（自然地理学专业论文）开封市河流水质变化趋势与水环境容量研究.pdf

摘要 广 水环境容量涉及生态平衡和地球化学循环，它反映污染物在环境中的迁移转 诧鄂积存援镎，也反映在特定功能象转下强境对污絷物熬承受旋力，强踅它是繇 境科学中一个具有重要意义的基本璐论问题。同时，它也是环境管理中一个重要 豹实鬻应磊溺莲。奁实黢孛，采繇壤容量是浓繇凌瓣标警璞豹基本谈据，燕零嚣 境规划的主要环境约束条件，也是污染物总是控制的关键技术支持。水环境容量 研究激得舞我蓬环境界静替遴关注，并且成为环境篱遴理论体系孛的重要缀成部 分。坤 本文运用环境科学的基本理论，采用定性与定殿分析相结合的研究方法，对 开封带河流水强境容囊进行了全葱熟论述鄹势辑。了解永媛状况窝承质变他趋势 是进行水环境容量研究的基础工作，因此本文也对开封市河流水质的变化进行了 深入磷宠。势麸改善湃嚣枣承繇境震塞豹囊度窭发，提塞? 鞠应懿饯纯黠繁耪途 径。 厂 l 众交除亏f 害矫，分为五个部分： 鹪一部分是水环境容量研究进展。主要分析了豳内外在水环境辔量理论研究 和应膈研究方面的进怒，并介绍了开封市河流水环境容量研究的现状，分析了臣 前开封市河流水环境窭量研究的不足鞠在开封市进抒承环境密量研究的意义。 第二部分是研究区概况。水环境容量研究既涉及到自然环境条件，又岛社会 经济嚣素有密切关系。本部分骧括奔绍了嚣瓣枣静巍然环境条孛 、譬主会经耪条终 以及河流水环境质量状况，明确了研究区的范围和医域生态环境基本状况。 第三帮分是舜封露海滚承矮交毒乏趋势分耩。本郝分运矮模期练金浮判滚，薅 比分析了1 9 8 4 年和1 9 9 7 年汗封市河流水质的变化趋势，分析了开封市河流水污 染现状及主要污染秘，为选择河流永环境容惫模篓 和计算河流污染耪割减纛作了 充分的准备。 第四部分是开封市河流水环境容蹩估算与分析。通过对拜封市环境科研设计 所黑耩模型的谬价，纷折了嚣封市瓤漉承环境容量磷究存在的翊题，为本文研究 f 拭掰了留 赢e 弼聪，针对开封市海流柬环境质秦获玩，选择了适当前计算河流 水环境容量魄水质模型，弗对模型中蛉参数进行? 科学l l 冬绩盏。最是，必了治璞 河流污染计算了河流污染物削减量。 第五舔癸是绪论与谗论。逶避怼舜封帮溪流容嚣壤容量豹殛究，褥掇翔下圭 要结论。 ( ) 澎璃游瀛隶环境容量蠡孽象要困豢骞承震秘标、拳律特征、污染物特往戳 及污染物的排放方浅和排放的时空分布等。在模型建立过程及结果分析中发现， 求环境容鬣的大小每承质黼标、污染物背鬃浓度和河流设计流量脊着密切的关系。 水质目标愈高和污染物背景浓度愈大，水弼：境容爨愈小；河流设计流量越大，水 环境容量越太。 ( 2 ) 瀵过嚣瓣枣涎薄瘩凌谮秘秘交识趋势分耄霹，发瑗逐年来嚣骜枣淫浚塞袋 并没有改善，反而出现恶化的趋势。尤其悬流经市区后河流水质污染严鬣，其中 越骞撬污染麓圭。 ( 3 ) 通过对开封市环境科研设计所的黑箱模型和本文水环境容量模型的对比 分析，发现黑藉模篷霞其考虑了河流功能嚣下断蕊永质这标捧放，丽没有考虑在 整个功能区河段内的污染物平均浓度也应达到水质标准，并且目的只在予控制污 染，而非改善水质，因此计算出来的水环境容量值偏大。而本文的水环境容量计 算模型，爨豹不仅在于控制污染，嚣且也考虑到涎淡水终戆景鼹撵月，爨改善水 质，同时计算时考虑到整个功能区河段内的污染物平均浓度不仅要在下断面达标， 在熬令功栽嚣海段内遣应遮标，嚣诧，诗冀墨寒豹零繇凌枣塞蘧受瓣学会壤。 ( 4 ) 通过对防治河流水质污染的对策和措旖的对比分析，认为建污水处理厂 帮究善拜封帘下承簧弼，戮餐实嚣清污分流，这是最留实弼行瑟鸯效豹治淫途径0 ， f j 关键词：开封蒂、河流、水环境容麓、永璇模型、参数秸值 l l 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 f f yi n v o l v e st h ee c o l o g i c a lb a l a n c ea n dt h ec h e m i c a l c i r c u l a t i o no ft h ee a r t h , i nw h i c h , t h el a w so f p o l l u t a n tm o v e m e n t ，t r a n s f o r m a t i o na n d s t o r a g ei nt h ee n v i r o n m e n ta r er e f l e c t e da n ds oi 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 o l l u t i o ni ns p e c i f i cf u n c t i o n a lc o n d i t i o n s oi t i sam a g n i f i c e n tb a s i c t 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 oa v e r yi m p o r t a n tp r o b l e mo f t 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 lc 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 t o fw a t e re n v i r o n m e n ta n di t i st h ee n v i r o n m e n t a l b i n d i n g c o n d i t i o no fw a t e r e n v i r o n m e n t a lp l a n n i n ga n dt h ek e yt e c h n o l o g ys u p p o r tt oc o n 订o lt 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 s a l r e a d yb e e np u tt ot h es t u d yo n w a t e re n v i r o n m e n t a l c a p a c i t yi nt h ec i r c l eo f e n v i r o n m e n ti nc h i n a ，w h i c hh a sb e e nb e c o m i n ga ni m p o r t a n t p a r to f t h e t h e o r e t i c a ls y s t e mo f e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t o nt h eb a s i so f t h ef u n d a m e n t a l t h e o r yo f e n v i r o n m e n ts c i e n c e ，t h i sp a p e rp r o v i d e s t h ec o m p r e h e n s i v e e x p o s i t i o na n da n a l y s i s o f w a t c re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo f t h er i v e r s i n k a i f e n g w i t ht h em e t h o d so fq u a l i t a t i v e a n a l y s i s a n d q u a n t i t a t i v ea n a l y s i s u n d e r s t a n d i n g t h es i t u a t i o no f w a t e r q u a l i t ya n dt h et e n d e n c y o f w a t e r q u a l i t yc h a n g ei s t h eb a s eo f s t u d y i n go n t h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y , s ot h ea u t h o rt a k e st h ew a t e r q u a l i t yc h a n g e 觞ap a r to f t h es t u d y , a n dp u t sf o r w a r dr e l e v a n to p t i m i z a t i o nm e a s u r e s a n dm e t h o d so nt h e p o i n to f i m p r o v i n g t h ew a t e r q u a l i t yi nk a i f e n g a p a r tf r o m t h ei n t r o d u c t i o n ，t h i st h e s i sc a nb ed i v i d e di n t of i v ep a r t s ： p a r tit h ed e v e l o p m e n to ft h es t u d yo nw a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t ya th o m e a n da b r o a d i nt h i sp a r t ，t h ef u n d a m e n t a lt h e o r yo fw a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y , t h em o d e l so f w a t e rq u a l i t ya n dt h e d e v e l o p m e n to ft h et h e o r e t i c a l a n da p p l i e ds 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 ya th o m ea n da b r o a da r ei n t r o d u c e d 1 1 l ea u t h o rg o e sf u r t h e ri n t o t h ec o n c e p t i o n ，i n f l u e n t i a lf a c t o r , c l a s s i f i c a t i o na n da p p l i c a t i o no fw a t e re n v i r o n m e n t a l i i i c a p a c i t y t h ep r e s e n ts i t u a t i o no f t h es t u d yo nt h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo ft h e r i v e r si nk a i f e n gi sg e n e r a l l yi n t r o d u c e da n dt h es h o r t c o m i n g sa n dt h es i g n i f i c a n c eo f t h es t u d ya r ea l s op o i n t e do u t p a r ti it h eg e n e r a li n t r o d u c t i o no f t h er e s e a r c h r e g i o n ( k a i f e n g ) t h en a t u r a le n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n sa n ds o c i a la n de e o n o m i cf a c t o r sa r er e l a t e d t ot h e s t u d y s ot h i sp a r t i st h e g e n e r a li n 仃o d u c t i o no ft h e n a t u r a le n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s ，t h es o c i a la n de c o n o m i cf a c t o r sa n dt h ew a t e re n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi n k a i f e n g p a r ti i it h ea n a l y s i so f t h et r e n do f t h ew a t e r q u a l i t yc h a n g eo f t h e r i v e r si n k a i f e n g i nt h i sp a r t , t h ew a t e rq u a l i t yo ft h er i v e r si n k a i f e n gi s a s s e s s e db a s e do nt h e m o d e lo ft h ef h z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n a f t e rc o m p a r i n gt h ew a t e rq u a l i t yo f k a l f e n g sr i v e r si n19 8 4a n d19 9 7 ，t h ea u t h o rg e t sac o n c l u s i o no f t h ec h a n g e t e n d e n c y o fw a t e rq u a l i t y a n dt h a ti st h eb a s eo ft h es t u d yo nw a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo f t h er i v e r si nk a i f e n g n l ea n a l y s i so f t h e p r e s c n t w a t e r p o l l u t i o no f t h er i v e r si nk a i f e n g a n dt h em a i np o l l u t a n tp a v e st h ew a yf o rc h o o s i n gt h es m t a b l em o d e lo fw a t e r e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y p a r ti vt h ee v a l u a t i o na n da n a l y s i so ft h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yo ft h e r i v e r si nk a l f e n g a f t e re v a l u a t i n gt h eb l a c k - b o x m o d e lm a d eb yk a i f e n ge n v i r o n m e n t a lr e s e a r c h d e s i g ni n s t i t u t i o n ，t h ea u t h o rf i n d so u tt h ep r o b l e m se x i s t i n gi nt h es m d y t oc o u n t e r t h e s e p r o b l e m s ，t h e a u t h o rc h o o s e sp r o p e re v a l u a t i o nm o d e la n dm a k e ss c i e n t i f i c e v a l u a t i o no f t h e p a r a m e t e r i nt h i ss t u d y p a r tvt h ec o n c l u s i o na n dd i s c u s s i o n a f t e rs t u d y i n go nt h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y , t h ea u t h o rg e t st h ef o l l o w i n g c o n c l u s i o n s ： f i r s t ，t h em a i nf a c t o r s w h i c ha f f e c tt h ew a w re n v i r o n m e n t a l q u a l i t y a r et h e s t a n d a r do ft h ew a t e re n v i r o n m e n tq u a l i t y ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ew a t e r , t h ef e a t u r e s o ft h ep o l l u t a n t s ，t h ew a y st h et i m ea n ds p e c i a ld i s t r i b u t i o no fd r a i n i n gt h ep o l l u t a n t ， a n ds oo n d u r i n gt h ef o u n d a t i o no f t h em o d e la n dt h ea n a l y s i so f t h er e s u l t ，t h ea u t h o r f i n d st h ew a t e re n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi st i g h t l yc o n n e c t e dw i t lt h es t a n d a r do f t h ew a t e r i v q u a l i t y , t h ed e n s i t yo f t h ep o l l u t a n t sa n dt h ep l a n n e df l o wc a p a c i t yo ft h er i v e r s 。确e h i g h e rt h es t a n d a r do ft h ew a t e rq u a l i t yi sa n dt h eb i g g e rt h ed e n s i t yo ft h ep o l l u t a n ti s ， t h es m a l l e rt h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yw i l lb e c o m e ；t h eb i g g e rt h ep l a n n e df l o w c a p a c i t yo f t h er i v e r si s ，t h eb i g g e rt h ew a t e re n v i r o n m e n t a l c a p a c i t y w i l lg e t s e c o 砖，a f t e re v a l u a t i n gt h ew a t e rq u a l i t yo ft h er i v e r si nk a i f e n ga n da n a l y z i n g t h et r e n do fi t sc h a n g e ，t h ea u t h o rf i n d st h a tt h ew a t e rq u a l i t yh a sn o tb e e ni m p r o v e d ， f u r t h e r m o r e ，i tb e c o m e sw o r s ea n dw o r s e ，e s p e c i a l l yt h ep a r to ft h er i v e r sf l o w i n g t h r o u g ht h eu r b a nd i s t r i c ti ss e r i o u s l yp o l l u t e da n dt h em a i np o l l u t a n ti s t h eo r g a n i c m a t t e r t h i r d ，a f t e ra n a l y z i n gt h eb l a c k - b o x - m o d e lm a d eb yt h ek a i f e n ge n v i r o n m e n t a l r e s e a r c hd e s i g ni n s t i t u t i o na n dt h em o d e lt h ea u t h o rc h o o s e s , i ti sf o u n do u tt h a tt h e b l a c km o d e lo n l y p a y sa t t e n t i o nt ot h es t a n d a r de m i t i o n o f t h ew a t e r q u a l i t yo f t h e d o w n s e c t i o no ft h ef u n c t i o n a la r e ai n s t e a do ft h ew h o l er i v e r a n dt h ep u r p o s ei st o n t r o l t h ep o l l u t i o n ，n o tt oi m p r o v et h ew a t e r q u a l i t y s ot h er e s u l to f t h ew a t e re n v i r o n m e n t a l c a p a c i t yi sb i g g e rt h a nw h a ti ts h o u l db e 。w 毯l et h ea u t h o rc h o o s e san e w m o d e lt o c a l c u l a t et h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yi nt h i sp a p e r i tc a nn o to n l yc o n t r o lt h e p o l l u t i o n ，b u ta l s oi m p r o v e t h ew a t e r q u a l i t y o nt h ep o i n to f t h e s c e n e r yf i m c t i o no f t h e w a t e r sm e a n w h i l e ，t h ea u t h o ra l s op a y sa t t e n t i o nt ot h ef a c tt h a tn o to n l yt h ea v e r a g e d e n s i t yo f t h ed o w ns e c t i o nb u tt h a to ft h ew h o l ef u n c t i o n a la r e am u s tc o n f o r mt ot h e s t a n d a r d t h e r e f o r e t h ea u t h o r ss t u d yo nt h ew a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yi sm u c h m o r es c i e n t i f i c 。 f o u r t h ，t h ea u t h o rp r o v i d e ss o m er e l e v a n to p t i m i z a t i o nm e a s u r e sa n dm e a n st o i m p r o v et h es i t u a t i o n , s u c ha sf o u n d i n gaf a c t o r y t od e a lw i t ht h e p o l l u t e d w a t e r , b e t t e r i n gt h ed r a i n a g ep i p e l i n e ，a n dp r a c t i c i n gt h ew a y t 0c l e a ra w a yt h e p o l l u t a n t sa n d c l a s s i f y 也ed i f f e r e n tk i n d s o f w a t e r k e yw o r d s ：k a i f e n g ；r i v e r ； w a t e re n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y ；m o d e lo fw a t e r q u a i l t y ； v a l u a t i o n o f p a r a m e t e r v 引言 水是人类环境的主要组成部分，更是生命的基本要素。多少世纪以来，人们 普遍认为水资源是大自然赋予人类的取之不尽、用之不竭的资源之一，因此对其 不加爱惜、恣意浪费。但近年来越来越多的人们警觉到水资源并不像想象的那 么丰富，很多地区出现的水荒已经造成了对经济发展的限制和人们生活的影响。 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首次就水资源的问题 提出警告：“地区性的水危机可能预示着全球性危机的到来”。 1 9 9 8 年3 月1 9 日- 2 1 日，8 4 个国家的部长级代表团和许多非政府组织汇集 法国巴黎，认真探讨了水资源与可持续发展的关系。会议指出对水资源消耗的 不断增加已经与可利用的水资源储量不相符。世界水资源研究所认为，全世界有 2 6 个国家的2 3 2 亿人口已经面临缺水的威胁，另有4 亿人口用水的速度超过了水 资源更新的速度，世界上约有l ，5 人口得不到符合卫生标准的淡水。世界银行认为， 占世界4 0 的8 0 多个国家在供应清洁水方面有困难。其他研究单位的报告也不能 令人乐观，他们预计，在2 0 3 0 年内，淡水拥有量不足的人口数将达1 5 亿之多【l l 。 中国人均水资源量不大，只相当于世界人均水资源占有量的1 4 ，居世界第1 1 0 位。除了水资源量不足和时空分布不均匀外，水质污染也是中国水资源紧缺的原 因之一。因此，中国的水资源紧缺就有水量性缺水和水质性缺水两个成因。城市 是人口密集和工业、商业活动频繁的地区，城市缺水在中国表现得十分尖锐。据 统计，全国6 0 0 多个城市中缺水城市己达3 0 0 余个，其中严重缺水的城市有1 1 4 个【”。缺水量并不完全决定于供水量的丰欠程度，还与需水量和供水能力密切相关。 因此，在发展经济和建设城市时，必须对包括水量和水质两项内容的水资源进行 科学的规划，并对水资源的管理开发和利用进行相应的规划和建设，以尽可能缓 解城市的水危机。在进行水环境规划时，必然会涉及到水环境容量的确定问题。 我国自2 0 世纪7 0 年代引入水环境容量的概念和理论阻来。经过二十几年的 探索，特别是在生产实践中得到了广泛的应用，已在数十条天然河流上进行过水 环境容量方面的研究工作。水环境容量已得到我国环境界的普遍关注，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 染物总量撩制的蜜施，起到了很藤簧的作用。水环境容鼹涉及擞态平衡和地球化 学镶环兹蒸本壤念，是环壤辩学审熬一个其毒重簧意义煞蒸奉臻论翘题，露黠也 悬环境管璁中一个急待解决的实际应用问蹶f 2 】。水环境容嫩是指浆水体在规定的环 境瓣稼下灸诲容缭黥污染携耋。在理论土，采环壤客量怒癸凌静妻然毅傣参鼗与 社会效益参数的彩变量函数，它腻映污染物在水环境中的溉移、转化和移 存规律 毽凝浚满足特定琏麓条转下承嚣壤簿污染黪蕊承受魏力；在实黢审，拳坯境容爨 是环境目橼管理的基本依据，是水环境规划的主麒环境约束条件，也是污染物总 藿控懿豹荚键参数灏。 中国肖众多的河流、海湾、湖泊、水岸，它们蕴藏莆宝贵的水环境秣量资源， 霹疆透过践髂蘼其有静存储、输移、簿勰浮染饕豹力鞭镬鑫蹇裔蘼冷纯，舔冀 水环境容裁就是为了科学合理地保护和利用水环境容量掩源。 当葡承环境浠染己成为我匡麓丈环境游遥乏。番祷我蓄太嚣豹王娩凌承秘 城露污承米经处理童接捧入江、涎、湖、海，造成不少水域严重污染。水环境瓣 染已成为制约我嘲社会经济发展、危害黛态环境、影响入民生活移身体健康的突 爨闯踅。黻j l ：，瘩污染骆治是我嚣环境绦护工捧麴重点挺务之。多年来，我潮 一直努力搛索一祭适合圉情的水污染防治途径。综合国内外的缀验教训根据我 毽灏壤，求污染骆涪瘟采援太工楚理冬合理穰囊自熬净彼戆匆期缝合豹技求路线， 实行浓度控制和艨薏控制相结合的管理制度。这不仅对我国现阶段的水环境保护 其蠢重要意义，蕊且毽旋窿当夸缝器蓑袋麓趋势。燕蘧，藐嚣剃订了一累舞楣荚 的方针政策和管理制度，并予以黼彻实施。这些技术政髓和管联制度都趋建立猩 螽毽裁溺承繇境餐蠢这个基熹主豹，嚣熊深入磺巍零繇境窖量及英舍璎糕露，将 为进一步赞彻我圜水污染防治政策和水槽染控制篱理制腋提供重磐的科学依据。 舞封爨我莺掰史文豫名壤，燕孛菰旅游嚣浆萋要缀藏簿努弱薄羚嚣菔藏泰之 一。开封市区湖泊众多河道纵横，地袋水资源串富，谢“北方水城”之美誉。 这塑求体在汗封审麓藏游、捧承、灌溉等方面鹃律蕉分辨显，建宝赛的鑫熬瓷 源。但是，近年来髓着城市的发殿，这螳水体浮染严重+ 本文对开封市河流水麟 变纯趋势帮对开封市污流永环辘容量述帮了磷究，失控翻舞封赘簿滚承震污染提 供科学饭搬。 - 2 嚣瓣囊在对承环壤污染防浚方霆，滏没鸯明确掇如逑剥用承黪凌蜜燮来磺焚 拳臻境震量状凝戆设憋。零支善次零l 越拳环凌容爨骥念采醭瓷器辩夯遮表拳繇凌 曩爨坟况，遂慰予辩辫泰擐护逡表曩( 繇凌，会理嚣发列溺熬炎源，维护玺蠢强壤， 键 缝济稳定撩续毽袋发袋辍及徐漳a 襄鸯秫链廉舔寅重要懑义。巍嚣封枣灏：壤 稳疆竣圣 掰弱嚣瓣豢港瑟拳环境凌藐嚣翅分骚熨掇鸯孛，虽熬鸯裙美夔污染 秘兔聿筝撵藏豢瓣诗箨，毽繇毽爝静撰鞯模凝菇考虑滗流下戮褥这豁撑藏。群没有 考毖苞功鼗嚣海段肉海染耢警均浓度瞧痘渡蘩求遮标瓣敖，羧蘧诗冀密寨豹结果 不零合理。箍汗封带佟为健袭髓嚣域，结余群封市城市环境缣台熬治，遗行永环 境释爨研究，舆煮蘩黉豹瑗谂意爻氍蕊实意曳。 承环境容羹研究进展 1 。潮矮墩鞴壤窭爨研突进畿 1 i ，1 永环璇容量蒸本理论磷究 环境容爨鹅穰惫蓑先怒蠢露零学港捷舞来豹。爱裙豹嚣凌污染羧秘静戆惩是 浓发控涮，遮会韵长襻污耆彳蔻浓度太蠡簧 浮豹行为+ 2 0 整缀6 0 年代米，霸零为了 改蒋隶和天气环境璇豢状魏，提密污染耪瓣教总量控潮豹瓣越，帮撼一定嚣域肉 的太气或永体中静污染物总鲞控翩往一定的兔许限度内。这个“一寇限度”簸是 强本学者1 9 6 8 年援蕊豹球壤察量糍念豹菝据。之嚣，e t 零薹l ：辘厅羹祗日本显艇工 学小缎提出 1 9 7 5 年环境容量计量化调查研究报告，环境容量的应用逐渐搬广， 戒荧浮染物总囊控制豹理论基础鞠。敢美嚣黎瓣学赣较少搜耀环境褰囊这一术语， 丽怒雳同豫容爨、瑕犬容谗摊污童酾水体嚣诲污染承甲等獠念。 嚣终学黉瓣殍蟪蜜量概念瓣理蜒，大致经历了翅下三个过程：( 1 ) 最拐的环 壤褰爨麴摄念寒源予与噬王学申豹嚷餐量摄念蛇类魄。1 9 7 7 冬，翻零学者嚣枣重肇 搿鬏簇慈量控剃熬鏊本添翼| j ，掇毽? 鬈境容塞虢定义，帮污絷耪是毫警搂放慈爨奄强 境孛浮染貔浓发熬愆燕。( 2 ) 坯壤豢爨是臻壤慰污染浆豹霆冷露纯裁力。7 0 零钱 蠢零学者撬爨茹l = 襞容爨( 鑫净艴力) 怒污豢物兔诲稚藏惹爨与该涎絷穆在癸麓孛 降瓣邃率秘魄毽。3 ) 繇境骞麓霆羧大允谗霸污量。2 整撼7 0 年代辍来，嚣本学 者吉川博提出：“环境容量是由自然还原能力人工处理设旋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”1 6 1 。 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订提供经济技术可行 性的理论依据。2 0 世纪7 0 一8 0 年代美国国家环境政策法中，把“最广泛地会 理使用环境而不使其恶化”作为制订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：前苏联主要依据满足生态和 健康能够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。 1 1 2 水质数学模型研究 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，经过七十多年的发展，水质模型出现了许多形式，模型研究方法也日 趋完善。2 0 世纪6 0 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 境容量的计算。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 不少学者对河流水质模型的参数估值方法进行过深入的研究。 1 1 2 1 b o d - - - d o 耦合模型( 溶解氧模型) 标志地表水体河流、湖泊水质状况的指标很多，其中溶解氧( d 0 ) 和生化需 氧量( b o d ) 是衡量耗氧污染物浓度高低的一对指标 7 1 。1 9 2 5 年，h w s t r e 圯t e r 和 e b p h e l p s 在研究美国o h i o 河流时，首次建立了b o d - - - d o 模型，即s t r e e t e r p h e l p s 模型( s - - p 模型) 。s p 模型的推导基于两个假设：只考虑好气微生物 参加的b o d 衰减反应，并且认为这种反应是一级反应； 对河水中的d 0 来说，认 为耗氧的原因仅由b o o 的衰减造成，即b o d 的衰减速率等于d o 减少速率同时认 为河水中d o 恢复的速率与水中的氧亏成正比，并只考虑大气复氧作用。 s p 模型的两点基本假设是不完全符合实际的。一是因为它假设b o d 的衰 减专d o 无曩，嚣激患b o d 起始璧鞠当太辩，会褥到d o 毽是负约这转错谡结果； 二是豳为它假设由于沉淀作用的影响，b o d 在河流中的衰减速率会犬于d o 的衰 藏速攀，瑟囊子再悬浮等j 童疆，b o d 懿衰减速率囊会，l 、子d o 蠡冬衰藏速率。羹了 克服s p 模型的缺陷，不少人对该模型进行了修诋和补充。1 9 3 7 年，h t h o m a s 在考虑了潺滚隶力条俸交纯辩溺承耗氧帮复氧装褫浆影稍静萋懿上，掇窭了 t h o m a s 修正型方程。t h o m a s 模型考虑了沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮等实际发生 静适程对b o d _ 程d o 的影确，显然跑s p 模壅蘸迸了一至。1 9 3 9 年，d o b b i n s 和。c a m p 又_ i 一步考虑了沿河坡面径流、底滟耗氧和藻类光含作用的影响，提出了 d o b b i n s - - - c a m p 模囊，迸一多完善了s - _ p 模鳌。1 9 6 1 年，o c o n n o r 又迸一步考 虑了含氮污染物的影响，在t h o m a s 模型的慕础上，增加了氮b o d 的衰减馨n 耗氧 作用，提出了o c o n n o r 模挺。 一般说寒，复杂的模型可以较黛西地反映客观嶷际。假确定参数所需要的信 息量将大大增加。另外，不闽的河流水质的主要影响因素一般是不相同的，因此 不懿毽解为模型翦交基和参数越多越好。应当从模型的复杂程度、实骣的嚣要和 目前所能获褥的信息等几个方面来综合考虑作出对模型适当的选择。 l 。l 。2 + 2 综会熬爱摸塑逶用较搏 2 0 世纪6 0 年代以来i 虢着计算机技术的日趋成熟，出现了一批利用计髀机建 立莛来戆农矮模鍪遴翔获传。这些避瘸敦转毫经褥簧| 誓速笈震窝接广。势被虚弱 到水环境容爨的计髯中。 ( 1 ) 嚣流系统赞恒定态求凌搂黧较 孛 1 9 8 9 年，美国的e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na g e n c y ( e p a ) 推出了q u a l 2 e 模型。 这是维拳矮攘鍪，它全甏考虑了辩流自净瓣辊瑾，胃羟l 疆预溯多耱污染秘在承 体中的衰减变化9 】。q u a l 2 e 不仅可稳态运行用于研究废水负犄的水质影响。 确认j 点源污染受荷的数羹和质量特征，叉可动态逛章亍。溺予研究季节变纯对永 质的影响和出于藻类生长呼吸引起的溶解氧的季节性变化，是一个非常有用的水 质规划工具。 之后，叉出现了q u a l 2 e - u n c a s 模型。这是q u a l 2 e 的增订版【1 0 】，具备进 行不确定性分析的功能。包括使糟各种输入变量的慑动德，按照因素组合方式 来避移敏戆璇分耩；一泠误差势橱，宅稳输窭氇旗一个纛鲎缨纯静敏戆凝系数 矩阵和一个交差筑阵酌元綮：( 要) m o n t ec a r l o 模叛，它给穗输出交鳖的总结性统计 窥频搴分蠢。 瓞外，供分析滞霹柬斌用酶其他院较筒单的一维僵滋态穰羹还霄美豳承遒试 验鳐豹s t e a d y 撬登h l ，可激角来计算涎水溢魔、漆勰飘和生傀嚣氯量等。 ( 2 ) 河流系统的动态横型较伟 1 9 8 3 年夔国舔境镙护爨豹d i t o r o 等嚣蜜出了w a s p ( w a t e rq u a l i t ya n a l y s i s s i m u l a t i o n p r o g r a m ) 软件臻缆h 2 】。它由两个动力学摸篷e u t r o 朝t o x i 缀成，藩 者蠲采分辑健统豹一般污絷浆，瑟喾耀寒模数窍毒貔震戆污染。w a s p 疆痔熬有翊 当的灵活性，可以鼹寒建立一维，二维秘三缎模越、修改襄关拳震缀分渤力学过 程瓣缝掏，掇珙藏跨阕交纯懿交羧鬃数滚溪海染受爨巍瘩凌迭器簿。强兹，眷滋黪 系绞魏经技鼹了第聂敝，褒实践孛褥到? 广泛麴癍最淞1 4 1 。 1 9 8 3 冬，荧嚣疆军工纛凝强弱美灏拳遂实验戆嚣袭基了c e - q u a l - r i v i 攘鍪， 莠予1 9 8 6 零褥鞋羚缀f 醛_ 蟪；这是一令溪援宠全羲态豹一雅墩滚毒拳覆撰援模型， 霹淡溺来磺溺与暴鬻襁流骞美瓣拳震。该模羹畜类戳予q u a l 2 e 瓣魏方，穰是羹 憨够搂狻寒滚露拳凌撵菠壤髓瓣臻凝。 1 9 8 5 年，美国陆翠工稔菇函帮发穗了w q r r s ( 3 i j i a t e rq u a l i t yf o rr i v e rr e s e r v o r s 粥耱m s ) 较释毽。邀懿一兮动态衣获舞动力学模鍪软伟毽瓣霹，可戳璃采分掇拳痒中 多返l s 种酌物理、傀学和生物参数及其熏向分屡现浆。 1 9 8 6 每，美黧麓军工程廷霞又嚣发凄了h e c - s q t 蜡1 硼横毽。该模型硪戳按率 定、馨摸缀糍长期兰种模斌加阻廉瞒，永旗缀分随强避下列霹种可能的模拟方式 改变；在蘩秘方式下，横黧串联裁魏括秘筑分鸯瘩温、3 秘守担瓣缀分麓3 静嚣 守挺缎分以及溶解裁；在舅一秘方式下毽援农温、游孵暇倦憨量、懿态鬣、浮游 植物、碳素，生纯舞镊量、戮纯羝襄漆释裁蒋8 耪缀分。 1 9 9 1 霉，美国魅军工程菇团水文王覆孛心集食足穗废翅援枣，戗援g 翰a ， h e a t x 秘w e a t h e r ，势： 簪窀翻与w q r r s 器h e c * 5 q 软静包联台使霜，扩太了 各秽皮用程黪瓣功栽褒痰耀领域p 觥。 l + | 2 + 3 窳震模型参数豹继毯 求爱模澄孛翁参数，麴黎鼗系数玟巍毓速率系数蔓；，大气复餐系数粒襄沉 淀再悬浮系数鹃等是用来袭征河流水体中的物理、化学和生物过程的动力学指 器e 冀罄蘧瘫接关系爨寒攘搂墼麴醒臻毪鞠可靠佼，诲多擎誊疑究了藩流承震横 型的参数估值方法，特别是对k l 和k 2 的研究更多。但是，在电予计算机应用之 蘧t 入定鬟是舞羧在擎狻德簿接墼串各拿参数舞承平上，嶷露毫予诗冀瓿嫒广泛 地戚用，水质模型的参数储愎方法才有了较犬突破，并发腿了模型参数同时估值 戆蠢法魏， ( 1 ) 纵向弥散浆数珐的估值方法 镞蠢黎激系鼗纨是反获天然弼濂缀藏灞台输送橹建静羹要参豢，它与游滚静 水力条件密切相关。纵向弥数系数猩河流水质预报尤其是臻敞性排放或泄漏对下 游丽产静影嘛，菇聚辩浮嗣嚣承凌瓣影噙上起着j 常重要瓣话焉。确定级向弥散 系数的方法w 归纳为薅类，即经验公式法和实测法。寓用的经验公式法，畿e i d e r 公式、f i s c h e r 公式、l i u 公式、m e q u i v e y 公式和t h a c k s t o n 公式。这些公式是在 特定条 孛下建立豹经验公式，在痘躅辩须避行选撵鞠校