太湖流域典型区域污染物总量分配技术研究-中国水利水电科学研究院.PDF

第9卷 第1期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.9 No.1 2011年3月 JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch March，2011 文章编号：1672-3031（2011）01-0059-07 太湖流域典型区域污染物总量分配技术研究 1 1 1 2 张万顺 ，唐紫晗 ，王艳茹 ，徐德强 （1. 武汉大学 资源与环境科学学院，湖北 武汉 430079；2. 宜兴市水文水资源监测中心，江苏 宜兴 214200） 摘要：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。 关键词：总量分配；贡献度系数；TMDL；多目标优化 中图分类号：X820 文献标识码：A 1 研究背景 随着我国经济社会高速发展下的一些不合理的经济社会活动的出现，以及气候变化等原因共同 导致水生态环境恶化严重，成为制约经济社会可持续发展的重大瓶颈。实施流域污染物总量控制制 度、建立污染物总量分配技术，使流域内污染物排放量处于流域水生态承载能力范围内，这才能有 效抑制流域水污染恶化趋势。对此本文提出了太湖流域典型区域污染物总量分配技术，可为流域水 环境管理提供技术支撑，为遏制流域水环境继续恶化，保障经济社会可持续发展政策的实施提供参 考。 国外对总量控制的研究较早，一般将水环境容量的计算和负荷分配在同一过程中进行，多采用 ［1］ 随机理论和系统化结合的方法研究。Fujiwara等 基于概率约束模型，计算了水环境容量，并将允许 ［2］ 排放的污染物总量进行了分配；Loucks 等将流量等参数作为确定性变量处理进行水环境容量的研 ［3-4］ 究；Donald等 依据概率约束条件，运用优化模型研究了这一问题。我国的总量控制研究主要围绕 ［5］ 总量分配原则和分配方法展开，苏惠波 采用前苏联稀释倍数法改进后的数学模型对排污总量进行分 ［6］ 配；包存宽等 提出根据污染源对河流控制断面水质影响系数确定各污染源允许排放量的方法；胡康 ［7］ 萍等 以区域水体功能区划分、水环境容量计算和区域水资源水环境规划作为基础，提出了3种可行 ［8-9］ 的分配方法，并建立了相应的数学模型；李开明等 在多河段水质规划中，运用最优化原理建立了 区域水环境容量优化分配模型。由于太湖流域河网水系复杂，河道流向不稳，没有明显上下游边 界，加之闸站众多使水流受人为控制影响明显的特点，上述模型难以描述太湖流域污染物迁移转化 机理以及污染特性，不适用于太湖流域典型区域污染物总量研究。 本文利用流域水环境数学模型，计算出控制单元各排污口的贡献率，从而利用贡献率矩阵得到 了长系列设计水文条件下满足功能区水质目标的各控制单元的动态水环境容量，基于水生态承载力 权重，考虑社会、经济因素，得到多目标优化条件下的各控制单元的水污染物允许排放量和削减比 例。以太湖流域典型区域为例，针对太湖流域典型区域水文水质和污染源特点，考虑典型区域内的 社会、经济、生态等要素，实现了太湖流域典型区域污染物总量分配。 收稿日期：2011-01-20 作者简介：张万顺（1965-），男，甘肃人，教授，主要从事水环境数学模型的研究。E-mail：wszhang@ — 59 —