基于重污染區(qū)入湖斷面水質(zhì)(總氮)達(dá)標(biāo)的污染控制方案

付 浩,孫 瀚,逄 勇

(1.江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳城市規(guī)劃技術(shù)咨詢中心,江蘇南京 210013;

2.江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇揚(yáng)州 225009;3.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210098; 4.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098)

基于重污染區(qū)入湖斷面水質(zhì)(總氮)達(dá)標(biāo)的污染控制方案

付 浩1,孫 瀚2,逄 勇3,4

(1.江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳城市規(guī)劃技術(shù)咨詢中心,江蘇南京 210013;

2.江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇揚(yáng)州 225009;3.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇南京 210098; 4.河海大學(xué)淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098)

基于2009年10月26—28日太湖重污染區(qū)野外水文、水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析水量水質(zhì)現(xiàn)狀,建立一維水環(huán)境數(shù)學(xué)模型,并計(jì)算不同污染控制方案下水質(zhì)(總氮)的改善效果。計(jì)算結(jié)果表明：現(xiàn)狀污染物排放方案及污染物總量達(dá)標(biāo)控制方案不能完全控制入湖斷面總氮,鑒于河流水質(zhì)總氮因子沒有明確的地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),必須在污染物總量達(dá)標(biāo)控制方案基礎(chǔ)上制定更嚴(yán)格的入湖控制斷面水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案。水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案的實(shí)施可以有效地改善入太湖控制斷面總氮狀況,基本實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)水質(zhì)達(dá)到功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。

總氮；水環(huán)境；數(shù)學(xué)模型；污染控制方案；太湖流域

太湖流域重污染區(qū)[1]位于太湖西北部地區(qū),主要包括常州市區(qū)、武進(jìn)區(qū)、無(wú)錫惠山區(qū)、濱湖區(qū)西部和宜興北部,總面積5 272 km2,占太湖流域面積的14%,基本涵蓋了太湖流域上游主要入湖河流,重污染區(qū)污染物入湖通量占入太湖污染物總通量的80%左右,水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為17%[2]。

20世紀(jì)60年代,日本和美國(guó)在水污染控制方案制定時(shí)執(zhí)行污染物濃度控制方案,但隨著排入水體污染物的增多,濃度控制已很難控制水環(huán)境污染,于是人們提出了總量控制的方法來(lái)達(dá)到改善水質(zhì)、滿足水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的[3],如今總量控制方法也更加完善和靈活,如美國(guó)環(huán)保局提出TMDL(total maximum daily loads)、TMYL(total maximum year loads)技術(shù)等[4]。近年來(lái)我國(guó)在總量控制方面展開研究,逐步形成了以污染物目標(biāo)總量控制技術(shù)為主,容量總量控制和行業(yè)總量控制為輔的水質(zhì)管理技術(shù)體系[5],但仍沒有達(dá)到控制污染源、改善水質(zhì)的效果,尤其是太湖入湖污染負(fù)荷居高不下,總量控制與水質(zhì)改善脫節(jié),難以滿足太湖流域水環(huán)境管理的迫切需求[6-7]。2011年邊博等[1]在太湖流域重污染區(qū)總量控制研究中,計(jì)算了重污染區(qū)的環(huán)境容量,提出具體至97個(gè)鎮(zhèn)的污染物削減方案,確定重污染區(qū)以鎮(zhèn)(街道)級(jí)為基本單位的分階段總量控制目標(biāo),得出區(qū)域河網(wǎng)水質(zhì)改善的平均達(dá)標(biāo)率。但由于河流水質(zhì)總氮因子沒有明確的水質(zhì)功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn),重污染區(qū)總量控制的指標(biāo)僅為COD、NH3-N、TP,隨著太湖富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重,如何控制重污染區(qū)主要入湖斷面TN濃度,成為降低太湖湖體TN濃度的主要問題[8]。中太湖湖體TN指標(biāo)(近期ρ(TN)=2.0 mg/L,遠(yuǎn)期ρ(TN)=1.2 mg/L)要求,在重污染區(qū)染控物總量達(dá)標(biāo)方案的基礎(chǔ)上,制定更嚴(yán)格的污染控制方案——河流水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案,此方案基本實(shí)現(xiàn)了控制斷面TN可以達(dá)到太湖湖體TN指標(biāo),對(duì)實(shí)現(xiàn)太湖流域污染源控制與污染物減排、水質(zhì)改善起著極其重要的作用。

1 研究區(qū)域水文水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)

本文通過建立重污染區(qū)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型,分析重污染區(qū)在不同水污染控制方案下入湖斷面水質(zhì)TN的改善效果,為保證入湖斷面TN能夠滿足《江蘇省太湖流域水環(huán)境綜合治理實(shí)施方案的通知》[9]

1.1 監(jiān)測(cè)方案

2009年10月26—10月28日對(duì)重污染區(qū)進(jìn)行3 d的水量水質(zhì)同步監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)區(qū)域位于太湖西岸,北至京杭大運(yùn)河常州段,南至宜興市紅塍河,西至滆湖,東到太湖的平原河網(wǎng)區(qū)。這次水量水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)掌握重污染區(qū)河網(wǎng)各河道水量分流比及主要河流重點(diǎn)河段的水質(zhì)現(xiàn)狀,以此為目標(biāo)進(jìn)行點(diǎn)位布置,監(jiān)測(cè)斷面位置見圖1。

監(jiān)測(cè)期間,水文監(jiān)測(cè)斷面每天監(jiān)測(cè)1次,水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面及水文水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)斷面每天上午和下午各監(jiān)測(cè)1次。每天8：00開始監(jiān)測(cè),13：00開始監(jiān)測(cè)。水文監(jiān)測(cè)因子為：流量、流速、水深;水質(zhì)監(jiān)測(cè)因子為：pH、水溫、COD、CODMn、NH3-N、TN、TP,部分?jǐn)嗝婕訙y(cè)BOD5。

1.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

圖1 重污染區(qū)水量水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖

圖2 重污染區(qū)河流流向及水量監(jiān)測(cè)示意圖

a.水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。重污染區(qū)主要監(jiān)測(cè)斷面3天水量監(jiān)測(cè)結(jié)果示意圖見圖2。由圖2可見：①重污染區(qū)內(nèi)水系總體流向?yàn)橛杀毕蚰?由西向東。武宜運(yùn)河、武進(jìn)港和直湖港流向由北向南,而錫溧漕河流向?yàn)橛蓶|向西,貫通前3條南北方向主要河流。北部來(lái)水主要為京杭大運(yùn)河,西部來(lái)水主要為滆湖;②重污染區(qū)內(nèi)主要河流通道為武宜運(yùn)河、武進(jìn)港、直湖港和錫溧漕河4條,武宜運(yùn)河為重污染區(qū)內(nèi)水系水量最大的河流,武進(jìn)港、錫溧漕河次之。京杭運(yùn)河在與武宜運(yùn)河的交匯處,大部分流入武宜運(yùn)河,武宜運(yùn)河的分流比在45%～55%之間,太滆運(yùn)河在武宜運(yùn)河與太滆運(yùn)河交匯處的分流比在15%～20%之間。③重污染區(qū)內(nèi)主要入太湖河流為太滆運(yùn)河、漕橋河、殷村港、橫塘河、雅浦港、武進(jìn)港和直湖港,其中武進(jìn)港和直湖港進(jìn)入梅梁湖,其余河流進(jìn)入竺山湖。

b.水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。重污染區(qū)主要監(jiān)測(cè)斷面3天水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果平均值及主要區(qū)域點(diǎn)源分布見圖3。由圖3可見：①區(qū)內(nèi)污染物遷移速度緩慢,河網(wǎng)水體自凈能力不足,水體主要超標(biāo)因子為NH3-N及TP。CODMn、NH3-N、TP的超標(biāo)斷面分別占總監(jiān)測(cè)斷面的10%、54%、34%。②河流污染物質(zhì)量濃度范圍較大：ρ(CODMn)為1.77～12.9 mg/L, ρ(NH3-N)為0.272～4.95 mg/L,ρ(TP)為0.099～1.81 mg/L,ρ(TN)為6.7～35.3 mg/L。③重污染區(qū)內(nèi)工業(yè)點(diǎn)源和污水處理廠位置相對(duì)集中,主要集中在京杭大運(yùn)河沿線,采菱港至武進(jìn)港沿線,直湖港沿線,太滆運(yùn)河和漕橋河沿線。污染源下游水體中的污染物受河流水量影響,豐水期水質(zhì)擴(kuò)散速度較快,水質(zhì)情況較好,平、枯水期情況較差,污染嚴(yán)重,水質(zhì)指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)。④北部京杭大運(yùn)河和西部滆湖各來(lái)水河流水質(zhì)情況較好,各項(xiàng)污染物指標(biāo)濃度較低,而入太湖河流斷面水質(zhì)較差,各項(xiàng)污染物指標(biāo)濃度較大,說(shuō)明重污染區(qū)內(nèi)部入河污染負(fù)荷對(duì)區(qū)內(nèi)水質(zhì)影響較大[10],直接影響入湖河流水質(zhì)情況。

2 研究方法

2.1 一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型構(gòu)建

2.1.1 模型建立

河道控制方程：描述明渠一維非恒定流的基本方程為一維Saint-Venant方程組[11],見式(1)：

式中：Q為流量,m3/s;x為沿水流方向空間坐標(biāo),m; BW為調(diào)蓄寬度,指包括灘地在內(nèi)的全部河寬,m; Z為水位,m;t為時(shí)間坐標(biāo),s;q為旁側(cè)入流流量,入流為正,出流為負(fù),m3/s;u為斷面平均流速,m/s;A為主槽過水?dāng)嗝婷娣e,m2;B為主流斷面寬度,m;n為河床糙率;R為水力半徑,m;g為重力加速度,m/s2。

圖3 重污染區(qū)河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)示意圖

上述微分方程組采用四點(diǎn)隱式差分格式數(shù)值求解,對(duì)上述方程組以Preissmann四點(diǎn)線性隱式差分格式將其離散,輔以連接條件,形成河道方程,以微段、河段、汊點(diǎn)三級(jí)聯(lián)解的方法[12]求解,另外采用Muler法[13]給出的嵌套迭代法提高計(jì)算精度。

將平原河網(wǎng)區(qū)的河道概化為一維模型要素,一維河流水質(zhì)模型[14]控制微分方程是建立在質(zhì)量守恒基礎(chǔ)上的對(duì)流擴(kuò)散方程(式(2))：

式中：ρ為水流輸送物質(zhì)的斷面平均質(zhì)量濃度, mg/L;Ex為縱向擴(kuò)散系數(shù);Sρ為與輸送物質(zhì)有關(guān)的衰減項(xiàng),其中,Sρ=KdAρ,Kd為衰減因子;S為外部的源或匯項(xiàng)。

方程求解空間采用隱式迎風(fēng)格式,時(shí)間項(xiàng)采用前差分對(duì)每一單一河道進(jìn)行離散[15],將整個(gè)河網(wǎng)水質(zhì)濃度離散成節(jié)點(diǎn)和斷面水質(zhì)濃度進(jìn)行數(shù)值求解。

2.1.2 模型率定及驗(yàn)證

利用野外水文水質(zhì)同步監(jiān)測(cè)成果,在模型計(jì)算穩(wěn)定后采用試錯(cuò)法對(duì)水動(dòng)力模型進(jìn)行率定,即根據(jù)部分?jǐn)嗝鎸?shí)測(cè)的水位或流量,調(diào)試各河道的糙率,使得計(jì)算水位或流量過程與實(shí)測(cè)水位或流量過程相吻合。率定得出河道糙率值為0.018～0.025,水動(dòng)力驗(yàn)證點(diǎn)位計(jì)算平均值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差在20%左右,部分驗(yàn)證點(diǎn)位流量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比見圖4。

圖4 姚巷斷面和武宜運(yùn)河大橋斷面水量模型計(jì)算值和實(shí)測(cè)值對(duì)比

選擇COD、NH3-N和TP作為水質(zhì)模擬的對(duì)象,對(duì)水質(zhì)模型進(jìn)行率定。調(diào)整各參數(shù),使各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水量水質(zhì)模型計(jì)算值與實(shí)測(cè)值達(dá)到基本吻合。率定得出KCOD=0.08～0.12 d-1;KNH3-N=0.07～0.1 d-1, KTP=0.07～0.1 d-1,水質(zhì)驗(yàn)證點(diǎn)位COD、NH3-N和TP質(zhì)量濃度的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差均在20%以內(nèi),部分驗(yàn)證點(diǎn)位水質(zhì)計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比見圖5。

圖5 禮嘉大橋河西斷面

模型水動(dòng)力及水質(zhì)因子的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差都在20%之內(nèi),說(shuō)明建立的一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型可應(yīng)用于實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算。

2.2 水環(huán)境容量計(jì)算方法

利用一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型,計(jì)算出研究區(qū)域最小空間單元和最小時(shí)間單元的水環(huán)境容量值[16],再根據(jù)公式匯總出研究區(qū)域的水環(huán)境容量值：

式中：W為水環(huán)境容量,t/a;i為最小空間計(jì)算單元,為計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的河道;j為最小時(shí)間計(jì)算單元,d; ρs為功能區(qū)目標(biāo)水質(zhì)值,mg/L;ρ0為初始水質(zhì)值, mg/L;K為降解系數(shù),1/d;V為水體容積,m3;αij為不均勻系數(shù),0＜αij≤1,河道越寬、水面越大,則αij越小。

設(shè)計(jì)水文條件：根據(jù)長(zhǎng)序列降雨量資料推求不同水文保證率的典型年,考慮太湖流域丹陽(yáng)、茅東、趙村、溧陽(yáng)、宜興、常州、陳墅等40多個(gè)雨量站近50多年的長(zhǎng)序列降水量資料進(jìn)行頻率分析,90%保證率的典型年為1971年。

2.3 入湖控制斷面總氮功能區(qū)達(dá)標(biāo)方法

對(duì)重污染區(qū)一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型范圍內(nèi)主要入湖河流進(jìn)行控制單元?jiǎng)澐諿6],以2007年污染源普查資料中排放量為基礎(chǔ),計(jì)算工業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)面源的污染物入河量,利用河流一維穩(wěn)態(tài)模型建立控制單元內(nèi)總氮因子與污染源的響應(yīng)關(guān)系,計(jì)算控制單元內(nèi)控制斷面TN達(dá)標(biāo)情況下入河污染源條件,確定TN達(dá)標(biāo)時(shí)污染物削減量,KTN參考太湖流域水量水質(zhì)大網(wǎng)模型率定后的參數(shù)為(KTN=0.05～0.1d-1)[17],入湖河流的設(shè)計(jì)水文條件由構(gòu)建的一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型提供。

由于控制斷面TN達(dá)標(biāo)情況下污染物入河量是基于河道控制單元下一維穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的,為保證河網(wǎng)區(qū)入湖斷面TN達(dá)標(biāo),必須通過已建立的重污染區(qū)河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型在此污染物入河量條件下進(jìn)行重新模擬計(jì)算,進(jìn)行入湖控制斷面TN達(dá)標(biāo)的不確定性分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 入湖控制斷面總氮計(jì)算結(jié)果

3.1.1 現(xiàn)狀污染物排放量情況下

控制斷面TN水質(zhì)指標(biāo)值采用《江蘇省人民政府關(guān)于印發(fā)江蘇省太湖流域水環(huán)境綜合治理實(shí)施方案的通知》[9]中太湖湖體TN指標(biāo),即近期ρ(TN)= 2.0 mg/L,遠(yuǎn)期ρ(TN)=1.2mg/L。在不考慮重污染區(qū)外污染源情況下,當(dāng)邊界水質(zhì)取太湖湖體近期目標(biāo)水質(zhì)(ρ(TN)=2.0 mg/L)及湖體TN為III類水質(zhì)時(shí)(ρ(TN)=1.0 mg/L),利用一維穩(wěn)態(tài)模型計(jì)算現(xiàn)狀污染物排放下13個(gè)入湖控制斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況。

表1表明：當(dāng)邊界水質(zhì)均取ρ(TN)=2.0 mg/L時(shí),近期13個(gè)入湖控制斷面水質(zhì)均不能達(dá)標(biāo);當(dāng)邊界水質(zhì)取ρ(TN)=1.0 mg/L時(shí),有5個(gè)入湖控制斷面仍然無(wú)法達(dá)標(biāo),說(shuō)明重污染區(qū)內(nèi)大量TN污染物入河是造成入湖控制斷面TN超標(biāo)的主要原因,要保證入湖斷面TN達(dá)標(biāo),必須對(duì)其進(jìn)行削減。

表1 入湖控制斷面現(xiàn)狀排污下TN達(dá)標(biāo)情況

3.1.2 總量達(dá)標(biāo)控制方案情況下

統(tǒng)一采用《江蘇省人民政府關(guān)于印發(fā)江蘇省太湖流域水環(huán)境綜合治理實(shí)施方案的通知》[9]中太湖水體TN指標(biāo)(ρs=2mg/L),利用2.2節(jié)水環(huán)境容量計(jì)算方法進(jìn)行重污染區(qū)TN總量計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 總量達(dá)標(biāo)方案下TN削減量

利用一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型計(jì)算當(dāng)邊界水質(zhì)取不同濃度時(shí),TN總量達(dá)標(biāo)控制方案下13個(gè)入太湖控制斷面總氮達(dá)標(biāo)情況。表3表明：當(dāng)邊界水質(zhì)均取ρ(TN)=2.0 mg/L時(shí),有8個(gè)控制斷面TN不能達(dá)標(biāo);當(dāng)邊界水質(zhì)取ρ(TN)=1.0 mg/L時(shí),13個(gè)控制斷面均可達(dá)到近期TN水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),這說(shuō)明總量達(dá)標(biāo)污染控制方案對(duì)入湖控制斷面TN不能起到完全的控制作用,原因?yàn)樵谒h(huán)境容量TN計(jì)算過程中,ρs采用近期TN目標(biāo)值而造成水環(huán)境容量TN計(jì)算值較大,從而造成TN削減量相對(duì)偏小。

表3 入湖控制斷面總量達(dá)標(biāo)方案下TN達(dá)標(biāo)情況

要滿足入湖斷面TN達(dá)標(biāo),必須在總量控制方案基礎(chǔ)上實(shí)行更嚴(yán)格的TN削減方案。

3.1.3 入湖斷面TN水質(zhì)達(dá)標(biāo)情況下

污染物總量達(dá)標(biāo)控制方案不能完全保證入湖控制斷面TN達(dá)標(biāo),需在總量達(dá)標(biāo)污染控制方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行污染源的進(jìn)一步削減,再將允許排污量分配到影響入湖斷面水質(zhì)的每個(gè)鎮(zhèn)。若上游概化排污口影響到不同的控制斷面水質(zhì),則選擇相對(duì)更為嚴(yán)格的削減量進(jìn)行污染物削減計(jì)算。

表4表明：當(dāng)邊界水質(zhì)ρ(TN)均取1.0 mg/L時(shí),遠(yuǎn)期TN削減量為10 748.32 t/a,當(dāng)邊界水質(zhì)ρ(TN)均取2.0mg/L時(shí),TN削減量為11221.22 t/a,在此污染物削減量方案下,可以保證入湖控制斷面TN達(dá)標(biāo)。

表4 入湖斷面TN達(dá)標(biāo)情況下的TN削減量

3.1.4 入湖斷面TN水質(zhì)達(dá)標(biāo)不確定性分析

由于水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案TN削減量是基于一維穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的,必須利用此方案下的污染物削減結(jié)果,通過已構(gòu)建的重污染區(qū)一維河網(wǎng)水環(huán)境數(shù)學(xué)模型進(jìn)行重新模擬計(jì)算,至模型穩(wěn)定后分析入湖控制斷面TN達(dá)標(biāo)的不確定性。

本次計(jì)算主要選取了4條入太湖典型河流直湖港、武進(jìn)港、漕橋河、太滆南運(yùn)河的入湖控制斷面,分別計(jì)算得出湖山橋斷面,姚巷斷面,百瀆港斷面,殷村港斷面的相關(guān)水質(zhì)的日變化趨勢(shì),見圖6。計(jì)算結(jié)果表明：13個(gè)主要入湖控制斷面TN質(zhì)量濃度計(jì)算值在變化趨勢(shì)中平均值均低于2 mg/L的近期TN水質(zhì)要求,水質(zhì)計(jì)算值的超標(biāo)率在20%以內(nèi),說(shuō)明此入湖控制斷面水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案的制定合理且成效顯著,水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案的削減計(jì)算結(jié)果合理,能對(duì)重污染區(qū)中的主要入湖斷面的水質(zhì)起到控制作用。

3.2 討 論

圖6 入湖控制斷面水質(zhì)計(jì)算模擬變化趨勢(shì)

根據(jù)現(xiàn)狀制定重污染區(qū)兩個(gè)污染控制實(shí)施方案的目標(biāo),一個(gè)側(cè)重于總量控制,一個(gè)側(cè)重于入湖河流控制斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo),其中總量達(dá)標(biāo)控制方案的污染物削減可以滿足重污染區(qū)內(nèi)部河網(wǎng)的環(huán)境容量的控制要求,但不能完全控制入太湖斷面水質(zhì),該方案可以作為近期實(shí)施方案制定;在遠(yuǎn)期可進(jìn)一步實(shí)施入湖控制斷面水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案,在總量控制基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)水質(zhì)達(dá)到功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)。但由于重污染區(qū)內(nèi)河流絕大部分屬非恒定流,其水動(dòng)力條件相對(duì)較為復(fù)雜,且太湖流域閘壩較多,水文條件會(huì)隨著這些閘壩的開啟和關(guān)閉而改變,還需進(jìn)一步研究出適合重污染區(qū)的污染物總量分配機(jī)制,從根本上來(lái)解決重污染區(qū)乃至整個(gè)太湖流域的水環(huán)境問題。

4 結(jié) 論

a.監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,太湖重污染區(qū)內(nèi)河流總氮濃度較高,入太湖監(jiān)測(cè)斷面總氮監(jiān)測(cè)值位于15.6～23.93mg/L之間,如此高濃度的總氮進(jìn)入太湖,勢(shì)必造成太湖水體總氮因子超標(biāo),需盡早制定入湖河流總氮污染控制方案。

b.總量達(dá)標(biāo)控制方案計(jì)算表明,總量達(dá)標(biāo)污染控制方案對(duì)入湖控制斷面總氮不能起到完全的控制作用,部分?jǐn)嗝婵偟圆贿_(dá)標(biāo),此方案可作為近期實(shí)施方案制定,在短時(shí)間內(nèi)通過相應(yīng)措施達(dá)到入湖控制斷面的近期水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求。

c.在總量控制的基礎(chǔ)上,入湖控制斷面水質(zhì)功能區(qū)達(dá)標(biāo)方案能較好的對(duì)13個(gè)主要入太湖斷面的水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制,基本實(shí)現(xiàn)河網(wǎng)水質(zhì)達(dá)到功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo),本方案可作為遠(yuǎn)期實(shí)施方案。

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A pollution control scheme based on discharge of sections with standard-reaching water quality(TN)into Taihu Lake in heavily polluted lake area

FU Hao1,SUN Han2,PANG Yong3,4
(1.Urban Planning Technology Consulting Center of Jiangsu Provincial Department of Housing and Urban-Rural Development,Nanjing 210013,China; 2.Jiangsu Surveying and Design Institute of Water Resources Co.,Ltd.,Yangzhou 225009,China; 3.College of Environment,Hohai University,Nanjing 210098,China; 4.Key Laboratory of Integrated Regulation and Resources Development of Shallow Lakes,Ministry of Education, Hohai University,Nanjing 210098,China)

Based on hydrological and water quality monitoring data of a heavily polluted area in Taihu Lake from October 26 to 28,2009,the water quantity and water quality in the heavily polluted area were analyzed,and a onedimensional water environmental mathematical model was established to simulate total nitrogen(TN)with different pollution control schemes.The results show that the current pollutant discharge scheme cannot meet the standard for TN discharge into the lake.In view of the lack of surface water quality standards for TN in rivers,we must work out a standard-reaching scheme that is stricter for water quality in water function zones based on the total pollutant standard-reaching scheme.This scheme can effectively improve the water quality(TN)of water discharged into Tiahu Lake and enable the water quality of the river network to reach the standards of water function zones.

water environmental mathematical model;heavily polluted area;total nitrogen;pollution control scheme;Taihu Basin

X26

A

10046933(2014)04003607

20131016 編輯：高渭文)

10.3969/j.issn.10046933.2014.04.008

國(guó)家自然科學(xué)基金(51179053);國(guó)家重大科技專項(xiàng)(2012ZX07506-002)

付浩(1987—),男,碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境系統(tǒng)規(guī)劃與綜合評(píng)價(jià)。E-mail：yyhyyc@163.com