饮用水水库非点源污染研究及水质保护体系构建

摘要

水资源供需矛盾的日益突出，已经成为世界范围的战略性问题之一。我国水环境形势十分严峻，非点源污染已成为我国水环境恶化和湖泊水库富营养化的重要原因，对饮用水源的安全构成了严重威胁。因此，控制非点源污染、保护生态环境对保障饮水安全、实现我国环境和社会协调发展具有重要的理论和现实意义。
　　汤浦水库是绍兴地区近200万人的饮用水水源水库。但是也面临着日益严峻的非点源污染与水体富营养化问题。基于此，本文以汤浦水库为研究对象，建立流域非点源污染模型（SWAT模型）对流域非点源污染进行定量化模拟评估，并在此基础上构建了适用于非点源污染流域的二维水动力-水质耦合模型，揭示了营养盐在库区的输移扩散规律，为水质改善和流域的综合治理提供技术支撑与科学依据。本文主要研究内容与成果如下：
　　在对水库水质调查的基础上，研究了水体中营养盐、活性硅、重金属等污染物时空变化规律。结果表明：汤浦水库水体中氨氮和总氮浓度在空间上有比较明显的差异；同时，其浓度也受季节的影响，即使同一釆样点的氨氮浓度也会由于釆样时间的不同而发生变化。总磷浓度则受季节影响较大，总体来看，2月份水体TP浓度最低，8月份次之，5月份最高。水体中可溶硅浓度与叶绿素a浓度呈显著正相关。重金属则主要聚集于底层。Cd、Cr、Pb三项均未检出，Cu、Z n均匀无较大波动，Fe、M n在水库中的浓度具有明显的分层，各层浓度差别较大。
　　在收集汤浦水库流域的空间数据和属性数据的基础上，建立了汤浦水库流域非点源污染模型。基于此模型，选用典型水文年的相关数据对流域非点源污染负荷时空变化进行分析。在时间分布上，各种非点源污染年内的产出主要在汛期，集中在降雨量较大的月份。在空间分布上，各类非点源污染负荷集中在流域东部和南部地区。流域内部单位面积污染负荷耕地所占比例最大，其次是城镇用地，林地、果园相比污染负荷较小。
　　构建汤浦水库二维水动力-水质耦合模型，对汤浦水库非点源污染物在水库的迁移扩散规律进行模拟研究。通过研究不同水库运行条件下总氮、总磷及氨氮等污染物进入水库后的迁移扩散规律，结果表明水库以正常水位运行时有利于污染物扩散，且污染物不会影响到取水口水质。
　　富营养化评价结果表明该汤浦水库处于中度富营养化水平，从入库到坝前，水体富营养化水平有先增加后减小的趋势。库区中部水体营养化程度高，坝前位置营养化程度较低。水库水体中磷是限制性元素，水库具有内源富营养化与外源污染型富营养化协同作用的特征。因此采取多种措施，在控制流域非点源污染进入水库的同时，对水库沉积物中含有的大量内源污染物也要加以防控，以降低入库营养盐含量，控制内源污染释放量，进而减缓水体富营养化过程。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2国内外研究进展

1.3 研究内容和技术路线

2.1 自然地理概况

2.2 社会经济概况

2.3 流域污染源解析

2.4 水库污染防治控制

第三章 汤浦水库水质特性研究

3.2 营养性污染物时空变化规律

3.3 金属污染物规律

3.4 活性硅规律

3.5 水质指标垂向分布规律

3.6 水质指标季节性分布规律

3.7 本章小结

第四章 流域非点源污染模拟研究

4.1 模型基本过程

4.2 模型基础数据库构建

4.3 参数敏感性分析

4.4 参数率定及验证

4.5非点源污染负荷产出的时间分布

4.6非点源污染负荷产出的空间分布

4.7 不同土地利用类型的非点源污染负荷

4.8流域非点源污染控制情景

4.9本章小结

第五章 非点源污染对水质影响模拟研究

5.1 汤浦水库水动力模拟

5.2 污染物迁移过程模拟

5.3 本章小结

第六章 汤浦水库水质富营养化评价

6.1 水体富营养化的表现

6.2富营养化评价指标

6.3富营养化的评价标准

6.4富营养化评价方法

6.5 水库富营养化评价结果

6.6 本章小结

第七章汤浦水库水环境保护体系

7.1水源地保护总体方案

7.2综合治理总体方案

7.3汤浦水库水源地保护总体方案建设内容

7.4 本章小结

第八章 结论与展望

8.1 主要结论

8.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录