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阳宗海总磷输入与水质响应模型的建立与应用研究

杨常亮  
【摘要】: 本论文首次针对阳宗海建立了总磷输入与水质响应关系模型,核算了阳宗海总磷环境容量,并在此基础上对阳宗海总磷来源及其变化规律进行了解析,解析结果与监测数据具有较好一致性,基本满足湖泊磷污染控制决策与湖泊水质管理的要求。研究成果对阳宗海磷污染控制具有重要现实意义和应用价值。 研究利用遥感、GIS与通用土壤流失方程(USLE)相结合的方法核算农业面源污染负荷,采用排污申报与实测相结合的方法核算点源污染负荷。研究发现,2004年阳宗海陆源入湖磷负荷为107.7吨,其中面源占86%,点源占14%。面源主要来自流域土地开发利用产生的水土流失;点源由畜禽养殖(44%)、水产养殖(24%)、生活污染(20%)、外流域引水(12%)等构成。 阳宗海流域水资源分析表明,流域水资源量年际变化较大,多年平均入湖水量4773万m~3,年最大入湖水量为9650万m~3(1986年),是多年平均的2.0倍;年最小入湖水量为1763万m~3(1982年),最枯年只有最丰年20%的水量,丰枯年间水量相差大。因此,控制流域用水,保持流域水资源供需平衡,维持阳宗海环境容量的稳定,对于阳宗海富营养化防治至关重要。 阳宗海目前处于贫营养向中营养过渡阶段。2000~2005年,阳宗海总磷浓度呈下降趋势,浓度值在0.017~0.031mg/l之间,平均值为0.021mg/l,处于富营养化警戒线水平附近,阳宗海面临富营养化危险。 运用零维湖库水质模型建立的阳宗海总磷输入与水质响应模型,预测相对误差小于15%,可以应用于阳宗海总磷总量控制与水质动态管理。在此基础上进行的预测分析表明,削减总磷负荷量对于降低湖水中总磷浓度是十分有效的。总磷负荷削减比例与总磷浓度降低比例基本一致。因此,在阳宗海的水污染防治中应当以控制外源性总磷负荷为最佳有效的防治措施。 阳宗海总磷环境容量与湖泊库容紧密相关,随湖泊库容变化而变化。根据阳宗海最近十年最枯月平均库容计算的总磷环境容量为149t/a。与总磷现状入湖量相比,仍然有一定剩余容量。但是由于环境容量与总磷入湖负荷量季节变化的不均匀性和不同步性,导致湖水总磷浓度时有超标。因此,为了保证阳宗海总磷稳定达标,入湖总磷负荷总量控制应以月或季为时间单元,实行动态控制与管理。 阳宗海的污染主要来自农业面源,因此阳宗海总磷控制的关键和重点是面源。应采取的对策措施包括尽快编制流域开发利用总体规划、调整优化流域产业结构和布局、推广节水型农业、综合治理流域水土流失、设立湖滨缓冲带、对跨流域引水进行净化处理、控制流域人口规模等等。同时,针对流域点源污染,应尽快完成环湖截污管网,建设南岸污水处理厂,限制流域内的畜禽规模养殖场和水产养殖业等。 本论文有以下创新点: (1)在入湖污染负荷核算、水量平衡计算和水质监测结果统计的基础上,首次建立阳宗海总磷输入与水质响应关系模型,工作成果具有创新性; (2)首次核算出阳宗海总磷环境容量,并以此为基础,合理地解析了阳宗海总磷浓度变化规律,技术思路具有创新性; (3)利用遥感、GIS与通用土壤流失方程(USLE)相结合的方法核算农业面源污染负荷,技术方法适合阳宗海流域实际情况,具有一定新颖性。


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