渭河陜西段氮污染及控制規(guī)劃研究.pdf

1、作為黃河最大支流的渭河，是陜西關(guān)中地區(qū)的生命河。渭河流域污染治理水平直接影響著關(guān)中地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的興衰。氮是渭河的主要污染物之一，針對(duì)渭河水污染特點(diǎn)，本文結(jié)合流域?qū)嶋H情況和資料條件，綜合考慮點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染，對(duì)流域的氮污染治理進(jìn)行了綜合控制規(guī)劃研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容和取得研究成果如下: (1).進(jìn)行了流域污染負(fù)荷估算方法研究。目前對(duì)污染負(fù)荷的估算方法有分時(shí)段負(fù)荷之和、時(shí)段平均濃度與時(shí)段水量之積、負(fù)荷頻率分布之和、對(duì)流一擴(kuò)

2、散模式等四種類型。不同方法對(duì)污染物總負(fù)荷量的確定結(jié)果差異較大，有時(shí)相差幾倍。本文對(duì)流域年污染負(fù)荷的估算選擇了s種方法，分析比較各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并用流域含沙量實(shí)測(cè)資料進(jìn)行驗(yàn)證，分析得出利用時(shí)段通量平均濃度與時(shí)段平均流量之積計(jì)算流域豐平枯各期負(fù)荷，然后求和的方法計(jì)算結(jié)果比較合理。本文收集的渭河水質(zhì)資料中，適合該方法計(jì)算年負(fù)荷的污染物有BOD5, P205、硝酸鹽氮、總氮和泥砂。 (2).對(duì)Johnes輸出系數(shù)模型進(jìn)行了改進(jìn)。在確定各

3、類輸出系數(shù)應(yīng)用Johnes模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)原模型的不足，提出了考慮降雨因素影響和污染物在遷移過程中損失的改進(jìn)模型，并給出了降雨影響系數(shù)a和流域損失系數(shù)人的確定方法。模型應(yīng)用結(jié)果表明，改進(jìn)后的輸出系數(shù)模型機(jī)理更明確，模擬更符合實(shí)際。 (3).建立了非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算的降雨量差值法。根據(jù)非點(diǎn)源污染的產(chǎn)生受降雨量和降雨徑流過程的影響，其負(fù)荷與降雨量的大小密切相關(guān)的特點(diǎn)，提出了估算非點(diǎn)源污染負(fù)荷的降雨量差值法。模型應(yīng)用結(jié)果表明，降雨量

4、差值法可用于流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷的估算，是一種不涉及污染物遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理、適合污染監(jiān)測(cè)資料條件差的實(shí)用方法。 (4).污染負(fù)荷估算模型的應(yīng)用及比較。利用徑流分割法、降雨量差值法和輸出系數(shù)法三類方法五種模型對(duì)流域氮的污染總負(fù)荷、點(diǎn)源污染負(fù)荷和非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)行了估算。指出輸出系數(shù)法中的模型1描述的是流域非點(diǎn)源多年平均負(fù)荷;模型2對(duì)流域降雨對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的影響反映比較客觀;模型3、徑流分割法和降雨量差值法描述的是流域出口斷面向下游輸出

5、的污染負(fù)荷，實(shí)例研究表明三類模型的計(jì)算結(jié)果基本接近。 (5).探討了渭河氮污染與流域人類活動(dòng)的定量響應(yīng)關(guān)系。對(duì)流域1978-2000年水質(zhì)氮污染資料和同期流域人口、工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值等相關(guān)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)資料進(jìn)行了相關(guān)分析。一元回歸分析表明:影響流域點(diǎn)源污染的人類活動(dòng)因素主要是流域內(nèi)的工業(yè)總產(chǎn)值和城鎮(zhèn)人口;逐步回歸分析表明:影響流域非點(diǎn)源污染的因素主要是流域內(nèi)總?cè)丝诿芏?、農(nóng)業(yè)及農(nóng)村生產(chǎn)活動(dòng)，特別是農(nóng)村養(yǎng)殖的大牲畜尤為顯著。 (6)

6、.建立了考慮非點(diǎn)源污染的區(qū)域最優(yōu)化模型。綜合考慮點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染的影響，在污染總量控制條件下建立了水污染控制區(qū)域最優(yōu)化模型。污染總量控制條件下，計(jì)算了渭河寶雞段不同頻率下點(diǎn)源和非點(diǎn)源的允許排放量和削減量，并進(jìn)行了非點(diǎn)源污染影響下的區(qū)域最優(yōu)化規(guī)劃。 (7).提出了水污染控制區(qū)域最優(yōu)化模型的求解方法。將遺傳算法應(yīng)用到區(qū)域最優(yōu)化模型的求解，克服了分段試算法難以獲得全局最優(yōu)解的不足，提高了模型的收斂速度，并提出了渭河寶雞段污水處理廠