張萬順，李 琳，彭 虹，張 瀟，夏 函，張紫倩

(1.武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430072；2.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430072；3.武漢大學(xué)中國發(fā)展戰(zhàn)略與規(guī)劃研究院，湖北 武漢 430072； 4.武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，湖北 武漢 430072)

城市是人類活動(dòng)和自然水循環(huán)相互耦合最劇烈的區(qū)域[1-2]，城市河網(wǎng)人工化程度高、水力結(jié)構(gòu)復(fù)雜、水資源開發(fā)強(qiáng)度大、污染負(fù)荷重、水質(zhì)性缺水問題顯著，成為河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變差或喪失的突出區(qū)域[3-5]。河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的良性發(fā)揮與流域水資源環(huán)境承載能力密切相關(guān)，科學(xué)度量以水環(huán)境容量為目標(biāo)的承載能力的空間異質(zhì)性[6]，明確容量不足的重點(diǎn)時(shí)段，可為保障流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、恢復(fù)河流生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提供科學(xué)管控方向，對(duì)城市河網(wǎng)水生態(tài)環(huán)境綜合治理與修復(fù)工程實(shí)施具有指導(dǎo)意義。

針對(duì)流域水環(huán)境容量不足的問題，眾多學(xué)者主要在水文條件、來流水質(zhì)、水利水電設(shè)施及引水工程等[7-10]影響因素和容量合理分配[11]方面開展了大量的研究，但研究區(qū)多集中在大中型流域或河段。復(fù)雜城市河網(wǎng)具有集水面積小、水力結(jié)構(gòu)復(fù)雜、社會(huì)分異特征明顯等特點(diǎn)，亟須建立考慮流域系統(tǒng)性特征、精準(zhǔn)反映水質(zhì)時(shí)空分異性的動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量核算方法。通過模型模擬流域動(dòng)態(tài)水質(zhì)狀況來計(jì)算水環(huán)境容量是當(dāng)下研究的主流方法之一[7-13]。耦合陸面單元、一維河網(wǎng)的“空-地-水”一體化模型體系能夠精準(zhǔn)模擬預(yù)測(cè)降雨、陸面、水體全要素和多過程的水動(dòng)力水質(zhì)變化[14-16]，并在不同尺度流域得到了廣泛應(yīng)用[16-19]，可作為核算城市河網(wǎng)動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量的模型基礎(chǔ)。考慮污染源分布及上下游關(guān)系，采用基于貢獻(xiàn)率的水體混合區(qū)控制達(dá)標(biāo)法[20]，可解決當(dāng)下環(huán)境管理核算容量僅在設(shè)計(jì)流量下關(guān)注目標(biāo)水質(zhì)斷面，對(duì)水環(huán)境容量動(dòng)態(tài)性和流域整體性考慮不足的局限[21]。

位于粵港澳大灣區(qū)的惠州市金山湖流域是我國長期高速粗放的發(fā)展方式導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不協(xié)調(diào)的典型復(fù)雜城市河網(wǎng)流域[22]。本文基于“空-地-水”一體化模型體系，構(gòu)建城市河網(wǎng)動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量計(jì)算模型，定量核算金山湖流域容量變化規(guī)律，以期為強(qiáng)人類活動(dòng)影響下的復(fù)雜城市河網(wǎng)開展精細(xì)化環(huán)境管控，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展提供借鑒。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

金山湖流域位于粵港澳大灣區(qū)東部的惠州市惠城區(qū)，東江流域中下游，西枝江左岸，入湖河涌包括金山河、河橋水、冷水坑和蓮塘布，水系如圖1所示，集水面積約63.7 km2。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，金山河上游激流坑水庫和河橋水上游山坪塘水質(zhì)優(yōu)于Ⅲ類，蓮塘布水庫水質(zhì)為Ⅴ類；金山河、河橋水、冷水坑和蓮塘布整體均為輕度黑臭，COD和TP為主要污染物。

1.2 數(shù)據(jù)來源

基于30 m分辨率的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)和金山湖流域2017年土地利用數(shù)據(jù)，得到各子流域匯水關(guān)系、面積、不透水面積占比、流域?qū)挾?、平均坡度等確定性參數(shù)。選用惠陽國家氣象站(23°05′N,114°25′E)2017年逐日氣溫、降雨、相對(duì)濕度和蒸發(fā)等數(shù)據(jù)作為輸入氣象條件。

圖1 金山湖流域水系及驗(yàn)證斷面分布Fig.1 Distribution of river system and verificationsections in the Jinshan Lake Basin

2 研究方法

基于“空-地-水”一體化模型體系等前期研究成果[14-16]，構(gòu)建金山湖流域動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量模型?！翱?地-水”一體化模型體系是一套應(yīng)用于流域水動(dòng)力、水質(zhì)、水生態(tài)模擬的模型體系，綜合考慮了多種因素影響下，水和污染物在流域氣象、陸面、水體3種要素內(nèi)的全流程遷移轉(zhuǎn)化。本文應(yīng)用該模型體系，將逐日降水?dāng)?shù)據(jù)作為邊界條件輸入暴雨洪水管理模型(storm water management model， SWMM)，進(jìn)一步集成至一維河網(wǎng)水動(dòng)力水質(zhì)模型。金山湖流域共劃分為153個(gè)子流域，95個(gè)出水口；基于金山河、蓮塘布、河橋水、冷水坑河道地形資料，4條河涌共劃分為20條河段，75個(gè)計(jì)算斷面。

2.1 動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量模型

構(gòu)建的金山湖流域“空-地-水”一體化的動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量模型包括水動(dòng)力學(xué)模型和污染物的對(duì)流擴(kuò)散模型。污染物遷移擴(kuò)散模型方程為

(1)

式中：ρ為污染物質(zhì)量濃度，mg/L；t為時(shí)間，s;u為x方向的流速，m/s；Ex為縱向彌散系數(shù)，m2/s；Sd為污染物輸移的源漏項(xiàng)，源項(xiàng)包括點(diǎn)面源污染物的負(fù)荷輸入，漏項(xiàng)包括需水量的輸出；k為污染物的衰減率，d-1。

水環(huán)境容量核算原理如圖2所示。各類源排放負(fù)荷對(duì)水質(zhì)呈線性影響，滿足迭加原理，在每一個(gè)混合區(qū)下游控制斷面上，點(diǎn)源和背景濃度(由來流背景濃度和面源污染共同影響)產(chǎn)生水質(zhì)響應(yīng)關(guān)系為

ρ(i,t)=ρi(t)+ρ0i(t)

(2)

式中：ρ(i,t)為第i個(gè)混合區(qū)下游斷面在t時(shí)刻的污染物質(zhì)量濃度，mg/L；ρi為第i個(gè)混合區(qū)t時(shí)刻中點(diǎn)源排放產(chǎn)生的質(zhì)量濃度，mg/L；ρ0i為第i個(gè)混合區(qū)t時(shí)刻的背景質(zhì)量濃度，mg/L。

圖2 水環(huán)境容量核算原理示意圖Fig.2 Schematic diagram of water environmentcapacity accounting principle

當(dāng)?shù)趇個(gè)混合區(qū)中第j個(gè)污染源排放廢水量恒定，排放污染物為單位負(fù)荷時(shí)，混合區(qū)下游邊界濃度變化值與廢水濃度關(guān)系見式(3)，在第i個(gè)混合區(qū)中第j個(gè)污染源的分擔(dān)率見式(4)：

(3)

(4)

式中：αij為第i個(gè)混合區(qū)中第j個(gè)污染源的污染物貢獻(xiàn)系數(shù)；ρij為第i個(gè)混合區(qū)中第j個(gè)污染源的排放質(zhì)量濃度，mg/L；Δρij為第j個(gè)污染源排放濃度為ρij時(shí)第i個(gè)混合區(qū)下游質(zhì)量濃度變化值，mg/L；rij為第j個(gè)污染源對(duì)第i個(gè)混合區(qū)斷面的分擔(dān)率。

排污口邊界條件為

(5)

式中qij為第i個(gè)混合區(qū)中第j個(gè)污染源排放的廢水量，m3/s。

當(dāng)該混合區(qū)下游斷面的水質(zhì)目標(biāo)濃度為ρb，某一時(shí)段內(nèi)河流的水環(huán)境容量W為

(6)

2.2 率定與驗(yàn)證

參考相關(guān)研究文獻(xiàn)得到金山湖流域不同地表類型污染物累積和沖刷參數(shù)取值范圍[18-19,23-24]，對(duì)比面源模型水量驗(yàn)證斷面(圖1)和實(shí)測(cè)匯水水量，結(jié)果如圖3(a)所示，各驗(yàn)證斷面水量誤差范圍為 -4.02%～3.00%，可見，SWMM模型能滿足模擬金山湖流域降雨徑流過程需求。

(a) 水量

(b) COD

(c) TP圖3 各河涌水量水質(zhì)率定驗(yàn)證Fig.3 Verification of water quality and quantityof each river

根據(jù)2018年12月和2017年8月遙感影像水質(zhì)反演結(jié)果，對(duì)金山湖流域河網(wǎng)水動(dòng)力水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行率定。金山河、河橋水、冷水坑和蓮塘布的糙率取值分別為0.05～0.055、0.035～0.055、0.05～0.055和0.045～0.055；各河涌的COD降解系數(shù)為 0.01～0.4 d-1，TP的降解系數(shù)為0.02～0.5 d-1。根據(jù)2019年1月水質(zhì)監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇各河涌和湖區(qū)模型計(jì)算斷面和水質(zhì)實(shí)測(cè)點(diǎn)位吻合的斷面(圖1)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如圖3(b)和3(c)所示，COD、TP質(zhì)量濃度模擬值與實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差范圍為-12.20%～14.04%和-10.48%～13.37%。表明模型模擬值與實(shí)測(cè)值吻合較好，能夠滿足本文的要求。

2.3 邊界條件確定

2.3.1水文條件

一般水環(huán)境容量計(jì)算按照GB 25173—2010《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》中規(guī)定，以90%保證率最枯月平均流量作為水文條件，但城市河網(wǎng)地區(qū)閘壩等水利設(shè)施眾多、生態(tài)基流不足、雨源特征明顯，降雨是造成面源污染的主要因素，且豐水期降雨對(duì)面源污染影響尤為突出。因此，為準(zhǔn)確掌握城市河網(wǎng)水環(huán)境容量動(dòng)態(tài)變化過程，選擇典型豐水年2017年為研究時(shí)段，以實(shí)際產(chǎn)匯流作為水文條件。

2.3.2水質(zhì)目標(biāo)

依照GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和《惠州市人民政府關(guān)于印發(fā)惠州市水污染防治工作方案的通知(惠府函〔2015〕476號(hào))》，根據(jù)金山湖流域?qū)嶋H情況，流域水體擬實(shí)現(xiàn)功能為娛樂和景觀用水，因此以Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為金山湖流域水環(huán)境目標(biāo)。根據(jù)GB 25173—2010《水域納污能力計(jì)算規(guī)程》，金山湖流域各河涌為小型河流，排污口混合區(qū)長度為1 km。

2.3.3污染物排放

各河涌點(diǎn)源及斷面分布如圖4所示，斷面匯入點(diǎn)源的流量及負(fù)荷如表1所示。金山河流域共9個(gè)點(diǎn)源，COD和TP入河負(fù)荷量分別為256.58 kg/d和5.47 kg/d；河橋水流域共30個(gè)點(diǎn)源，COD和TP入河負(fù)荷量分別為462.15 kg/d和11.14 kg/d；冷水坑流域共36個(gè)點(diǎn)源，COD和TP入河負(fù)荷量分別為380.15 kg/d和5.65 kg/d；蓮塘布流域共有23個(gè)點(diǎn)源，COD和TP入河負(fù)荷量分別為533.78 kg/d和3.44 kg/d。

表1 金山湖流域各河涌點(diǎn)源負(fù)荷Table 1 Point source load of rivers in the Jinshan Lake Basin

2.3.4污染源貢獻(xiàn)系數(shù)

本文根據(jù)2017年全年逐日動(dòng)態(tài)水文過程計(jì)算水環(huán)境容量，并非恒定的設(shè)計(jì)水文條件。水文過程不同導(dǎo)致河道內(nèi)水動(dòng)力條件不同以及污染源對(duì)混合區(qū)下游斷面的貢獻(xiàn)系數(shù)不同。因此，以2017年1月1日為例，各污染源的貢獻(xiàn)系數(shù)如表2所示。

表2 2017年1月1日各計(jì)算斷面污染源貢獻(xiàn)系數(shù)Table 2 Contribution coefficient of pollutionsource of each caculated section of 1st January, 2017

3 結(jié)果與分析

3.1 水環(huán)境容量時(shí)空分布特征

基于構(gòu)建的動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量計(jì)算模型，在氣象、排污口分布及排放負(fù)荷條件下，定量核算金山湖流域COD和TP的動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量，如圖5所示，COD和TP全年水環(huán)境容量分別為611.93 t/a和4.13 t/a。從時(shí)間尺度上看，各河涌逐日水環(huán)境容量呈現(xiàn)先上升后下降的動(dòng)態(tài)變化特征，4條河涌COD逐日容量之和在238.55～3 027.49 kg/d范圍波動(dòng)，TP逐日容量之和在3.73～58.02 kg/d范圍波動(dòng)?？傮w而言，枯水期水環(huán)境容量小于豐水期。以2月為枯水期典型月，金山湖流域COD平均容量為1 602.97 kg/d，TP平均容量為9.80 kg/d，均低于2017年點(diǎn)源負(fù)荷量，這主要是由于金山湖流域?yàn)榈湫陀暝葱秃恿髁饔?，枯水期流量較小，導(dǎo)致各河涌水動(dòng)力條件弱，污染物稀釋擴(kuò)散過程緩慢、容量不足。從空間尺度上看，各河涌水環(huán)境容量呈現(xiàn)明顯差別，對(duì)于COD而言，各河涌的水環(huán)境容量從大到小排序?yàn)椋汉訕蛩⒗渌?、蓮塘布、金山河；河橋水COD質(zhì)量濃度低于其他3條河涌，點(diǎn)源排放污水量為各河涌中最大且排放平均濃度最低，故河橋水COD容量最高。此外，蓮塘布COD容量與點(diǎn)源負(fù)荷比值為各河涌中最小，主要是由于蓮塘布COD污染負(fù)荷重且點(diǎn)源分布集中，表明水環(huán)境容量受點(diǎn)源分布影響較為明顯。對(duì)于TP而言，各河涌的容量從大到小排序?yàn)椋航鹕胶?、蓮塘布、河橋水、冷水坑；金山河年徑流量?1 402.35萬m3/a，是各河涌中最大值，水體的自凈稀釋能力和污染物受納能力較強(qiáng)。

(a) COD (b) TP圖5 各河涌逐日動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量Fig.5 Daily dynamic environmental capacity of each river

3.2 不同雨型對(duì)水環(huán)境容量的影響

選取2017年6—7月作為豐水期典型時(shí)段，2—3月作為枯水期典型時(shí)段，各河涌水環(huán)境容量與面源負(fù)荷量如圖6所示。分析COD和TP逐日水環(huán)境容量與降水量、面源負(fù)荷量的相關(guān)關(guān)系，Pearson相關(guān)系數(shù)如表3所示，其中枯水期僅發(fā)生2次大雨或暴雨降雨過程，無法進(jìn)行相關(guān)性分析。

豐水期典型時(shí)段內(nèi)，共發(fā)生34次中小雨(日降水量小于25 mm)和11次大雨或暴雨降雨過程(日降水量大于25 mm)。在中小雨降雨過程中，COD水環(huán)境容量與降水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，TP與之相反，主要原因是各河涌面源污染負(fù)荷隨降水量的增大而增大且滯后1 d；當(dāng)降水量小于1 mm時(shí)，降雨沖刷能力不足，幾乎不產(chǎn)生面源污染。COD水環(huán)境容量與面源負(fù)荷量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，表明金山湖流域中隨著降水量增大，COD面源負(fù)荷增大，且成為流域內(nèi)COD的主要來源。TP水環(huán)境容量與面源負(fù)荷量呈正相關(guān)關(guān)系，表明點(diǎn)源為金山湖流域內(nèi)TP的主要來源。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料可知，金山湖流域各河涌TP超標(biāo)嚴(yán)重，尤其在蓮塘布和冷水坑下游回水區(qū)。雖然降雨過程導(dǎo)致面源負(fù)荷增大，但降雨徑流中TP平均質(zhì)量濃度蓮塘布最高，為0.29 mg/L，仍比河道內(nèi)水體低。

在大雨或暴雨降雨過程中，COD和TP水環(huán)境容量與降水量均呈正相關(guān)關(guān)系。在此期間兩種污染物面源負(fù)荷量有所增加，但其水環(huán)境容量均明顯增大。對(duì)于COD而言，豐水期降雨天數(shù)相對(duì)較多，在大雨或暴雨過程前通常已有降雨過程，且沖刷之后的地表COD污染物累積量較少，雖有較大的降雨過程但面源負(fù)荷量并不完全隨降水量的增加而增大；對(duì)于TP而言，金山湖流域TP濃度地表本底值較高，負(fù)荷量的增加會(huì)導(dǎo)致容量降低?？傮w而言，水動(dòng)力條件改變對(duì)水環(huán)境容量的正向作用大于水體受納面源負(fù)荷量增加造成的負(fù)向作用，表現(xiàn)為隨著降水量的增加水環(huán)境容量增大。對(duì)比COD和TP的水環(huán)境容量變化規(guī)律可知，金山湖流域COD面源負(fù)荷對(duì)水環(huán)境影響較大，TP點(diǎn)源負(fù)荷對(duì)水環(huán)境影響較大。

(a) COD豐水期 (b) COD枯水期

(c) TP豐水期 (d) TP枯水期圖6 典型枯水、豐水期水環(huán)境容量與面源負(fù)荷Fig.6 Environmental capacity and non-point source load in typical dry season and wet season

表3 降水量、面源負(fù)荷量和水環(huán)境容量的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 3 Pearson correlation coefficient of rainfall, non-point source load and water environmental capacity

枯水期典型時(shí)段內(nèi)，共發(fā)生21次中小雨和2次大雨或暴雨降雨過程，在所有的降雨天數(shù)內(nèi)降水量與后一天各河涌的面源負(fù)荷呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，面源負(fù)荷量與水環(huán)境容量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。2月22日降水量達(dá)到最大，為33.9 mm，金山湖流域COD和TP面源負(fù)荷分別為38 423.04 kg/d和255.31 kg/d，水環(huán)境容量分別為238.55 kg/d和3.73 kg/d，遠(yuǎn)小于當(dāng)日點(diǎn)源負(fù)荷量，且河橋水的COD和TP水環(huán)境容量均為0。由于枯水期降雨較少，流域內(nèi)陸面單元污染物存在累積效應(yīng)，當(dāng)發(fā)生降雨時(shí)地表沖刷作用產(chǎn)生的面源負(fù)荷較大，污染物從地表進(jìn)入河道后水質(zhì)變差甚至超標(biāo)，導(dǎo)致流域水環(huán)境容量急劇減小。

3.3 生態(tài)補(bǔ)水對(duì)水環(huán)境容量的影響

金山湖流域不包括生態(tài)敏感區(qū)，因此參考水文學(xué)Tennant法[25]，確定不同比例的生態(tài)流量，核算金山湖流域全年動(dòng)態(tài)水環(huán)境容量，結(jié)果如圖7所示。金山湖流域內(nèi)無水文監(jiān)測(cè)站，流域多年平均徑流深為966 mm[26]，金山河、河橋水、冷水坑和蓮塘布4條河涌的多年平均徑流分別為1 970萬m3、948萬m3、508萬m3和2 210萬m3。根據(jù)流域特征和水期不同，生態(tài)基流一般為多年平均徑流的10%～30%，因此本文設(shè)置5%、10%、20%、30%和50%共5種不同生態(tài)流量保障情景。

(a) COD

(b) TP圖7 各河涌增加生態(tài)基流后水環(huán)境容量變化Fig.7 Capacity change of each river afteradding ecological base flow

由圖7可見，各河涌COD和TP水環(huán)境容量變化趨勢(shì)相似，均隨補(bǔ)充生態(tài)流量的增加而增大，且增大的速率逐漸變緩。說明金山湖流域各河涌2017年流量小于河涌所需生態(tài)流量，保障生態(tài)基流可顯著提高流域水環(huán)境容量。各河涌之間水環(huán)境容量提升效果也存在明顯差異性：在50%生態(tài)流量保障情境中，除冷水坑的COD和TP、河橋水的TP水環(huán)境容量僅提高26.08%、25.94%和31.79%以外，其余3條河涌容量與負(fù)荷量的比值均提高45%以上。冷水坑由于集水面積在各河涌中最小，多年平均徑流量較小，受河橋水匯入、點(diǎn)源負(fù)荷重的影響，有接近50%長度的河道由于下游金山湖頂托作用處于回水區(qū)，水動(dòng)力條件較弱，僅靠保障生態(tài)流量難以改善水環(huán)境質(zhì)量，需實(shí)施負(fù)荷量削減措施進(jìn)行治理。各河涌中河橋水TP點(diǎn)源負(fù)荷最大，因此需要削減負(fù)荷量以改善河橋水水質(zhì)。

為保障流域水環(huán)境容量充足和水質(zhì)達(dá)標(biāo)，以金山河為例探究在2017年基礎(chǔ)上需補(bǔ)充生態(tài)流量的動(dòng)態(tài)過程，結(jié)合水文Tennant法將補(bǔ)充生態(tài)流量限制在30%的多年平均徑流量內(nèi)，結(jié)果如圖8所示。總體而言，枯水期所需補(bǔ)充的生態(tài)流量約為多年平均徑流的22%，小于豐水期所需補(bǔ)充的生態(tài)流量。6月由于降水量較大，河道本底流量相對(duì)充足，需補(bǔ)充的生態(tài)流量最少約為13%。若控制補(bǔ)充的總水量不變，將補(bǔ)水過程均化，則逐日補(bǔ)充的生態(tài)流量為多年平均徑流的20.43%。

圖8 金山河補(bǔ)充生態(tài)流量動(dòng)態(tài)及平均過程Fig.8 Dynamics and average process of supplementaryecological flow in Jinshan River

以金山河所有斷面為對(duì)象，分別統(tǒng)計(jì)以動(dòng)態(tài)過程補(bǔ)充生態(tài)流量、總水量不變情況下平均補(bǔ)充生態(tài)流量和未補(bǔ)充條件下COD和TP水質(zhì)達(dá)標(biāo)率。未補(bǔ)充條件下，金山河COD和TP水質(zhì)達(dá)標(biāo)率僅為10.14%和2.47%，以動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行補(bǔ)水時(shí)金山河COD和TP水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分別顯著提升至92.05%和96.71%，平均補(bǔ)水的情況下，COD和TP水質(zhì)達(dá)標(biāo)率分別提升至91.78%和80.82%。平均補(bǔ)水過程雖能提高金山河水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，但相同的補(bǔ)水量下達(dá)標(biāo)率提升效果不如動(dòng)態(tài)過程。若保障平均補(bǔ)水過程達(dá)標(biāo)率不低于動(dòng)態(tài)補(bǔ)水過程，則補(bǔ)水量需在動(dòng)態(tài)補(bǔ)水過程基礎(chǔ)上增加10.64%。表明在水環(huán)境綜合治理與修復(fù)工作中，需明確流域本底水文和水質(zhì)變化規(guī)律，以動(dòng)態(tài)過程補(bǔ)充生態(tài)流量，保障所需生態(tài)基流，才能在滿足水環(huán)境容量充足且水質(zhì)達(dá)標(biāo)要求下，工程效益最大化。

4 結(jié) 論

a.2017年金山湖流域COD全年水環(huán)境容量為611.93 t/a，逐日波動(dòng)范圍為238.55～3 027.49 kg/d，TP全年水環(huán)境容量為4.13 t/a，逐日波動(dòng)范圍為 3.73～58.02 kg/d。

b.金山湖流域枯水期水環(huán)境容量較小，且與降水量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；豐水期容量隨降雨變化幅度較大，大雨或暴雨時(shí)期容量有明顯提升，中小雨時(shí)期COD水環(huán)境容量與降水量呈負(fù)相關(guān)，TP水環(huán)境容量與降水量呈正相關(guān)。

c.保障生態(tài)基流能明顯改善金山湖流域水環(huán)境容量不足的問題，全年動(dòng)態(tài)生態(tài)流量保障對(duì)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率提升效果明顯。