基于污染源优化削减模型的河网水环境容量计算与分配

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1、基于污染源优化削减模型的河网水环境容量计算与分配(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：马翔指导教师:毛献忠副教授二○一七年六月WaterenvironmentalcapacitycalculationandallocationbasedontheoptimalreductionmodelofpollutionThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScience

2、inEnvironmentalScienceandEngineeringbyMaXiangThesisSupervisor:MaoXianzhongJune,2017摘要摘要城市河网是城市环境的重要组成部分，具有用水水源、航运等功能，同时具有河流容污、景观娱乐等作用。但目前很多城市河网水质污染严重，污染源种类复杂，包括点面源污染、底泥释放，以及市政管网的错接和污水管道的泄漏等问题，给城市河网水质带来了巨大的压力。因此，河网污染源优化削减和环境容量的计算与分配，是水环境管理的重要内容和政策实施的依据。本文以常州市示范区河网为例，研究该河网的污染物

3、优化削减和水环境容量的分配。2013年至2016年河网水质监测资料表明，水质总体向好，局部区域水质仍有超标。枯季总氮、总磷、CODCr的平均值分别由2014年的峰值6.72mg/L、0.26mg/L和29.64mg/L下降到2016年的3.86mg/L、0.21mg/L和16.27mg/L。为使考核断面达到地表Ⅳ类水水质要求，本文采用CE-QUAL-W2水动力水质模型，建立污染源和河网水质响应关系，并结合线性规划中的最优化方法，提出河网污染源优化削减模型。以常州综合示范区河网为例，计算了各污染源贡献率以及约束条件下的各污染源的削减方案。计算结果

4、表明，枯季新澡港河和大湾浜总磷、氨氮、总氮和CODCr等负荷日削减量分别为7.26kg、174.62kg、283.57kg和148.73kg削减率分别为17.17%、37.75%、33.22%和6.79%，考察断面能达到地表Ⅳ类水水质目标。结合常州市综合示范区河网的特点，根据流量历时曲线，采用日最大允许负荷（TMDL）方法，通过污染源优化削减模型，计算了河网水环境容量，以及不同保证率和不同引水水质条件下各河段总磷、总氮、CODCr的TMDL值。采用CE-QUAL-W2模型分析河网污染物时空分布特点以及优化削减模型的计算结果，对污染负荷进行了详细

5、的分配。根据计算模型，采用MatlabGUI编写了流域水环境每日最大允许负荷（TMDL）计算软件，该软件可实现流域内各河段TMDL的计算与分配。计算结果表明，在枯季70%流量保证率，即上游日流量51万m³以及Ⅲ类来水条件下，新澡港河总磷、总氮、CODCr的污染物日最大允许负荷量分别为21.62kg、168.53kg和3692.98kg；在雨季70%流量保证率，即日流量108万m³以及Ⅲ类来水条件下，新澡港河总磷、总氮、CODCr的污染物日最大允许负荷量分别为44.97kg、329.42kg和7158.69kg。基于污染源优化削减模型的水环境容量

6、计算，在满足水质标准的前提下，可以较好的兼顾总量控制与分配的公平原则。关键词：常州市；污染削减；优化模型；TMDL；CE-QUAL-W2IAbstractAbstractUrbanriverisanimportantpartofurbanenvironment.Ithasthefunctionofwatersource,shipping,pollutantscontaminationandlandscapeentertainment.However,manyurbanriversarefacingseriouswaterpollutionpro

7、blems.Riverpollutiontypesincludepointandnon-pointsorcepollution,sendimentrelease,aswellasthemisconnectionofmunicipalpipenetworkandsewagepipelineleakageandsoon.Complexriverpollutiontypesbringgreatpressureonthewaterqualityofurbanriver.Therefore,calculationbasedonoptimalreducti

8、onofpollutionsourcesandwaterenvironmentalcapacity,hasbeentheimportantmeanso