Study on Technical Schemes for Major Pollutants Emission Reduction in Beijing North Canal River Basin Based on Watershed Water Quality Target Management

Water quality target management in watershed is the fundamental choice of city rivers suffering both serious pollution and severe water shortage. In this study, we performed a case study regarding river pollution control plan based on water quality target management in the North Canal River catchment of Beijing section, in order to obtain effective water quality improvement programs. The ammonia nitrogen (NH3-N) and chemical oxygen demand (COD) were taken as the main controlling pollutants. Water quality targets and basic water quality improvement scenarios were set up considering different intensities of population regulation scenarios and gradually strengthening emission control measures. The MIKE11 model was adopted to simulate the effects of a range of water quality improvement scenarios. Results indicated that the basic scenarios could dramatically improve the surface water environment. However, additional intensive and combined measure programs should be implemented to ensure that the water quality would basically meet the targets of corresponding water function zones. The results highlight the need to implement water conservation in water shortage urban river basin and show the importance of enhancing drainage communication and conducting ecological water replenishment in such kind basins. It is expected to provide a reference for the water environment management practice of other metropolis in the world facing both crisis of water resource shortage and water environment pollution.

考虑大气沉降的湖库分区动态水环境容量精细解析

针对面源污染为主的湖库型流域,为建立水质目标管理与污染总量控制之间更精准的响应关系,借鉴日最大负荷总量模式,基于物质量平衡原理提出考虑径流丰枯变化、不均匀混合、大气沉降等影响因素的湖库分区动态水环境容量精细解析方法,包括污染混合区设置、代表水文系列确定、逐日分区水量水质计算。以沙河水库为例,分别以全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类作为水质管理目标,采用2010—2015年代表水文系列对总氮动态水环境容量进行精细解析。结果表明:全湖Ⅱ类、主湖Ⅱ类水质管理目标下沙河水库总氮水环境容量的多年均值分别为36.7 t和99.43 t,若不考虑湖滨混合区,全湖Ⅱ类水质目标下总氮的年水环境容量计算值偏大66.43%;实施水质目标管理的水域面积越大,大气沉降对水环境容量的影响越大;径流年际及年内丰枯变化对水环境容量的影响显著;各分区总氮控制总量占全流域总量的比例与面积比基本一致。湖库分区动态水环境容量精细解析可量化不同因素对水环境容量计算结果的影响,科学解析面源输入型湖库水环境容量的时空结构特征,实现水质目标管理与污染总量分区管控的有机联动,更好地支撑流域水环境的精细化管理。

长江流域三水协同调控关键技术应用展望

长江流域三水统筹协同共治是支撑长江经济带高质量发展的关键抓手。当前长江流域干流水生态环境质量全面转好,但是仍存在支流和局部区域水资源调控复杂、水环境污染频发、水生态风险突出等多重问题。在长江生态文明建设背景下,亟需从水资源、水环境、水生态统筹视角出发,破解三水融合协同共治与精准调控难题。深入分析了长江流域三水存在的问题及协同调控面临的挑战,提出了三水协同调控作用机制剖析、调控手段策略以及智慧化建设等三水协同调控关键技术体系的创新和应用。以期支撑流域三水量、质、效同步提升,推动实现长江流域“高颜值”生态环境和“高质量”经济协同发展的新格局。

基于水质目标管理的污染负荷总量控制方案研究——以滇池流域为例

围绕湖泊水质目标管理,提出以流域污染控制指标作为总量分配的控制因子,按河-湖水质响应的重要性,考虑湖泊子流域污染控制基础条件差异、污染源削减潜力差异,对各子流域实施差异化的管控策略。并对湖泊水环境容量、污染负荷核算及预测、削减控制指标及总量控制方案、方案达标验证及修正等方法开展研究,形成一套“总量削减控制目标→流域污染控制指标→总路削减任务分配方案→达标验证及方案修正”的湖泊流域污染负荷总量控制方案研究方法体系,实现了流域污染控制指标体系、污染负荷总量控制方案、入湖河道水质管控与湖泊水质目标管理的系统联动结合,可提升湖泊水质目标管理方案的科学性和可操作性。基于该方法体系,以滇池为例,对2025年滇池流域污染负荷总量控制方案开展研究。研究结果表明,通过该方法体系确定的滇池流域水质目标管理方案能较好的满足湖泊水质目标达成,该方法体系可应该于其它湖泊的水质目标管理方案制定。

流域水质目标管理技术研究(Ⅲ)--水环境流域监控技术研究

总结发达国家在水环境监控技术方面的先进经验的基础上,分析了我国当前流域水环境监控技术体系的特点,指出与发达国家相比,我国在水环境监控技术上存在的问题影响了监测的效度和效率.提出了完善我国流域水环境监控技术体系的设计原则:监测对象与流域生态功能的一致性、监测指标与水环境污染特征的一致性、监测方法与质量控制的一致性以及监测方式与监测目的的一致性;同时提出了流域水环境监控的系统设计思路,即流域水环境监测对象与监测指标筛选、监测布点与采样技术、监测分析方法、监控质量保证、监测网络与监控信息管理等6个方面.

流域水质目标管理技术研究(Ⅰ)——控制单元的总量控制技术

对国内外水污染防治技术体系进行了归纳总结,系统地介绍了美国水质管理技术——TMDL计划的技术框架和特点,指出TMDL对我国水质目标管理的借鉴意义.在“以人为本,保护水生态”以及“分类、分区、分级、分期”理念的指导下,构建了以保持水生态系统健康为目标的流域水质目标管理技术体系,阐述了该体系的内涵和特点,研究了面向控制单元的总量控制技术方法,对水环境生态分区、水质标准体系的建立、水污染控制单元的选取、实际和允许负荷量的计算、污染负荷分配等关键技术进行了探讨,最后就如何实现流域水质目标管理体系提出了建议.

控制单元水质目标管理技术及应用案例研究

在研究国内外流域水环境管理技术的基础上,提出了控制单元水质目标管理技术方法,剖析了其内涵、特征,并全面阐述了控制单元划分、控制单元水质目标核定、控制单元水环境问题诊断、控制单元水质响应特征分析、控制单元允许纳污量计算与总量分配、控制单元污染物减排方案制订、控制单元污染物总量监控与评估7项核心技术环节。在此基础上,将控制单元水质目标管理技术方法在辽河流域南沙河控制单元进行技术示范,形成完整的技术方案,为流域水环境管理提供技术支撑。

我国河流水质目标管理技术的关键问题探讨

河流水质目标管理技术是国际上主流的流域综合管理技术,对水污染治理具有良好的效果。在介绍河流水质目标管理概念和技术框架的基础上,针对中国与欧美国家在水污染治理现状方面的不同,如河流污染普遍严重、水力连通性较差、流域监测资料缺乏等,对其中的关键问题:控制单元划分、水质目标确定、污染负荷核算、污染负荷削减分配、方案的制定和实施在中国的应用现状做了相应的总结。最后对中国未来水质目标管理的方向做了展望,以期有助于该技术体系在中国的应用发展。

再生水灌溉方式对重金属在土壤中残留累积的影响

不同灌溉技术（沟灌、地下滴灌）和灌水方式（充分灌溉、分根交替灌溉）下再生水灌溉对重金属在土壤中残留影响的田间试验表明：其他条件相同时，收获后充分灌水小区土壤重金属Cd含量高于分根交替灌水小区；再生水（二级处理污水）地下滴灌小区高于二级处理污水加氯地下滴灌小区；二级处理污水沟灌小区高于清水灌溉小区；充分灌溉下二级处理污水滴灌小区低于沟灌小区，而分根交替灌溉下沟灌低于滴灌。土壤Pb含量的变化规律与Cd基本相似，除滴灌下二级处理污水区低于二级处理污水加氯小区，无论充分灌溉还是分根交替灌溉均为滴灌低于沟灌。不同处理收获后土壤Pb含量均有不同程度降低；而二级处理污水灌溉小区土壤cd含量较试验前增加0．62％～7．78％，其他处理均有不同程度减小。试验结果为再生水资源的农业安全利用提供了技术依据。

流域水质目标管理技术研究：Ⅴ.水污染防治的环境经济政策

环境经济政策是流域水质目标管理技术的重要组成部分.通过分析国内外的环境经济政策以及主要经济手段的实施现状与特点,指出我国环境经济政策的不足与问题.以流域控制单元为对象,提出水污染防治的环境经济政策的基本内涵和特点,以"分区、分类、分级、分期"为基本理念,研究了适合我国流域水质目标管理的环境经济政策框架与构建思路,并对环境财政、环境投融资、排污收费与污染税、生态补偿与污染赔偿等具体手段进行了阐述,提出环境经济政策的综合实施机制以及相关的政策保障.

流域水质目标管理技术研究(Ⅳ)——控制单元的水污染物排放限值与削减技术评估

对国内外流域水污染物排放限值与削减技术评估体系进行了归纳,系统介绍了美国和欧盟水污染物排放限值与削减技术评估体系的框架和特点,指出其对我国流域水污染物排放限值与削减技术评估体系建设的借鉴意义.以水质保护目标为前提,按照"分区、分类、分级、分期"的理念,建立了流域控制单元水污染物排放限值与削减技术评估体系,阐述了该体系的内涵和特点;探讨了控制单元各类污染源的水污染物削减技术评估和最佳可行技术,削减技术评估指标、方法和程序,污染物削减技术检测平台,污染物排放限值确定等关键问题.

最大日负荷总量(TMDL)技术在农业面源污染控制与管理中的应用与发展趋势

介绍了美国最大日负荷总量(totalmaximum daily load,TMDL)计划的基本内容、基本原理和实施步骤,综述了TMDL计划在国内外实施中常用的流域模型,如SWAT、HSPF和AnnAGNPS模型的研究进展,以及TMDL计划中使用的最佳管理措施(BMPs)及TMDL不确定性分析方面的研究现状。最后,提出了TMDL技术的发展方向,结合我国环境保护和总量控制技术体系现状,展望了TMDL技术在我国农业面源污染控制与管理中的应用前景。

京津冀地区流域水质目标管理技术集成研究

流域水质目标管理已成为发达国家水环境管理的主要模式。京津冀地区是海河流域的核心区域,也是国家生态环境保护的重点地区。针对京津冀地区水资源、水环境、水生态(简称“三水”)统筹系统管理中面临的水资源短缺和统筹调配能力不足、水环境污染严重和协同治理水平较弱以及水生态退化且稳定性趋向脆弱等问题,从“十一五”“十二五”及“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项(简称水专项)涉及到京津冀管理技术相关研究内容的项目及课题中提炼关键技术并进行集成,根据技术特点对集成技术从生态水量保障管理技术与政策,基于水资源、水环境、水生态3个方面进行凝练,进一步构建京津冀地区“三水”统筹的流域水质目标管理集成技术体系框架。应用集成技术对京津冀地区重点流域水质目标管理思路的构建展开思考并提出工作建议,以期支撑京津冀地区经济社会与生态环境保护协同发展新形势下水生态环境精细化管理能力提升。

城市湖泊水质优化管理技术研究

根据湖泊水质管理技术的需要 ,建立了城市浅水湖泊水动力生态水质模型 .模型模拟的状态变量包括温度、悬浮物、磷、氮、浮游植物、透明度、溶解氧和生化需氧量等 .模型率定有较好的精确度 ,已经为南京市玄武湖在清淤、截污和引水等工程共同运行的条件下做了水质模拟和预测 。

流域水环境管理信息系统及可视化技术应用研究

通过建立苏帕河流域水环境管理信息系统,针对苏帕河流域没有主要经济产业、水质较好的状况,侧重于介绍建立改进的BP神经网络模型对流域的水质进行综合评价.而且通过一维水质模型对流域的水质分布进行了模拟,并将其运用于苏帕河流域梯级电站水环境管理.一维水质模拟结果与实测值吻合良好.结合GIS的图形功能对一维水质模拟的结果进行了动态显示,为水利工程及环境管理部门提供了有效、经济的决策信息.

基于服务式GIS的流域水质目标管理技术平台架构设计

针对流域水质目标管理与GIS集成技术,对比分析传统模式与服务式GIS模式的优劣,提出了基于服务式GIS的流域水质目标管理技术平台的层次结构、总体架构及建设步骤;基于具体建设需求分析,构建了辽河流域水质目标管理技术平台的详细架构。

河流水质目标管理技术研究综述

河流水质目标管理技术是一种应用较为广泛、具有良好水体污染治理效果的河流综合管理技术。本文主要介绍了水质目标管理技术的定义、控制单元的划分方法、污染负荷的核定过程、水环境容量的计算及其再分配的方法及污染负荷的削减等河流水质目标管理技术关键问题,可为环境规划部门及其他环境管理部门制定河流污染管理政策提供指导。

清河流域水质目标管理技术应用示范

针对清河流域三级水生态功能分区功能定位和水质保护目标,按照"分类、分区、分级、分期"理念,应用流域水质目标管理技术方法,研究清河流域控制单元污染负荷核定、水环境容量计算与分配、污染负荷削减、污染物总量控制等关键技术应用示范,完善流域水质目标管理技术,为清河流域水环境管理提供科技支撑。

动态水环境容量研究——以潇河流域为例

传统的水环境容量以90%设计枯水流量为计算条件,存在水文计算条件单一、水环境容量不易管控等缺点。考虑河道流量与入河污染物影响下的水环境容量逐月变化,提出了基于水文过程与污染源变化条件下的动态水环境容量与入河污染管控计算方法。以山西潇河流域晋中段为例,计算了研究流域两水功能区的逐月水环境容量及其余量,运用MIKE11模型计算了逐月允许的动态入河污染负荷。研究结果表明:(1)2019年水功能区A的COD和氨氮水环境容量阈值分别为138.37~216.54 t和6.38~14.19 t,7-10月水环境容量较大;水功能区B的COD和氨氮水环境容量阈值分别为417.67~821.05 t和9.32~29.49 t,5-8月份水环境容量较小。(2)在满足水功能区目标水质的基础上,2019年水功能区A允许的入河负荷均大于现状入河量,汛期COD和氨氮容量余量较多;水功能区B在1月、2月应削减氨氮0.003、0.086 t;削减COD 0.05、0.143 t,4-7月份允许的污染负荷大于实际入河量,余量较多。计算的动态水环境容量能够客观反映变化水文条件下的水环境容量及其余量实际,给出了满足河道水质目标前提下的入河污染物允许阈值,为流域水环境保护与管理提供重要参考和新思路。

长江流域水功能区划及管理

作为我国水资源保护的重要组成部分,长江流域水功能区划与管理极具代表性和示范作用。针对长江流域水功能区划的技术体系与管理体系,就其划分原则和程序、划分成果作了较全面的阐述;对长江流域水功能区管理体系的主要方面进行了研究,提出水功能区的管理应以监测与评价、确界立碑、水功能区调整与论证、水域纳污能力核算、拟定限制排污总量意见、入河排污口监督管理、水功能区信息归集与通报以及综合管理等为主要内容。以期为水功能区管理提供参考。