【摘要】：東遼河流域做為遼河的源頭區(qū),水環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻,水質(zhì)性缺水對(duì)流域內(nèi)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。目前對(duì)東遼河流域水環(huán)境特征和水環(huán)境管理技術(shù)體系缺乏系統(tǒng)深入的研究,尚未建立“污染源—入河排污口—水環(huán)境質(zhì)量”的總量監(jiān)控體系,不能對(duì)污染物排放實(shí)施有效的監(jiān)督管理,難以對(duì)東遼河的水環(huán)境實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。 因此,本文結(jié)合典型重點(diǎn)流域水污染防治的實(shí)際需求和國(guó)家污染控制的重大需求,在“分區(qū)、分類(lèi)、分級(jí)、分期”水環(huán)境管理理念指導(dǎo)下,以東遼河流域?yàn)檠芯繀^(qū),調(diào)查分析了流域水生態(tài)系統(tǒng)特征,對(duì)流域水生態(tài)健康狀況進(jìn)行了評(píng)價(jià)；在此基礎(chǔ)上,對(duì)影響東遼河流域水生態(tài)格局的主要控制因子進(jìn)行識(shí)別,提出了流域水生態(tài)功能區(qū)與控制單元?jiǎng)澐值幕驹瓌t及方法；對(duì)各控制單元的污染負(fù)荷進(jìn)行模擬計(jì)算；應(yīng)用WASP模型建立了流域污染源排放與河流水質(zhì)之間的輸入-響應(yīng)關(guān)系；研究了控制單元的水環(huán)境容量計(jì)算和污染負(fù)荷削減技術(shù)方法,提出了東遼河流域水質(zhì)目標(biāo)管理方案。研究成果為保障東遼河流域水生態(tài)安全與健康,制訂?wèn)|遼河流域水污染防治總體方案提供技術(shù)支持。本文主要包括以下幾個(gè)方面的 內(nèi)容： 1、東遼河流域水生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查與特征分析 (1)流域水生態(tài)環(huán)境調(diào)查與分析 針對(duì)遼河流域自然地理?xiàng)l件的特點(diǎn),基于“3S”技術(shù)、統(tǒng)計(jì)資料收集和監(jiān)測(cè)等手段,分別于2010年7月和10月、2011年4月對(duì)東遼河水體的物理、化學(xué)和水文特征進(jìn)行了調(diào)查與分析,在2010年9月對(duì)東遼河水質(zhì)、河岸帶植被、土壤理化性質(zhì)、底質(zhì)、水生生物的種類(lèi)、數(shù)量和分布特征等進(jìn)行了全面調(diào)查與分析。野外調(diào)查與室內(nèi)分析結(jié)果表明,目前東遼河TN超標(biāo)最為嚴(yán)重,其次為氨氮、TP和CODMn,水質(zhì)整體呈V類(lèi),大部分監(jiān)測(cè)河段未能達(dá)到水功能區(qū)的水質(zhì)目標(biāo)要求。 (2)流域水生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià) 在對(duì)東遼河18個(gè)斷面水文、水質(zhì)、水生生物、棲息地狀況實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上,應(yīng)用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法,建立東遼河流域水生態(tài)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,評(píng)價(jià)了東遼河水生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。評(píng)價(jià)結(jié)果表明,東遼河水生態(tài)健康的狀況為：在18個(gè)采樣點(diǎn)中,2個(gè)健康,1個(gè)亞健康,5個(gè)臨界,10個(gè)病態(tài),說(shuō)明東遼河流域水生態(tài)健康狀況不容樂(lè)觀(guān)。 2、水生態(tài)功能區(qū)與控制單元的劃分 根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果,參考研究區(qū)地形地貌、水文水質(zhì)、氣象、植被、水資源分布狀況及社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等資料,識(shí)別影響東遼河流域水生態(tài)格局的主要控制因子。建立了東遼河流域一、二、三級(jí)水生態(tài)功能分區(qū)的指標(biāo)體系,并提出了區(qū)劃方法,將東遼河流域劃分為2個(gè)水生態(tài)功能一級(jí)區(qū)、4個(gè)水生態(tài)功能二級(jí)區(qū)和13個(gè)水生態(tài)功能三級(jí)區(qū)；綜合考慮水生態(tài)功能三級(jí)分區(qū)結(jié)果、主要污染影響范圍、水文單元完整性、行政單元完整性以及流域污染控制可操作性等因素,將東遼河流域劃分為14個(gè)控制單元。 3、控制單元污染負(fù)荷核算 (1)非點(diǎn)源污染負(fù)荷計(jì)算 首先建立了東遼河流域空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)(數(shù)字高程模型,土壤類(lèi)型、土地利用空間和屬性數(shù)據(jù)庫(kù))；然后應(yīng)用SWAT模型,將研究區(qū)劃分為35個(gè)子流域和357個(gè)水文響應(yīng)單元,并采用東遼河泉太站點(diǎn)2005-2009年的實(shí)測(cè)逐月徑流數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證,建立東遼河流域非點(diǎn)源污染模擬模型；最后應(yīng)用建立的非點(diǎn)源污染模擬模型模擬計(jì)算了2009年?yáng)|遼河流域氮、COD等非點(diǎn)源污染負(fù)荷量,分析了非點(diǎn)源污染的時(shí)空分布特征。 (2)點(diǎn)源污染負(fù)荷計(jì)算 根據(jù)2009年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及污染源普查數(shù)據(jù),應(yīng)用排污系數(shù)法計(jì)算點(diǎn)源污染物的排放量。 (3)東遼河流域污染源分析 通過(guò)對(duì)東遼河各控制單元污染負(fù)荷核算結(jié)果的分析表明,東遼河上游氨氮負(fù)荷主要來(lái)源于畜禽養(yǎng)殖,下游主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染,COD負(fù)荷來(lái)源于非點(diǎn)源、畜禽養(yǎng)殖、居民生活污染源�？傮w上,東遼河流域COD和氨氮主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源和畜禽養(yǎng)殖業(yè),其中農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源其對(duì)COD和氨氮排放的貢獻(xiàn)率分別為22.5%、50%,畜禽養(yǎng)殖對(duì)COD和氨氮排放的貢獻(xiàn)率為71.8%、34.6%。 4、流域污染源排放與河流水質(zhì)之間的輸入-響應(yīng)關(guān)系的建立 開(kāi)發(fā)應(yīng)用流域水質(zhì)模型(WASP7.3),建立了與控制單元水體特征相適應(yīng)的東遼河水質(zhì)模擬模型,分析了東遼河主要污染物(氨氮、COD)的空間分布特征,建立了東遼河水質(zhì)狀況和污染源排放污染物數(shù)量之間的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明,東遼河氨氮和COD在第8段到第10段(遼源市入口到二龍山水庫(kù)入口處)濃度最大,此河段氨氮濃度在枯水期最大,COD在平水期濃度較大,其余各河段污染物濃度在時(shí)間上變化不大。 5、控制單元水環(huán)境容量的計(jì)算 確定各斷面的設(shè)計(jì)水文條件和水質(zhì)目標(biāo),依據(jù)所建立東遼河水質(zhì)模擬模型,應(yīng)用試錯(cuò)法對(duì)東遼河水環(huán)境容量進(jìn)行了研究,然后應(yīng)用層次分析法獲得了各控制單元的水環(huán)境容量。結(jié)果表明：在P25、P50、P75流量保證率和30Q10的四個(gè)設(shè)計(jì)流量下,東遼河的氨氮環(huán)境容量分別為1754.75噸／年、720.33噸／年、155.69噸／年／、56.18噸／年；COD環(huán)境容量分別為158055.23噸／年、67651.49噸／年、13977.00噸／年、1104.31噸／年 6、東遼河水質(zhì)目標(biāo)管理方案 參考美國(guó)TMDL水質(zhì)管理模式,采用等比分配法將允許負(fù)荷分配到各污染源,同時(shí)考慮安全臨界值,計(jì)算了東遼河各控制單元在不同流量模式下的污染負(fù)荷削減量,據(jù)此提出了東遼河水質(zhì)目標(biāo)管理方案。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：X522

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2775269