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基于水生态承载力的洱海流域TMDL总量研究

王显丽  
【摘要】:随着人类对洱海流域不断的开发,使得该流域逐渐出现生态失衡、水质变差、富营养化加剧等现象。如何防治洱海流域水生态环境继续恶化,日益成为人们关注的问题。本研究基于洱海流域的水生态承载力,制定适宜的TMDL总量控制方案。以控制主要污染物的方法来间接干预洱海水华的爆发,从而实现对洱海水生态的保护,为该流域主要污染物控制措施提供理论基础及决策支持。全文共七章,总共可分为五个部分。第一部分为第一章,为主要研究内容的相关知识论述;第二部分为第二章及第三章,分析了影响洱海水生态系统的主要污染物因子,并制定了主要污染物控制标准;第三部分为第五章及第六章,基于所制定的控制标准,计算出TMDL总量及安全容余(MOS);第四部分为第六章,将SWAT模型与实测资料相结合核算出该区域的点源及非点源污染负荷量,并根据其贡献率进行分配;第五部分为第七章,即结论和展望。通过一系列研究,得到以下结论及成果:(1)应用多级灰关联评价得到洱海目前综合水质等级为Ⅱ级,其中水质最好年份为1997年,水质最差年份为2006年。由卡尔森营养指数法可知,洱海1992-1998年为贫营养状态,1999-2012年为中营养状态阶段,说明洱海水质已经开始恶化。为深入探讨洱海水华发生原因,应用RDA方法对浮游植物与水质因子的生态关系进行了分析,结果表明对浮游植物群落影响最大的为透明度,紧接着是TN、TP、水温、pH及DO,影响相对较少的是CODMn及氨氮,因此急需对水质因子TN、TP、CODMn及氨氮进行控制。(2)应用统计学方法,制定TN、TP及CODMn控制标准,计算结果分别为0.36mg/L,0.026 mg/L,2.9 mg/L。水生生物控制标准氨氮是通过生态物种敏感度分布理论方法计算得到的,计算结果为0.28mg/L。(3)基于MIKE21模型建立洱海二维水动力及水质模型,以主要污染物控制标准作为水质目标值,结合线性规划法计算得到洱海主要污染物水环境容量。结果显示,洱海TN、TP、CODMn和氨氮的TMDL总量分别为1439.906 kg/day、100.623 kg/day、9673.589 kg/day和934.148 kg/day。(4)采用一阶误差分析(FOEA)法计算MOS,得到洱海TN、TP、CODMn和氨氮的MOS为142.191 kg/day、8.493 kg/day、542.205 kg/day和68.286 kg/day。(5)将SWAT模型与实测数据相结合,对洱海流域内污染负荷进行核算。得到洱海点源TN、TP、CODMn和氨氮入湖总量分别为82.1t/a、6.9 t/a、177.76 t/a和56.8 t/a。非点源TN、TP、CODMn和氨氮入湖总量分别为2089.16 t/a、123.209 t/a、5447.277 t/a和507.748 t/a。根据贡献率分配最大允许污染负荷量,最终得到TN、TP、CODMn和氨氮的削减率为78.18%、74.15%、40.75%和44.02%。论文创新点为:(1)提出了基于洱海流域水生态承载力的TMDL总量控制理念,对洱海流域水生态保护具有科学指导作用,能有效实现该流域的可持续发展目标。(2)根据洱海实际水生态状况制定相宜的主要污染物控制目标,不再简单地根据地表水评价标准制定水质目标,有效地避免水质目标过于宽泛而导致的与实际不符的问题,使得TMDL总量制定符合洱海水生态承载力要求。(3)洱海流域的MOS是依据其计算模型特点制定的,是符合洱海实际状况的确定值,避免了由主观直接确定导致的MOS估计过少或者过量的问题,既保证了TMDL计划的安全性又有效节约了成本。


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