Variation Characteristics of Water Environmental Capacity in Poyang Lake under the Scheduling of Three Gorges Reservoir

[Objective] The aim was to study the variation characteristics of water environmental capacity in Poyang Lake under the scheduling of Three Gorges Reservoir.[Method] Choosing chemical oxygen demand (COD),total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) as the control indexes of pollutants in Poyang Lake,the variation characteristics of water environmental capacity in Poyang Lake under the scheduling of Three Gorges Reservoir were analyzed based on the water environment mathematical models of organic compounds and nutrients.[Result] After the operation of Three Gorges Project,high water level in Poyang Lake lasted for a long time in flood season when Three Gorges Reservoir increased discharge volume,while water level went down obviously with the accelerating of recession flow when reservoir decreased discharge volume to store water,so Three Gorges Project had obvious effects on the hydrological regime of Poyang Lake.In 2009,when Three Gorges Reservoir stored water,the water environmental capacity of COD,TN and TP in Poyang Lake in October decreased by 14.0%,15.4% and 15.4% compared with those before operation,while they increased by 3.64%,4.88% and 4.88% in August when reservoir discharged water to prevent flood.[Conclusion] The study could provide scientific foundation for the water pollution control and water environment management of lakes.

连续分箱模型在湖泊水环境容量计算中的应用

基于连续分箱均匀混合水质模型,建立了浅水湖泊分区水环境容量计算方法,结合确定性和不确定性对计算结果进行了分析.利用多年气象水文数据,对巢湖进行了多年分区水环境容量计算和各区结果相容性修正.基于水环境容量与入湖污染物通量、水质目标与湖区水质协调性,通过统计各水环境容量序列取值范围和平均值得到巢湖不同水情和水质目标的分区水环境容量.结果表明:巢湖总氮、总磷、氨氮和高锰酸盐指数年均综合降解系数分别为2.99,1.94,10.86,0.36a^(-1);不同水情和水质目标下巢湖水环境容量存在显著差异,不同水情年随着湖泊水量的减少,水环境容量会减小,而水质目标定得越严,相应水环境容量会变小;本文方法可较好地确定浅水湖泊不同水情不同水质目标的年水环境容量,能快捷有效地为湖泊污染物总量控制提供依据.

基于动态模型的湖库水环境容量影响因素重要性解析

湖库入库径流量、库面蒸发、大气干湿沉降、库区降水、沉降自净、水温波动、不均匀混合及库容变化等都会影响湖库水环境容量的大小,为明确各因子的定量影响,基于构建的水环境容量逐日动态计算模型,将模型考虑要素按输入特性划分为物理因子、计算参数、水库管理目标3类,与全要素考量得到的容量基准值进行对比分析。结果表明:物理因子中入库径流量与TN容量结果相关性最强,基准设计水文条件下库区降水对TN容量结果偏差值的影响最大;计算参数中水温修正系数α对TN容量的影响最大,其增大5%对应的TN容量偏差值为8.27%;水库管理目标中的水质管理目标对TN容量的影响最大,而且是所有因素中对容量影响最大的因子。定量分析的结果明确了各影响因素对容量核算结果的影响程度,可为容量核算方法的简化及精度的提高提供依据。

2008年滇池流域水环境承载力评估

自20世纪70年代以来,随着经济迅猛发展以及人口的快速增长,滇池流域的水环境问题日益突出.为深入了解造成当前水环境问题的根本原因,以水资源承载力和水环境承载力作为广义水环境承载力的基础进行综合分析,并且利用水资源供需平衡和水资源承载压力度反映水资源承载力,利用水环境承载率反映水环境承载力.结果表明:滇池流域TN和TP的水环境承载率分别为0.677和0.355,处于超载状态,是导致滇池流域严重富营养化的主要原因;水资源承载压力度为14.5,远大于供需平衡,同样也处于超载状态,实际水资源盈亏为-59 037×104 m3,缺失严重.因此,滇池流域水质型和资源型缺水问题共同存在.

基于富营养化阈值的松花湖水环境容量分析

通过对松花湖水体中浮游植物的绝对优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)单藻株生长与磷、氮定量关系的室内模拟研究,得出松花湖富营养化发生的阈值为：总磷浓度0．065 mg/L,总氮浓度0．843 mg/L．利用风险分析理论和蒙特卡罗随机模拟方法,在分析2002-2004年松花湖水体中总磷和总氮浓度实际分布规律的基础上,提出了计算湖、库总磷和总氮水环境容量的不确定性方法．通过对松花湖磷、氮水环境容量的计算,得出松花湖流域总磷和总氮的最大允许排放量为2123．78 t/a和7018．82 t/a,为了使松花湖富营养化发生的概率在0．001以下,总磷和总氮需要分别削减3208．34 t/a和18648．91 t/a．

三峡工程的运行对洞庭湖水环境容量的影响

以COD、TN、TP为例 ,讨论了三峡工程运行前后洞庭湖水环境容量的变化 ,并对其产生原因进行了分析 ,结果表明 ,三峡工程的运行增加了洞庭湖枯水期的水环境容量 ,而在丰水期有小范围的降低。总体来看 ,在全年的大部分月份中三峡工程的运行在一定程度上提高了洞庭湖的水环境容量 。

太湖湖体水环境容量计算

针对太湖风生流的特点,提出考虑风向风速频率修正及污染带控制的水环境容量计算方法,建立了太湖水量水质数学模型,并结合水文水质资料对流场和浓度场进行模拟和验证.在控制单个污染带面积为1～3 km2,污染带总长度为湖岸线长度10%的基础上采用该方法进行计算,计算结果更可靠.太湖CODcr的水环境容量为132727 t/a,TN的水环境容量为7700 t/a.

基于未确知数的湖库水环境容量定量研究

同其它环境系统一样,湖泊水库也是一个具有未确知性的复杂系统。基于这一特征,本文将未确知数理论引入湖库水环境容量计算。在将湖库水环境系统参数,如水深、污染物浓度、污染物降解系数以及水体容积等定义为未确知参数的基础上,建立了湖库水环境容量计算未确知模型。根据该模型,不仅可以得到湖库纳污能力的各种可能区间值,也可以得到各区间值对应的可信度水平(或频率),弥补了传统确定性模型和随机模型的不足。作为案例,将上述未确知模型用于浅水湖泊水环境容量计算,取得较好效果,证明了模型的科学性和合理性。

洱海动态水环境容量模拟研究

基于环境流体动力学模型EFDC(Environmental Fluid Dynamic Code),建立了洱海湖泊及湖湾的三维水动力水质模型。并利用2001-2010年的气象水文数据对洱海的水动力水质状况进行了连续10年的数值模拟,模拟结果与实测结果吻合度较好,表明水动力水质模型计算结果较为合理。应用建立的数值模型分析了洱海的水流、水位和水质的时空变化特征,并在此基础上计算分析主要水质因子的动态水环境容量。结果表明,若以地表水二类水标准为规划目标,洱海总氮(TN)、总磷(TP)、CODMn和BOD5的平均环境容量分别为1 150、72、12 780和10 093吨/年。洱海三维水动力水质模型的建立,为洱海的水环境保护工作提供了一个重要的管理和分析技术平台,对于洱海地区的污染物总量控制具有重要的意义。

东平湖水体环境容量分析

东平湖是山东省第二大淡水湖,具有防洪、调蓄、灌溉、生态保护等多种功能。应用狄尤模型对东平湖水环境容量进行了计算,并结合总磷、总氮现状污染负荷量,分别计算了其削减量和削减率。结果表明:东平湖总磷、总氮的现状污染负荷量大于目标要求的水环境容量,为了达到水环境保护的目标,需要削减排入东平湖的总磷、总氮;东平湖的主要污染指标为总氮,在农业生产中需要合理施肥。

基于水质和水量视角下的水环境承载力研究——以高淳固城湖流域为例

以江苏高淳固城湖流域为例,从"水质"和"水量"不同角度综合分析流域水环境承载力。选取COD和NH_3-N为主要污染因子,通过一维稳态水质模型与物料衡算模型计算固城湖流域纳污能力,进而推算"水质"角度固城湖流域承载力;通过综合计算流域内可利用的水资源量推算其对流域内社会经济系统的支撑能力,即"水量"角度的承载力。结果表明,固城湖流域COD和NH3-N的纳污能力分别为8 483.97和622.47 t/a;不同水功能区纳污能力差别较大;基于水资源量的承载力>基于COD的水环境承载力>基于NH_3-N的水环境承载力;NH_3-N污染是目前固城湖流域发展的主要限制性因子;基于水资源量的承载力虽然较高,但存在季节性缺水的风险;应从多角度、有重点地提高固城湖流域水环境承载力。

基于流域尺度的山地城市湖泊综合治理及效果评价

以山地城市湖泊龙景湖为研究对象,通过污染物来源分析、分区水环境容量解析、污染负荷削减量预测,筛选出了龙景湖水质改善的TN、TP两个约束性水质指标,提出了流域尺度的湖泊综合治理模式,确定了龙景沟、赵家溪、园博园区和湖体四大治理区域,进而明确了各区域主要污染物的削减分配量。在此基础上从2013-2014年开展了包括流域面源污染治理、污染水体修复等多项水环境综合治理项目。2012-2015年对水质的连续监测结果表明,工程实施后（2015年）全湖TN平均浓度相比工程实施前（2012年）降低了45%,TP降低了50%,NH3-N降低了62%。综合治理工程实施后,TN、TP的削减量显著高于为实现Ⅳ类水质目标需要削减的污染物负荷量。

白洋淀水环境容量核算及上游容量分配

根据多年的水质监测资料、设计水文条件及水质目标等参数,在划分容量分配控制单元的基础上,运用浅水湖泊污染物水环境容量计算方法计算了CODCr和NH3-N的环境容量,并给出了体现社会性、经济性的水环境容量分配方案,采用基尼系数法对分配方案进行公平性评估。结果表明,白洋淀南刘庄、烧车淀、采蒲台各区域的CODCr容量分别为2526.8,328.5和1430.8t/a;NH3-N容量为155.0,73.0和255.5t/a。白洋淀上游各控制单元指标的基尼系数值均小于0.4,分配结果较为合理。

白洋淀水资源承载力研究

白洋淀作为华北地区重要的淡水湿地系统,从水量上来讲,只有在丰水年和平水年基本可以满足该地区现有社会和经济发展对水资源量的需求,而从水环境角度来看,水污染严重,水质已普遍超过 类标准,因此水资源承载力很低。在近年来持续枯水年的前提下,该地区面临严峻的资源型和水质型缺水危机,而解决危机的根本途径是"开源节流、治理污染"。

盲数理论在湖泊水环境容量计算中的应用

借鉴已有确定性模型成果,首先建立了一个参量为灰区间数的湖泊水环境容量计算模型。然后从湖泊水环境系统多种不确定性共存的角度,运用盲数理论定义了水环境系统参量盲数。在此基础上,通过对上述包含灰区间数的水环境容量模型参数盲数化,得到了盲信息下湖泊水环境容量计算模型,并给出了大型浅水湖泊水体纳污能力计算方法。实例研究表明,以盲数理论研究湖泊水环境容量,理论上是可行的。

千岛湖现状污染负荷分析与限制排污总量研究

根据千岛湖水质现状和水功能区划,确定2015年和2020年千岛湖水质保护目标的污染物浓度,核算现状污染负荷量。将现状CODMn、NH3-N和TP污染负荷量作为千岛湖CODMn、NH3-N和TP的纳污能力,即千岛湖湖区CODMn、NH3-N和TP指标纳污能力分别为16 420 t/a、2 225 t/a和434 t/a。采用狄龙模型核算千岛湖TN指标的纳污能力,2015年千岛湖TN质量浓度目标值为0.88 mg/L,对应湖区限排总量为3 468 t/a;2020年将千岛湖TN质量浓度目标值进一步提高至0.8mg/L,此时对应湖区TN限排总量为3 176 t/a。

基于总磷的长湖水环境容量核算

在对长湖流域水资源状况、水质现状、水文条件调查的基础上,根据水质目标的要求,利用纳污水体的概率型水环境容量模型,对基于总磷的长湖水环境容量进行了核算。结果表明:长湖的水环境容量是动态变化的,而模型的选取和参数的取值对概率型水环境容量的计算非常关键。通过计算分析得到长湖磷的概率水环境容量为:19%丰水期:41.9 t/a^45.9 t/a;49%平水期:31.8 t/a^41.9 t/a;32%枯水期:11.8 t/a^31.8 t/a。

镜泊湖水环境容量与水污染防治对策研究

随着镜泊湖旅游业快速发展,环境压力指数化增加长,环境保护面临着巨大的挑战。针对镜泊湖水环境污染严重的状况,在水质现状评价的基础上,计算了镜泊湖高锰酸盐指数和总磷两项指标的水环境容量值,并对计算结果进行了分析。在水环境容量计算结果的基础上,结合实际情况提出了镜泊湖流域水环境保护的措施和建议,为合理有效地利用水环境容量资源和区域可持续发展提供理论支撑和对策。

面向水环境改善的城市河网动态水环境容量

为掌握城市河网动态水环境容量变化规律,构建了基于"空-地-水"一体化模型体系的城市河网动态水环境容量计算模型,以粤港澳大湾区惠州市金山湖流域为研究区域,定量核算了2017年金山湖流域COD和TP动态水环境容量。结果表明,模型模拟的流量、COD和TP浓度率定、验证的相对误差均在14.04%以内;2017年,金山湖流域COD和TP水环境容量整体呈先增大后减小的趋势,受降雨影响显著,逐日容量变化范围分别为238.55~3 027.49 kg/d和3.73~58.02 kg/d;枯水期水环境容量较小且与降水量负相关;丰水期的大雨或暴雨时期水环境容量明显提升,中小雨时期COD容量与降水量负相关,TP反之;保障生态基流能明显改善容量不足的问题,全年动态生态流量保障对金山湖流域水质达标率提升效果明显。

基于最大日负荷量的流域污染控制措施——以太湖新孟河流域为例

以最大日负荷量(TMDL)计划理念为基础,利用太湖新孟河流域水文水质、污染源资料,对照水功能区的水质要求,对基于月水平的流域最大日负荷量进行了计算分析,提出了基于TMDL值的污染控制措施。结果表明:该流域全年TMDL值变化幅度较大,面源为该区域水质的主要污染源;面源污染负荷量在不同月份差异明显;根据污染物削减量的计算结果提示,并非每个月都要按照统一的削减标准进行排污控制,可根据TM-DL计划科学利用和调控水环境容量,既促进环境保护又推动社会经济的和谐发展。