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重污染河流水质量水量闸坝调控技术：理论、实践与展望

一、引言

1.1研究背景与意义

水是生命之源，是人类社会赖以生存和发展的重要基础资源。在全球范围内，虽然水资源总量丰富，约为136亿立方千米，但其中淡水仅占2.5%左右，且人类可开发利用的淡水储量仅占地球总水量的0.26%，这些淡水在陆地上的分布还极不均匀。随着社会生产力的飞速发展和全球人口的急剧增长，全球水消耗量持续攀升，近20年来，世界年用水量以4%的速度递增，如今约15亿人口聚居地淡水匮乏，26个国家约3亿人完全处于缺水状态，水资源危机已成为本世纪继石油危机之后的又一重大危机，严重威胁着人类社会的生存与发展。

我国水资源总量位居世界第6位，然而人均占有量仅2300立方米，约为世界人均水平的1/4，位列世界第121位，是世界上13个贫水国家之一。从用水情况来看，全国用水量从1949年的1000多亿立方米增加到1997年的5566亿立方米，预测到2030年我国人口增至16亿时，人均水资源量将降至1760立方米，逼近用水紧张国家的标准。在669个被调查的城市中，400个城市常年供水不足，110个城市严重缺水。但与此同时，我国水资源在开发利用中浪费现象极为严重，有效利用率仅16%，例如造纸业生产1吨纸，我国需消耗400-500吨水，而欧共体国家只需5-200吨水；农业作为用水大户，浪费同样惊人，80年代我国单位国民生产总值取水量分别是美国和日本的15倍和31倍。在用水总量中，农业用水占比超70%，随着工业化、现代化、城市化进程加快，全国用水量仍会持续增加。

水资源的不合理利用与浪费，直接导致了水污染问题的日益严峻。世界范围内，每分钟约有100吨污水流入江河，多数河流受到不同程度污染，约40%的河流稳定流量遭受较为严重的污染。我国水污染形势同样不容乐观，2000年，全国工业和城市生活废水排放总量达415亿吨，其中工业废水排放量194亿吨，占47%；城市生活污水排放量221亿吨，占53%。废水中化学需氧量（COD）排放总量为1445万吨。据1999年度《中国环境状况公报》，我国主要河流有机污染普遍，水源污染突出。七大水系中，黄河五类水质占监测断面的63.1%；珠江三类和四类水质各占一半；松花江处于中等污染水平；淮河干流以三类水质为主，支流多为四类至五类；海河污染严重，五类及劣五类水质占监测断面的49.7%；辽河污染严重，五类水质占监测断面的69.3%。2000年全国七大重点流域污染程度从重到轻依次为辽河、海河、淮河、黄河、松花江、珠江、长江，其中干流仅57.7%的断面满足Ⅲ类水质要求，21.6%的断面为Ⅳ类水质，6.9%的断面属Ⅴ类水，13.8%的断面属劣Ⅴ类水质。水利部门调查显示，全国10万千米河流中，被污染河流占半数，4万千米河流不符合渔业水质标准，2400千米河流鱼虾绝迹。大型淡水湖（水库）水质普遍较差，75%以上湖泊富营养化加剧，如太湖处于富营养状态，滇池富营养化严重，洞庭湖、邵阳湖水质较差，白洋淀污染较重。36%的城市河段为劣Ⅴ类水质，多数城市地下水受到不同程度点状和面状污染，部分地区过量开采地下水，引发地面沉降、塌陷、地裂缝和海水入侵等地质问题。海洋污染恶化趋势也未得到有效控制，东海污染最重，渤海次之，南海水质相对较好，但四类和超四类水质仍分别占到14.95%和31.52%。

河流作为水资源的重要组成部分，是水污染防控的重点对象。闸坝作为常见的水利工程，具有洪水调节、灌溉、发电等多种功能，在水资源利用中发挥着关键作用。闸坝能够控制水流速度、水深和水量等因素，对河流水质和水量进行有效调节，从而减轻河流污染程度。在低流量条件下，闸坝的缓冲作用可减少污染物传播；通过合理设置闸门开度，能够控制河水流速，有效控制污染物传播，同时实现防洪、蓄水等功能；控制河床沉积物，有利于减少污染物累积，削减污染物浓度，降低河道淤积速度。但如果闸坝调度不合理，也会带来负面影响，例如枯水期河流上游和支流蓄积大量污水，汛期开闸泄洪导致污染团集中下泄，引发突发性水污染事件。因此，深入研究闸坝对重污染河流水质水量的调控技术，准确把握闸坝对河流水质水量的影响规律和作用机理，对于提高河流水质、保护水资源、合理利用水资源以及制定科学有效的河流污染治理措施具有重要的理论意义和实际应用价值，有助于实现水资源的可持续利用和水生态环境的保护与修复，促进人与自然的和谐共生。

1.2国内外研究现状

随着全球工业化和城市化进程的加速，水污染问题日益严重，重污染河流的治理成为研究焦点。闸