基于负荷历时曲线法的流域污染负荷特征解析与纳污能力研究——以沙河流域为例

以位于天津的沙河流域为研究对象,以水污染防治攻坚目标作为水质目标(地表水环境质量Ⅲ类),基于沙河桥监测断面2006~2018年水文水质数据,利用负荷历时曲线法(Load Duration Curve)分析不同水文条件下的污染负荷输出特征,分析点源与面源污染对水质的影响,并核算沙河流域总磷、总氮和COD的环境容量与负荷削减量.研究结果表明:沙河桥断面汛期总磷、总氮和COD最大日负荷量均值大于非汛期,有较强的纳污能力;总磷、总氮各月份浓度均超过地表Ⅲ类水标准,COD未超过Ⅲ类水标准.在地表水环境质量Ⅲ类的目标下,沙河桥断面总磷在低流量区未超过水环境容量,在高流量区、中高流量区、中流量区、中低流量区均超过水环境容量,需要削减的负荷分别为0.086、0.011、0.014、0.001t/d;总氮在各流量水平下均超标,高流量区、中高流量区、中流量区、中低流量区、低流量区削减量分别为11.811、4.386、2.327、0.466、0.008t/d;COD在各流量水平下均未超标,无需削减;流量保证率在大于75%区间为中低流量区,水质主要受点源负荷的影响,沙河桥断面在这一流量区间基本满足允许负荷要求,说明沙河流域点源影响较小;流量保证率在小于75%区间为面源污染发生的中高流量区,氮磷现状污染负荷均超过允许污染负荷,需要进行污染负荷削减以满足水质目标,也表明氮磷面源污染对沙河流域水质影响较大.本研究可为基于实测水文水质数据的污染负荷输出特征分析和不同水文条件下流域纳污能力核算提供一定的参考和借鉴.

负荷历时曲线法在东辽河流域最大日负荷量中的应用

根据东辽河王奔水文站2000～2009年的水文、水质数据,构建了主要污染物氨氮和化学需氧量负荷历时曲线,计算了东辽河流域氨氮和化学需氧量的最大日负荷量,分析了各污染物最大日负荷的年内变化特征及各类污染源的贡献。结果表明,在25%、50%、75%和90%的保证率下,负荷历时曲线法计算得到的氨氮最大日负荷分别为368.9、153.8、31.8、0.35kg/d,化学需氧量最大日负荷分别为7 378.6、3 058.6、635.9、6.91kg/d;东辽河在6～9月的丰水期具有较高的纳污能力,1、2月纳污能力最弱;污染物的超标点主要集中于保证率10%～70%之间,削减目标主要为非点源。

负荷历时曲线法在清潩河流域水质目标管理中的应用

负荷历时曲线法是集水质变化和污染负荷于一体的独特方法,对流域水质管理对策的提出有重要作用。结合清潩河流域2012-2015年的水文、水质数据,以水污染防治攻坚目标和清洁河流2级标准目标作为设计水质目标,绘制COD和氨氮的负荷历时曲线,建立水体流量-水质-污染负荷的响应关系。结果表明:高村桥和陶城闸断面最大日负荷量季节性差异显著。在水污染防治攻坚水质目标下,高村桥断面COD严重超标,高、中流量区削减量分别为5.47、0.45t/d,低流量区无需削减,氨氮基本不超标,不需要削减;陶城闸断面COD和氨氮基本不超标,无需削减。在清洁河流2级标准水质目标下,高村桥断面COD全部超标,高、中、低流量区削减量分别为17.85、5.10、1.60 t/d,氨氮严重超标,削减量为0.52、0.27、0.07 t/d;陶城闸断面COD严重超标,削减量分别为2.21、0.81、0.32 t/d,氨氮基本不超标,高流量区削减量为0.25 t/d,中、低流量区不需要削减。该研究可为流域不同水文条件下水质达标管理提供一定的参考和借鉴。

污染负荷历时曲线法在赣江流域水污染物总量监控中的应用

国内首次利用污染负荷历时曲线法对赣江流域2001年-2004年多个水文站进行分析（选取其中一个水文站进行举例分析），获得非常有价值的多种污染物的控制断面总量与允许纳污量的关系数据，为实施削减污染物提供了科学依据。

负荷历时曲线法在汉江中下游污染控制中的应用研究

负荷历时曲线法是用于研究水质变化和污染负荷于一体的方法。为了研究汉江中下游污染控制的效果,提出合理的污染控制措施,根据2006—2020年的水文数据和水质资料,以水污染防治和当地区域的水质要求作为设计水质目标,绘制总磷、COD_(Mn)和氨氮的负荷历时曲线,建立水体流量、水质、污染负荷三者之间的关系。结果表明:皇庄断面在其相应地表水水质规定的条件下,COD_(Mn)、氨氮和总磷指标均符合要求,且剩余负荷较大,无需进行削减措施;仙桃断面在COD_(Mn)和氨氮方面不需要削减,仅需在总磷的高流量区和低流量区进行削减,削减量分别为6.05、0.09 t/d。该研究可为河流不同水文条件下水质达标管理提供技术支持。

负荷历时曲线法在梁子湖流域污染容量总量控制中的应用

采用负荷历时曲线法（LDC）,基于水质保护目标,研究水体纳污能力,确定最大日负荷总量（TMDL）是当前流域污染总量控制的主要方法之一。根据梁子湖高桥河流域控制断面2008-2011年的水文、水质数据,以主要污染物COD为指标,将负荷历史曲线法运用到梁子湖高桥河等子流域污染容量总量控制中,对该流域的最大日负荷（TMDL）变化规律进行分析,提出流域不同水文条件下的污染负荷消减量。研究结果表明：梁子湖水环境受面源污染影响较大。高桥河、徐家港、张家桥港、山坡港、宁港流域,在高流量期实际负荷值均已超出了允许负荷,其削减量分别为61.36、4.33、12.98、3.84、7.13 t/d;徐家港和宁港流域在丰水期实际负荷值也超出了允许负荷,削减量分别为0.16、0.17 t/d。该研究为流域相关管理部门对湖泊水环境的污染控制提供可靠的决策依据。

都匀市剑江河水环境修复调控方法及效果分析

水生态文明城市建设对水环境承载能力提出了较高要求,都匀市作为全国水生态文明城市建设试点示范市,修复与调控剑江河的水环境成为都匀市水生态文明城市建设的重要课题。为此,采用负荷历时曲线(LDC)法并结合SWAT模型分析了流域各控制单元的污染因子总氮和总磷的承载情况;针对剑江河流域总磷、总氮负荷超标情况,提出了以削减施肥量和优化耕作方式两类生态措施为核心的水环境修复定量调控方案,并分析不同代表年采取这两类生态措施对流域水环境的改善情况。结果表明,在不影响作物产量的前提下,采用削减30%化肥施用量方案时,最高能减少24%的面源污染,且对总磷的削减效果比对总氮的削减效果更为明显;优化耕作措施的调控效果由好到差依次为等高条植>植草水道>等高种植>植被过滤带;同一种调控措施在枯水年的调控效果优于丰水年的调控效果。研究成果对水环境修复调控方案的制定以及水生态文明城市的建设有指导意义。