用土地分離度增大;2003-2010年未利用土地、耕地、林地分離度在增加，水域、城鎮(zhèn)用地、草地分離度在減小。1996-2003年耕地、水域、城鎮(zhèn)用地、未利用土地的破碎化程度減小，林地、水田、草地破碎度增加;2003-20

6、10年耕地、林地、水田破碎化程度減小，水域、城鎮(zhèn)用地、草地、未利用土地破碎度增加，由此看出，破碎度小的土地，表征耕地和水田等土地資源利用受到保護，破碎化程度較低。
　　 對雙臺子河控制單元主要面源和點源污染源（工業(yè)、城鎮(zhèn)生活源、集約化畜養(yǎng)殖）進行了調(diào)查與統(tǒng)計分析。應用排污系數(shù)法對點源污染物的排放量進行核定;應用輸出系數(shù)模型對耕地、水田、城鎮(zhèn)用地、森林、未利用土地、草地6種土地類型的面源污染負荷輸出量進行模擬。結(jié)果表明:控制單元內(nèi)

7、COD排放量為16411.06t/a，NH3-N排放量為1232.45t/a，點源COD和NH3-N的污染負荷比例分別為68.8％、60.4％，以點源污染占優(yōu);面源COD和NH3-N的污染負荷比例分別為31.2％、39.6％，其中農(nóng)業(yè)用地面積占總面積約70％，農(nóng)業(yè)污染負荷輸出貢獻不同，其中水田、耕地COD負荷強度較大，分別占面源污染負荷的32.7％、37.5％，NH3-N占面源污染負荷33.6％、30.4％，草地受人為影響較小，COD和

8、NH3-N分別占面源污染負荷的5％、1％。
　　 基于1996-2010年降水資料和1996年、2003年、2010年土地利用類型的輸出系數(shù)模型，結(jié)果表明:各控制單元以農(nóng)業(yè)用地為主，輸出貢獻率最大，城鎮(zhèn)用地次之，草地和林地輸出貢獻率最小。2010年主要土地類型中的COD和NH3-N輸出系數(shù)較大的為水田和耕地，輸出系數(shù)中水田COD為2.0t/(km2·a)，NH3-N為0.167t/(km2·a);耕地COD為1.8t/(km2·

9、a)，NH3-N為0.1882t/(km2·a)。1996年因經(jīng)濟發(fā)展較慢，工業(yè)、生活排污小，流域監(jiān)測濃度低，主要以農(nóng)業(yè)污染為主，城鎮(zhèn)用地的輸出系數(shù)為1.16t/(km2·a)，比2003年和2010年小。
　　 基于一維圣維南方程組，在水環(huán)境功能區(qū)劃的基礎上，用線性優(yōu)化的技術手段，建立水質(zhì)目標與污染物輸入-響應矩陣的關系，以規(guī)劃求解分別計算了75％、95％保證率及30Q10水文條件下的NH3-N、COD水環(huán)境容量。結(jié)果表明:①

10、在30Q10水文條件下，COD水環(huán)境容量為8607.49t/a，NH3-N水環(huán)境容量為1154.35t/a。②在水動力模型中以六間房水文站的實測水位和流量的關系，對水動力參數(shù)水位和流量進行了校驗，在水位模擬時段內(nèi)實測水位和模擬水位誤差為4.2％，相關系數(shù)R2為0.965，驗證期的水位誤差為4.5％。③在水質(zhì)模型模擬中，以衰減系數(shù)、斷面流達率、河流背景濃度為求解水質(zhì)模型的基礎條件，其中，衰減系數(shù)COD為0.1d1，NH3-N為0.05d-