（环境工程专业论文）大同市水环境污染总量控制对策研究.pdf

摘要 本文对大同市水环境污染现状进行了 科学的分析， 确定以c o d r 指标为总量 控制对象， 并从容量总量控制的技术路线出发， 对大同市水环境功能区划进行了 修定。 计算得到大同市海河流域4 个控制功能区地表水体c o d 二 的水环境容量和 允许排放量。 研究结果表明大同市c o d , 现状排放量均超出了水环境容量的二倍 以仁 ， 地表水体污染相当严重， 污染事故发生的几率加大。 据此， 本文对大同市 重点污染源排放c o d r 削减负荷合理分配进行了分析计算， 提出了实现总量控制 的1 3 条措施。进一步对大同市区域环境容量评估的结果表明大同市环境容量在 逐年下降，与当地g d p增长出现负相关，提出了建立大同市环境预警机制的紧 迫性。 本文对水环境总量控制对策的研究对缓解大同市日益严重的水危机具有一 定的指导作用， 对我国北方地区特别是水污染严重地区在水污染控制对策研究上 具有一定的参考价值。 关键词:大同市水环境总量控制对策 ab s t r a c t a s c i e n t i fi c a n a l y s i s o n w a t e r p o l l u t i o n i n d a t o n g c i t y i s m a d e c o n c l u s i o n i s d r a w n t h a t t h e c o d . , i s t h e s u b j e c t o f t h e t o t a l a m o u n t c o m n t r o t h i s p a p e r . t h e 1 , me a n w h i l e a n a d j u s t m e n t i s m a d e b a s e d o n t h e c a p a c i t y t o t a l a m o u n t c o n t r o l t e c h n o l o g y , wh i l e l e a d s t o a n e w b o u n d a ry o f d a t o n g w a t e r e n v i r o n m e n t a l f u n c t i o n a l a r e as .t h e c a p a c i t y o f t h e w a t e r e n v i r o n m e n t a n d t h e a l l o w e d d r a i n a g e o f c o d s , o f t h e s u r f a c e w a t e r b o d y i n t h e f o u r c o n t r o l l i n g f u n c t i o n a r e as o f t h e h a i h e r i v e r d r a i n a g e a r e a 认d a t o n g i s f i g u r e d o u t . t h e r e s u lt s h o w s t h a t t h e p re s e n t d r a i n a g e o f c o d . , i n d a t o n g a r e a e x c e e d t h e c a p a c i t y o f t h e w a t e r e n v i r o n m e n t o v e r 2 0 0 % , a n d t h e p o l l u t i o n o f t h e s u r f a c e w a t e r i s r a t h e r s e r i o u s . t h e r e b y t h e o d d s o f t h e p o l l u t i o n a c c i d e n t s m a y i n c r e a s e . o n t h e b as e o f t h e a n a l y s i s a n d c a l c u l a t i o n , t h e t a s k t o r e d u c e t h e d r a i n a g e o f t h e c o d c , i s a l l o c a t e d r e a s o n a b l y t o t h e m a i n p o l l u t i o n s o u r c e s i n t h i s a r e a . mo r e o v e r , 1 3 m e as u r e s t o r e a l i z e t h e t o t a l a m o u n t c o n t r o l a r e p u t f o r w a r d . t h e r e s u l t o f f u r t h e r a s s e s s m e n t o f t h e e n v ir o n m e n t a l c a p a c i t y o f d a t o n g a r e a m a n i f e s t s t h a t t h e c a p a c i t y o f t h i s c i t y s e n v i r o n m e n t i s d e t e r i o r a t i n g y e a r l y ， w h i c h c o m p a r e s w i t h t h e l o c a l g d p i n c r e m e n t n e g a t i v e l y . t h e r e f o re t h e e m e r g e n c y t o c o n s t r u c t a d a t o n g e n v i r o n m e n t a l a l a r m i n g m e c h a n i s m i s s u g g e s t e d in t h e p a p e r . t h e r e s e a r c h i n t h e p a p e r o ff e r s t h e s t r a t e g y t o c o n t r o l t h e t o t a l a m o u n t w a t e r e n v i r o n m e n t a l d e t e r i o r a t i n g w a t e r c r i s i s o f d a t o n g c it y , a n d t h i s p a p e r i s w o r t h y o f r e f e r r i n g t o s t u d y i n g s t r a t e g y i n c o n t r o l w a t e r p o l l u t i o n i n t h e n o r th e rn c h i n a e s p e c i a l l y i n t h e h i g h l y p o l l u t e d a r e as. k e y w o r d s : d a t o n g c it ya q u a t i c e n v i r o n m e n t t o t a l a mo u n t c o n t r o l s t r a t e g y 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和取得的 研究成果， 除了文中特别加以标注和致谢之处外， 论文中不包含其他人己经发表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 a l * k 生一 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了谢意。 学位论文作者签名: 4 a 1 ,签字日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定。 特 授 权 一 孟建.叁 崖 生 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， 并采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、 汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学 位 论 文 作 者 签 名 :滩 a - 导师签名 签字日期: 月i 飞 日 签字 日期:月 1 妙日 第一章绪论 第一章绪论 水在人类文明史上占有举足轻重的地位，它见证着人类古文明的兴衰，见证着现 代文明的逐步崛起。水是生态系统中最活跃的因子，地球上一切地质、气象、水文、 地理等的自 然现象都与水的循环密切相关;水不仅是基础的自 然资源，维持工农业生 产，而且是人们赖以生存和发展不可替代的、有限的物质资源，没有水就没有生命; 水是经济和社会可持续发展的基础，并己成为世界关注的战略问题之一。于二 0 0二 年八月二十六日 至九月四日 在南非约翰内斯堡召开的由世界 1 9 1 个国家或政府代表参 加的 “ 可持续发展世界首脑”( ws s d) 会议中心上，由1 0 4 位领导人愈2 万名代表参 加，联合国秘书长安南提出了涉及水、能源、健康、农业和生物多样性 5个主题 ( 其 英文词头合起来为we h a b )的倡议，此次会议将水危机列为未来 1 0 年人类面临的最 严重的 挑战之一 1 1 。 二0 0 0年三月在荷兰海牙举行的 第二 届世界水论坛及部长级会议 上通过的 海牙宣言( h a g u e c o n f e r e n c e ) ， 呼吁世界各国 尽快采取行动， 合理利用和 保护好 水资 源， 并 确定目 标、 战略 和实 施进 度2 1 。 可以 看出， 水的 危机已 引 起国际 社 会 的极大关注。 水作为自 然资源具有四 个特征13 1 : ( 1 ) 可用性。 即可以 被人们所利用， 与资源的稀 缺性有密切的关系。( 2 )有限性。在一定的条件下自 然资源的数量是有限的，但随着 人类利用自 然的能力不断提高， 物质资源化及资源潜力的发挥是无限的。( 3 ) 整体性。 自 然资源不是孤立存在的，而是相互联系、相互影响、相互制约的复杂系统;( 4 )空 间分布的不均匀性和严格的区域性，因地制宜是资源利用的一项基本原则。 水本身具有自 然属性和商品属性，只有认识到这条规律，才能充分提高水资源利 用率，实现社会、经济、环境效益最大化和水资源的可持续利用。水的自 然属性可概 括为“ 三流” 和生态效应14 1 : 流量、 指水量大小和时空分布。 流态: 指流速、 流势和水 位。流质:指污染物、泥沙浓度与盐度。生态效应指水资源时空变化带来的生态系统 和构成变化。水的商品属性源于水资源是有价资源，只有变无偿使用为有偿使用，才 有可能运用市场机制实现从取水、给水到排水、回用水全过程的优化、调控和资源永 续利用的目标。 第一章绪论 1 . 1 国内外水环境污染控制研究进展及动态 水环境污染控制是一项系统工程，世界各国都非常重视。为了控制水污染和恢复 污染水体的水质功能，世界上大都分国家和地区制定的与水有关的环境标准越来越严 格阎 。 发达国 家的 污染控制对象己 转向 微量有毒有机物， 致力于受污染水体水质功能的 恢复。如美国1 9 9 8 年启动了耗资数十亿美元的 “ 清洁水计划” ( c l e a n w a t e r a c t i o n p l a n ) ,旨在清除水体中的微量有机物等，逐渐恢复水体原有的功能。而广大发展中国 家的污染控制对象仍然停留在耗氧有机污染物、氮、磷营养物等水平上，而且还在艰 难地遏制水污染加剧的趋势6 - 1 1 1 世界各国都十分重视对水污染的治理， 发达国家水污染治理技术比较成熟。目前我 国 城 市 污水 处 理厂 普 遍 采 用的 工 艺 为“ 普通 活 性污 泥” ( c o n v e n t i o n a l a c t i v a t e s s l u d g e ) 法、 氧化沟 o x i d a t i o n d i t c h ) 法、间 歇活性污泥 ( s b r ) 法、 a - b法等，与美国、 德国 等 发达国 家所采用的 技术与工艺 几乎在同一水平上 1 2 , 1 3 1 ， 但投资费用却十分昂贵， 我国 应该开发推广与国清 相适应的经济实用技术， 要求吨水投资低、 运行费用低、 运行管理 要求低等一些方法， 如厌氧及兼氧处理技术、 生物膜法、 土地处理法、 生态处理系统等。 根据污染源 ( 点源污染、 面源污染、内 源污染) 的 不同防治特点， 世界各国防治污 染的手段主要有法律手段、行政手段、经济手段、技术手段、工程手段。总量控制是 很有效的行政手段。美国是实行总量控制比较完善的国家，建立了由联邦制定基本政 策和排放标准，由州实施的强制性管理制度。基本上形成了以基于污染控制技术的排 放标准管理为主，以水质标准管理为补充，以总量控制和排污证为主要内容的水污染 防治机制，同时美国又是一个成熟的市场经济国家，特别注重运用市场机制和经济手 段来刺激污染源防治水污染， 其主要的形式是排污权交易 1 4 , 1 5 1 。日 本实行严格的污染 物排放总量控制，污染物的排放量一般按每天为统计考核单位，如果在每天中某个污 染物超过控制值时，将受到有关部门的处罚，企业废水总排放口设有自 动连续监测仪 器，以监测排放总量控制的执行情况，在总量控制的基础上，各地方自治体的企业每 年都要提出下一年度的污染物削减指标，通过污染物总量控制，使日 本环境质量得到 明 显改 善1 1 6 , 1 7 1 。 根据o e c d的 调查， 瑞典是o e c d中 城市污 水处理最好的国 家， 城 市 污水处理厂的服务人口占9 5 % 澳大利亚7 2 %，法国6 8 %，美国7 1 %，加拿大6 3 %, 荷兰9 7 %) ，到目 前瑞典建有2 0 0 座城市污水处理厂，c o d和主要污染物负荷大大降 低，去除率达到 9 0 %以上，河流的污染水平全都达到上世纪 4 0 年代的污染水平， 近几 第一章绪论 年，瑞典实施广泛的氮削减总量控制计划，到 2 0 0 0年，3 03 5 %的城市污水处理厂设 有除氮工艺过程， 使氮的排放量在 1 9 8 5 年的基础上削减 4 0 %， 并且将水体酸化及水体 富营养化列为重点解决的1 3 个环境问 题中的两大重点问 题 1 8 -2 1 1 我国的许多河流和湖泊等地表水体的污染己十分严重， 污染物排放量己大大超过水 环境的承载能力。 而根据国家城市污水处理规划总体要求， 到 2 0 1 0 年， 污水处理率应 达4 0 %。由此预测从目前到2 0 1 0 年，我国的城市污水处理厂将以超常规的建设速度发 展， 预计将增加污水处理能力5 0 0 06 0 0 0 万m 3 / d ， 需新建城市集中 污水处理厂1 0 0 0 余 座。因此我国面临着十分繁重的水污染治理任务，在 “ 十五”期间及2 0 1 5 年环境保护 科技发展的重要任务中 1 2 个优先发展领域中前 5 个是关于水污染治理的，重大关键技 术十二个中的前四个也是关于水污染治理的。为实现我国区域环境与经济的协调发展， 必须对污染物排放总量进行控制。 实施“ 总量控制” 有利于产业结构优化和布局的合理 化， 有利于推动经济增长方式的转变， 有利于促进资源节约、 技术进步和治理污染，是 实现我国跨世纪环境目 标的重要举措。1 9 9 6年 9 月 3日国务院批准了 国家坏境保护 “ 九五”计划和2 0 1 0 年远景目 标 ，作为该计划附件 1 的 “ 九五”期间全国主要污染 物排放总量控制计划也同时获得批准，该计划确定了1 2 种实施总量控制的污染物， 总量控制首次正式进入了中国的污染控制政策体系， 为了 保证这次全国性的污染物排放 控制计划的实施，1 9 9 7 年 6月 1 0日，国家环保总局发布了 (九五:期间全国主要污 染物排放总量控制实施方案 ( 试行) ， 两份行政性文件一起构成了“ 九五” 期间总量控 制的政策内 容，在国家环境保护 “ 十五”计划中，总量控制是主要内容之一， 主要计划 指标中的第一项就是主要污染物排放总量控制指标。 但目 标控制实际上并没有与环境质 量直接挂钩， 目 标量也未真正落到实处， 为了实现与环境质量直接挂钩的总量控制手段， 目 前国家环保总局己在着手推动容量总量控制。 实施环境容量总量控制最重要的基础就 是按环境功能区划测算并动态掌握特定区域的 环境容量， 再依据区域的环境容量， 来确 定污染物排放总量控制目 标。 实施环境容量总量控制有两个方面的积极意义: 一是确保 总量控制计划和排污许可证总量核定的合理性和科学性。 二是可以为经济结构的战略性 调整和产业布局优化提供决策依据，引导经济发展方向，提高经济增长质量。 1 . 2 污染物总量控制概论 我国的水污染总量控制，概念来自日 本的 “ 闭合水域总量规划” ，技术方法引自 美 国的水质规划理论。美国水污染防治法规中划分流域、区域、设施三个层次制定水质 第一章绪论 年，瑞典实施广泛的氮削减总量控制计划，到 2 0 0 0年，3 03 5 %的城市污水处理厂设 有除氮工艺过程， 使氮的排放量在 1 9 8 5 年的基础上削减 4 0 %， 并且将水体酸化及水体 富营养化列为重点解决的1 3 个环境问 题中的两大重点问 题 1 8 -2 1 1 我国的许多河流和湖泊等地表水体的污染己十分严重， 污染物排放量己大大超过水 环境的承载能力。 而根据国家城市污水处理规划总体要求， 到 2 0 1 0 年， 污水处理率应 达4 0 %。由此预测从目前到2 0 1 0 年，我国的城市污水处理厂将以超常规的建设速度发 展， 预计将增加污水处理能力5 0 0 06 0 0 0 万m 3 / d ， 需新建城市集中 污水处理厂1 0 0 0 余 座。因此我国面临着十分繁重的水污染治理任务，在 “ 十五”期间及2 0 1 5 年环境保护 科技发展的重要任务中 1 2 个优先发展领域中前 5 个是关于水污染治理的，重大关键技 术十二个中的前四个也是关于水污染治理的。为实现我国区域环境与经济的协调发展， 必须对污染物排放总量进行控制。 实施“ 总量控制” 有利于产业结构优化和布局的合理 化， 有利于推动经济增长方式的转变， 有利于促进资源节约、 技术进步和治理污染，是 实现我国跨世纪环境目 标的重要举措。1 9 9 6年 9 月 3日国务院批准了 国家坏境保护 “ 九五”计划和2 0 1 0 年远景目 标 ，作为该计划附件 1 的 “ 九五”期间全国主要污染 物排放总量控制计划也同时获得批准，该计划确定了1 2 种实施总量控制的污染物， 总量控制首次正式进入了中国的污染控制政策体系， 为了 保证这次全国性的污染物排放 控制计划的实施，1 9 9 7 年 6月 1 0日，国家环保总局发布了 (九五:期间全国主要污 染物排放总量控制实施方案 ( 试行) ， 两份行政性文件一起构成了“ 九五” 期间总量控 制的政策内 容，在国家环境保护 “ 十五”计划中，总量控制是主要内容之一， 主要计划 指标中的第一项就是主要污染物排放总量控制指标。 但目 标控制实际上并没有与环境质 量直接挂钩， 目 标量也未真正落到实处， 为了实现与环境质量直接挂钩的总量控制手段， 目 前国家环保总局己在着手推动容量总量控制。 实施环境容量总量控制最重要的基础就 是按环境功能区划测算并动态掌握特定区域的 环境容量， 再依据区域的环境容量， 来确 定污染物排放总量控制目 标。 实施环境容量总量控制有两个方面的积极意义: 一是确保 总量控制计划和排污许可证总量核定的合理性和科学性。 二是可以为经济结构的战略性 调整和产业布局优化提供决策依据，引导经济发展方向，提高经济增长质量。 1 . 2 污染物总量控制概论 我国的水污染总量控制，概念来自日 本的 “ 闭合水域总量规划” ，技术方法引自 美 国的水质规划理论。美国水污染防治法规中划分流域、区域、设施三个层次制定水质 第一章绪论 规划， 分 排 放 标 准限 制 河段 和 水 质 标 准限 制河 段 确定 允 许排 放量 2 2 1 。 所谓 总 量 控制 是 在污染严重、污染源集中的区域 ( 流域)或重点保护的区域 ( 流域)范围内，在研究 确定其环境容量或最大允许纳污量的基础上， 通过合理的分配方式将其分配至各排污 源，并采取有效措施把该区域 流域)的污染物排放总量控制在环境容量或最大允许 纳污量之内，使其达到预定环境目 标 ( 水功能区要求的水质目 标)的一种手段。其核 心是污染负荷的分配，总量控制有四个基本量，即水环境容量、受纳水体允许排污量、 控制区域允许排污量、 排污口总量控制负荷指标。 它是以总量控制规划为先导，以“ 公 平合理”的原则分配到各个污染源的允许排放量和削减量。 总量控制系统的结构。 总量控制系统由许多指标构成。 为便于分析， 将其划分为4 个子 系 统，1 0 个体 系 和若 千 个指 标。 系 统 结 构 见图1 - 1 2 3 1 : ( 见 本 章 第6 页 ) 总量控制的实质，就是在环境质量要求与技术经济条件之间寻求最佳的结合点。 根据排污特点， 数量和方式， 分别通过排污源地域分布和排污特征， 对各控制区域 ( 流 域)不均等地分配环境容量资源。根据排污源排污总量削减的优先顺序和技术，经济 可行性，通过在流域范围内不均等地分配环境容量资源，在区域范围内不均等地分配 技术，经济投入，实现最小投资条件下的最大总量负荷削减，或在最小投资条件下实 现环境目 标。这种宏观总量控制的实施，体现了使水资源永续利用和社会经济与环境 协调可持续发展的水资源保护基本原则。 总量控制分为三种类型:容量总量控制，目 标总量控制和行业总量控制，容量总 量控制是自 受纳水域容许纳污量出发，制定排放口总量控制负荷指标，主要技术步骤 分为( 1 ) 受纳水域容许纳污量的计算， ( 2 ) 控制区域允许排污量的 确定， ( 3 ) 总量控制方案 技术、 经 济评价， ( 4 ) 排放口 总 量控制负 荷指标。目 标总量控制是自 控制区 域容许排污 量控制目 标出发， 制定排放口 总量控制负荷指标。 其主要技术步骤为: ( 1 ) 控制区域容 许排污量( 2 ) 总量控制方案技术， 经济评价。 ( 3 ) 排放口 总量控制负荷指标。行业总量控 制是自 总量控制方案技术、经济评价出发，制定排污口 总量控制负荷指标，其主要技 术步骤为: ( 1 ) 总量控制方案技术、 经济评价( 2 ) 排放口 总量控制负荷指标。以 上三种总 量控制重点不同，但总量控制的核心是相同的，即总量控制负荷的分配，容量总量控 制以 水质标准为控制基点，以污染源可控性、环境目 标可达性两个方面进行总量控制 负荷分配;目 标总量控制以排放限制为控制基点，从污染源可控性研究入手，进行总 量控制负荷分配:行业总量控制以能源、资源合理利用为控制基点，从最佳生产工艺 第一章绪论 和实用处理技术两方面进行总量控制负荷分配。总量控制负荷的分配要通过四个基础 技术工作 来完 成: ( 1 ) 水环境保护功能 划分， ( 2 ) 水污染 控制单元 解析归类， ( 3 ) 建立设 计 条件( 4 ) 污染源总量控制削减方案的技术、 经济评价。 对总量的控制，目 前采用两种方法来实现，即正推和反推法并通过两条技术路线 加以保证。所谓正推，是从污染源的可控制出发，强调控制目 标，强调技术，经济可 行性，一般称为最佳实用方法，或目 标总量控制;反推则是从受纳水体容许纳污量出 发，强调环境目 标，强调环境、技术、经济三个效益的统一，一般称为水质规划方法， 或容量总量控制。两条技术路线是:( 1 )从削减污染物目 标出发，结合国家排放标准 和地区技术、经济特点，优化制定负荷分配方案，预测对环境的改善前景，决策实施 方案。( 2 )从水环境质量标准出发，根据水域容许纳污量，反推允许排污量，通过技 术、经济可行性分析，优化分配负荷，确定切实可行的总量控制方案。两条技术路线 的出发点不同，但目的都在于实现对污染源的控制，以实现水环境保护。因此都必须 建立排污量与水质状况的定量关系，以说明削减量或允许排污量与环境质量的关系。 1 . 3 本课题研究的目的和意义 大同市是国家首批公布的2 4 个历史文化名城之一。 素有“ 煤都” 之称， 因煤而立， 因煤而兴， 但由于长期依赖煤炭及与煤炭相关的产业，目 前全市在经济发展过程中处 于相对尴尬的境地。水体污染、水资源短缺，严重缺乏生态用水和水生态失衡，导致 大同市经济发展与水安全保障的矛盾日益尖锐。大同之长在于煤，大同之短在于水， 大同市当前的水环境问题不容乐观，并日 益成为全市经济可持续发展的 “ 瓶颈” 。为了 有效地控制大同市水污染，改善水环境，实现2 1 世纪水资源可持续发展规划，本文通 过对大同市流域水环境容量的研究，提出了总量控制对策，为大同市水环境的合理开 发，水环境容量的充分利用，工农业生产的合理布局，新项目的引进，供水工程，引 水工程，点源污染的优化负荷等提供科学的依据，对大同当地经济增长与水环境保护 协调发展上提供决策参考。 第一章绪论 和实用处理技术两方面进行总量控制负荷分配。总量控制负荷的分配要通过四个基础 技术工作 来完 成: ( 1 ) 水环境保护功能 划分， ( 2 ) 水污染 控制单元 解析归类， ( 3 ) 建立设 计 条件( 4 ) 污染源总量控制削减方案的技术、 经济评价。 对总量的控制，目 前采用两种方法来实现，即正推和反推法并通过两条技术路线 加以保证。所谓正推，是从污染源的可控制出发，强调控制目 标，强调技术，经济可 行性，一般称为最佳实用方法，或目 标总量控制;反推则是从受纳水体容许纳污量出 发，强调环境目 标，强调环境、技术、经济三个效益的统一，一般称为水质规划方法， 或容量总量控制。两条技术路线是:( 1 )从削减污染物目 标出发，结合国家排放标准 和地区技术、经济特点，优化制定负荷分配方案，预测对环境的改善前景，决策实施 方案。( 2 )从水环境质量标准出发，根据水域容许纳污量，反推允许排污量，通过技 术、经济可行性分析，优化分配负荷，确定切实可行的总量控制方案。两条技术路线 的出发点不同，但目的都在于实现对污染源的控制，以实现水环境保护。因此都必须 建立排污量与水质状况的定量关系，以说明削减量或允许排污量与环境质量的关系。 1 . 3 本课题研究的目的和意义 大同市是国家首批公布的2 4 个历史文化名城之一。 素有“ 煤都” 之称， 因煤而立， 因煤而兴， 但由于长期依赖煤炭及与煤炭相关的产业，目 前全市在经济发展过程中处 于相对尴尬的境地。水体污染、水资源短缺，严重缺乏生态用水和水生态失衡，导致 大同市经济发展与水安全保障的矛盾日益尖锐。大同之长在于煤，大同之短在于水， 大同市当前的水环境问题不容乐观，并日 益成为全市经济可持续发展的 “ 瓶颈” 。为了 有效地控制大同市水污染，改善水环境，实现2 1 世纪水资源可持续发展规划，本文通 过对大同市流域水环境容量的研究，提出了总量控制对策，为大同市水环境的合理开 发，水环境容量的充分利用，工农业生产的合理布局，新项目的引进，供水工程，引 水工程，点源污染的优化负荷等提供科学的依据，对大同当地经济增长与水环境保护 协调发展上提供决策参考。 第一章绪论 书追渺籍继酬 载! ! 口彼烤觉卿咧 觉史烈露凶月沙 !t涨鼻异尺劝喇 绷编帐十犯绷啊顽 厦境关拟撕象耸嗬 团旱绍织编眼犯绷嘲镇 书1 0 酬瓶耸瞬 关 %- w3 p 耸嶙 除闷书珑 夏困除驾招侧 - 刃埠瑕 皿如哄戴 蕊尽裕撼瓶燕 娜- c耘凝愉 姗爷馒继酬 1 瑞关吗擎酬 潺k潺 e擎 3 r 1 倒溉鉴国关馒血雌 书卞书喇爷馒亚婚血婚 欢州蕴国关馒血琢 弧卞关m 黛卿啊 泊姻侧幂皿辑 镇卞书0 1 1 翟溉鉴旧书唱皿婚 书六书咽 蛾q t 雷 域9 绷帐伟酬娜唱书 二团 卜装俘貂因长帐 划铡凶耸嗬 裁灯绷蒸凶耸畸 叫装俘拙因耸眼 瑞磷十凶创担曰关 绷帐卡烈喇镇 切自0山匕00口 贬涨俘貂囚耸暖 阿黔耸溅 勺 经 黔耸溅 史涨鼻锐侧 夔节异哎叫 0 收涨鼻经侧 必书觉澎喇 绷眼十蹂以贬 第二章大同市水环境基本情次 第二章 大同市水环境基本情况 2 . 1自 然和社会环境概况 地理位置。大同市地理座标: 位于东径 1 1 2 0 3 5 - 1 1 4 5 9 ， 北纬3 9 0 3 - 4 0 0 4 4 ，地处华北地区性区山西省北部、介于内外长城之间，是京包、北同蒲交汇点， 境内 有 1 0 9 和2 0 8国 道通过，交通较为发达，京大和大运高速公路己 建成。它北与内 蒙古丰镇市接壤，东与河北省的阳原县、沫源县相连，西、南分别与本省的朔州市、 忻州市毗邻，总面积 1 4 1 1 2平方公里，平均海拔千米，城区三面环山，形成 “ 大同盆 地” ，素有 “ 山环采凉， 水艳桑干，长城界其北，雁寒寺其南，西眺朔漠，东 瞻白 登， 屏全晋拱神京，巍然重镇”之称。 气象特征。 气候特征。大同市属温带大陆性季气候，四季分明，冬季漫长寒冷 干燥，夏季短暂湿热多雨，秋季凉爽宜人，昼夜温差明显，降雨多集中于6 , 7 , 8 , 9 四个月内，年平均降水3 6 0 - - 4 5 0 m m，且年际变化大。年采暖期5 . 5 个月，风多风大， 其特点是春季风大冬季次之，盛夏至初秋 ( 7 -9 ) 风速最小，风速变化呈 “ 一峰一谷” 型。有 “ 一年一次风，从春刮到冬”之喻。风向、风速。根据大同气象站1 9 9 0 年 1 月 一1 9 9 4 年1 2 月、1 9 9 8 年4 月 一1 9 9 9 年3 月逐日 定时地面气象资 料，统计分析出 大 同市的年、季地面风向频率，平均风速和污染系数，受地形影响，大同市全年及各季 风向以静风及n, n n w出现频率较高。从风向的时间变化情况来看，各季及年均风速 为2 . 8 4 m / s ，春季最大，为3 .3 8 m / s ;各季及年平均风速以1 4时为最大，0 8 , 2 0 时较 小， 从计算的污染系数来看， 全年及各季一般在n, n n w风向上的污染系数较大，也 即s , s s w方位是易受污染的区 域。 气温、 气压、 湿度、降水量、蒸发量。根据大 同气象站6 1 年- 9 0 年3 0 年气温、 气压、 湿度、降水量、 蒸发量、 最多风向、 风速等要 素统计结果， 得出结论如下:气压变化范围 在8 8 7 .4 - 9 0 0 . 8 h p a之间，平均8 9 5 .2 1 3 p a ; 年平均气温6 . 6 0c ， 一月份最冷，平均为一 1 0 .9 0c ， 极端最低气温- 2 9 . c ; 七月份最热， 平均为 2 1 .8 0c ，极端最高气温 3 7 . 7 0c ;年平均蒸发量为 2 0 1 0 . 6 m m，年平均降水量为 3 7 6 .9 m m，降水量集中在7 , 8 两个月，日 最大降雨量6 7 .o m m;最多风向为静风 多风向n风，频率分别为2 0 % 和 为3 . 8 m / s , 7 , 8 月较小，平均为 1 6 %;年平均风速为2 .9 m / s ，四月份风速最大， ，次 平均 2 .2 m / s ;每年出现八级以上大风日 数平均为3 8 . 3 天， 第二章大同市水环境基本情次 第二章 大同市水环境基本情况 2 . 1自 然和社会环境概况 地理位置。大同市地理座标: 位于东径 1 1 2 0 3 5 - 1 1 4 5 9 ， 北纬3 9 0 3 - 4 0 0 4 4 ，地处华北地区性区山西省北部、介于内外长城之间，是京包、北同蒲交汇点， 境内 有 1 0 9 和2 0 8国 道通过，交通较为发达，京大和大运高速公路己 建成。它北与内 蒙古丰镇市接壤，东与河北省的阳原县、沫源县相连，西、南分别与本省的朔州市、 忻州市毗邻，总面积 1 4 1 1 2平方公里，平均海拔千米，城区三面环山，形成 “ 大同盆 地” ，素有 “ 山环采凉， 水艳桑干，长城界其北，雁寒寺其南，西眺朔漠，东 瞻白 登， 屏全晋拱神京，巍然重镇”之称。 气象特征。 气候特征。大同市属温带大陆性季气候，四季分明，冬季漫长寒冷 干燥，夏季短暂湿热多雨，秋季凉爽宜人，昼夜温差明显，降雨多集中于6 , 7 , 8 , 9 四个月内，年平均降水3 6 0 - - 4 5 0 m m，且年际变化大。年采暖期5 . 5 个月，风多风大， 其特点是春季风大冬季次之，盛夏至初秋 ( 7 -9 ) 风速最小，风速变化呈 “ 一峰一谷” 型。有 “ 一年一次风，从春刮到冬”之喻。风向、风速。根据大同气象站1 9 9 0 年 1 月 一1 9 9 4 年1 2 月、1 9 9 8 年4 月 一1 9 9 9 年3 月逐日 定时地面气象资 料，统计分析出 大 同市的年、季地面风向频率，平均风速和污染系数，受地形影响，大同市全年及各季 风向以静风及n, n n w出现频率较高。从风向的时间变化情况来看，各季及年均风速 为2 . 8 4 m / s ，春季最大，为3 .3 8 m / s ;各季及年平均风速以1 4时为最大，0 8 , 2 0 时较 小， 从计算的污染系数来看， 全年及各季一般在n, n n w风向上的污染系数较大，也 即s , s s w方位是易受污染的区 域。 气温、 气压、 湿度、降水量、蒸发量。根据大 同气象站6 1 年- 9 0 年3 0 年气温、 气压、 湿度、降水量、 蒸发量、 最多风向、 风速等要 素统计结果， 得出结论如下:气压变化范围 在8 8 7 .4 - 9 0 0 . 8 h p a之间，平均8 9 5 .2 1 3 p a ; 年平均气温6 . 6 0c ， 一月份最冷，平均为一 1 0 .9 0c ， 极端最低气温- 2 9 . c ; 七月份最热， 平均为 2 1 .8 0c ，极端最高气温 3 7 . 7 0c ;年平均蒸发量为 2 0 1 0 . 6 m m，年平均降水量为 3 7 6 .9 m m，降水量集中在7 , 8 两个月，日 最大降雨量6 7 .o m m;最多风向为静风 多风向n风，频率分别为2 0 % 和 为3 . 8 m / s , 7 , 8 月较小，平均为 1 6 %;年平均风速为2 .9 m / s ，四月份风速最大， ，次 平均 2 .2 m / s ;每年出现八级以上大风日 数平均为3 8 . 3 天， 第二章大同市水环境基本情况 沙尘暴3 . 6天。 水文条件。 大同市的河流主要为御河、 十里河、口 泉河、南洋河、壶流河、 唐河、 水库主要有册田水库、赵家窑水库等，分别属于大清河和永定河水系。桑干河、南洋 河、壶流河同属海河流域永定河水系。 桑干河是本市最大的河流， 发源于宁武管浑山， 主要支流有御河、口 泉河、浑河、壶流河、市内流域面积7 2 6 2 平方公里，而壶流河贯 穿广灵、于洗马庄出境，在河北省再入桑干河，全长 5 9公里，流域面积 1 3 3 0平方公 里，南洋河发源于内蒙古盘阳山和下深涧，北源的黑水河与南源的白 登河于天镇县十 里铺汇合而成， 境内流域面积 2 2 3 9 平方公里， 御河是桑干河主要支流之一，自 北向南 贯穿大同市区，是大同市的主要纳污河流之一。发源于浑源县温庄的唐河属大清河水 系，横穿灵丘，于下北入河北省，流长 % 公里，流域面积 2 0 7 1 平方公里，多年平均 天然径流1 . 1 6 8 亿立方米，其监测断面为南水芦。赵家窑水库是大同市的饮用水源地， 每日出水 2万吨，册田水库主要功能是城市工业供水、灌溉、防洪、其水质在n与v 之间。大同市以地下水为主要供水水源。 自 然资源及土壤类型分布。( 1 )大同市矿产资源丰富，不少矿产在全国占重要地 位，如煤、大理石、花岗岩、石墨、珍珠岩、钢、铅、锌、铝钒土、石灰石、碉火十、 煤炭查明储量 5 5 0亿吨。( 2 )大同市地处森林土壤和草原土壤的过渡地带，土壤类型 复杂多样，全市共有1 0 个土类， 2 2 个亚类。山地草甸土面积 1 6 . 8 万亩，占土壤总面 积的0 . 7 9 %。 褐土土类面积 5 1 7 .2 6万亩， 占土壤总面积的2 4 .4 %. 粟褐土土类面积 6 9 8 .2 万亩，占土壤总面积的3 3 .0 %.粟钙土类面积3 5 1 .2 8 万亩，占 土壤总面积的1 6 .6 %。 潮土土类面积 1 0 9 .2 2 万亩，占土壤总面积的5 . 1 6 .0 %。盐土面积4 3 .6 7 万亩，占土壤总 面积的2 .0 6 %。 石质土面积2 4 . 6 2 万亩，占土壤总面积的1 . 1 6 %。 粗骨土面积 1 3 8 .4 6 万 亩，占土壤总面积的6 . 5 4 %。红粘土面积 直接导致 地下水位的下降和地面的沉降。 从2 0 世纪8 0 年代至今， 市区地下水处于连年超采状态， 第二章大同市水环境基本情况 沙尘暴3 . 6天。 水文条件。 大同市的河流主要为御河、 十里河、口 泉河、南洋河、壶流河、 唐河、 水库主要有册田水库、赵家窑水库等，分别属于大清河和永定河水系。桑干河、南洋 河、壶流河同属海河流域永定河水系。 桑干河是本市最大的河流， 发源于宁武管浑山， 主要支流有御河、口 泉河、浑河、壶流河、市内流域面积7 2 6 2 平方公里，而壶流河贯 穿广灵、于洗马庄出境，在河北省再入桑干河，全长 5 9公里，流域面积 1 3 3 0平方公 里，南洋河发源于内蒙古盘阳山和下深涧，北源的黑水河与南源的白 登河于天镇县十 里铺汇合而成， 境内流域面积 2 2 3 9 平方公里， 御河是桑干河主要支流之一，自 北向南 贯穿大同市区，是大同市的主要纳污河流之一。发源于浑源县温庄的唐河属大清河水 系，横穿灵丘，于下北入河北省，流长 % 公里，流域面积 2 0 7 1 平方公里，多年平均 天然径流1 . 1 6 8 亿立方米，其监测断面为南水芦。赵家窑水库是大同市的饮用水源地， 每日出水 2万吨，册田水库主要功能是城市工业供水、灌溉、防洪、其水质在n与v 之间。大同市以地下水为主要供水水源。 自 然资源及土壤类型分布。( 1 )大同市矿产资源丰富，不少矿产在全国占重要地 位，如煤、大理石、花岗岩、石墨、珍珠岩、钢、铅、锌、铝钒土、石灰石、碉火十、 煤炭查明储量 5 5 0亿吨。( 2 )大同市地处森林土壤和草原土壤的过渡地带，土壤类型 复杂多样，全市共有1 0 个土类， 2 2 个亚类。山地草甸土面积 1 6 . 8 万亩，占土壤总面 积的0 . 7 9 %。 褐土土类面积 5 1 7 .2 6万亩， 占土壤总面积的2 4 .4 %. 粟褐土土类面积 6 9 8 .2 万亩，占土壤总面积的3 3 .0 %.粟钙土类面积3 5 1 .2 8 万亩，占 土壤总面积的1 6 .6 %。 潮土土类面积 1 0 9 .2 2 万亩，占土壤总面积的5 . 1 6 .0 %。盐土面积4 3 .6 7 万亩，占土壤总 面积的2 .0 6 %。 石质土面积2 4 . 6 2 万亩，占土壤总面积的1 . 1 6 %。 粗骨土面积 1 3 8 .4 6 万 亩，占土壤总面积的6 . 5 4 %。红粘土面积 直接导致 地下水位的下降和地面的沉降。 从2 0 世纪8 0 年代至今， 市区地下水处于连年超采状态， 第二章大同市水环境基本情祝 年均超采5 0 0 。 万扩 ， 大大超过了可开采量。 市区周围已 形成4 个较大的降落漏斗， 面积 达9 6 k m , ;三处地面沉降中心，面积达1 2 . 5 6 k m ;出现1 0 条地裂缝，总长3 0 . 7 k m 。每年 污水排放量达7 0 0 0 多万扩 ，渗漏地下造成地下水水质日 趋恶化。目前市区年需水量3 亿 m 3m ， 实际供水总量为2 . 3 亿扩 ， 平均日 缺水约2 0 万耐 ， 到2 0 0 5 年， 市区年需水总量将是当 前年需水量的1 . 4 倍， 城市缺水压力愈加增大， 缺水成了制约大同市社会经济发展和人 民生活水平提高的 “ 瓶颈”。由于缺水，许多厂矿企业无法正常运营，相当数量的居 民 用水困 难。 市区的 水源地地下水位每年以1 .5 -2 .0米的速度下降， 3 0 米以上的含水 层己 基本无水， 矿山及周边农村地区饮水困难， 没有供水系统， 饮水污染物严重超标， 加上偏远农村地区缺乏饮用水供给，全市超1 0 万人口饮用水安全受到威胁。 大同 市水资源特征。 ( 1 ) 人均占 有资源量小。 大同 市人均水资 源占 有量仅为4 6 3 m 3 , 市区人均占 有量为2 2 0 m 3 , 量的1 / 2 0 ( 2 )降雨量小， 中，年降雨的7 0 % - - 8 0 %集 不足全国人均水资源占有量的1 / 1 0 ，不足山西省人均占有 蒸发量大。大同市地表水资源主要来源于降雨，年内分布集 中在讯期7 - 9 三个月，河流讯后常断流干涸。( 3 )水资源丰 枯悬殊。我市各河流的径流的年际变化很大，丰水年与枯水年的比 值高达 1 02 5 倍。 因此丰水年常弃水，甚至造成灾害，枯水年水库蓄水少而用水不足。( 4 ) 水资源分布 不平衡导致结构性缺水。边境多水，盆地少水，山区缺水。由于水资源短缺，己 严重 制约了能源基地的经济发展， 而局部地区水资源丰富， 永定河水系的桑于河、壶流河、 唐河出省界均有岩溶大泉露出，水量相当丰富，本省不能利用。( 5 )水质污染日 趋严 重引起水质性缺水。大同市工业和生活排污对水资源的污染日 趋严重。污染源的不达 标排放使各河段水质严重污染，超标率相当高，同时入境水质的 变化，地表污水的渗 漏导致地下水水质改变，主要表现在离子浓度增高， 硬度、 矿化度提高， 水化学类型 改变等。因此大同市当前及未来水资源供需矛盾相当突出。 ( 见表 2 - 1 ) 第二章大同市水环境基本情况 大同市水资 源供需平衡分析万m 3 年份 2 0 0 02 0 0 52 01 0 可供水量 地表水 地下水 2 2 0 3