题名 | 华北地区典型河流水质目标管理技术研究 |
作者 | 程鹏
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答辩日期 | 2018-06
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文献子类 | 博士
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授予单位 | 中国科学院生态环境研究中心
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授予地点 | 北京
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导师 | 李叙勇
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关键词 | 华北河流,参照状态,质量平衡法,水环境容量,水质目标管理
North China River, Reference Condition, Mass Balance Method, Water Environmental Capacity, Water Quality Target Management
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学位名称 | 理学博士
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其他题名 | Study of Typical River Water Quality Target Management Technique in the North China
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学位专业 | 生态学
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英文摘要 | 近几十年来,河流水环境污染问题在全球范围内日趋严重,水资源短缺问题进一步加剧,因而水污染控制在许多国家和地区都引起了高度关注。国际上以美国 TMDL计划为代表的水质目标管理技术,在河流水污染治理方面具有显著效果。然而,我国特别是华北地区与欧美国家有很大不同,如河流普遍污染严重、人为干扰严重、降雨流量季节性差异较大、流域监测资料缺乏等,不能直接搬用国外的水质目标管理技术。因此,急需对水质目标管理在华北典型河流的应用进行探索。
本文针对我国华北典型河流的特点,对河流水质目标管理技术中的河流水质目标制定、污染负荷核算、水环境容量核算、污染负荷削减分配等几个关键问题的实践进行了探索,以期建立适用于华北典型河流的水质目标管理技术体系。主
要结论如下:
(1)洋河是华北地区典型河流。通过对流域8个监测断面2005-2015年水质数据分析可知,2009年之后流域整体水质有显著改善。2010-2015年限制流域整体水质达到优良的主要污染物类型是氨氮、氟化物、高锰酸盐指数、COD、总氮和总磷。大多数水质指标未呈现显著的逐月及季节变化趋势。洋河流域氨氮、COD和总磷超标的河段主要集中在清水河的上两间房 -把图湾段以及北泵房-老
鸦庄段,洋河上游的南洋河李信屯-三洋河交汇后的第十屯段,以及洋河下游大多数河段。这几种主要污染物的超标河段的空间分布呈现了与流域污水处理厂、畜禽养殖排污以及非点源的空间分布之间密切的关联。
(2)为制定华北饮用水源区河流的营养物标准,采用洋河流域邻近滦河流域的监测数据,运用美国环境保护署推荐的两种百分比法,建立华北饮用水源区河流总氮的参照状态。结果发现两种百分比方法的匹配性对 TN和TP是不一致的。在两个季节中,TP的结果总是 75th参照河流百分比法与25th一般河流百分比法匹配,而 TN总是75th参照河流百分比法与5th一般河流百分比法匹配。季风气候所带来的降雨和径流的季节性变化对两种百分比方法的匹配性没有影响。最后建立了基于地表水环境质量标准和参照状态背景下的水质目标。
(3)综合考虑汇水区、水功能区划和区县行政区划,将洋河流域划分为三级控制单元。其中,一级控制单元4个,二级控制单元7个,三级控制单元30个。采用改进的简单质量平衡法对控制单元污染负荷进行了核算。污水处理厂尾水、农田、规模化畜禽养殖和分散型畜禽养殖是洋河流域最重要的污染源。根据流域各栅格入河的水文距离与其流失负荷入河系数的关系,COD、氨氮、总氮和总磷分别在沿河两侧水文距离 3500米、5000米、6000米和3000米以外由降雨径流带来的土地利用非点源污染的入河系数几乎为零,这意味着对降雨驱动土地利用非点源污染的治理可以集中在沿河两侧一定的距离内。
(4)洋河流域处于季风气候地区,径流量年际和年内季节变化较大。以典型年各月份流量为设计流量核算的水环境容量结果表明:年内季节性水环境容量有明显差异。以典型水文年型流量为设计流量得到的年水环境容量结果表明:不同典型水文年型的水环境容量同样具有明显差异。仅以最不利条件(即河流流量最枯条件)核算水环境容量,会极大得低估河流纳污能力,造成水环境容量的浪
费。若同时考虑不同的水文年型,则会给管理者在操作上造成极大困难。为此,提出了典型水文情景加权平均水环境容量,可综合考虑典型水文情景的不确定性和管理措施的可操作性。典型水文情景加权平均水环境容量一般介于平水年水环境容量和丰水年水环境容量之间。在此基础上,确定了各河段和行政单元的污染负荷削减量,削减的重点是洋河下游及相应行政区县。
(5)通过分析洋河所处官厅水库上游流域水量、水质和污水处理厂数量的时间变化趋势,可知在流量急剧降低的河流,通过污水处理厂的建设,其水质依然可以明显改善。在此基础上,确定了污染负荷的削减分配优先顺序。点源相对于面源,具有容易治理,效果快,投资相对较小的优点,因而首先对点源负荷进行削减。如削减点源后仍不能完成削减要求时,再对非点源污染进行削减。点源管理具体措施包括污水处理厂达标排放、污水处理厂尾水深度处理、规模化畜禽养殖粪便综合利用、工业点源治理。非点源的管理措施包括傍水农村生活污染治理和提高规模化畜禽养殖比例。以营养物参照状态为水质目标的污染负荷削减量极大,因而未对其提供相关的削减管理措施。
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语种 | 中文
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页码 | 168
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内容类型 | 学位论文
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源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/41444] |
专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
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推荐引用方式 GB/T 7714 |
程鹏. 华北地区典型河流水质目标管理技术研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2018.
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