太湖流域典型区域污染物总量分配技术研究

利用流域水环境系统模型,以水功能区水质目标为依据,计算出长系列设计水文条件下的各控制单元的动态TMDL.基于水生态承载力权重,综合考虑社会、经济、环境等因素构建了多目标优化模型,在各控制单元的TMDL基础上,对污染物进行优化分配,得到各控制单元的污染物允许排放量和削减比例,从而形成了基于流域的总量分配技术体系.并将该方法应用于太湖流域典型区域污染物总量研究,实现了其污染物总量分配.     

太湖流域典型区域水生态环境系统模拟平台研究

针对流域水环境管理数字化和业务化的需求,基于地理信息系统、数字可视化和计算机仿真技术,在.Net框架下采用C#语言,开发出太湖流域典型区域数字水环境系统平台.该平台以水生态环境模拟模型为核心,面向数据和用户、界面友好、方便操作,解决了模型输人复杂易错、数据管理困难、模拟结果可视性低的问题,将水生态环境模型和GIS功能无缝连接.实现了对流域环境过程的长期连续模拟预测和仿真演示.可为流域水环境管理和水污染防治提供技术支撑.     

基于污染物总量控制的流域水环境 管理绩效优化研究 - 以吉林省招苏台河流域为例

为探寻流域污染物总量控制和水环境管理绩效之间的关系,建立覆盖流域社会、经济、生态的水环境综合管理绩效指标体系,计算环境绩效并分析其变化趋势,以水污染物削减量为决策变量,以投入资金量最小为优化目标,设置环境绩效优化、控制断面水质达标、污染物削减提升的约束条件,构建基于结构、工程、监管提升的流域水环境管理绩效优化模型。以吉林省招苏台河流域为例,利用Lingo8.0软件编程进行优化求解,得到优化方案总投资15.09亿元,COD、氨氮总削减量分别为9 879.1t,619.68t,规划期末水环境管理绩效提升至0.856。水环境管理绩效指标体系可较全面的反映绩效值的定量变化,得到的优化方案满足流域水环境质量改善和污染物总量控制的要求,有效降低资金投入,为流域管理和发展提供参考。     

太子河流域不同生态分区的水生态承载力年内变化研究

为实现太子河流域水生态系统的分区、分期保护,并达到太子河流域的水生态环境与社会经济协调发展的目标,采用系统动力学和隶属度相结合的方法,从分析流域的人口、社会经济、水资源、水环境、水生态系统之间的相互关系入手,考虑到各分区之间的水流、水质交替关系,建立了基于水生态分区的太子河流域水生态承载力大系统动力学仿真模型和量化模型。对其8个水生态分区的水生态承载力指标的年内变化情况进行模拟,并量化各分区12个月的水生态承载力值,最终确定各水生态分区的水生态承载力最小值出现的月份,为更好的实施流域可持续发展战略提供科学依据。     

三峡库区水环境模型系统构建

流域水环境受地形、气象、水文和社会经济等诸多方面的因素影响,其模拟分析是当前的研究热点也是一大难点。基于流域水循环机理,通过识别污染物主要来源和迁移途径,对流域及其内部发生的复杂污染过程定量化描述,构建了包含陆地模型、三维水动力模型和水质水生态模型的空-地-水一体化水环境模型体系,实现了大流域尺度水环境系统的高效模拟。通过模型条件节点和应用节点的协调运作,提升了水环境自动监控能力,实现了对全流域水环境状况实时模拟预测的业务化运行和突发事故的快速预警。将系统应用于三峡库区,验证了模型的有效性。研究成果可以为三峡库区的水环境管理提供可靠的技术支撑,对保障三峡库区水环境安全具有十分重要的现实意义。     

流域水环境数值模拟技术应用及研究展望

在气候变化与人类活动影响新形势下,流域水环境发生了很大变化。水环境数值模拟可以定量描述流域水环境演变过程,是水环境规划、管理与保护工作的重要研究手段。从地表水环境模型、地下水环境模型、流域非点源污染模型3方面,分类归纳了当前主要的水环境数值模拟技术;从流域水环境演变与调控、水利工程对流域水环境的影响研究、水污染防治工程设计、水资源保护规划与管理等方面,总结了流域水环境数值模拟技术的应用情况;最后分析了当前水环境模拟技术的不足,并对流域水环境数值模拟技术的发展趋势进行了探讨。     

流域水环境与生态学研究回顾与展望

简要分析了流域水环境与生态学的发展历程,系统介绍了2010年以来中国水利水电科学研究院水环境研究所取得的主要科研成果:(1)水环境监测技术与标准。形成了水环境监测分析技术与标准体系,研发了系列水环境监测标准物质,研究了水源地健康风险评价技术与水污染事件应急预警预报关键技术,研发了水环境监测新技术与设备;(2)流域水环境与水生态过程演变机理与模型。在大型水库重金属污染物水环境演变机理及效应、生源物质流域迁移转化特征及驱动机制、生态水文过程变异与河湖生态响应机制与流域水环境与生态模型等方面取得系列创新成果;(3)流域水质目标管理与流域水环境综合治理技术。形成了水功能区达标评价技术体系、流域容量总量控制技术体系,提出了流域水环境综合治理规划技术与湖库沉积物污染评价与生态疏浚方案制定技术,研发了生物慢滤水处理水质净化技术及设备;(4)河湖健康评估与水生态保护修复技术。提出了河湖健康评估标准,研究形成了河湖水系生态连通技术、生态流量确定技术、水质水量联合调度技术与水生态修复技术。最后分析了新时期水环境与生态学的科技需求,提出了水环境研究的展望。     

太子河流域环境流量保障管理系统平台构建及示范应用

本文依托辽宁省水资源管理系统,集成以环境流量计算与评估预警模型为核心,基于数据库技术、GIS技术和三维可视化技术的太子河流域环境流量管理系统,形成具有流域水环境系统仿真情景展示、模型驱动、信息查询、成果科学可视化与动态演示、流域环境流量保障决策支持等功能的流域水资源管理业务化平台。该平台可为管理部门提供决策依据。     

流域数学模拟系统发展方向及关键技术

重点介绍了黑河流域综合模型、数字流域模型、二元演化模拟系统以及黄河数学模拟系统等4个流域模拟系统的新进展;从发展理念、生产方式、质量评测、集成建模以及支撑途径等5个方面,凝练了系统模拟系统发展新态势,突出水-经济-生态过程的耦合模拟,注重构件化组装的集约化生产方式,突出模型科学评价和公共开发环境建设,重视多源数据同化和模型参数化.今后一个时期,要重点做好数学模型不确定性及评价技术、数学模型复杂数据高效存取及其仿真可视化、协调大尺度和跨学科模型集成及云服务技术、三维/四维变分同化技术、基于物联网的混合虚拟河流试验技术、水循环及其多物质输移过程和模拟技术等方面研究工作.     

流域水环境综合承载力多级多指标可拓评估

从水资源、水环境与水生态系统出发,结合流域水资源开发利用现状,构建了流域水环境综合承载力评价指标体系,建立了基于多级多指标可拓评价的流域水环境综合承载力评估模型。以广东省东江流域为例,依据可拓集合中的关联函数与关联度,由相应等级的关联度大小对流域水环境综合承载力评价体系中水资源、水环境与水生态三个子系统进行可拓评级分析,计算流域水环境综合承载力水平于某一等级的关联度,进而将其由简单的定性描述拓展到定量计算,从而得到较为准确的流域水环境综合承载力水平评价等级及其空间分异特征。     

松花江流域水污染特征及其调控对策

针对松花江流域日益突出的水问题,研究总结了流域水污染的五大特征,即:入河污水量大,点面源并重;有机污染严重,有机毒物突出;大城市排放集中;水污染趋势加重、冰封期问题突出;污染事故风险高。在此基础上,结合当前流域水环境管理的现状,识别了松花江流域水污染调控的主要问题,即缺乏系统协调性。提出松花江流域构建基于"自然-人工"二元水循环过程的水质水量联合调控体系的思路,在自然水循环和社会水循环两大层面七个方面基础上建立完整的水量控制及水质保障系统,并提出进行综合管理的体制和机制保障措施以及注重水污染的风险管理与应急机制建设的对策建议。     

淮河流域水污染成因及防治对策探讨

淮河流域水污染问题由来已久.有效开展水污染防治、保障流域的水安全,是淮河流域经济社会可持续发展的迫切要求.在概述淮河流域水污染状况,深入分析原因的基础上,初步探讨未来淮河流域水污染防治对策,提出转变水污染防治思路,统一规划,明确责任,建立国家支持与市场运作的治理体制,优化产业结构,逐步消除结构性污染比重,设立环境保护税等防治对策.     

基于水管理对象的数字流域顶层设计技术方法研究

水利信息化是实现水利现代化的基础和重要标志。以水管理对象为基础,利用现代信息技术构造数字流域,集中管理流域内的水事问题,是实现流域现代化管理的有效途径。从数字流域体系架构、水管理对象构造及全息化描述、基础平台构建、业务系统的构件化开发、数字功能流域等方面详细介绍了基于水管理对象的数字流域构造技术方法。     

以水功能区划和总体方案为依据全面推进太湖流域水环境综合治理

太湖流域水污染问题突出,2007年5月因太湖蓝藻暴发,引发了无锡市城市供水危机.2007年后,国务院先后批复了《太湖流域水环境综合治理总体方案》和《太湖流域水功能区划》,流域水环境综合治理得到全面实施.本文介绍了《太湖流域水功能区划》和《太湖流域水环境综合治理总体方案》的编制过程和主要内容,提出要以流域为单元,按照水功能区水质保护目标的要求,从严核定水功能区纳污能力,提出限制排污总量,并在此基础上制订流域水环境综合治理规划,予以实施.     

资源性缺水地区流域水环境承载力评价模型及其应用

在深入探讨水环境承载力理论体系的基础上,构建了基于水环境容量和生态环境需水量的水环境承载力评价预测模型,形成了适用于我国西北干旱区资源性缺水地区的水环境承载力研究体系。以陕西渭河段为例,通过建立河流水环境容量模型、生态需水量模型,应用系统动力学法并结合层次分析法模拟了流域水环境系统的动态变化,并且预测了2010-2020年不同方案下的水环境承载能力。结果表明:将开源、节流、治污等结合的综合方案可有效提高渭河流域水环境承载能力,所建模型对西北干旱区水环境承载力评价具有很好的适用性。     

建立水资源保护与污染防治工作协作机制的思考

针对我国水资源保护与水污染防治管理实践中存在管理目标不统一、管理标准和规范不兼容、管理体系缺乏统筹联动、管理环节衔接不顺畅、管理内容有交叉等问题,探讨了如何有效地建立我国水资源保护与水污染防治工作的协作机制。分析认为,有效的协作机制能从入河湖污染物排放总量控制、水体监测的规范化管理、水体监测体系建设和水环境联合执法、河湖水体污染过程监督管理、饮用水源保护和地下水资源保护等主要方面促使多部门达成共识,形成工作合力,应分别在国家、流域和地方层面分别建立相应的议事协调制度。具体措施包括通过规划编制、制定政策性文件等强化顶层设计,推动建立水资源保护与水污染防治工作协作机制。     

北运河流域管理体制机制的发展方向

通过对北运河流域自然环境和社会环境的分析,结合其流域面积广阔、涉及区县众多的特点,提出适合北运河流域发展的体制机制。在推行＂流域管理与区域管理相结合＂的管理模式下,遵循流域统筹规划、流域综合治理、流域统一协调的原则,采取＂统筹规划、标准划一、主动参与、部门协商＂的方式,制定考核机制、协商机制、参与机制、宣传机制和问责机制等,建立水资源保护、水资源配置、防洪减灾三大体系,以北运河综合治理为契机,实现全流域污水防治资源化的目标。     

黑河流域水资源管理模式研究

水资源管理模式是提高水资源动态管理的有效方式,为水资源高效配置和合理利用提供技术支撑。针对黑河流域水资源利用现状与存在的问题,分析和探讨了基于生态需水、水权框架、模拟模型和水资源信息系统的黑河流域水资源管理模式,展望了未来流域水资源发展方向。指出在未来应加强人类活动影响下流域水资源污染研究,流域地表水与地下水联合调度管理和水资源合理配置与流域集成管理研究。     

基于多种方法的太湖综合水质评价比较

水污染是太湖主要的水环境问题之一,准确合理地评价太湖水质状况对该地区水环境治理具有至关重要的作用。利用单因子水质标志指数法、综合水质标志指数法、改进的综合水质标志指数法及基于污染物权重的灰色关联分析法对2004—2013年典型断面的水质进行评价,水质单项指标评价表明太湖东部及东南部污染较严重且主要污染物为NH3-N,与该地区水体富营养化现状一致,综合水质评价表明近年来太湖水质呈逐年转好的趋势;对比研究结果表明,综合水质标志指数和改进的综合水质标志指数更接近太湖水质的真实情况,其中改进的综合水质标志指数法考虑了最差污染因子对综合水质的影响,克服了单项指标算术平均带来的误差,能真实反映流域的污染状况,为水环境治理工作提供更可靠的依据。     

基于补水配置情景的河流水质及环境容量研究

黄河最重要的子流域之一汾河流域是山西省的政治文化中心和重要农业产区,也是全国的主要能源基地,汾河流域目前面临严重的缺水与水生态问题,而生态补水是一项重要举措。为定量评价生态补水对流域水质与水环境容量的影响,本文构建了汾河水质水量联合模拟平台（FRSYS）,由5个子模型构成,以污染源调查计算和生态补水配置情景为基础,考虑了两种不同补水方案条件下,对汾河干流30个主要断面的水质状况与水环境容量进行了定量评价。结果表明,汾河流域年排放污染物COD和氨氮分别为5.34和0.96万吨/年,太原及其下游断面未能达到目标要求,太原、临汾断面的水质较差;现状水资源条件下汾河COD和氨氮的容量分别为2.67和0.14万吨/年,生态补水方案可有效改善水质状况,低生态补水方案补水2.5亿m3,对水环境容量影响不大,高补水方案补水3.9亿m3,可相应提高汾河干流COD和氨氮8%和12%的水环境容量。