（水利水电工程专业论文）白洋淀的水环境质量与保护对策研究.pdf

摘要 水是自然环境的组成部分，又是一种宝贵的自然资源，也是人类社会持续发展 的物质基础和支持条件之一。除人类生活必不可缺少的生存需要外，在更大程度上 它具有支持社会经济发展的潜在能力。也就是说，水体不仅具有对人口的承载能力， 而且还具有对经济的承载能力，同时水体又具有自净能力，能够容纳一定限度的污 染。因此，水环境承载力的研究对国民经济发展规划、环境保护和水资源持续利用 具有重要意义。 人类只有在环境的承载能力之内发展，才能够与环境协调共处。过度的追求经 济效益会导致环境质量的下降，从而影响人类自身的发展。同时如果当代人使用后 代人的资源用于自身的发展，那这样的发展就不能称之为可持续发展。将水环境承 载力与可持续发展相结合，有助于从经济、社会、环境、资源的角度综合考虑，从 战略的高度上提出不超越水环境承载力的最合适的措施。 白洋淀是华北平原最大、最典型的淡水湖泊湿地，对华北地区生态环境具有重 要的影响作用，被誉为华北之肾，因此，对白洋淀湿地进行严格保护具有重大的现 实意义。本文以环境水利学原理和白洋淀水环境现状，以水质保护为主题，对白洋 淀湿地的水环境承载力进行研究。本文利用环境水利学的方法，以白洋淀的水环境 承载力为例，通过对其进行系统分析，结合水环境承载力模型，计算了白洋淀主要 污染物的水环境容量。主要内容包括四部分： 1 白洋淀现状分析，包括人口、经济，工农业，水资源情况等。 2 水质评价，以实测水质资料为基础，利用主成分分析法对白洋淀水质进行评 价和分析。 3 水环境容量计算。 4 结论，若要实现保定市水环境承载力的可持续发展，必须采取水资源节约利 用与污染治理相结合的方针，加快流域调水的进度。 关键词：白洋淀；水环境承载力；水质模型；主成分分析 t h es t u d yo fb a i y a n g d i a nm a r s h sw a t e re n v i r o n m e n tq u a l i t ya n dp r o t e c t i o n n a n ：y a - p e n g t a t o r ：h a nh u i l i n g m a j o r ：w a t e rr e s o u r c ea n dh y d r o p o w e re n g i n e e r a b s t r a c t w a t e ri sa ni n t e g r a lp a r to ft h en a t u r a le n v i r o n m e n t ，i sav a l u a b l en a t u r a lr e s o u r c e ， a sw e l la st h em a t e f i a lb a s i sf o r t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fh u m a ns o c i e t ya n dt h e s u p p o f tc o n d i t i o n i na d d i t i o nt ot h es u r v i v a lo fh u m a nl i f ee s s e n t i a ln e e d s ， i th a s g r e a t e rp o t e n t i a lt os u p p o r ts o c i o e c o n o m i cd e v e l o p m e n t i no t h e rw o r d s ， w a t e rn o t o n l yh a st h ec a r r y i n gc a p a c i t yo ft h ep o p u l a t i o n ，b u ta l s ot h ec a r r y i n gc a p a c i t yo ft h e e c o n o m y ， w h i l ea l s oh a v i n gw a t e rp u r i f i c a t i o nc a p a c i t yt oa c c o m m o d a t eam i n i m u mo f p o l l u t i o n t h e r e f o r e ，t h es t u d yo ft h ew a t e re n v i r o n m e n t ，s u p p o r t i n ge c o n o m i c d e v e l o p m e n tp l a n n i n g ， e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n ds u s r a i n a b l eu s eo fw a t e rr e s o u r c e s i so fg r e a ts i g n i f i c a n c e o n l yi nt h eh u m a f ic a r r y i n gc a p a o t yo ft h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n tc a nc o e x i s t w i t ht h ee n v i r o n m e n t e x c e s s i v ep u r s u i to fe c o n o m i ce m d e n c yw o u l dr e s u l ti nt h e d e c l i n ei nq u a l i t yo ft h ee n v i r o n m e n t ，t h u sa f f e c t i n gt h ed e v e l o p m e n to fm a n k i n d a t t h es a m et i m ei ft h eu s eo ff u t u r eg e n e r a t i o n so fc o n t e m p o r a r yh u m a nr e s o u r c e sf o rt h e i r o w nd e v e l o p m e n t ，t h a ts u c hd e v e l o p m e n tc a nn o tb ec a 1 e ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，l l a tw i l lb et h ew a t e re n v i r o n m e n ta n ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t i n t e g r a t i o no ft h e h e l pf r o mt h ee c o n o m i c ，s o c i a l ，e n v i r o n m e n t a l ，r e s o u r c ep e r s p e c t i v ei n t e g r a t e di n t o ， f r o mt h es t r a t e g i cp e r s p e c f i v ep r e s e n t e dd o e sn o te x c e e dw h a tt h eo p t i m a lw a t e r e n v i r o n m e n t b a i y a n g d i a ni st h el a r g e s ta n dm o s tt y p i c a lf r e s h w a t e rl a k e sw e t l a n d s ，t h ee c o l o g i c a l e n v i r o n m e n ti nn o r t h e r nc h i n ah a si m p o r t a n ti m p l i c a t i o n s ， a sn o r t hc h i n a sk i d n e y ， a n dt h e r e f o r et ob m y a n gd i a ns t r i c tw e t l a n d sp r o t e c t i o ni so fg r e a tp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h ew a t e ra n de n v i r o n m e n t a l p r i n c i p l e st ot h es t a t eo ft h ee n v i r o n m e n ta n db a i y a n gd i a n w a t e rt ot h et h e m eo fw a t e rq u a l i t yp r o t e c t i o n ，b a i y a n gd i a nw e t l a n d sr e s e a r c h i n c l u d e sf o u rm a i nc o m p o n e n t s ： 1 b a i y a n gd i a na n a l y s i so ft h es t a t u sq u o ，i n c l u d i n gd e m o g r a p h i c ，e c o n o m i c ， i n d u s t r i a l ，a n dw a t e rc o n d i t i o n s 2 w a t e rq u a l i t ya s s e s s m e n tt oc o n d u c tw a t e rq u a l i t yi n f o r m a t i o na sab a s i sf o rt h e u s eo fw a t e rm a i nc o m p o n e n t sa n a l y s i st oe v a l u a t eb a i y a n gd j a n 3 w j t c re n v i r o n m e n ts u p p o r t i n gc a l c u l a t i o n s 4 c o n c l u s i o n s ， i no r d e rt oa c h i e v es u s r a i n a b l ed e v e l o p m e n ti nw h a tv i l l a g ew a t e r e n v i r o n m e n t ，e c o n o m i c a lu s eo fw a t e rm u s tb et a k e nw i t hp o l l u t i o nc o n t r o lg u i d e l i n e s ， a n ds p e e du pt h ep r o g r e s so fb a s i nw a t e rt r a n s f e r k e y w o r d s ：b a i y a n g d i a n ；w a t e re n v i r o n m e n tc a r r y i n gc a p a c i t y ；w a t e rq u a l i t ym o d l e ； p r i n c i p a lc o m p o n e n t sa n a l y s i s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑i 堡垒些盘堂或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名等盈肆为 签字目期：2 护口年6 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑i 堡盛些盘兰有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权煎i 垦壅些盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名争证7 勰参 导师签名： 霹金论 签字日期：6 年6 月屉日签字日期：j 卯年石月僧目 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： l 引言 1 1 研究意义及国内外研究现状综述 1 1 1 水环境的研究意义 随着当今世界出现的人口压力、资源短缺和环境恶化，资源、环境、人口、发展之间的矛 盾日盏尖锐。水是自然环境的组成部分，又是一种宝贵的自然资源，也是人类社会持续发展的 物质基础和支持条件之一。除人类生活必不可缺少的生存需要外，在更大程度上它具有支持社 会经济发展的潜在能力。也就是说，水体不仅具有对人口的承载能力，而且还具有对经济的承 载能力，同时水体又具有自净能力，能够容纳一定限度的污染。因此，水环境承载力的研究对 国民经济发展规划、环境保护和水资源持续利用具有重要意义； 20 世纪7 0 年代初期开始，中国有些地区水的污染己影响生活质量，如苏卅l 的鱼体煤油味 很重，松花江的水含有甲基汞，而被誉为“高原明珠”的滇池是中国西南地区最大的湖泊，就是 这样一个对昆明乃至云南省社会经济起着举足轻重作用的高原淡水湖泊却也被严重污染等等， 这些都是不容回避的现实。 水环境是构成环境的基本要素c 土壤环境、大气环境、生物环境，水环境) 之一，水环境 要素与其他环境要素彼此联系，相互制约，其中任何一方面遭至q 破坏都会给人类带来无法估计 的灾难【i “。水环境是人类赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和和破坏最严重的环境 要素之一。水作为人类需要不可替代的一种资源，从水资源与可持续发展来看口】，方面是“量” 的可持续性。另一方面是“质”的可持续性。 如何在有限的空间内承受越来越大的压力，如何协调资源、环境、人1 3 、发展之间的关系 己成为科学界研究的热点之一。环境承载力研究就是从资源、环境、人口、发展之间的关系入 手，从本质上反映环境与人类活动间的辩证关系，建立社会、环境与经济间的联系纽带，研究 不同时期，不同策略下环境承载力的动态变化，为人口、资源与环境协调发展提供科学依据。 依据环境承载力的理论与研究方法，可把许多传统科学的微观研究成果与决策的宏观要求有机 地结合起来。它既体现了环境科学的整体性，又体现了环境科学在研究和解决环境问题中的综 合性；既促进了各学科之间的交叉渗透，又推动了环境科学理论体系的建立与发展。 1 1 2 水环境研究现状： ( 1 ) 国际研究现状 上个世纪九十年代初期召开的联合国环境与发展大会，极大地提高了全球的环境意识，保 护生态环境，实现可持续发展已成为全世界紧迫而艰巨的任务。环境问题成为全球关注的焦点， 世界各国为了提高其在国际政治经济舞台上的地位和竞争能力，努力采取措旖，积极鼓励一切 有利于环境保护的技术革新、开发与应用，提高污染防治水平和环境管理能力。特别是在发展 环境保护技术方法方面，世界许多先进国家都有了长足进步，带动了技术“绿化” “。 世界各国对水资源开发给环境造成的影响十分重视水环境容量的概念首先是由日本学者提出 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 来的。六十年代束，日本为改善水和大气环境质量状况，提出污染物排放总量控制问题，即把 一定区域内的大气或水体中的污染物质总量控制在一定的允许限度内。日本环境厅委托日本卫 生工学小组提出1 9 7 5 年环境容量计算调查报告，环境容量的应用逐渐推广，成为污染物总 量控制的理论基础“”。欧美国家的学者较少使用环境容量这一术语，而是用同化容量，最大允 许纳污量和水体容许排污水平婷概念“。 1 9 8 5 年在加拿大首都渥太华，由国际水资源学会主持召开的第六届世界水资源大会上，提 出了“环境可以承受的水资源开发”，作为2 l 世纪水资源的管理战略。这一概念是要求水资源 工程长期效益显著，但不致引起社会和环境不能承受的破坏，要争取达到所建的水利工程有利 影响最大，不利影响最小，注意维护流域的生态与环境平衡”j 。 德国政府历来重视环境科学技术的发展，作为德国科技政策的重点之一。联邦政府用于环 境领域的科研经费在逐年增加，每年达到l o 亿多马克，这些经费的分配，特别强调支持开发与 生产过程一体化的整体环境保护技术，即不但注重“尾端治理”技术，更要在产品的设计、生 产、使用、回收再利用这一个循环过程的各个环节，自始至终把环境生态保护的意识贯穿其中 1 5 1 。 日本将环境技术视为开拓未来市场的主要手段，全国上下非常重视这一领域的技术开发。 成果十分显著。近年来开发的水质净化与再生利用技术居世界领先位置。日本环境厅决定从 1 9 9 3 年开始通过现场调查和实验，着手研究面源污染的影响评价方法，还制定出利用生物技术 净化环境的方针9j 。 同样，世界上其他许多国家都在努力采取措施，加速本国环境技术的开发与发展，法国的 环境科学一直被列为特别优先领域，其项目信贷的年增长幅度高达1 8 8 。在这方面，法国政 府努力支持国立环境与风险研究所的研究活动，并重点支持土地污染的防治技术开发。其环境 脏测技术居世界领先水平“；加拿大联邦政府于1 9 9 1 年出台了环境科技发展的国家计划一绿色 计划( g r e e np l a n ) ，该计划历时7 年，耗资3 0 亿加元。主要目的是发展环保技术，改善环境质 量，控制污染，改善五大湖区及劳伦斯河系水质8 4 1 ；韩国决定在近l o 年每年拿出1 亿美元专款 用于支持环境技术开发，新加坡国家科技局把环境技术列入国家发展的重点技术领域”】。 近十多年来，环境与发展逐步走向国际化，环境保护已成为当今国际科技合作的热点。为 促进环境信息交流和环境技术开发，分享更广泛环境研究人员的技术知识，保证欧洲环保产品 和技术执行统一的标准，欧共体6 个成员国( 西班牙、爱尔兰、法国、德国、荷兰、英国) 专门 从事环境研究的国家实验室，自t 9 9 3 年3 月起联台建立欧洲环境研究组织网( e n e r o ) ，此种形 式已得到联合国环境规划署( u n e p ) 的赞同与支持。日本政府制定的旨在把能源利用技术和地球 环境问题结合起来研究的新阳光计划中，专1 7 5 1 f 订了不同层次的国际科技合作方针：对全球共同 关注的重大课题，以日本为主，开展大型国际科技合作研究，对于基础技术己经解决的问题， 则与发展中国家合作共同开发感兴趣的适用技术。随着环保市场的不断发展与壮大环境科学 领域的国际科技合作已逐步从认识世界的基础研究台作，扩大到为开拓市场进行的技术开发合 作。美国、德国、日本、加拿大等国瞄准发展中国家的环境市场，加强与发展中国家的环境科 技合作，力图通过科技合作，为其产品和技术打入对方市场开辟“绿色”通道。 ( 2 ) 我国的研究现状 我国的水资源保护工作始于上世纪7 0 年代初，1 9 7 2 年，按照国务院要求，中科院等3 8 个 白洋淀的水环境质量及保护对策研究 单位，几百名科研人员开展了北京官厅水库污染问题研究，这是我国明确以水环境问题为目的 第一次开展的大型科研活动。1 9 7 3 年8 月召开了全国第一次环境保护会议，明确提出“要把保 护环境、消除污染作为科学实验的一个重要内容”。1 9 7 9 年，全国人大颁布了中华人民共和 国环境保护法( 试行) ，同年，中国水利电力部环境保护办公室编写了水利与环境保护一试谈 环境水利学的问题，提出环境水利一词。经中国水利学会批准，1 9 8 1 年在武汉成立了环境水 利研究会，进一步完善了“环境水利的概念”、内涵。1 9 8 2 年中国专家在阿根廷召开的世界水 资源大会上，宣读了中国的环境水利工作论文，国际同行给予了高度评价”1 。 1 9 8 4 年颁布了中华人民共和国水污染防治法、1 9 8 8 年颁布了中华人民共和国水法、 1 9 8 5 年由国家环保局制定，国务院办公厅颁布了我国第一部环境保护技术政策要点；为了 适应国民经济和社会发展的需要，合理开发、利用、节约和保护水资源，防治水害，实现水资 源的可持续利用，2 0 0 2 年，全国人大又重新颁布了中华人民共和国水法，新水法对流 域管理机构的职责作了比较全面具体的规定，并且具有较强的可操作性，便于流域管理机构依 据流域实际行使水行政管理职责，促进流域内经济社会的发展。 在水资源保护研究方面，上世纪7 0 年代初便开始进行工业“三废”治理技术、点源治理技 术、区域水污染综合防治技术的研究工作。自8 0 年代以来，在全国范围内组织的“六五”、“一 七五”、“八五”国家科技攻关计划，集中开展了区域水环境污染综合防治、水环境背景值和 水环境容量及全球水环境问题研究等。1 9 8 8 年开展了“中国甲基汞污染防治与标准研究”( 刘 永愚，1 9 8 8 ：1 9 9 2 年开展了“淮河流域综合整治研究”( 国家环保总局，1 9 9 5 ) ：1 9 9 6 年开展了 “松花江有机毒物污染防治研究”( 李青山，1 9 9 9 ) 等。我国的面源污染研究始于8 0 年代初，主 要开展了湖泊、水库的富营养化调查和河流水质规划( 夏青等，1 9 8 5 ：鲍全盛等，1 9 9 6 ) ，研究 的内容多为径流与n p s 污染问关系的探讨及n p s 污染对地表水质的影响。9 0 年代，在于桥水库、 沱江、三峡库区也开展了农田非点源污染的研究，提出了一些以水文数学模型为基础的菲点源 污染模型，如蓄满产流、超渗产流及综合产流等理论模型也利用改进的国外模型对一些小流 域的非点源污染负荷进行了研究。 在水坏境管理研究方面，从基础的水污染调查登一记与监测，扩展到水环境预测、规划、 标准、法规和各项管理制度的研究建立。国家环保总局1 9 8 5 年颁布了生活饮用水卫生标准、 1 9 8 3 年颁布了地面水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - 8 3 ) ，1 9 9 2 年颁布了江河流域规划环境评价 规范、2 0 0 2 年又重新颁布了地袁水坏境质量标准( g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 ) ：水利部于1 9 9 0 年组织 全国七个流域机构同时开展了“流域水资源保护规划”的编制工作。国家环保总局于1 9 9 8 年开 始积极推进排污申报与排污许可证制度，以改善水环境质量为目标，以水污染物总量控制为基 础，规定排污单位许可排放的污染物和排放量以及排放去向，并在科学研究的基础上，提出了 申报登记的指标体系、实施程序、计算机数据库管理软件及监督管理办法。 在水环境监测方面。研究开发了水环境质量和污染源统一监测方法，制定了水环境监测技 术规范，研制开发了水环境标准物质、网络优化组合和优化布点技术等，有力地支持了水环境 监测网络的建立和发展。 从总体上看，我国在水环境保护与管理对策方面开展的工作并不多，以借鉴欧美经验为主， 在流域水资源保护、管理对策方面的研究较少。 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 2 白洋淀水环境现状分析 白洋淀位于河北省中部平原，地处海河流域大清河水系的九河下梢，接纳从南、西、北三 面流来的潴龙河、唐河、府河等八条河流豹水征集而成。自洋淀是华北地区最大的淡水湖泊， 总面积3 6 6 平方公里，分属保定市和沧州市所辖的五个县( 市) ，其中8 5 的水域在保定市安 新县境内，在众多的淀泊中，自洋淀最大，因此称为“白洋淀”。白洋淀由9 0 多个大小不等的湖 泊，3 7 0 0 多条沟壕，1 2 万亩芦苇，3 6 个岛村组成，这些形状各异的淀泊，最大的有两万多亩， 烟波浩淼，水天一色，最小的不到百亩，绿苇环抱，恬逸幽静。自洋淀自古就以物产丰富、风 景秀丽闻名于世，素有“目进斗金”、“四季皆秋”之誉，主席亲笔为其题词：“华北明珠自洋淀”。 自洋淀的水域构造独特。它既有异于中国南方的内陆湖泊，又不同于北方的人工水库，它 不是连在一起的一片汪洋，而是由多条河流将各个淀泊连在一起，从而形成沟壕纵横，河淀相 连，芦荡莲塘星罗棋布，一个个淀泊既相互分割又相互联结的布局。自洋淀内有村庄，有田园， 3 7 0 0 多条沟壕和1 2 万亩苇田，将整个淀区分割成个个大小不等的淀泊，形成淀中有淀，田 园交错，沟壕纵横相连，水域辽阔的特有自然景观。白洋淀水域辽阔，水质良好，物产丰富， 鳜鱼、鲤鱼、元鱼、青虾、河蟹远近驰名，莲、藕、菱、芡更是久负盛名。古往今来，文人墨 客在白洋淀留下了大量的诗文。著名作家孙犁的白洋淀纪事。奠定了新中国文坛“荷花淀” 流派的基础。新儿女英雄传、小兵张嘎、雁翎队等优秀文学作品，更给白洋淀染 上了浓郁的文化和传奇的色彩”j 。 白洋淀在中国现代革命史上占有重要地位。抗日战争时期，活跃在自洋淀的水上游击队一 雁翎队，利用有利的地形，驾小舟出入芦苇荡中，神出鬼没声东击西，辗转茫茫河淀上，沉 重地打击了日本侵略者，措写出一曲曲白洋淀人民抗日救国的凯歌，“雁翎队”也因此闻名中外。 白洋淀地区流传着许多有关“雁翎队”的脍炙人口的故事。在安新县城，建有催翎队纪念馆”， 展示着当年雁翎队的游击队员们机智勇敢地与日本侵略者斗争的实物和文字解说。解放战争时 期，朱德总司令和聂荣臻司令员在指挥清风店、解放石家庄两大战役时，曾来自洋淀视察。自 洋淀的光辉业绩载入了中国革命的史册。 白洋淀处于温带大陆性季风气候，一年四季分明，景随时移，各有千秋，是旅游、避暑、 度假的好地方。自洋淀旅游资源丰富，除自然景观外，还有许多参观景点。安新县志新安志 记载的“新安八景”，计有“静修书院”、“妃子妆台”、“台城晚照”、“聪寺晓钟”、“长钩垂钓”、“东 堤烟柳”、“西淀风荷”、“鸭圈印月”，其中有的景点已经不存在了，在留存的景点中，身临其境， 足以令人心旷神恰。白洋淀的开发建设一向受到国家的高度关注。周总理生前对综合治理白洋 淀就曾作出过重要指示，江、李、乔等党和国家领导入也先后到自洋淀视察。 2 0 0 1 年1 1 月，白洋淀景区被国家旅游局列为 4 a ”级景区 ”。 2 。1 自洋淀地理及气候条件 白洋淀位于河北省中部、保定市以东4 7 k m 的安新县附近，东经1 1 5 。3 8 至1 1 6 。0 7 ；、 北纬3 8 。4 37 至3 9 6 0 2 之间，四周主要以堤为界。淀区东西长约3 9 5 k m ，南北宽约2 8 5k m ， 4 白洋淀的水环境质量及保护对氛研究 堤内总面积为3 6 2 _ 8k m 2 ，水位在9 o m 时淀区面积为3 1 3 k m 2 。地面景观以水体和芦苇为主，淀 底高程一般在5 5 6 5 之间。淀内地形复杂，纵横的沟壕将淀区分割成以白洋本淀、马棚淀、 藻杂淀等为主体的大小不等而又相互联系的1 4 3 个淀泊，其中6 6 7 h 1 1 1 2 以上的大淀9 9 个，6 6 7 h r n - 以下的小淀4 4 个，以烧车淀、自洋本淀最大。淀内园田和村庄的面积约占总面积的一半”1 。 2 2 水文状况 白洋淀在大清河中游，承纳上游流域太行山众多支流来水，汇水面积3 1 2 万k m 2 ，多年平 均径流量3 57 亿矗。流域内建有大中小型水库1 5 6 座，总库容3 6 4 亿m 3 ，其中大型水库6 座， 总库容3 2 4 亿秆。地表水资源利用率达8 0 。目前，在入淀河流中除拒马河、唐河、沙河 上游有泉水补给外，其他河流均为季节性河流。南支平原各河流在大部分时间无基流，北支因 两岸农业提水灌溉，入淀水量也在逐年减少。特别是在8 0 年代以后，竟连续出现5 年干淀，生 态环境遭到严重破坏。白洋淀属大陆半湿润季风气候区，季风特性显著，四季分明。多年平均 降雨量5 2 3 m m 。降雨量的年际变化大，最丰年和最枯年可相差3 倍以上。降雨量年内分配不均 匀，7 5 8 5 集中在6 9 月的汛期，丽汛期又主要集中在7 、8 两月的几次较大的降雨中。 臼洋淀年平均气温1 2 1 ，年最低月平均气温- - 4 c ，出现在1 月。年最高月平均气温2 6 5 ， 出现在7 月。极端最高气温4 3 4 ，极端最底气温- - 2 3 7 。年蒸发量1 3 6 9 m m 。根据1 9 8 8 1 9 9 2 年的气象资料，淀区全年平均风速在1 3 1 4 m s 之间，1 9 9 0 年1 2 月份最大风速达到 1 7 3 m s 。 裹1 自洋淀1 9 5 6 - 2 0 0 2 年降水量统计衰 年份 降水量( m ) 年份降水量( 衄)年份降水量( r m ) 1971453t 9 8 7 5 6 7 善|蚕；黜啪懈蛳詈啪们鳓吼纵蜘娜蝴 8 9 0 l 2 3 4 5 6 7 8 9 0 l 2懈瑚啪瑚瑚m啪啪瑚啪啪嘲瑚撇姗螂凇蛳档眦埘叭眦鼢蛳蛳啪瓤叭哪罨；哺l|；i薹；墓；喜；亘善|罾姒瞄| m肌纰瞄抛啪脚啪啪耋坝就|栅l|蓍|譬|蕃!喜|墓i暑!墓|似晰|!奢i誊蓦|善： 塑! ! 查兰兰奎兰堡圭兰竺! 兰兰竺：笙苎 6 降水量o 雨 i 、 i 、 。瑶 x 一 、 、 、 p ( ) c i - 2 9 7 c ， 图1 白洋淀降水累积频率曲线 衰2 白洋淀入淀水量衰单位：亿r 1 1 年份 入淀水量年份入淀水量 19 5 6 1 9 0 9 1 9 6 0 1 9 6 9 1 9 7 0 19 7 9 1 9 8 0 - - 1 9 8 9 1 9 9 0 1 9 9 t 1 9 9 2 1 9 9 3 2 3 9 8 1 73 1 1 14 3 23 7 l7 8 4 8 3 06 3 00 5 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 - 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 1 4 o o 2 5o o 3 4 6 27 3 04 4 09 5 02 4 0 0 7 1 9 9 41 0 12 0 0 3 0 0 3 洼以上入淀木量已扣除1 9 9 2 年、1 9 9 7 卑、2 g ( o 年、2 0 0 1 年、2 0 0 2 年、2 3 年上薅水库的 人为朴淀水量 亿用3 | 、 t i 、 、 、 一 图2 自洋淀入淀水量累积频率曲线 白洋淀的水环境质量及保护对策研究 面积( k 订) 1 4 】2 1 0 水量( 亿f ) 8 2 3 经济状况 3 5465l5 6 5 9 6l666 97l768 18 69 196 水位 图3 白洋淀水位一面积关系曲线 3 5 4 6 5 1 5 65 96 16 6 6 ，9 7 17 68 18 69 1 9 6 水位o 酊 图4 白洋淀水位一水量关系曲线 自洋淀经济结构第一产业- 农业；第二产业工业、建筑业；第三产业商业、餐饮业、旅游业 组成。统计资料显示：在纯水村，农业( 含植苇、渔业) 仍是最重要的经济活动，占社会总产值的 5 0 左右；在半水村，工业( 乡镇企业) 已成为经济的重要组成部分，占社会总产值的5 0 左右。 农业呈现多元化发展趋势，即从单的种植业向综合型农业发展，特别是渔业( 主要是水产养殖) 渤 咖 啪 啪 啪 o 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 恢复发展较快。旅游业发展方兴未艾。但总起来看淀区居民人均收人水平偏低，今后将以较快 速度增长。 自洋淀素有“北国江南”、“鱼米之乡”之称，可开发水面2 3 万宙，安新水产养殖业除养殖草、 鳙、鲫、鲤等传统鱼种外，元鱼、河蟹、罗非、罗氏沼虾、淡水自鲳等名贵鱼种养殖逐渐兴起； 养鸭业除饲养自洋淀麻鸭外，又先后引进了康贝乐、金定、樱桃谷、北京自等新品种，现已形 成肉鸭、种鸭、蛋鸭三个种类。全县鸭存栏1 2 0 万只；自洋淀野生莲藕、鸡头、菱角等水生植 物l o 余种，淀内芦苇1 2 万亩，年产芦苇7 5 0 0 万公斤，苇席7 0 0 万片，苇箔近百万片，俏销海 外 境内地热资源丰富。具有很高的养殖观光开发价值。安新乡镇企业发展迅速，现己形成制 鞋、羽绒、服装、有色金属、塑料、毛纺等八大主体行业，培育出8 个省级名牌产品。2 0 0 0 年 实现总产值5 2 3 亿元，利润3 3 亿元。 2 4 污染状况 白洋淀主要污染物质有挥发酚、氰化物、汞、铬、砷等，另外还有有机农药、硫化物、石 油和各种有机物质。目前，淀区水域呈有机污染，主要污染物指标是c o d ”。、氢氮、总磷和 b o d s 。随着森林、草场等植被的破坏，水土流失严重，大量的农药和化肥通过各种渠道进入淀 区。 2 5 水环境分析 白洋淀面临的主要问题是水资源短缺和水污染。 自1 9 5 8 年以来，白洋淀各河上游河道陆续建成1 3 4 座水库，总库容量达3 6 1 9 亿m 3 相 当于流域的多年平均径流量3 5 6 6 亿m 3 ，的i 0 1 5 ，控制面积达1 0 9 8 7 3 k i n ：，占上游山区面积 的5 4 9 3 ，而南支河流山区的控制系数已达0 8 3 ，近年来连续的干旱少雨和工农业用水的大大 增加，使自洋淀上游的多条河流干涸，无水注入白洋淀。工农业生产和生活用水只能更多的抽 取地下水，致使地下水位严重下降，这样的恶性循环，使过去条条河流皆淌水、村村坑塘有蓄 水的自然景观不复存在目前除特丰年份的水库弃水外，仅新开的白沟引河有水入淀，使入淀 水量大大减少”。 白洋淀的深度不大，整体呈浅碟子形状，占地面积虽然不小但库容量不大，所以调节水的 能力较差。华北地区近年来气候反差很大，有时连年干旱，有时却暴雨成灾。干旱时白洋淀无 水可进，干淀是必然的；在丰水时期和汛期，由于白洋淀的蓄水量有限，也不能大量地蓄水。 所以很难在丰水期和干旱时期实现“以丰补枯”的调配。 目前，淀区上游污染源主要是保定市和北京房山县排放的工业污水，同时由于淀区石油开 发、机动船、农用化肥，农药的大量使用以及唐河污水库管理不善，也加重了水质污染程度。根 据河北省环境监测中心站1 9 9 2 2 0 0 4 年的常规监测资料统计，白洋淀主要污染物为c o d 、t p 、t n 等，水质已不符合水域环境功能要求，使华北地区水资源短缺的矛盾更为尖锐。 8 白洋淀的水环境质量及保护对策研究 3 1 水质评价 3 水质评价研究 对水质的优劣进行的评定。按评价要求，确定评价范围，选择评价参数和评价标准，按确 定的评价方法和程序。对不同水体质量进行评价。它为水资源保护规划、水功能区划和水资源 管理提供科学依据( 中国水利百科全书) 水质评价的目的是准确地反映水质污染状况，找出主要污染物的影响，为水资源保护，水 污染防治和水质管理提供依据。水质评价一般包括现状评价、回顾评价和预断评价分别回答 现在、过去、未来的水污染状况。 水质评价工作步骤，大致可以概括为：搜集资料数据；确定评价要素( 水质参数) ： 选择评价方法：计算分析：得出结论。 3 2 评价方法 32 1 污染指数法 这种水质评价方法的特点是用个污染物质的相对污染值，进行数学上的归纳与统计， 一个较简单的数值，用以代表水体的污染程度，也可用它进行水体污染的分类和分级”1 。 1 单因子评价指数 计算单因子评价指数常采用算术平均值法，即： e = c ：| s ： p = 喜鲁 式中 只某种污染物的相对污染值 e 某种污染物实测浓度值 s ，某种污染物的评价标准 尸某种污染物的污染指数 n 某种污染物的实测次数 公式( 3 1 ) 适用于有上限的污染物。对于有下限的污染物，例如d o 当d o 8 m g l ，p i - - 0 。渊一s m 牡时，例一学 d o 1 时，卑越大，只2 越大；当卑 2 0 1 v 严重污染 3 2 2 分级评价法 这种方法是将评价参数的区域代表值用唰一分级标准逐个进行对比、分级，而后确定水质 优劣。这种方法避免了繁琐的计算，概念明确，适用范围广，能反映水体污染的真实情况。1 9 8 0 年全国地表水水质评价中采用了此法，现介绍如下： 1 确定评价参数 全国水质评价中，评价参数确定为1 1 项，即p h 值、总硬度、氯化物、d o 、c o d 、氨氮、 酚、氰化物、砷、汞、六价铬等。 2 确定河段代表值 将水文条件比较致的水域划分成河段，以河段为评价单元。 ( 1 ) 断面划分单一断面( 在基本断面) 取样时，代表河段长度为距离上下游断面一半距离。 多断面取样时，代表时段为对照断面削减断面之间的距离。 ( 2 ) 河段参数代表值计算 a 断面代表值 一q c = 上l n 式中n - 断面测点数、 b 河段代表值 一虿 c ，= 上l 。 卅 ( 3 1 0 ) ( 3 1 1 ) 式中m 河段断面数 3 参数单项评价将所确定的各项参数值，分别与评价标准逐个比较定级。 4 - 综合评价根据河段加权平均原理，由各河段水质级别综合求得河道综合评价指数。 墨厶 k = = l 一 厶 1 = 1 式中n 一河段数 置厶 k = 型；_ 一( 3 1 2 ) 厶 f _ l 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 l 一评价河段长度 x ；一河段i 的水质级别 3 2 3 坐标法 坐标法评价水质，是在x 、y 坐标轴上，以纵坐标y 代表有害物质的污染程度，横坐标x 代表有机物污染程度根据平面上某一定点p ( x ，y ) 所在位置对水体污染程度进行评价。 有机污染的水质指标取氨氮( 鼠一n ) 、化学需氧量( c o d ) 、溶解氧( d 0 ) 三 项。有机污染物的综合污染指数x 为： n h 3 一n ：c o d ：d o ln h t n i 。c o d d o i n h 3 一n oc o d od 0 0n h 3 一n oc o d od o o 有害物质的污染指标，取汞、酚、氰、砷、铬五种，其污染指数y 为： 表4 坐标法水质分级 水质分级x 、y 的数值 水体质量状况 a b c d e x 0v 0 5 o o 5 0 5 x ly 1 0 5 y 1 x 1 l x l _ 5y 1 5 l q 1 5 y 1 5 1 5 2严重污染 ，2 丢善导 式中下角标为i 的为实测值 定的容许标准。 3 2 4 打分法 ( 3 1 3 ) 标有0 的代表该项指标的地面水卫生要求或根据具体情况确 打分法的实质，是根据各种污染物检测值和对环境可能产生的影响进行评分，或先按污染 青况分级，在按级给分，最后利用分数值来表征污染指数。评分方法可根据专家投票决定，也 可采用通讯方法，广泛征求各方面的意见，在确定各项指标得分。 水质评价采用百分制分级评价法，评分越高，水质越好。各参数的分确定之后，按下式计 算总分； 1 2 式中a - 参数评分值，m 总分值 ( 3 1 4 )a m日 =m 皂登鎏堕奎! 望耍墨墨堡茎翌苎竺塞 最后计算结果按表5 对水质进行分级。 表5 水质分级表 m 值 0 0 9 69 5 7 6 7 5 6 05 9 - 4 0小于4 0 水质等级理想级良好级污染级重污染级严重污染 3 2 5 水质模糊评价 水质级别界限具有一定的模糊性，仅以一个确定型的指标来评价水质，往往不能反跌真实 情况，2 0 世纪7 0 年代，开始使用模糊数学理论评价水质。这种方法是首先对单项参数评价， 用隶属函数描述水质分级界限，得到m 个参数指标对n 级水的隶属度，可写出m n 的矩阵r 。 考虑参数在总体污染中的作用，配以适当权重系数，组成1 m 的矩阵a ，引用模糊矩阵复合 运算功能，对a 和r 矩阵进行模糊复合运算求出总体水质对各级水的隶属度。按模糊贴近 原理，隶属度最大的水质级别即为综合评价结果。这一评价方法注意了世纪水质分级界限上的 模糊性，是评价结果更接近客观实际。 评价中较为流行单因子评价法，即分别用单项参数代表值，宜接查水质评价标准，确定水 质类别，其中最差水质类别即为综合水质评价结果。 对同一水体的水、水生生物、底质的综合评价，同样可以利用均权总合法、加权均值法、 兼顾极值法，评价模式为 。 三 f = ( 3 1 5 ) i = i 式中，f 为水体综合质量指数；只为第f 个要素的质量指数；w 为第f 个要素的权重。 水质评价是一项复杂的综合性工作，上述的各类评价方法都有一定局限性。一个全面的水 质评价，应系统反映出水体的污染程度、污染范国和污染历史等内容。但亦有的评价方法大都 仅在一定程度上反映水体污染程度，而对其他两个方面反映得很不够。因此，水质评价的发展 方向是不断完善综合评价法和生物学评价法，以及在水资源开发利用中采用水质和水量统一的 评价方法。 1 取因素集 2 取评判集 3 通过隶属函数求出i n 个单项指标对n 级水的隶属度，组成l l l x n 模糊矩阵r ，。 r = y 。 k 。 y ： 匕： k 。：引 计算隶属度的公式。式中a j 为等级标准，j = 1 , 2 ，n 为等级数，厅= 5 。z 为监测值 y j 为监测值z 的水体隶属于第j 级水的隶属度。水质等级标准即评价标准。 隶属度计算值 1 3 塑i ! 查些查兰翌主兰垒：兰些：笙苎 f 1 z a k = 筹艇a 【0z a 2 1z s a i = 篇钆以a l 0 z z 一1 1 4 = 1 z a j 一1 一句一， z 一 一- a i a j l o z = a j a h z z “ z a 一，就4 + 。 4 计算权重组成l x m 行矩阵 a = w lw 2 w m ) 形：- 旦l w ( 3 一1 6 ) w 。= y 善 ( 3 一1 7 ) 一a i _ l 。哲 式中： c i 某污染检测值 s i j 第i 种污染物对应的j 级标准 w j 第i 种污染物的权重 w i 第i 中污染物归一化后的权重 i = l ，2 ，i n