1、本科毕业论文系列开题报告环境工程宁波市周公宅皎口水库流域水质模拟研究一、选题的背景与意义饮用水是人类生存的基本需求。饮水安全不仅事关经济社会可持续发展，更影响人体健康和国计民生的重大问题。伴随着社会经济的快速发展和城市化进程的迅速推进，许多河流由于点源和面源污染加剧而丧失了饮用水功能，水库已经成为目前最重要的城市集中式饮用水供水水源。皎口水库、周公宅水库是宁波市区的主要饮用水水源地，总库容分别为119亿立方米和112亿立方米，皎口水库和周公宅水库联合调度后，向宁波市区供水规模为50万吨/日，已经成为宁波市可持续发展的重要支撑因素。然而，皎口周公宅水库水源地流域附近存在多种污染源，例如农村生活污
2、水、生活垃圾，羊、鸡、猪等畜牧养殖，竹笋罐头加工企业等工业污染源，农业面源以及农家乐、漂流等旅游业污染源，使得水库水体受污染程度不断加重，直接威胁到宁波市饮用水安全。因此，对皎口周公宅水库水源地的保护和管理展开系统研究，具有十分重要的意义。水库水源地的水质变化规律的研究是水源地保护的基础，而水质模拟是研究水库水源地的水质变化规律的重要途径，也是建立科学合理的水源地污染物排放控制方案的主要理论依据。对皎口周公宅水库流域进行水质模拟研究，预测分析流域中污染物的迁移转化规律，为今后水环境管理，从而确保宁波市水库水源地饮用水安全，具有深远而现实的意义。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题本论文针对宁波
3、市周公宅皎口水库流域水质模拟的研究，主要有三方面内容流域污染源调查与负荷计算，流域水质模拟和流域水容量计算。具体的基本内容如下皎口周公宅水库流域污染源调查与负荷计算。在大量调查数据的基础上，估算皎口周公宅水库流域内主要污染源的污染负荷，分析污染负荷空间分布特征，确定需要进行水质模拟、水环境容量计算以及总量控制的主要污染因子。皎口周公宅水库流域水质模拟。应用WASP水质模型，并在完成对皎口周公宅水库流域水系概化、边界条件设置、模型参数率定、污染负荷输入等过程的基础上，对该流域内的水库及主要干流河段进行模拟，再对比水质模拟结果与实测结果进行模型校验。皎口周公宅水库流域水环境容量计算。根据现状水质模
4、拟数据、水质标准限制以及各河段的设计流量条件，建立适合皎口周公宅水库流域的水环境容量计算模式。论文拟解决的主要问题是对所确定的各种主要污染因子进行水质模拟，由模拟结果确定，以目前社会经济发展水平形成的该污染因子污染负荷对库区水质影响状况，从而应控制超标因子的排放浓度。计算流域水环境容量以确定满足水功能区划确定的水环境质量标准要求的污染因子的最大允许污染负荷量，为今后水环境管理提供科学依据。三、研究的方法与技术路线研究方法首先，调查周公宅皎口水库流域的污染源，包括农村生活、工业、农业和旅游业污染源。并分别估算每一种污染源的污染负荷，并进行汇总分析。其次，建立水质模型，主要包括流域水系概化、边界条
5、件设置、模型参数率定、污染负荷输入等。进行水质模拟并对模拟结果进行分析。最后，对流域范围内的河道进行水环境容量的计算。技术路线流域内污染源调查与负荷计算流域污染负荷汇总分析建立水质模型流域水质模拟水质模拟结果分析流域水环境容量计算。四、研究的总体安排与进度1）2010112620101215阅读相关文献资料，考虑整体方案，完成开题报告和文献综述，进行开题；2）201112162011311水库流域内污染源的现场调查并去有关部门获取相关数据；3）20113122011420建立水质模型，进行水质模拟；4）2011421201156进行水环境容量计算；5）2011572011512整理总结，完成毕
6、业论文，准备答辩。五、主要参考文献1金树权水库水源地水质模拟预测与不确定性分析D浙江浙江大学环境与资源学院，20082杨丽芳淮南市地表水环境容量研究D安徽安徽理工大学，20073张明亮河流水动力及水质模型研究D大连大连理工大学，20074谢永明环境水质模型概论M中国科学技术出版社，19965徐祖信，廖振良水质数学模型研究的发展阶段与空间层次J上海环境科学，2003，22279856傅国伟河流水质数学模型及其模拟计算M，北京中国环节科学出版社，19877于顺东，尤学一WASP水质模型检验及参数敏感度分析J水资源与水工程学报，2007，18641448陈美丹，姚琪，徐爱兰WASP水质模型及其研究进
7、展J水利科技与经济，2006，1274204229贾海峰，程声通，杜文涛GIS与地表水水质模型WASP5的集成J清华大学学报，2001，41812512810KARLERICHL，KATRINF，MARTINABSTRUCTURALUNCERTAINTYINARIVERWATERQUALITYMODELINGSYSTEM，JECOLOGICALMODELLING，2007，20428930011KARLERICHLTESTINGFORTHETRANSFERABILITYOFAWATERQUALITYMODELTOAREASOFSIMILARSPATIALANDTEMPORALSCALEBASE
8、DONANUNCERTAINTYVSCOMPLEXITYHYPOTHESIS,JECOLOGICALCOMPLEXITY，2006，324125212杨家宽，肖波，刘年丰，等WASP6水质模型应用于汉江襄樊段模拟研究J水资源保护，2005，21481013ARTIOLIY，BENDORICCHIOG，PALMERILDEFININGANDMODELINGTHECOASTALZONEAFFECTEDBYTHEPORIVERITALY，JECOLOGICALMODELLING，2005，184556814周华河流综合水质模型QUAL2K应用研究J中国水利水电科学研究院学报，2010，8171751
9、5PALMIERIV，CARVALHORJQUAL2EMODELFORTHECORUMBATARIVER，JECOLOGICALMOELLING,2006，19826927516ROBERTAS，MARCOA，ACUTISA，ETALMODELLINGTHEPOINTANDNONPOINTNITROGENLOADSTOTHEVENICELAGOONITALYTHEAPPLICATIONOFWATERQUALITYMODELSTOTHEDESEZEROBASIN，JSCIENCEDIRECT，2008，226818817武君河流水质模拟预测的常用方法研究与新方法探索以淮河安徽为例D合肥合肥工业大
10、学，200518唐迎洲WASP5水质模型在平原河网区水环境模拟中的开发与应用D南京河海大学，200419廖振良，林卫青，徐祖信WASP5系统及其述评J上海环境科学，2001，2013620陈家军，于艳新，李森，等QUAL2E模型在呼和浩特市水质模拟中的应用J。水资源保护，2004，31421宋玉龙，夏福成QUAL2E模型在小清河水质模拟中的应用J水利科技与经济，2008，14864364422孙颖，陈肇和，范晓娜，李志群河流及水库水质数学模型及通用软件综述M，水资源保护，2001年，2820毕业论文文献综述环境工程宁波市周公宅皎口水库流域水质模拟研究摘要水质模型是一个用于描述物质在水环境中的混
11、合、迁移过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、空间的定量关系，是水环境污染治理规划决策分析中的重要工具。自1925年以来，水质模型已被研究了80来年。在此，首先将介绍水质模型发展的三个历史阶段。其次着重介绍两种通用于河流和水库的水质模型WASP和QUAL系列模型的研究现状。并简单介绍了水库流域水质模拟研究现状。最后，说明水质模型研究目前存在的主要不足之处和未来发展的趋势。关键字水质模型；WASP系列模型；QUAL系列模型；河流；水库1水质模型的发展历史水质模型是一个用于描述物质在水环境中的混合、迁移过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、空间的定量关系，是水环境污染治理规划决策分析中的重
12、要工具。自1925年以来，水质模型已被研究了80来年。从水质模型研究发展的时间顺序上看，大致可以分为以下3个阶段15第一阶段（19251980年）这一阶段模型研究对象仅是水体水质本身，被称为“自由体”阶段。也就是说，在这一阶段模型的内部规律只包括水体自身的各水质组分的相互作用，其它如污染源、底泥、边界等的作用和影响都是外部输入。在这一阶段，开始主要研究受生活和工业点污染源严重污染的河流系统，输入的污染负荷仅强调电源，但随着对面源控制的要求和将以前外部过程如底泥作用内在化的要求的增加，应用这类模型的时代便结束了。第二阶段（19801995年）这一阶段可以说是水质模型研究快速发展的阶段，相较于第一
13、阶段，这一阶段增加了状态变量（水质组分）的数量；在在多维模型系统中纳入了水动力模型；将底泥等作用纳入了模型内部；与流域模型进行连接以使面污染源能被连入初始输入。这一阶段，由于水质模型的约束更多了，预测的主观性大大减少了。第三阶段（1995年至今）随着发达国家对面污染源控制的增强，面源污染减少了。而大气中污染物质沉降的输入对河流水质的影响日显重要。因此，在这阶段，增加了大气污染模型，能够像对沉降到水体中的大气污染负荷直接进行评估一样，对来自流域的负荷进行评估。可见，水质模型一直在不断改进和完善中，以适应越加复杂的实际环境状况。2水质模型研究现状目前，国内的水质模拟预测主要集中在以点源污染为主的大
14、江大河的研究，而很少有以面源污染为主的山溪性水库的水质模拟预测的研究。国外虽然已经有很多针对以面源污染为主的以流域为对象的流域综合水质模型，但是这些模型往往需要大量的基础数据和参数，而国内由于很多基础资料缺乏或不共享，所以很难将国外这些大型的机理性模型应用到国内研究中。而WASP和QUAL系列模型，即可用于河流、河口，也可以同时用于湖泊、水库等水体的水质模拟，并且已普遍应用于国内外水质模拟应用研究中。WASPWATERQUALITYANALYSISSIMULATIONPROGRAM是美国环境保护局提出的水系统，包括河流、水库、河口、海岸的通用模拟框架。WASP提供了一个很灵活的模拟系统，在其基
15、本程序中反映了对流、弥散、点杂质负荷与扩散杂质负荷以及边界的交换等随时间变化的过程6。目前国内外对WASP5和WASP6应用研究已经比较成熟。唐迎洲7在现有平原河网水质数学模型功能分析比较的基础上，结合平原河网水环境变化特征，选择了WASP5系统作为平原河网水质模拟的基本工具。针对WASP5系统自带的DYNHYDS水动力模型基本功能的局限性，以及平原河网水力调控系统复杂的特征，选择了具有产汇流模拟、闸坝控制模拟及河网水流模拟等功能的三级联解平原河网水动力模型替代DYNHYDS，通过编程实现了三级联解平原河网水动力模型与WASP5水质模型的耦合。使之可以应用于平原河网水环境的模拟，为引调水工程实
16、施方案的确定提供理论依据。贾海峰8等以密云水库为背景分析了WASP5模型与GIS的集成形式,并以半紧密内嵌的集成形式建立了WASP5模型与GIS间的集成模型系统。研究结果表明WASP5模型与GIS空间建模功能的集成强化了模型的功能,为地表水水质空间模拟提供了有力的支持。杨家宽9等应用WASP6对汉江襄樊段现状水质进行了模拟研究,研究的水质指标包括BOD5、NH3N、DO,并用2001年实测值对水质模型模拟结果进行校验。研究结果表明BOD5、NH3N、DO模拟的平均相对误差分别为107、110和56。WASP6应用于汉江的水质模拟能够取得较满意的结果。国外学者ARTIOLIY10等通过建立WAS
17、P6模型，模拟了PO河中各种营养负荷的季节性变化。并利用CZ模型对模拟结果在生物化学和生态方面进行比较，为PO河今后的规划管理提供了科学依据。QUAL模型经历了从最初的QUAL到QUAL再到QUAL2E进而发展到QUAL2K的过程。其中QUAL2E、QUAL2K模型是目前比较常用的河流水质模型11。陈家军12等建立了呼和浩特市的河流水质模型,选用BOD5,CODMN作为模拟污染指标,并给出模型关键参数的确定方法,并利用QUAL2E模型使用有限差分方法求解包括反应机制在内的对流弥散物质输移方程,可用于充分混合的树枝状河流,能模拟多种水质组分的特性，选用QUAL2E模型进行河流水质模拟分析,检验Q
18、UAL2E模型参数。并通过模拟结果表明,模型合理有效,能很好地描述河流的水质状况,可进一步为水环境规划提供有利工具和科学的参数依据。宋玉龙13等利用QUAL2E模型在小清河济南段中的应用，模拟了河流全程BOD的变化。并通过结果表明，模拟值和实测值的误差为4681574，模拟效果良好，说明了该模型是一种实用有效的水质模型，能为制订和实施河道综合水质规划提供科学的决策依据。除此之外，郭磊14等建立水动力、水体污染物输运及底泥污染物输运数值模型,采用有限差分与有限体积相结合的方法,对北大港水库氯离子进行动态数值模拟。通过对计算值和实测值的比较分析,验证了模型的可靠性。该研究模拟了水库5种蓄供水方案,
19、得到各方案流场及水体和底泥氯离子浓度动态变化规律,同时分析了流速、水体氯离子浓度与底泥氯离子浓度差对底泥氯离子释放速度及释放总量的影响。揭示了北大港水库各运行方式流场及水质变化规律,为更好地发挥引黄济津及南水北调东线工程调蓄水库作用提供了保证。金树权1以浙江省湖州市老虎潭水库流域为研究对象，结合源头溪流一维水质模型，完全混合湖库水质模型和DILLON模型，实现了不同水文条件和不同排污条件组合下河流一水库系统水质的联合模拟预测，并提出了相对合理的流域污染物控制对策和方案。3存在的问题及发展趋势水质模型在应用研究中主要存在的问题缺乏统一考虑地下水与地表水之间相互转换的综合水质模型对污染物在水体中的
20、迁移转化还有许多不清楚之处，很多过程不易用数学方法表达，因此较难进行水质数学模拟不确定性研究不足，确定性与多种不确定研究方法在水质模型中的耦合还有待完善15。水质模型发展的特点可以归结为3个增长和2项技术。3个增长即研究范围日益扩大、状态变量不断增多、时空网格几何增长。2项技术GIS成为水质模型的平台利用GIS技术，不光能处理海量的数据，使得输入输出变得非常容易，还能对水质计算结果进行空间分析，使对复杂模型的理解变得容易，并得到很多有价值的信息，从而辅助决策。实时监测被纳入模型系统。随着RS、GPS以及GIS这3个被称为“3S”技术的发展以及它们在水质模型研究中的应用，可以做到实时、动态地应用
21、模型分析和解决水环境问题16。参考文献1金树权水库水源地水质模拟预测与不确定性分析D浙江浙江大学环境与资源学院，20082杨丽芳淮南市地表水环境容量研究D安徽安徽理工大学，20073张明亮河流水动力及水质模型研究D大连大连理工大学，20074谢永明环境水质模型概论M中国科学技术出版社，19965徐祖信，廖振良水质数学模型研究的发展阶段与空间层次J上海环境科学，2003，22279816孙颖，陈肇和，范晓娜，李志群河流及水库水质数学模型及通用软件综述M，水资源保护，2001年，287唐迎洲WASP5水质模型在平原河网区水环境模拟中的开发与应用D南京河海大学，20048贾海峰，程声通，杜文涛GIS
22、与地表水水质模型WASP5的集成J清华大学学报，2001，4181251289杨家宽，肖波，刘年丰，等WASP6水质模型应用于汉江襄樊段模拟研究J水资源保护，2005，21481010ARTIOLIY，BENDORICCHIOG，PALMERILDEFININGANDMODELINGTHECOASTALZONEAFFECTEDBYTHEPORIVERITALY，JECOLOGICALMODELLING，2005，184556811周华河流综合水质模型QUAL2K应用研究J中国水利水电科学研究院学报，2010，81717512陈家军，于艳新，李森，等QUAL2E模型在呼和浩特市水质模拟中的应用J
23、。水资源保护，2004，31413宋玉龙，夏福成QUAL2E模型在小清河水质模拟中的应用J水利科技与经济，2008，14864364414郭磊，高学平，张晨，赵玉明北大港水库水质模拟及分析J长江流域资源与环境，2007，161111515姜云超，南忠仁水质数学模型的研究进展及存在的问题J兰州大学学报，2008，44571116武君河流水质模拟预测的常用方法研究与新方法探索以淮河安徽为例D合肥合肥工业大学，2005本科毕业设计环境工程宁波市周公宅皎口水库流域水质模拟研究RESEARCHONNINGBOZHOUGONGZHAIJIAOKOURESERVOIRBASINWATERQUALITYSIM
24、ULATIONI摘要【摘要】本论文针对宁波市周公宅皎口水库流域水质模拟的研究，首先介绍水质模拟研究的现状，再进行皎口周公宅水库流域污染源调查与负荷计算。在大量调查数据的基础上，估算水库流域内主要污染源的污染负荷，分析污染负荷空间分布特征。然后进行皎口周公宅水库流域水质模拟。应用WASP73水质模型，并在完成对水库流域水系概化、边界条件设置、模型参数率定、污染负荷输入等过程的基础上，对该流域内的水库及主要干流河段进行模拟。最后进行水库流域水环境容量计算。根据现状水质模拟数据、水质标准限制以及各河段的设计流量条件，建立适合皎口周公宅水库流域的水环境容量计算模式。【关键词】皎口周公宅水库；负荷；WA
25、SP模型；水质模拟；水环境容量RESEARCHONNINGBOZHOUGONGZHAIJIAOKOURESERVOIRBASINWATERQUALITYSIMULATIONABSTRACT【ABSTRACT】INORDERTORESEARCHTHEWATERQUALITYOFNINGBOZHOUGONGZHAIJIAOKOURESERVOIRBASIN,THISPAPERINTRODUCESTHESTATUSQUOOFWATERQUALITYSIMULATIONANDCALCULATEPOLLUTIONLOADINTHERESERVOIRBASININTHEBASISOFLOTSOFSURVE
26、YDATAANDTHESPACEDISTRIBUTIONFEATURESOFPOLLUTIONLOAD,AWATERQUALITYMODELWASP73HASBEENIMPLEMENTEDTHEMODELSIMULATESTHEWATERQUALITYOFTHERESERVOIRINTHEBASINANDTHEMAJORRIVERAFTERFINISHINGTHEPROCESSESSUCHASRESERVOIRBASINGENERALIZED,BOUNDARYCONDITIONSSETTING,MODELPARAMETERRATESETANDPOLLUTIONLOADINPUTANDACCOR
27、DINGTOTHEWATERQUALITYSIMULATIONRESULT,WATERQUALITYSTANDARDCONSTRAINTSANDTHEDESIGNFLOWOFEACHSEGMENT,AWATERENVIRONMENTALCAPACITYCOMPUTINGMODELWHICHISSUITABLETOTHEJIAOKOUZHOUGONGZHAIRESERVOIRBASINISESTABLISHED【KEYWORDS】JIAOKOUZHOUGONGZHAIRESERVOIRLOADWASPMODELWATERQUALITYSIMULATIONWATERENVIRONMENTALCAP
28、ACITYII目录1绪论111引言112国内外研究进展1121水质模型的发展阶段1122水质模型研究现状2123水环境容量研究现状313研究热点及存在的问题314研究目标和内容32周公宅皎口水库流域污染源调查与负荷计算521污染源调查方法与类型522生活污染源5221生活污染源调查及污染负荷估算5222生活污染源污染负荷估算结果623畜禽养殖污染10231畜禽养殖污染源调查及污染负荷估算10232畜禽养殖污染负荷估算结果1024农业面源污染13241农业面源污染源调查及污染负荷估算13242农业面源污染负荷估算结果1325旅游业污染源17251旅游业污染源调查及污染负荷估算17252旅游业污染
29、负荷估算结果1726工业污染源17261重点工业污染源调查及污染负荷估算17262一般工业污染源调查及污染负荷估算1827流域污染负荷汇总分析193周公宅皎口水库流域水源保护区水质模拟2231WASP水质模型简介2232流域水系概化2233模型系统参数设置36331模型的基本假设36332河道水力系数及水质参数36333模型边界条件37334污染负荷输入43335水质模拟结果444周公宅皎口水库流域水环境容量计算5741水环境容量计算方法5742水质控制断面5743水文设计条件5844计算结果585结论63参考文献65致谢错误未定义书签。11绪论11引言饮用水是人类生存的基本需求。饮水安全不仅
30、事关经济社会可持续发展，更影响人体健康和国计民生的重大问题。根据世界卫生组织WHO调查，人类所得的80的疾病与饮用水不安全有关。据德国乌拍塔尔气候、环境和能源研究所估计，全世界每年都有1500万人因缺水或饮用不干净的水致病死亡，26亿人生活在水质低于西方标准的环境里。近年来，饮用水安全问题己引起各国政府的高度关注了，并成为全球性的重大战略问题之一。目前，我国饮用水安全形势十分严峻。据国家环保部发布的2009年中国环境状况公报显示全国地表水污染依然较重，七大水系总体为轻度污染，浙闽区河流为轻度污染，西北诸河为轻度污染，西南诸河水质良好，湖泊（水库）富营养化问题突出。伴随着社会经济的快速发展和城市
31、化进程的迅速推进，许多河流由于受到各种污染加剧而丧失了饮用水功能，水库已经成为目前最重要的城市集中式饮用水供水水源。皎口水库、周公宅水库是宁波市区的主要饮用水水源地，皎口水库和周公宅水库联合调度后，向宁波市区供水规模为50万吨/日，已经成为宁波市可持续发展的重要支撑因素。然而，皎口周公宅水库水源地流域附近存在多种污染源，例如农村生活污水、生活垃圾，羊、鸡、猪等畜牧养殖，竹笋罐头加工企业等工业污染源，农业面源以及农家乐、漂流等旅游业污染源，使得水库水体受污染程度不断加重，直接威胁到宁波市饮用水安全。因此，有必要对皎口周公宅水库水源地的保护和管理展开系统研究。水库水源地的水质变化规律的研究是水源地
32、保护的基础，而水质模拟是研究水库水源地的水质变化规律的重要途径，也是建立科学合理的水源地污染物排放控制方案的主要理论依据。对皎口周公宅水库流域进行水质模拟研究，预测分析流域中污染物的迁移转化规律，为今后水环境管理，从而确保宁波市水库水源地饮用水安全，具有深远而现实的意义。12国内外研究进展121水质模型的发展阶段水质模型是一个用于描述污染物质在水环境中的混合、迁移过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、空间的定量关系，是水环境污染治理规划决策分析中的重要工具。自1925年以来，水质模型已经被研究了80来年。从水质模型研究发展的时间顺序上看，水质模型经历过以下3个阶段14第一阶段（192519
33、80年）这一阶段被称为“自由体”阶段，模型研究对象仅仅是水体水质本身。也就是说，在这一阶段模型的内部规律只包括水体自身的各水质组分的相互作2用，其它如污染源、边界、底泥等的作用和影响都是由外部输入。在这一阶段，开始是主要研究受生活和工业点源严重污染的河流系统，输入的污染负荷仅是强调点源，但随着对面源控制的要求和将以前外部过程内在化的要求的增加，应用这类模型的时代便结束了。第二阶段（19801995年）这一阶段可以说是水质模型研究快速发展的阶段，相较于第一阶段，这一阶段增加了状态变量（水质组分）的数量；在在多维模型系统中纳入了水动力模型；将底泥等作用纳入了模型内部；与流域模型进行连接以使面污染源
34、能被连入初始输入。这一阶段，由于水质模型的约束就更多了，预测的主观性大大减少了。第三阶段（1995年至今）随着发达国家对面污染源控制的增强，面源污染减少了。而大气中污染物质沉降的输入对河流水质的影响日显重要。因此，在这阶段，增加了大气污染模型，能够像对沉降到水体中的大气污染负荷直接进行评估一样，对来自流域的负荷进行评估。可见，水质模型一直在不断改进和完善中，以适应越加复杂的实际环境状况。122水质模型研究现状国外水质模型研究起步比较早。经过近一个世纪的发展，河流水质模型的研究已日趋成熟，在此期间，相继出现了一批功能强大、通用性好、准确可靠的综合水质模型，如QUAL系列和WASP系列等。而国内水
35、质模型研究起步较晚，落后国际水平较多。多为直接应用国外尤其是美国的先进模型，或者基于国外模型进行二次开发，模型原始开发研究极少。WASPWATERQUALITYANALYSISSIMULATIONPROGRAM模型是美国环境保护局提出的水系统，包括河流、水库、河口、海岸的通用模拟框架。WASP提供了一个很灵活的模拟系统，在其基本程序中反映了对流、弥散、点杂质负荷与扩散杂质负荷以及边界的交换等随时间变化的过程5。目前国内外对WASP5和WASP6应用研究已经比较成熟。唐迎洲6选择了WASP5系统作为平原河网水质模拟的基本工具。通过编程实现了三级联解平原河网水动力模型与WASP5水质模型的耦合，使
36、之可以应用于平原河网水环境的模拟，为引调水工程实施方案的确定提供理论依据。贾海峰7等以密云水库为背景分析了WASP5模型与GIS的集成形式,并以半紧密内嵌的集成形式建立了WASP5模型与GIS间的集成模型系统，为地表水水质空间模拟提供了有力的支持。杨家宽8等应用WASP6对汉江襄樊段现状水质进行了模拟研究，并取得了较满意的结果。QUAL模型经历了从最初的QUAL到QUAL再到QUAL2E进而发展到QUAL2K的过程。其中QUAL2E、QUAL2K模型是目前比较常用的河流水质模型9。陈家军10等利用QUAL2E模型建立了适用于呼和浩特市的河流水质模型，并通过模拟结果表明,模型合理有效,能很好地描
37、述河流的水质状况,可进一步为水环境规划提供有利工具和科学的参数依据。PALMIERIV11等利用QUAL2E模型对CORUMBATA河进行模拟，并得到了较好的模拟效果，为今后CORUMBATA河的规划提供了良好的理论基础。宋玉龙12等利用QUAL32E模型在小清河济南段中的应用，模拟了河流全程BOD的变化。除此之外，KARLERICHL13等研究了一个河流水质模型系统存在的结构性不确定性，对模型不确定性进行了分析。ARTIOLIY14等定义并模拟了受意大利PO河影响的海岸带的水质，确定了富营养化污染对该河的影响程度。ROBERTAS15等模拟了意大利威尼斯咸水湖点源和非点源的污染物氮的负荷，为
38、保护威尼斯湖提供了理论依据。123水环境容量研究现状水环境容量的概念首先是由日本学者与60年代提出来的。据全国水环境容量核定技术指南中指出“水环境容量是在给定水域范围和水文条件，规定排污方式和水质目标的前提下，单位时间内该水域最大允许纳污量。因此，可以简单认为“水环境容量是某一水体在给定的水文、水质目标和排污方式下的最大纳污量”。水环境容量的研究大致经历了一下三个阶段1680年代初，主要是结合环境质量评价等项目进行研究，研究集中在水污染自净规律、水质模型、水质排放标准制定的数学方法上，从不同角度提出和应用了水环境容量的概念，在此阶段对水环境容量的研究多采用相对较为简单的水质模型“六五”攻关期间
39、，一部分高校和科研机构联合，把水环境容量理论同水污染控制规划相结合，得到了一批有实效的成果，初步显示了水环境容量理论与实际相结合的威力，这一时期的研究对污染物在水体中的物理、化学行为进行了比较深入、系统的探讨“七五”阶段是国家环保科技攻关研究把水环境容量理论推向系统化、实用化的新阶段，对部分污染物在水体中的物理、化学行为及水污染物总量控制等方面取得了重要成果，对我国水环境容量研究发展的科学化，起到了积极的推动作用。13研究热点及存在的问题目前，水质模型发展的热点可以归结为3个增长和2项技术。3个增长即研究范围日益扩大、状态变量不断增多、时空网格几何增长。2项技术GIS成为水质模型的平台利用GI
40、S技术，不光能处理海量的数据，使得输入输出变得非常容易，还能对水质计算结果进行空间分析，使对复杂模型的理解变得容易，并得到很多有价值的信息，从而辅助决策。实时监测被纳入模型系统。随着RS、GPS以及GIS这3个被称为“3S”技术的发展以及它们在水质模型研究中的应用，可以做到实时、动态地应用模型分析和解决水环境问题17。水质模型在应用研究中主要存在的问题缺乏统一考虑地下水与地表水之间相互转换的综合水质模型对污染物在水体中的迁移转化还有许多不清楚之处，很多过程不易用数学方法表达，因此较难进行水质数学模拟不确定性研究不足，确定性与多种不确定研究方法在水质模型中的耦合还有待完善18。14研究目标和内容
41、4论文研究所要达到的预期目标是通过污染源调查及负荷计算，对所确定的各种主要污染因子进行水质模拟，由模拟结果确定，以目前社会经济发展水平形成的该污染因子污染负荷对库区水质影响状况，从而应控制超标因子的排放浓度。计算流域水环境容量以确定满足水功能区划确定的水环境质量标准要求的污染因子的最大允许污染负荷量，为今后水环境管理提供科学依据。本论文针对宁波市周公宅皎口水库流域水质模拟的研究，主要有三方面内容流域污染源调查与负荷计算，流域水质模拟和流域水容量计算。具体的基本内容如下皎口周公宅水库流域污染源调查与负荷计算。在大量调查数据的基础上，估算皎口周公宅水库流域内主要污染源的污染负荷，分析污染负荷空间分
42、布特征，确定需要进行水质模拟、水环境容量计算以及总量控制的主要污染因子。皎口周公宅水库流域水质模拟。应用WASP水质模型，并在完成对皎口周公宅水库流域水系概化、边界条件设置、模型参数率定、污染负荷输入等过程的基础上，对该流域内的水库及主要干流河段进行模拟，再对比水质模拟结果与实测结果进行模型校验。皎口周公宅水库流域水环境容量计算。根据现状水质模拟数据、水质标准限制以及各河段的设计流量条件，建立适合皎口周公宅水库流域的水环境容量计算模式。52周公宅皎口水库流域污染源调查与负荷计算21污染源调查方法与类型本次调查以全国水环境容量核定技术指南为指导，以实地调查和资料收集相结合，针对周公宅皎口水库流域
43、2008年和2009年的点源和非点源CODCR、氨氮、总氮和总磷，开展了全面、深入的调查。主要的污染源类型为城镇和农村生活污染源、畜禽养殖污染、农业面源污染、旅游业污染源和工业污染源。采用排污系数法计算库区污染物排放量。22生活污染源221生活污染源调查及污染负荷估算（1）调查结果根据调查，周公宅皎口水库流域内共有4个乡镇39个行政村，共有户籍人口42950人。其中，周公宅流域范围内包括章水镇、四明山镇、大岚镇三个乡镇，共计户籍人口17777人。周公宅以下皎口水库流域范围内有鹿亭和章水镇、大岚镇部分行政村，共计户籍人口25173人。表221周公宅皎口水库库区生活污染源源强系数人均污水排放量L/
44、人D人均CODCR排放量G/人D人均氨氮排放量G/人D人均总氮排放量G/人D人均总磷排放量G/人D800164405004注1，CODCR、氮氮排放系数参考宁波市污染源普查数据；2，总氮、总磷排放系数按当地农村生活污水平均浓度估算。（2）排放量计算利用乡镇人口数和污染物排放系数，计算生活污染物排放量。按排污系数法计算库区污染物排放量，计算方法如下SSWNP式中WS生活污染源污水或污染物的排放量；N人口数，水库流域内村庄人口状况如表222；PS生活污水或污染物排放系数，各系数取值见表221。（3）入河量计算由污水及污染物的排放估算入河量，计算公式如下RSSWW式中RSW生活污水或污染物入河量；入
45、河系数，取04。其中，由于水库流域范围内的村庄人口比较分散，缺少系统的排水管网和配套的污水处理设施，除杜岙村、上庄村、柿林村及梨州村4个行政村建造了农村生活污水分散式处理设6施，其它大部分农村生活污水未经处理直接排入附近溪流，最终排入水库。因此，库区生活污染源排放的污水及污染物的入河比例较高，参照宁波市周公宅皎口水库水环境容量及污染控制方案研究（2008年），确定流域内生活污染源入河系数取04。222生活污染源污染负荷估算结果根据上述计算方法和污染源调查结果，周公宅皎口库区生活污染水及主要污染物排放量及入河量估算结果见表222。7表222周公宅皎口库区人口、生活污染源排放量及入河量水库乡镇行政
46、村户籍排放量入河量名称人口污水CODCR氨氮总氮总磷污水CODCR氨氮总氮总磷万T/AT/AT/AT/AT/A万T/AT/AT/AT/AT/A周公宅水库章水镇（8个行政村）字岩下村5691661340608311038008306651362033204150033李家坑村8032345480711721465011709381923046905860047茅镬村3280958196304790599004803830785019202390019低坪村368107522030537067200540430881021502690021箭峰村31609231892046105770046036
47、90757018502310018杖锡村11303367641650206201651322706066008250066里梅村6531907390909531192009507631564038104770038燕麻村6821991408209961245010007971633039804980040四明山镇（5个行政村）北溪村9212689551313451681013410762205053806720054茶培村9662821578214101763014111282313056407050056平莲村51815133101075609450076060512400303037800
48、30梨洲村15944654954223272909023318623817093111640093唐田村195056941167328473559028522784669113914240114大岚镇（7个行政村）雅庄村14554249871021242655021216993484085010620085大路下村11483352687216762095016813412749067008380067新岚村12943778774618892362018915113098075609450076南岚村13453927805119642455019615713220078509820079大俞村4
49、271247255606230779006204991022024903120025华山村6051767362208831104008807071449035304420035柿林村70520594220102912870103082316880412051500417续表222水库乡镇行政村户籍排放量入河量名称人口污水CODCR氨氮总氮总磷污水CODCR氨氮总氮总磷万T/AT/AT/AT/AT/A万T/AT/AT/AT/AT/A皎口水库大岚镇（2个行政村）后朱村8772561525012801601012810242100051206400051上马村728212643581063132901060851743042505310043章水镇（5个行政村）童皎村10783148645315741967015712592581063007870063大皎村10563084632115421927015412332528061707710062杜岙村137240068213200325040200160
