（自然地理学专业论文）佛山市主要河流水质与水环境容量研究.pdf

摘要 题目：佛山市主要河流水质与水环境容量研究 专业：自然地理学 硕士生：李涛 指导教师：廖金凤教授 摘要 水环境容量是反映在特定功能条件下环境对污染物的承受能力，它是环境 科学中的一个重要的基本理论问题。它也是环境管理中的一个重要的实际应用 问题。在实践中，水环境容量是水环境目标管理的基本依据，是水环境规划的 主要环境约束条件，也是污染物总量控制的关键技术支持。水环境容量研究已 得到我国环境界的普遍关注，并且成为环境管理理论体系中的重要组成部分。 本文对佛山市的污染源现状和各主要河流的水环境质量现状作了较为全面 的资料收集，并在各主要河流的水质评价分析基础上，根据佛山市水环境功能区 划的水质目标，利用一维稳态水环境容量模型，计算出了各主要河流的水环境容 量值，为水环境定量化管理和制定水环境保护规划提供依据。 从污染源的统计分析看，佛山市工业污染源主要的排放行业是纺织、造纸和 发电等，城镇生活污染物的排放量也很大，是造成水质污染的重要原因，主要污 染类型是有机污染。从水质评价结果来看，主要是佛山水道，西南涌的水质超标 严重，是严重污染的河涌，其余河涌的部分河段有个别污染物的超标现象。在水 环境容量计算因子的选取上除常规项目高锰酸钾指数和氨氮外，首次对氰化物、 挥发酚、汞和铅进行了其水环境容量的计算，计算因子的选取兼顾有机污染物、 无机污染物和重金属污染物。结果表明，佛山水道、潭州水道和西南涌的c 0 d 。 和n h 。h 两种污染物的排放量超出了各自的水环境容量大小，其余河涌的污染物 排放量没有超出各自的水环境容量，这有利于适当发展工业和进行城镇开发。 最后针对造成佛山市河流污染的原因和本文的分析，提出了有效控制和改善 佛山市各主要河流水体水质的措旌。 关键词：佛山市水环境容量水体水质 a b s t r a ( 可 t i t l e ：t h ew a t e rq u a l i t ya n dw a t e re n v i r i o n m e n t a l c a p a c i t ys t u d y0 ft h em a i nr i v e r si nf o s h a n m a j o r ：n a t u r a lg e o g r a p h y n a m e ：l i t a o s u p e r v i s o r ：l i a o j i n f e n gp r o f e s s o r a b s t r a c t w a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yi n v o l v e st h ee n d u r a n c eo ft h ee n v i r o n m e n t a g a i n s tt h ep 0 1 l u t i o ni ns p e c i f i cf u n c t i o n a l c o n d i t i o n s oi t i sa m a g n i f i c e n tb a s i ct h e o r e t i c a lp r o b l e m m e a n w h i l e ， i ti sa l s oav e r y i m p o r t a n tp r o b l e mo ft h ea p p l i c a t i o n i np r a c t i c e ，w a t e re n v i r o n m e n t a l c a p a c i t yp r o v i d e sb a s i sf o rt h eo b j e c t i v em a n a g e m e n to fw a t e re n v i r o n m e n t a n di t i st h ee n v i r o n m e n t a lb i n d i n gc o n d i t i o no fw a t e re n v i r o n m e n t a l p l a n n i n ga n dt h ek e yt e c h n 0 1 0 9 ys u p p o r tt oc o n t r 0 1t h et o t a lq u a n t i t yo f t h ep o l l u t a n t m u c ha t t e n t i o nh a sa l r e a d yb e e np u tt ot h es t u d yo nw a t e r e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yi nt h ec i r c l eo fe n v i r o n m e n ti nc h i n a ，w h i c hh a s b e e nb e c o m i n ga ni m p o r t a n tp a r to ft h et h e o r e t i c a ls y s t e mo fe n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n t t h i st e x tc o l l e c t sm o r ec o m p r e h e n s i v ed a t ao ft h ec u r r e n tp 0 11 u t i o n s o u r c e sa n de v e r ym a i nr i v e r sc u r r e n tw a t e re n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi n f o s h a n ， a n di na n a l y s ef o u n d a t i o nt oe v e r ym a i nr i v e rw a t e rq u a l i t y ， a c c o r d i n g t ot h ew a t e r q u a l i t yg o a l o ft h ef o s h a nc i t y sw a t e r e n v i r o n m e n t a lf u n c t i o nz o n e s u t i l i z eo n e d i m e n s i o n a ls t a b l es t a t ew a t e r e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t ym o d e l ，c a l c u l a t eo u tw a t e re n v i r o n e n t a lc a p a c i t y o fe v e r vm a i nr i v e r i ti sb a s i s e st ot h ew a t e re n v i r o n m e n t a lr a t i o n m a n a g e m e n ta n d a k i n gw a t e re n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o np l a n s b yt h ed a t aa n a l y s i so ft h ep o l l u t i o ns o u r c e s ，e v e r yi n d u s t r i a l e n t e r p r i s ee m i s s i o no r g a n i cp 0 1 l u t i o nm o r es e r i o u si nf o s h a nc i t y ， t h e e m i s s i o no ft h eu r b a nl i f ep o l l u t a n ti sv e r yl a r g et o o ，i t i so n eo ft h e i p o r t a n tr e a s o n st oc a u s ew a t e rp 0 1 l u t i o nt o o a c c o r d i n gt oa p p r a i s a l r e s u l to fw a t e rq u a l i t y ，m a i n l yt h ew a t e rc a p a c i t yo ft h ef o s h a nc h a n n e l a n dt h es o u t h w e s tr i v e re x c e e d ss t a n d a r ds e r i o u s l y ， t h e ya r et h em o r e 1 1 a b s t r a i = t p 0 1 1 u t e dr i v e r se s p e c i a ll y ， t h e r ea r ee x c e e d i n gs t a n d a r dp h e n o m e n o n so f s p e c i f i cp o l l u t a n t s i ns o m es e c t i o n so fo t h e rr i v e r s w h e nc h o o s i n g c a l c u l a t ef a c t o r so ft h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a d a c i t v 。 b e s i d e st h ec o d a n dt h en h d ni tc h o o s e sc y a n i d e ，v 0 1 a t i l i z ep h e n o l ，m e r c u r y ，p l u m b u mf o r t h ef ir s tt i m e ，i tg i v i n gc o n s i d e r a t i o nt ot h eo r g a n i e p 0 1 1 u t i o n ， i n o r g a n i cp 0 1 l u t i o na n dh e a v ym e t a lp o l l u t a n t r e s u l to fc a l c u l a t i o n i n d i c a t et h ee m i s s i o na m o u to ft h ec o da n dt h en h 3 一nb e v o n do n e so w nw a t e r e n v i r o n m e n t a lc a p a c it yo ft h ef o s h a nc h a n n e l ，t a n z h o uc h a n n e la n dt h e s o u t h w e s tr i v e r t h eo t h e rr i v e r se m i s s i o na m o u to fd 0 1 l u t i o na r r en o t b e y o n do n e sw a t e re n v i r o n m e n tc a p a c i t y t h i sh e l p sp r o p e rd e v e l o p m e n t i 几d u s t r ya n dc a r r i e so nu r b a nd e v e l o p m e n t f i n a l l yp u tf o r w a r de f f e c t i v e l ym e a s u r e st oc o n t r o l l i n ga n di m p r o v i n g e v e r ym a i nr i v e r sw a t e rq u a t y ，a c c o r d i n gt ot h er e a s o n so fc a u s i n gt h e r i v e rd o l l u t ea n dt h ea b o v ea n a l v s i s k e y 胃o r d s ： f o s h a nc i t y ：w a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y ；w a t e rq u a li t y l i i 前言 刖罱 水，作为人类所需的不可替代的一种资源，是社会发展和经济发展重要的 物质基础，是人民生活的重要保障，是社会可持续发展的重要支持之一。近几 十年来，伴随着经济的发展、人口的增长和人民生活水平的提高，水资源的需 求量急剧增加，同时由于大量工业废水和生活污水的排放，使得水环境质量下 降，并且有不断加重的趋势。许多地方，水资源已经成为制约国民经济发展的 瓶颈。1 9 9 2 年，1 0 0 多个国家元首和政府首脑，在巴西里约环境发展大会通过 的2 l 世纪议程里，共同写下了这样的警句：“水不仅为维护地球的一切生 命所必需，而且对一切社会经济部门都具有生活攸关的重要意义”。1 9 9 7 年 6 月，在纽约召开的联合国第二次全球环境首脑会议上，也提出了水资源问题 警告：“地区性的水危机可能预示着全球性危机的到来”。 我国人均水资源量仅为世界人均水资源占有量的四分之一，居世界第1 1 0 位。我国除了水资源不足和时空分布不均外，水质污染也是我国水资源紧缺的 主要原因之一。在人口密集，工业集中，商业活动频繁的城市，缺水已经表现 的十分尖锐。据统计，全国6 0 0 多个城市中，缺水城市已达3 0 0 余个，其中严 重缺水的城市有1 1 4 个“1 ，其中很大部分是由于水质污染造成的，水环境生态 系统蜕变严重。这种严重态势不仅见于统计数字，甚至于每个居民都能接触感 觉到，全世界有1 0 亿人经常饮用被污染的脏水，而8 0 的疾病和三分之一的死 亡也是与缺乏清洁水有关”1 。 佛山市虽然流经的客水量丰裕，但由于珠江三角洲地区经济发展较快，城 镇人口密度大，排污量逐年递增，大部分生活污水和工业废水未经有效处理就 排入河道，使得流经佛山市的河段和内河涌水质受到影响，尤其是佛山水道和 西南涌，其水质已经严重超标。佛山市的污染行业和类型也不断发生着变化， 由过去的大、中城市的大工业和生活污染，到现在随着小城镇的发展，特别是 改革开放初期建立的污染严重的皮革、纺织、陶瓷行业等，都成为污染大户， 且污水处理能力低。另外中小城镇人口激增，农药化肥的广泛使用等各种原因， 使得佛山市的河流污染还不断加重，水质继续恶化。单纯的依靠污染物的浓度 控制根本不能改水体水质，必须有效实施总量控制，而进行总量控制的首要前 前言 提就是河流污染物的水环境容量测算。 我国自二十世纪七十年代引入水环境容量的概念“1 以来，经过了几十年的研 究探索，特别在实践中得到了广泛的应用，在数十条河流上进行过水环境容量的 研究工作。如何既能充分利用水环境容量，又能有效地治理污染，成为各国研究 的重点。水环境容量也得到我国环境界的关注，并且逐渐成为环境管理理论体系 中的重要组成部分，对我国水环境管理工作的科学化和污染物总量控制的实旌， 起到了很重要的作用。 运用水环境容量概念对佛山市的主要河流进行环境治理状况分析，这对于 保护地表水环境、合理开发利用水资源、维护生态环境、促进经济稳定持续健 康发展以及保障人民身体健康都有重要意义，为水环境定量化管理提供科学基 础，为制定水环境保护专业规划提供依据，以利于实现区域经济增长与环境保 护协调发展的目的。本文在资料收集过程中，得到了佛山市环保局、学院图书 资料室，佛山科技学院李森教授等单位和个人的热情帮助，在论文的写作过程 中，得到廖金凤教授的悉心指导，在此表示衷心的感谢。 第1 章研究综述 第1 章研究综述 1 1 国外水环境容量研究进展 环境容量的概念首先是由日本学者提出来的。1 9 6 8 年日本为改善水和大气 环境质量状况，提出污染排放总量控制问题。之后，日本环境厅委托日本卫生工 学小组提出1 9 7 5 年环境容量计量调查研究报告，环境容量的应用逐步推广。 而欧美国家的学者则较少使用环境容量这一术语，而是用同化容量、最大容许 纳污量和水体容许排污水平等概念。1 9 7 7 年，日本学者西村肇根据总量控制 的基本原则，提出了环境容量的定义，即污染物允许排放总量与环境中污染物浓 度的比值；七十年代日本学者还提出环境容量( 自净能力) 是污染物允许排放总 量与该污染物在环境中降解速率的比值；二十世纪七十年代以来，日本学者吉川 博提出：“环境容量是由自然还原能力，人工处理设施和人们对环境的意见等所 规定的整个生活圈内所允许的活动容量”；日本学者矢野雄幸提出：“环境容量是 按环境质量标准确定的一定范围的环境所能承纳的最大污染物负荷总量”8 1 。f 1 本学者的前两种环境容量概念都仅限于自然环境对污染物所具有的环境容量，没 有考虑人为活动及环境功能对环境容量的影响。第三种加入了环境容量的人为因 素，已经接近了现代环境容量的概念。水环境容量理论的一个重要应用领域是为 环境标准的制定提供经济技术可行性的理论依据。二十世纪七八十年代美国美 国环境政策法中，把“最广泛地合理使用环境而不使其恶化”作为制定环境标 准的原则之一：英国则最早直接应用稀释容量概念制订有机污染指标及悬浮物排 放标准；前苏联主要依据生态和健康承受的污染物最高允许浓度直接作为水质标 准，但在对这些标准进行可达性分析时也广泛采用了“容量”这一概念。 在水环境容量计算过程中运用模型进行水质评价是重要组成部分，水质数学 模型是进行水环境容量计算的重要工具。国外最早的水质模型建立于1 9 2 5 年， 经过8 0 多年的发展，水质模型出现了许多形式，模型研究方法也日趋完善。二 十世纪六十年代以来，随着计算机技术的日趋成熟，国际上出现了一批利用计算 机建立起来的水质模型通用软件，这些软件被越来越多的学者应用于水环境容量 第1 章研究综述 的计算e 在建立水质模型的过程中，参数估值是一个关键环节，对此国外不少学 者对河流的水质模型的参数估值进行了深入的研究。 目前水环境容量的研究方向和热点主要有以下几点：( 1 ) 数学模型的进一步 发展。水质数学模型是进行水环境容量计算的基础，水质数学模型精确度直接影 响计算结果的准确性。目前，越来越多的模型向生态动力学方向发展，使之更好 地描述水体中各种物质之问的关系。但生态系统的运行机理十分复杂，其影响因 素也很多，而且是非线性的。1 。因此，如何进一步完善生态动力学水质模型，使 之更准确地描述水体中的生态变化，更好地反映水体中的污染物的迁移、转化和 富集规律，乃是今后的研究方向和重点。( 2 ) 水环境容量由确定性研究向非确定 性分析方向发展。水体污染过程是个复杂的过程。废水或污染物进入水体后，在 水体中的稀释、扩散、分解或沉淀是受水体的物理、化学、生物及其综合因素影 响的结果，使得水质变化既有某种确定性的趋势，又具有许多非确定性的起伏变 化，研究这些非确定性的特性有助于提高我们对水环境容量的认识和计算的精 度，而研究水环境容量的非确定性的基础是非确定性水质模型，因此，使非确定 性水质模型进一步理论化、完善化和实用化，使水环境容量的非确定性分析从理 论走向真j 下意义上的实践中来，是今后的研究重点之一。( 3 ) 建立各环境要素的 综合水环境容量理论。目前，主要研究水体的单污染物质( 如b o d 。、c o d 。总 n 、总p 等) 的水环境容量，如何对各种单污染物加以组合，提出通用的计算方 法，然后向多污染物质的综合水环境容量过渡，是今后的一个研究重点。除此之 外，环境容量的地带性和非地带性研究，环境容量的经济价值问题，理论应用问 题都是今后研究的方向和重点。 1 2 国内水环境容量研究进展 我国对环境容量的研究起步较晚，虽然已取得一些成绩，但是直到上世纪9 0 年代，国内对环境容量的概念仍有冥议，认识和理解尚不一致“。有人认为，环 境容量就是环境质量标准与环境单元内总体积的乘积；也有人认为，环境容量等 于环境质量标准与本底的差值乘以总体积：也有人把环境容量定义为环境自净能 力的度量，它是自净系数与总体积的乘积；有人认为环境容量就是指环境介质容 纳各种污染物质的多少；还有人认为环境容量就是一源地释放某种有害物质于环 4 第1 章研究综述 境中，由于环境作用而不造成环境危害的最大允许释放频率。水环境容量研究发 展至今，关于水环境容量的定义，目前较全面的论述有“水体环境在规定环境目 标下所能容纳的污染物量“1 。i ”。环境目标、水环境特性、污染物特性是水环境 容量的三类影响因素“。在水利部水政水资源司编著的水资源保护管理基础 一书的定义是：“水环境容量，一般认为应是水体环境在一定功能要求、设计水 文条件和水环境目标下，所允许容纳的污染物量。也就是指水环境功能不受破坏 条件下，受纳污染物的最大数量。”水环境容量的大小不仅取决于自然环境条件， 以及水体自身的物理、化学和生物学方面的特征，而且与水质要求和污染物的排 放方式有密切关系“5 。”3 。它是以环境目标和水体稀释自净规律为依据的。以环境 基准值作为环境目标是自然环境容量；以核聚变准值作为环境目标是管理环境容 量。严格的自然环境容量是很复杂的，不是短期所能解决的，当前水环境容量研 究的主要研究对象是管理环境容量。它不仅和自然因素有关，而且考虑了各种社 会和经济因素，求算方便、快捷，兼顾科学性和可操作性。 我国环境界自7 0 年代后期引入环境容量概念“，并开始了水环境容量的研 究，经过“六五”、“七五”两次科技攻关研究，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诸方面均取得了重要成果“。其发展大致经历了 下列三个阶段：( 1 ) 二十世纪八十年代初，主要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。这一时期的研究中所采用的水质模 型多数均较简单，一般是稳态模型。其研究内容多局限在耗氧有机物及部分重金 属的水环境容量上，研究空问多数是小河或大河流的局部河段。此时期是我国学 者对国外环境容量先进理论的吸收和沉淀期。( 2 ) “六五”攻关期问，一部分高 校和科研机构联合攻关，把水环境容量理论同水污染控制规划相结合，出现了一 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。最初，中国 环境科学研究院、中国科学院和部分高等院校的一些学者开展了一些水体的污染 物扩散试验和研究”2 。“六五”期间，一些学者利用水文和水质同步实测数据 和染料示踪试验，研究了黄浦江、杭州湾和长江日的污染物扩散规律，建立了污 染物的二维扩散模型”“。此外，还有学者分别研究了沱江、钱塘江、苏杭运河、 深圳河、伶仃洋、渤海和深圳湾污染物的扩散规律。2 “。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，同时也根据实际 5 第1 章研究综述 情况提出了许多河流、湖泊的改进水质模型，并在深入研究二维水质模型基础上， 不断向更精确的三维模型跨越。( 3 ) “七五”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，1 9 8 5 年以来，随着我国环保事业的发展， 全国一些重点城市和地区相继提出了城市综合整治规划、水污染综合防治规划、 污染物总量控制规划以及水环境功能区划，为环境容量理论研究和实际应用提供 了广阔的天地1 。主要表现为水环境容量理论在我国研究的深度和广度不断拓 宽，污染物质研究对象从一般扩展到氮、磷负荷和油类污染；空间从小河扩展到 长江、珠江等大水系以及一些复杂潮汐河网区，有的学者还分别建立了污染物的 河流、海湾和潮流的三维水扩散模型“7 。“九五”以来，为实现“九五”环境 目标，我国分布了国务院关于环境保护若干问题的决定和国家环境保护“九 五”计划和2 0 1 0 年远景目标，修改通过了中华人民共和国水污染法，明确 规定我国“九五”期间要在全国范围内对环境危害较大的1 2 种污染物实行水污 染排放总量控制制度。 水环境容量理论的的研究和应用取得了重大的进展，已经成为我国水质目标 管理的科学基础，它成为实行排污许可证制度，制定水环境综合整治规划和污染 总量控制实施的重要技术方法和理论基础。 1 3 污染总量控制理论 总量控制主要是从定量的角度，把水域看成一个整体，根据水体的功能要求 和污染物的分布情况，预先推算出达到该环境目标所允许的污染物最大排放量， 然后通过优化计算确定分配到各污染物的排放量及其应消减量，并由此确定治理 措施，以达到改善水质、满足水环境质量标准的目的。1 。”1 。 水环境容量的研究是实施污染物排放总量控制的基础。我国对水污染物排放 控制先后经历了浓度控制和目标总量控制两个阶段，虽然对遏制环境质量恶化起 到了一定的作用，但由于没有建立污染物排放和水环境质量之间的定量对应关 系，实际上并没有解决水污染物允许排放量的科学分配以及实现水环境质量达标 的核心问题。要在根本上实现水质达标，将依赖于实施以环境容量为基础的排污 总量控制制度。而保证该项制度的有效实施，首先必须科学、准确地掌握区域、 流域或城市的水环境容量。水坏境容量不仅具有社会性开发利用价值，而且具有 6 第1 章研究综述 稀缺性，因而也是一种资源。九十年代之前的排污收费标准是建立在对污染物实 行浓度控制基础上，而基本上没有考虑对污染物实行总量控制的要求。排污收费 政策规定，对超过国家或地方污染物排放标准的排污单位，按照规定征收超标准 排污费，而对已经达到或低于国家或地方污染物排放标准的，不征收排污费，可 以看出九十年代之前的收费政策不甚合理”。单一浓度收费的规定，削弱了排污 收费制度对改善区域环境质量的促进作用。2 0 0 2 年1 月3 0 日，国务院第5 4 次 常务会通过排污费征收使用管理条例( 以下简称条例) ，明确确定按照实 施污染物排放总量征收排污费。根据条例的有关规定，原国家计委、财政部、 国家经贸委、国家环保总局联合颁布排污费征收标准管理办法及其附件排 污费征收标准及计算方法，于2 0 0 3 年7 月1 曰起实施。排污费征收标准管理 办法及其附件对排污收费制度进行了重大改革，从单因子超标排污收费调整为 多因子总量收费m 1 ，这是一个最大的变革。而实施水环境污染物总量控制的核心 问题是要弄清楚水环境对污染物的受纳水平，这就是水环境容量。水环境容量研 究水平的提高是确保实施总量控制的关键环节。 第二次全国工业污染防治工作会议上，己经把排污交易政策作为九十年代国 家将制定出台的一项重要经济政策。而实际上，排污交易政策也是以污染总量控 制为基础的，它的实施需要以环境容量资源的有偿使用为前提。据1 9 9 1 年统计 全国已经有1 0 7 个城市和江苏、山西两省全面开展了排污许可证工作。为有效利 用水环境容量，保护水质迈进了一大步。 l ，4 水环境容量研究方法 水环境容量的测算程序大体相同，一般都经过如下过程：流域社会经济环境 状况的系统调查与分析河流水质数学模型建立水质控制目标确定 容量模型确定模型参数的确定河流环境容量计算。其中水环境容量模型 的选择是关键，在我国二十世纪八十年代初期，对水环境容量的研究多采用相对 较为简单的实质模型。经过十几年的研究和发展，水环境容量的研究范围也从一 般耗氧有机物和重金属扩展到氮、磷负荷和油污染的研究；研究空间也从小河流 扩展到大水系，从单一河流扩展到湖泊、河口海岸及复杂的平原河网地区；模型 状态也从稳态或准稳态发展为动态模型。目前，河流水环境容量的计算方法大致 第l 章研究综述 主要有三种：解析公式法、模型试错法和系统最优化分析方法陋。其中系统最 优化分析方法的优点是自动化程度高、精度高、对边界条件及设计工况是适应能 力强等，在河流水环境容量的计算中受到越来越多的关注3 。但就目前而言，解 析公式法的应用较为广泛。水环境容量的稳态模型运用主要是一维模型，主要适 用于河道宽深比较小，污染物在较短的河段内基本上混合均匀，且污染物浓度在 断面横向纵向方向变化不大或者是计算河段不长，横向和垂向的污染物浓度梯度 可以忽略的河段。国内外应用较多的稳态模型主要有美国地质调查局的s p ( s t r e e t e r p h e l p s ) 模型及其修正形式、美国环保局的q u a l 2 e 综合水质模型、 美国水道试验站的s t e a d y 模型等，q u a l 2 e 模型应用尤其广泛“，国内的尹澄 清等”和吴燕华等1 学者也成功运用了此模型进行流域的水质管理。有些河流由 于在潮汐作用下，按一定周期涨、落，水流的往复运动使水体中的污染物质在河 流中滞留或回荡，其水文特征决定了水环境容量是时变的，如果对于这些河流再 采用稳态水环境容量模型，则计算精度较差。利用水动力学模型和动态水质模型， 来模拟非稳态河流的水流和水质情况，可以较好地反映河流的特点。在非稳态水 环境容量的计算中主要是动态水质模型的建立问题，在实际应用中的关键问题就 是建立合理的动态水质模型。动态模型主要有1 9 8 3 年美国环保局的w a s p ( w a t e r q u a l i t ya n a l y s i ss i m u l a t i o np r o g r 锄) 模型”1 ， 该程序具有相当的灵活性， 可以建立一维、二维和三维模型，目前该软件系统己经发展了第五版，在实践中 得到了广泛的应用“9 “：1 9 8 3 年美国水道试验站开发的c e q u a l r i v i 模型并于 1 9 8 6 年得以升级晴0 “。这是一个河川完全动态的一维水流与水质模拟模型，可 以用来预测与暴雨径流有关的水质。该模型有类似于q u a l 2 e 的地方，但是更能 够模拟水流和水质梯度很陡的情况；1 9 8 5 年美国陆军工程兵团和美国水道试验 站开发的w q r r s ( w a t e rq u a l i t yf o rr i v e r - r e s e r v o i rs y s t e m s ) 模型“，这 是一个动态水质与动力学模型软件包，可以用来分析水库中多达1 8 种的物理、 化学和生物参数及其垂向分层现象：1 9 8 6 年，美国陆军工程兵团又开发出了 h e c 一5 q 模型“3 删。该模型可以按率定、年模拟和长期三种模式加以应用，水质组 分随任选下列两种可能的模拟方式改变：在第一种方式下，模型中所能包括的组 分有水温、三种守恒的组分和三种非守恒组分以及溶解氧；在另一种方式下包括 水温、溶解固体总量、氨态氮、浮游植物、碳素，生化需氧量、硝化氮和溶解氧 等8 种组分。到了1 9 9 1 年，美国陆军工程兵团水文工程中心集合几种应用程序， 8 第1 章研究综述 包括g e d a ，h e a t x 和w e a t h e r ，并将它们与w q r r s 和h e c 一5 q 软件包联合使用， 扩大了各种应用程序的功能和应用领域“。在我国，杨志平、孙伟在潮汐河流动 态水环境容量计算方法探讨“”中认为，动态水环境容量计算的基本思路是：在动 态水质模型的基础上，建立污染物排放和水质浓度之间的响应关系，并运用优化 理论求解每一时刻的河流满足给定水质目标的最大污染负荷( 即环境容量) 。 1 5 本文研究路线图： 佛l j 市总体概况 水质评价弓分析 水环境评价 污染源排放情况分析 水环境容量计算与分析 水环境治理的对蘸措施 笙! 兰堡生主塑堡 第2 章佛山市概况 2 1 地理位置 佛山市地处广东省中南部，珠江三角洲腹地，东经1 1 2 0 2 2 ”一1 1 3 0 2 3 “，北纬 2 2 0 2 8 “一2 3 0 3 4 “。佛山市域东距西，南距北约1 0 3 千米，大致呈“人”字形，总 面积为3 8 4 8 4 8 平方千米。辖禅城区、南海区、顺德区、三水区、高明区五个区， 佛山是一座历史悠久的文化名城，早在明清时代已被列为全国“四大名镇”之一， 历来商贾云集，物流畅顺；佛山也是著名侨乡，祖籍佛山的华侨和港澳同胞达 1 3 0 多万人，其中港澳同胞6 0 多万人。 佛山市是一座古老而又年轻的城市，东倚广州，毗邻港澳，地理位置十分优 越。佛山市距广州国际机场、广州南沙港、广州火车站车程均在1 小时之内，离 澳门、香港也在2 小时左右。广湛铁路横贯本市东西。广海、广珠等主要公路干 线穿越境内，广佛、佛开高速公路和广深珠高速公路等交通干线经佛山而过；珠 江水系中的西江、北江贯穿全境，河网交错，地势平坦，5 0 多条水道，是典型 水网地区，过境流量大，近1 0 0 0 千米的通航里程和2 0 多个口岸使水上运输四通 八达。 佛山市优越的地理位置，能充分接受广州的辐射和带动，与广州共享交通网 络资源、金融资本资源、人才资源和信息资源，实现产业联动和功能互补，使得 佛山市的经济得到较快的发展，外来人口也迅速增加，而随之而来的是，污染物 排放量的激增、环境压力的增大。 2 2 地质地貌 佛山市在大地构造单元上属于华南褶皱带一部分。加里东构造层广泛分布于 广州佛山一九江一线以东，由各种片麻岩、石英岩、片岩、浅变质岩组成。海 西印支构造层主要分布于广州佛山九江一线以北地区，由砂页岩、石灰岩等 构成。顺德城区附近有砂岩、砾岩及火山碎屑岩体分布，属于燕山构造层。同时， 1 0 一笙! 主垡些堕塑翌 区内星散露出的花岗岩为燕山期岩浆入侵的产物。喜玛拉雅复杂的改造作用和火 山活动，形成以三水盆地为主的断陷盆地和零星分布的西樵山、大珠岗的粗面岩； 走马营、王借岗一带的玄武岩以及华涌一带的凝灰岩等。区内主要褶皱和断裂构 造大体可分为五组：呈北北东向的三水禾生坑复式向斜；呈北东东向的高明复式 向斜；近东西走向的三水断裂、朗石断裂、顺德容奇附近的东西向断裂、呈北东 向的罗客断裂、盐步断裂、鹤城金鸡断裂、广一从断裂；呈北西向的三洲一西 樵山断裂、灰步一大沥断裂。区内星散分御的的粗面岩山丘、玄武岩石柱群、石 灰岩洞、砾岩切割而成的峰林以及因地壳抬升而成的5 0 0 0 年前的古海岸线遗迹 都构成独特的地貌景观。 上述地质构造，控制着区内地形的发育，形成了棋盘状分布的块状山地和纵 横交错的河网地貌特征。本区地形大致西北高、东南低，使得佛山市的河涌大都 呈西北向东南向流动。占全市总面积约2 3 的是西、北江三角洲平原及其支流的 河谷冲积平原，几乎遍布顺德和南海南大部分及高明东北部，三角洲自西北向东 南推进，形成除零星残丘外均为地势平坦、河涌纵横的冲积平原，海拔多在0 7 2 5 米之间。 2 3 河流水系及其基本概况 佛山市地处珠江三角洲中下游河网区，西北江横贯其中，河涌纵横交错， 形成河网。另外，还有高明河汇入。境内共有河流2 1 条，主要江河总长度7 0 4 4 k m 。 西江发源于云南，经贵州、广西流入广东省，再经高要流入佛山市。主干流在思 贤窖与北江沟通汇入珠江三角洲河网区，然后南流至甘竹滩分流又与北江顺德水 道连通，再南流在南华分东、西海水道，分别在横门、磨刀门、鸡啼门以及崖门 出海。北江发源于江西，南流经英德、清远流入佛山市。主干流在思贤窖与西江 沟通汇入珠江三角洲河网区。然后南流经西南，在紫洞口分汊为顺德水道、平洲 水道，在登洲头再分为潭洲水道，最后流经广州，番禺在狮子洋入海。高明河发 源于高明市合水镇托盘顶，横贯高明市，流经合水、明城、三洲，在海口附近流 入西江，干流长8 6 千米，积水面积1 0 1 0 平方千米，大的支流有更楼河和杨梅河。 佛l u 市的水资源特点是，本地径流量不大，但过境水量丰富：时空分配不均， 西南部多，东北部少。 资料来源：佛山市水利局河流水文统计汇编 注：西江和北江集水面积包含部分境外面积 2 4 水文气象特征 佛山市临近海洋，地处珠江三角洲腹地，绝大部分地区位于北回归线以南， 大致东南向西北，平原向丘陵山地略呈递减趋势。气候类型为南亚热带海洋性季 风气候，温暖多雨。佛山市全年日照时数在1 8 0 0 小时左右，无霜期达3 5 0 天以 上，年平均气温在2 1 2 2 2 2 之间：降水充沛，年平均降水量为1 6 0 0 一2 0 0 0 毫米，西部和北部丘陵山地因地形抬升作用而稍多。降水有明显的季节变化，年 内分配不均，由下表2 2 可以看出，汛期( 4 9 月) 多，枯水期( 1 0 一3 月) 少， 汛期径流量约占全年的8 0 ，非汛期只占2 0 ，尤其在夏季常常伴随着台风登陆 出现大雨到特大暴雨的降水过程；降水的年际变化也较大，最大降水年份约为最 小年份的2 3 倍。因而，洪、涝、早是影响本市部分地区的自然灾害。佛山市 2 0 0 3 年降水量属于偏枯年，年降水总量为5 1 9 l 亿立方米，比多年平均值减少 1 2 5 5 。 水环境容量的大小与河流径流量的大小成正比关系，佛山市各河流在每年的 二、三季度的径流量大，相应的各河流的水环境容量值在二、三季度也最大，大 部分污染物在汛期一般不会出现超标现象，污染物排放量也不会超过河流的水环 境容量值。 第2 章佛山市概况 表2 2 ：佛山市各区多年季度和年均值降雨量表( 单位：m ) 资料来源：佛山水利局网站虹! p ；! 曼熙! 堕墼：g ! ! ：! 旦 1 3 注：。”表示无值 第3 章佛山市污染物排放情况 第3 章佛山市河流污染物排放情况 3 。1 工业污染源 在对佛山市的工业污染物的统计分析时，主要针对重点工业企业的污染物排 放量分析，从中可以看出佛山市各主要河流的受纳污染状况及污染类型。据佛山 市环保局统计资料，通过对佛山市2 0 0 2 年的1 9 个重点工业行业污染物排放情况 的综合统计分析可知： 化学需氧量的排放在所调查行业中除交通运输设备制造业、普通机械制造 业、医药制造业、电子及通信设备制造业、化学原料及化学品制造业以外，其他 行业的排放量都在每年】0 0 吨以上，重点排放行业有纺织业、造纸及纸制品业、 非金属矿物制造业，占排放总量的7 5 3 7 。 氨氮的排放主要集中在纺织业、有色金属冶炼及压延行业、食品加工业、造 纸及纸制品业等行业，其排放量占2 0 0 2 年所调查行业排放总量的8 2 2 2 ，尤其 是纺织业所占比重达到4 2 2 5 ，是主要的氨氮排放行业。 重金属污染物的排放行业主要集中在火力发电业、纺织业、饮料制造业和造 纸业等行业，在2 0 0 2 年的统计结果中此四个行业的砷排放量占9 2 4 2 ，尤其是 纺织业占2 5 7 6 ，火力发电业更是达到5 4 5 5 。 挥发酚的排放主要集中在纺织业、造纸及纸制品业、饮料制造业和火力发电 业等行业，在2 0 0 2 年的统计结果中此四行业挥发酚的排放量占8 1 6 1 ，污染最 严重的行业是纺织业和造纸业，尤其是纺织业，其挥发酚排放占到了5 2 9 1 。 此外食品加工和制造业也是挥发酚的重点排放行业。 氰化物的排放主要集中在金属制品业、电气机械及器材制造业、食品加工业 和电子通信设备制造业等行业，此四个行业氰化物排放量占到统计中的9 8 3 7 ， 金属制造业的氰化物排放量最大。在2 0 0 2 年统计中更是达到了9 5 9 3 的比重， 可以看出金属制造业是氰化物的主要排放行业。 石油类在所调查行业中除皮革、毛皮、羽绒及其制造业外均有或多或少的排 1 4 第3 章佛山市污染物排放情况 表3 1 ：2 0 0 2 年佛山市重点调查工业企业污染物排放表( 单俯：t ) 5 6 7 8 9 非金属矿物制品业 其中：水泥制造业 纺织业 金属制品业 有色金属冶炼及 压延加工业 塑料制品业 5 0 1 5 91 2 6 9 1 0 9 5 20 3 5 o o o o 3 9 9 7 。7 43 0 1 7 5 0 1 71 1 8 1 5 0 7 11 4 2 0 o0 2 6 8 1 41 8 2 5 7 o0 1 4 1 1 94 7 6 o0 电气机械及器材制造业 8 4 9 21 1 3 0 o0 0 3 造纸及纸制品业 1 0 8 7 9 47 1 5 8 0 0 30 4 6 食品制造业 电力、蒸汽、热水 的生产和供应业 其中：火力发电业 5 9 。0 57 。2 8 oo ，0 1 2 8 2 3 81 3 8 0 o 3 6o 1 7 2 8 1 8 91 3 7 7 0 3 6o 1 7 1 0电子及通信设备制造业 7 3 5 74 6 4 1 1食品加t 业 1 0 0 ，7 73 】2 5 1 2化学原料及化学品制造 5 8 5 03 9 2 业 o 0 4 o 0 8 0 0 6 o3 0 8 o0 0 4 o2 9 5 2 1 1 83 ，1 7 00 4 7 0 o o l 0 o 0 1 o o o 0 l o o 4 1 6 2 5 3 6 9 4 o 7 2 1 4 0 1 3 9 1 2 4 0 ，0 3 1 4 l 1 3 皮革、毛皮、羽绒及其制 1 2 7 7 81 8 8 2 00 0 1 oo 造业 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 普通机械制造业 饮料制造业 7 5 l0 i 3 oo ，0 1 1 7 4 9 61 9 7 4 o 0 50 0 9 交通运输设备制造业 9 3 20 1 4 o 其他制造业 2 1 4 32 4 0 0 0 0 0 2 医药制造业 8 6 ，8 52 8 5 0 叭o ，0 4 o o 0 0 o o 3 4 0 0 6 0 4 0 1 1 1 1 2 4 1 9其他 1 7 8 3 l1 0 2 6 o 0 3o 0 2 0 0 21 7 4 总计 7 4 1 2 6 47 1 4 ，0 8 0 6 62 2 3 1 2 35 9 5 5 苎! 童堡些立垄墨塑堡墼堕堡 放量，排放量最大的行业有纺织业、造纸及纸制品业、金属制造业和塑料制造业， 尤其是纺织业，其排放量占4 9 5 7 ， 综合以上各种污染物的排放行业分析可以看出，污染物排放最严重的行业 有：纺织业、造纸及纸制品业、火力发电业、饮料制造业、有色金属冶炼及压延 行业等，他们的各类污染物的排放量均较大，是重点予以整治