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        農(nóng)村河道水環(huán)境承載力評價(jià)模型研究

        2014-10-15 01:02:56磊,趙
        海河水利 2014年2期
        關(guān)鍵詞:環(huán)境容量水樣河道

        韓 磊,趙 盼

        (1.天津市水務(wù)局,天津 300074;2.天津市海河管理處,天津 300141)

        作為農(nóng)村水體主要載體的農(nóng)村河道生態(tài)環(huán)境遭受了極大破壞,且大大削減了農(nóng)村河道的功能。城市河道水資源承載力、水環(huán)境承載力的研究已取得較多成果,而有關(guān)農(nóng)村河道生態(tài)環(huán)境承載力的研究還處于起步階段[1,2]。

        1 水環(huán)境承載力的研究方法

        1.1 指標(biāo)體系評價(jià)法

        指標(biāo)體系評價(jià)法根據(jù)各項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)的具體數(shù)值,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法或其他數(shù)學(xué)方法計(jì)算出綜合指數(shù),實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境承載力的評價(jià)。水環(huán)境承載力指數(shù)常用的計(jì)算方法有:向量模法、模糊綜合評價(jià)法和主成分分析法。

        1.2 系統(tǒng)動力學(xué)方法

        系統(tǒng)動力學(xué)方法從系統(tǒng)的內(nèi)部要素和結(jié)構(gòu)分析入手,通過一階微分方程組來反映系統(tǒng)各個(gè)模塊變量之間的因果反饋關(guān)系,進(jìn)而建立系統(tǒng)動力學(xué)模型。系統(tǒng)動力學(xué)模型以現(xiàn)實(shí)存在為前提,通過改變系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié)構(gòu),模擬不同發(fā)展方案下人口總量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和承載力之間的動態(tài)變化。系統(tǒng)動力學(xué)方法從整體上定量描述人口、資源、環(huán)境和發(fā)展之間的關(guān)系,揭示水環(huán)境承載力的動態(tài)性[3]。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于處理高階次、非線性、多重反饋、復(fù)雜時(shí)變的系統(tǒng)問題[4];而水環(huán)境承載力涉及社會、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境等諸多要素,要素之間存在著相互影響、相互制約的動態(tài)聯(lián)系。因此,系統(tǒng)動力學(xué)方法適用于水環(huán)境承載力的評價(jià)與預(yù)測,并具有較強(qiáng)的可操作性,但不適于長期發(fā)展前提下的模擬。

        2 農(nóng)村河道水環(huán)境承載力評價(jià)模型的構(gòu)建

        農(nóng)村河道水環(huán)境承載力評價(jià)模型的構(gòu)建基于河道環(huán)境容量。通過對農(nóng)村河道環(huán)境容量概念及內(nèi)涵的分析,可以得出農(nóng)村河道水環(huán)境承載力包括河道稀釋承載力和河道自凈承載力兩部分。

        2.1 河道環(huán)境容量概念及內(nèi)涵

        環(huán)境容量概念最初由日本學(xué)者在1968年提出,目的是在環(huán)境質(zhì)量管理中實(shí)施總量控制。在定義水環(huán)境容量時(shí),目前還沒有一個(gè)明確統(tǒng)一的概念,比較具有代表性的說法是,在一定的環(huán)境目標(biāo)下,某一水域能夠承擔(dān)的某種(類)污染物的最大允許負(fù)荷量,稱為該污染物在這一水域的水環(huán)境容量。按照污染物的降解機(jī)理,水環(huán)境容量可以劃分為稀釋容量和自凈容量兩部分。稀釋容量是指在給定水域的來水污染物濃度低于水質(zhì)目標(biāo)時(shí),依靠稀釋作用達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所承納的污染物量。自凈容量是通過水體沉降、生化、吸附等物理、化學(xué)和生物作用,給定水域達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所能自凈的污染物量。因此,水環(huán)境容量往往是一組數(shù)值,是在分析稀釋容量與降解自凈容量的基礎(chǔ)上,不改變排污口位置和水質(zhì)目標(biāo)等情況下,確定的農(nóng)村河道的水環(huán)境容量(E),如圖1所示。

        圖1 水環(huán)境容量構(gòu)成

        2.2 農(nóng)村河道水環(huán)境承載力計(jì)算模型

        2.2.1 河道水環(huán)境承載力模型

        計(jì)算河道水環(huán)境承載力的模型主要有根據(jù)河流段情況確定的零維模型、一維模型及二維模型,還有利用物質(zhì)平衡原理計(jì)算復(fù)雜河流斷面的黑箱模型。

        零維模型為:

        式中:W為河流水環(huán)境容量(g/s);Cs為計(jì)算河段水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)值(mg/L);Q為計(jì)算河段上游設(shè)計(jì)來水流量(m3/s);C0為污染物背景濃度(mg/L)為計(jì)算河段接納的污廢水總量(m3/s)。

        一維模型為:

        式中:k為污染物自凈系數(shù)(1/d);x為排污斷面距下游功能敏感斷面的距離(km);u為平均流速(m/s);其他符號意義同上。

        二維模型為:

        式中:h為河段平均水深(m);Ez為橫向擴(kuò)散系數(shù)(m2/s);其他符號意義同上。

        黑箱模型為:

        式中:Q1、Q2為計(jì)算河段上、下游斷面的流量(m3/s);C1、C2為計(jì)算河段上、下游斷面的污染物濃度(mg/L);Ks為污染物綜合削減系數(shù);其他符號意義同上。

        通過推導(dǎo)和變換,得出水環(huán)境容量計(jì)算模型表達(dá)式:

        由式(6)可以推出:

        這些模型在計(jì)算河道水環(huán)境承載力方面都有其自身的特點(diǎn),零維模型假定污水進(jìn)入河流后瞬時(shí)完全混合,主要適用于點(diǎn)源。對于推算較長河流段及橫向擴(kuò)散系數(shù)較大的河流,采用多維模型計(jì)算河流的水環(huán)境承載力。黑箱模型利用了物質(zhì)平衡原理,主要運(yùn)用在情況比較復(fù)雜的河流段計(jì)算河流水環(huán)境承載力。筆者計(jì)算農(nóng)村河流生態(tài)環(huán)境承載力采用了河道水環(huán)境容量概念模型。

        2.2.2 水環(huán)境容量概念模型

        根據(jù)河道水環(huán)境容量的概念,可以建立農(nóng)村河道水環(huán)境容量的表達(dá)式:

        式中:E為河道水環(huán)境容量(t/d);E稀釋為河道稀釋容量(t/d);E自凈為河道自凈容量(t/d)。

        2.2.3 河道稀釋容量(E稀釋)的計(jì)算

        對于可降解的污染物質(zhì)而言,在計(jì)算水環(huán)境容量時(shí),C0值一般選取計(jì)算河段上游斷面實(shí)測污染物濃度的年平均值。如果河流污染嚴(yán)重,上游河段的污染嚴(yán)重影響下游河段的水質(zhì)背景濃度,則選取上游河段的水質(zhì)規(guī)劃目標(biāo)值或天然情況下的河段背景值等。

        基于排入污染物濃度與河道功能區(qū)段水質(zhì)的差別,已知C0和Cs,可以將河道的稀釋容量表達(dá)為:

        2.2.4 污染物綜合衰減系數(shù)(Ks)的計(jì)算

        第一種為實(shí)測法。選取一個(gè)河道順直、水流穩(wěn)定、中間無支流匯入、無排污口的河段,分別在河段上游(A點(diǎn))和下游(B點(diǎn))布設(shè)采樣點(diǎn),監(jiān)測污染物濃度,并測定斷面平均流速,綜合衰減系數(shù)(Ks)計(jì)算公式為:

        式中:v為河道斷面平均流速(m/s);x為上下斷面之間的距離(m);CA為上斷面污染物濃度(mg/L);CB為下斷面污染物濃度(mg/L)。

        第二種為經(jīng)驗(yàn)公式法[5],其計(jì)算公式為:式中:P為河床濕周(m);懷特根據(jù)美國23個(gè)河系、36個(gè)河段資料多元回歸分析得到,參數(shù)α=10.3,γ=0.49,β=39.6,ξ=0.34;其他符號意義同上。

        2.2.5 河道自凈容量(E自凈)的計(jì)算

        自凈容量是給定水域通過水體沉降、生化、吸附等物理、化學(xué)和生物作用,達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)所能自凈的污染物量。可以設(shè)定一個(gè)聚集各種降解作用的河道綜合衰減系數(shù),則河道水環(huán)境自凈容量的表達(dá)式為:

        式中:V為水體體積(L);其他符號意義同上。

        3 白馬鎮(zhèn)岔河水環(huán)境承載力評價(jià)

        水環(huán)境承載力評價(jià)建立在水樣分析的基礎(chǔ)上,采用實(shí)時(shí)采集的水樣分析各種指標(biāo)的實(shí)際值,利用前述農(nóng)村河道水環(huán)境承載力評價(jià)模型進(jìn)行評價(jià)。

        3.1 取樣方法

        對水樣進(jìn)行監(jiān)測分析,采樣的原則要求所取水樣必須具有代表性,能夠真實(shí)反映水體的質(zhì)量。采樣時(shí)采集瓶或裝水容器必須事前洗干,以免雜質(zhì)進(jìn)入水樣中,影響水樣質(zhì)量。采樣前,先用水樣洗滌容器2~3次。有些測定項(xiàng)目對時(shí)間、溫度的變化非常敏感,最好現(xiàn)場測定。

        3.1.1 水樣采集

        (1)采集表層水。用桶、瓶等容器直接采取,一般將容器沉至水下0.3~0.5 m處采集。

        (2)采集深層水。將帶有重錘的具塞采樣器沉入水中,達(dá)到所需深度后(從拉伸的繩子標(biāo)度上看出),拉伸瓶口塞子上連接的細(xì)繩,打開瓶塞,待水樣充滿后提出來。

        3.1.2 水樣運(yùn)輸

        對采集的每一個(gè)水樣,都應(yīng)做好記錄,并在采樣瓶上貼好標(biāo)簽,運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。

        3.1.3 水樣保存

        (1)冷藏或冷凍。其作用是抑制微生物活動,減慢物理揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)速率。

        (2)加入化學(xué)試劑。加入酸或堿調(diào)節(jié)pH,能使一些化學(xué)成分在水樣中保持穩(wěn)定;加入生物抑制劑,可抑制微生物的氧化還原作用;加入氧化劑或還原劑,可使一些待測成分轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì),而且不干擾以后的分析測定。

        3.2 主要污染指標(biāo)選取

        試驗(yàn)的取樣地點(diǎn)為白馬鎮(zhèn)岔河,岔河是新橋河上游白馬河的支流,位于白馬鎮(zhèn)東側(cè),貫穿白馬鎮(zhèn)區(qū)。岔河匯水面積4.09 km2,穿越集鎮(zhèn)段長度1.17 km。岔河承擔(dān)著白馬鎮(zhèn)東半部近1 km2的生活、生產(chǎn)用水排放任務(wù),河道兩岸鎮(zhèn)區(qū)的總體規(guī)劃為居民區(qū),各種生活垃圾的排放導(dǎo)致水體污染日益嚴(yán)重。隨著白馬鎮(zhèn)三城九鎮(zhèn)建設(shè)的不斷推進(jìn),岔河已成為鎮(zhèn)區(qū)內(nèi)河,逐步開展岔河整治,增添城鎮(zhèn)綠色景觀。因此,在對岔河進(jìn)行功能區(qū)劃定位時(shí),把白馬鎮(zhèn)岔河劃分為農(nóng)業(yè)灌溉及一般景觀河道,其水體為國家地表水標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅴ類水。根據(jù)當(dāng)?shù)刂饕廴疚餇顩r,選取了5種污染指標(biāo)分別為總磷(TP)、總氮(TN)、生物耗氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)及pH值。

        3.3 污染指標(biāo)分析

        表1 5種主要污染指標(biāo)在不同月份的測定值 mg/L

        岔河水體中5種主要污染物隨月份變化狀況,如圖2-6所示。

        3.3.1 水體取樣分析

        水體取樣后,通過水質(zhì)分析可以得到以下結(jié)論:①由圖2可以看出,白馬鎮(zhèn)岔河水體的pH值較穩(wěn)定,季節(jié)變化起伏不大,主要位于7.8~8.1,水體呈弱堿性。②由圖3可以看出,白馬鎮(zhèn)岔河水體的TP最大值出現(xiàn)在春季(2008年4月15日測得),其值為0.32 mg/L,全年4個(gè)季度的均值為0.14 mg/L,達(dá)到了白馬鎮(zhèn)岔河作為農(nóng)業(yè)灌溉用水及一般景觀用水的Ⅴ

        分別用表格和柱狀圖的方式描述pH值、TP、TN、BOD、COD在4、8、10、12月4個(gè)月份里的變化狀況。

        圖2 不同月份pH值變化

        圖3 不同月份TP變化

        圖4 不同月份TN變化

        圖5 不同月份BOD變化

        圖6 不同月份COD變化

        5種主要污染指標(biāo)在不同月份取樣試驗(yàn)的測定值,見表1。類水標(biāo)準(zhǔn),即TP<0.2 mg/L。③由圖4可以看出,白馬鎮(zhèn)岔河水體的TN最大值出現(xiàn)在春季,其值為2.75 mg/L,全年4個(gè)季度的均值為2.43 mg/L,都超出了Ⅴ類水質(zhì)TN的標(biāo)準(zhǔn),即TN>2 mg/L。④由圖5可以看出,白馬鎮(zhèn)岔河水體的BOD最大值為7.76 mg/L,出現(xiàn)在夏季,達(dá)到了農(nóng)業(yè)灌溉用水及一般景觀用水的Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)(BOD<10 mg/L)。⑤由圖6可以看出,白馬鎮(zhèn)岔河水體的COD最大值為25.72 mg/L,出現(xiàn)在春季,于2008年4月15日測得,同樣達(dá)到了河道Ⅴ類水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)(COD<40 mg/L)。

        3.3.2 污染指標(biāo)隨季節(jié)變化分析

        對污染指標(biāo)隨季節(jié)變化進(jìn)行分析,可以得出以下結(jié)論:①7—8月,白馬鎮(zhèn)岔河處于汛期,降水多、徑流量大,各污染因子汛期的值分別為TP 0.04 mg/L、TN1.52mg/L、pH值7.8、BOD7.76mg/L、COD16.8mg/L;而枯水期(3—4、10—12月)降水量減少,徑流量小,各污染因子在枯水期的平均值分別為TP 0.18 mg/L、TN2.34 mg/L、pH 值 8.0、BOD 7.44 mg/L、COD 24.74 mg/L。這說明汛期水的污染程度輕于非汛期,一個(gè)原因是降雨量增大了岔河水體的環(huán)境承載力,另一個(gè)原因是正值農(nóng)作物生長旺盛期需要大量的N、P、K,從而在一定程度上減少了這些被沖入河道的污染物量,使得各項(xiàng)污染指標(biāo)值都有不同程度的降低。②2008年4月15日測定的污染物指標(biāo)都較其他時(shí)間偏高,尤其是TN的含量,原因是這個(gè)時(shí)節(jié)正是當(dāng)?shù)剡M(jìn)行春耕春種的時(shí)刻,大量使用化肥,而只有較少部分真正為農(nóng)作物生長所吸收,其余部分經(jīng)地表徑流或地下水直接進(jìn)入到岔河水體中,從而較大提高了TN的含量,對河水形成了嚴(yán)重污染。③秋、冬季節(jié)的水樣各項(xiàng)污染指標(biāo)值介于春夏之間,原因是秋冬季節(jié)屬農(nóng)作物生長淡季,化肥農(nóng)藥使用大量減少,降雨減少,地表徑流引起污染物進(jìn)入河道水體中的量也隨之降低,加上少部分水量蒸發(fā)的減少,相比春季不同程度地降低了污染物指標(biāo)值,而相對于夏季少了降雨和農(nóng)作物生長吸收。

        3.4 岔河水環(huán)境承載力計(jì)算

        3.4.1 選取TN為計(jì)算指標(biāo)

        根據(jù)試驗(yàn)資料,相比于其他4個(gè)指標(biāo)pH值、TP、BOD、COD,TN在春、夏、秋、冬各個(gè)時(shí)段內(nèi)的測定值分別為2.75、1.52、2.3、1.97 mg/L,幾乎都接近或超過了Ⅴ類水TN的標(biāo)準(zhǔn)限值2 mg/L,而其他指標(biāo)基本沒有超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)限值,根據(jù)最大值原理,選擇TN作為白馬鎮(zhèn)岔河污染的代表指標(biāo)值來計(jì)算河道水環(huán)境承載力。

        3.4.2 造成TN污染嚴(yán)重的因素分析

        結(jié)合白馬鎮(zhèn)岔河周邊的實(shí)際情況,經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)TN來源主要如下:

        (1)生產(chǎn)大量使用化肥、農(nóng)藥導(dǎo)致的污染[6]。首先,化肥、農(nóng)藥的利用率只有30%~40%,其余大都進(jìn)入到河道水體中,直接增加了水體中N的含量;其次,農(nóng)藥和除草劑的使用可能引起水生生物中毒,水生生物中毒又直接影響了水體中N元素的降解,加劇了水體中的TN含量。

        (2)養(yǎng)殖業(yè)污染[7]。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),大量畜禽糞便僅有少部分被直接還田、為農(nóng)作物生長綜合利用,大部分直接無組織的排放隨地表徑流進(jìn)入河道水體,從而導(dǎo)致了岔河水質(zhì)TN濃度增高。

        (3)生活污染。岔河周邊缺少專門的固體廢棄物處理設(shè)施,絕大部分生活污水直接進(jìn)入岔河中,這也是導(dǎo)致水體中TN增高的一個(gè)重要因素。

        (4)農(nóng)村污水處理水平低下。由于污水處理設(shè)施不完善,農(nóng)村污水處理水平很低。甚至有一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)廢水沒有經(jīng)過污水達(dá)標(biāo)處理,就直接排放到河水中,導(dǎo)致河水污染指標(biāo)增高。

        3.4.3 不同季節(jié)岔河水環(huán)境承載力計(jì)算

        水環(huán)境承載力計(jì)算公式為:

        將 Q=22.89m3/s、Cs=20 mg/L、Ks=10.3Q-0.49、x=1.166 km、μ=2.38 m/s代入式(12)和式(13),可以得到 E=31.536[22.89×(20-C0)+10.3×22.89-0.49×20×22.89×1.166/2.38×86 400]。

        再代入每個(gè)月份測得的C0,選取TN為代表指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見表2及如圖7所示。

        表2 TN為指標(biāo)的不同月份的水環(huán)境承載力值

        圖7 岔河不同月份TN的水環(huán)境承載力

        由圖7可知,白馬鎮(zhèn)岔河對于TN的容納能力已不容樂觀,特別是在春季,河道對于TN的承載能力為-12.46 t。由此可見,岔河河道水體中的TN含量已經(jīng)嚴(yán)重超出了Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn),夏季由于降雨及農(nóng)作物生長,岔河對于TN的承納能力還有一定的空間,其值15.70 t為全年的最高值;其次為冬季河道的納N能力,其值為5.40 t。岔河對于TN的吸納能力與河道內(nèi)的TN含量基本上達(dá)到一種平衡,使得岔河對于TN的承納處于飽和狀態(tài)。

        [1]王寧,劉平,黃錫歡.生態(tài)承載力的研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2004,20(6):278-281.

        [2]周虎成.江蘇農(nóng)村水利建設(shè)的現(xiàn)狀與問題[J].長三角經(jīng)濟(jì),2006,(8):59-62.

        [3]惠泱河,蔣曉輝,黃強(qiáng),等.二元模式下水資源承載力系統(tǒng)動態(tài)仿真模型研究[J].地理研究,2001,20(2):191-198.

        [4]王其藩.高級系統(tǒng)動力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1995.

        [5]SL348-2006.水域納污能力計(jì)算規(guī)程[S].

        [6]殷明.丹江口水庫水質(zhì)總氮超標(biāo)成因初步分析及控制對策[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007,30(7):35-36.

        [7]楊國麗.農(nóng)村水環(huán)境存在的問題及治理對策[J].水利電力科技,2006,32(4):39-42.

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