（环境工程专业论文）桂林桃花江水环境容量及水污染控制规划初步研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 随着社会经济的迅速发展，城市的中小河流水污染问题日益严重，水环境状 况日益恶化。桂林市桃花江也不例外，其水体正受到越来越严重的污染。桃花江 水污染的加剧不仅影响漓江的水质状况，而且与国务院批复的桂林市城市总体规 划“桃花江区域为旅游度假区”的要求相矛盾。因此桃花江的水环境综合整治刻不 容缓。 本文在对桃花江沿岸污染源调查研究和主要污染物监测分析的基础上，进行 了桃花江河段的水质评价，计算了主要污染物( c o d 和n h 3 - n ) 的水环境容量和 削减量，提出了相应的水污染控制措施。所获得的主要结论如下： l 、对桃花江水环境现状特征进行了评价，确定了桃花江水质污染以有机污染 为主，主要污染物为n h 3 - n 和c o d ；按河段评价，飞鸾桥至胜利桥河段为污染加 重河段，胜利桥至铁路桥河段为重污染河段； 2 、通过对污染源进行详细的调查与评价，对污染物进行排放预测，确定了北 冲污水处理厂出水和主要支流( 如乌金河、道光小溪) 是桃花江市区段的主要污 染源，将是桃花江水污染控制的重点： 3 、在充分考虑到流域水资源时变性的基础上，建立了适合桃花江的水质数学 模型( s t r e e t e r - - p h e l p s 模型托曼修正式) ；通过振荡试验和两点法等方法，确定了 模型参数综合衰减系数k c o d m n = 0 31 d ，k n h 3 - n = o 3 5i d ； 4 、在满足水质目标达到地表i i i 类水要求的条件下，确定了桃花江市区段在枯 水期主要污染物c o d 和n h 3 - n 的水环境容量分别为3 8 8 2 k g d 、8 5 2k g a ：并在 此计算成果基础上确定了2 0 1 0 年和2 0 1 5 年桃花江伍仙桥至胜利桥河段的c o d 和 n h 3 - n 的理论削减量分别为：9 1 3 8 k g d 、9 8 2 8 k g d 和4 8 0 2 k g d 、5 0 1 0 k g d ： 5 、通过对桃花江水体有限的水环境容量与污染负荷之间存在的矛盾分析，提 出了水污染控制规划思路，初步研究了水环境质量改善与污染削减等具体工程措 旄以及相配套的管理措施。 关键词：桃花江水质模型 水环境容量 污染控制技术 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a e t a l o n gw i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m m u n i t ya n de c o n o m y ，w a t e rp o l l u t i o n p r o b l e m so fs m a l la n dm e d i u m r i v e r a r ei n c r e a s i n g l ys e r i o u s ，w a t e rc o n d i t i o n sa r em o r e a n dm o r ed e t e r i o r a t e o fw h i c hi n c l u d et a o h u ar i v e ro fg u i l i n w a t e rp o l l u t i o n d e g r e eo f t a o h u ar i v e rn o to n l ya f f e c t sw a t e rq u a l i t yo f l i j i a n gr i v e r ，b u ta l s oc o n f l i c t s w i mt h eu r b a ng e n e r a lp l a no fg u i l i nb m c h e db ys t a t ed e p a r t m e n t ，t h a ti s “t a o h u a r i v e ra r e ai s t o u t i n ga n dv a c a t i o n l a n d ”s ot h ei n t e g r a t i v et r e a t i n go ft a o h u ar i v e r w a t e rc o n d i t i o ni sn ot i m et od e l a y ，o t h e r w i s ei tw i l lr e s t r i c tt h ee c o n o m yp e r s i s t e n c e d e v e l o p m e n to f t h a ta r e a b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o no fp o l l u t i o ns o k r c ea n dm o n i t o r i n go fm a j o rp o l l u t a n ti n t a o h u ar i v e r ，w ee v a l u a t e dt h ew a t e rq u a l i t ya n dc a l c u l a t e dt h ew a t e re n v i r o n m e n t c a p a c i t ya n ds u b d u c t i o no fm a i np o l l u t a n tc o da n dn h 3 - n t h e n ，m e a s u r e so fw a t e r p o l l u t i o nc o n t r o lw e r es u g g e s t e di nt h i sp a p e r t h em a j o rc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： l 、a p p r a i s et h es t a t u sq u oo f t a o h u ar i v e rw a t e rc o n d i t i o n ，i tc o n c l u d e st h a tt h e w a t e rq u a l i t yp o l l u t i o ni sm a j o ro r g a n i cp o l l u t i o n , ，w h i c hi n c l u d e sn h 3 - na n dc o d ； t h er e a c hf r o mf e i l u a nb r i d g et os h e n g l ib r i d g ei sa g g r a v a t i o nr e a c h ，a n dt h er e a c h f r o ms h e n g l ib r i d g et ot e i l ub r i d g ea r es e r i o u sp o l l u t i o nr e a c ha p p r a i s e db yr e a c h 2 、p a r t i c u l a ri n v e s t i g a t i o na n de v a l u a t i o no f p o l l u t i o ns o u r c ea r ea c t e d ，f o r e c a s tb y c o n t a m i n a t i o n ，i tc o n f i r m st h a tt h ee f f l u e n to fb e i c h o n gs e w a g et r e a t m e n tp l a n ta n d s o m em a j o ra n a b r a n c hs u c ha sw u j i nr i v e r , d a o g u a n gb o u r na r et h em a j o rp o l l u t i o n s o u r c eo f t a o h u ar i v e r , t h e r e f o r ea l lo f t h e s ew i l lb et r e a t i n ge m p h a s e si nt h ef u t u r e 3 、a f t e rt a k ec o n s i d e ro ft h ec h a r a c t e r i s t i co ft h ew a t e rr e s o u r c eo fr i v e rb a s i n v a r i e dg r e a t l ye v e r yt i m e ，aw a t e rq u a l i t ym o d e ln a m e ds t r e e t e r - - p h e l p sm o d e ls u i t a b l e f o rt a o h u ar i v e ri se s t a b l i s h e d a c c o r d i n gt om e t h o d ss u c ha so s c i l l a t i o ne x p e r i m e n t a n dt w op o i n t sm e t h o d ，t h ec o m p r e h e n s i v ed e c a yc o e f f i c i e n t so fm o d e lp a r a m e t e r k p c o d m na n dk p n h 3 - ni sc o m p u t e dt ob e0 3 1 da n do 3 51 d ，r e s p e c t i v e l y 4 、b a s e do nt h ep r e m i s et h a tt h ew a t e rq u a l i t yc o u l ds a t i s f yt h et h i r dc l a s sw a t e r q u a l i t y ，w eh a v ec o m p u t e dt h ew a t e re n v i r o n m e n tc a p a c i t yo f t h em a i nc o n t a m i n a t i o ni n u r b a nd i s t r i c ta r e ao ft a o h u ar i v e rs u c ha sc o d ，a n dn h 3 - ni nl o ww a t e rs e a s o ni s 桂林工学院硕士学位论文 3 8 8 2k g da n d8 5 2k g d ，r e s p e c t i v e l y a tt h es a m et i m e ，t h et h e o r e t i c a ls u b d u c t i o n o fc o da n dn h 3 - ni nt h ea r e af r o mw u x i a nb r i d g et os h e n g l ib r i d g ei nt a o h u ar i v e r i sc o m p u t e dt ob e9 1 3 8k g d ，4 8 0 2 k g di n2 0 1 0a n d9 8 2 8 k g c d ，5 0 1 o k g di n2 0 1 5 ， r e s p e c t i v e l y 5 、a c c o r d i n gt oa n a l y s i st h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h ew a t e re n v i r o n m e n tc a p a c i t y a n dp o l l u t i o nl o a d i n go ft a o h u ar i v e r ， w ep u tf o r w a r df o rs o m et h i n k i n go fw a t e r p o l l u t i o nc o n t r o lp l a n s o m er e s e a r c hh a v eb e e nd o n eo nt h ep r a c t i c a le n g i n e e r i n g m e a s u r e sa n dt h ea d m i n i s t e rm e a s u r e so fw a t e re n v i r o n m e n tq u a l i t yi m p r o v e m e n ta n d p o l l u t i o ns u b d u c t i o n k e yw o r d s ：t a o h u ar i v e r ；w a t e rq u a l i t ym o d e l ：w a t e re n v i r o n m e n tc a p a c i t y ： p o l l u t i o nc o n t r o lt e c h n i q u e 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声鲷所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究 ：工。作及取得蛊 研究成果。尽我所翔，除r 文中特别加以标注相 鼗谢的地方夕p 论文中不包畲其他人已经发表或撰写过的磅究 成皋，也不包含为获褥建林工学璃戏其他毂育机构白学位或证 书两使蹋迢的材萃斗。与我一同工作过的同意对本研究所做能任 何贡献均已在论文中作了明确的说髓并表示了谢意； 釜名：彳i 豸日期：乡以乎 j 关于论文使用授权的说睛 雒人完全了解桂林工学院考美保留、使用学位论文的规意， 鄢：掌棱有权保留送交论文自0 蔓e n 件。允许论文被查r 弼和借澜： 学棱可以公布论文的全部或鄙分内番，可以采用影印、缩印或 其他复制手段保存论文。 ( 像譬论文在解密后应遵守此规定j 签名：。彳一 亏导师签名 ， 曰期：o 一】。 ，诸 桂林工学院硕士学位论文 1 1 课题的研究背景 第1 章绪论 环境问题是全球进入2 1 世纪后所面临的主要问题之一，而水污染问题又是环 境问题中最为主要的问题【“。随着人口与经济的飞速增长，工业废水和生活污水排 放量在急剧增加，未经处理的污废水任意排放，它不仅污染了水体，而且造成了 水资源短缺。据有关资料口】，全世界每年排放的污水约4 6 0 0 亿m 3 ，使5 5 0 0 0 亿 m 3 的水体受到污染，约占全球径流量的1 4 ，全世界河流稳定径流量的4 0 左右 已受到不同程度的污染。 我国的水污染问题也极为严重。据统计1 3 】，2 0 世纪7 0 年代初全国日排放污水 量已超过1 亿m 3 ，其中8 0 的污废水未经处理直接排入水域，使河流、水库、湖 泊遭到不同程度的污染，水环境状况日益恶化，从而严重危害人类的健康。因此 水污染己成为影响世界经济发展、社会安定的重要因素，水污染问题已成为全球 共同关注的焦点【4 j 。 面对严重的水资源污染，我国相关部门先后制定了一些政策和措施来对污染 的水环境进行治理。2 0 世纪9 0 年代以来，我国很多大江、大河都进行了水质综合 整治，实施了水环境规划，这些在一定程度上改善了水环境状况，实现了水质的 改善和生态景观的完善。然而与这些大江、大河直接联系的中小河流( 支流) 污 染问题却日益突出，甚至容易被忽视。据调查，许多大江、大河的水质污染根源 是其支流水质受到严重的污染【5 j 。各支流带来的污染负荷，常导致主要河流的整治 效果甚微。如黄浦江自7 0 年代就丌展了大规模的水环境综合整治，但效果甚微， 究其原因就是黄浦江的各个支流的污染没有得到足够重视。随着水环境规划的进 一步发展和深化，流域内支流的水环境综合整治和水环境规划也逐渐提上日程， 中小型河流的整治刻不容缓。 漓江风景名胜区是中国著名的风景名胜区，在国际上享有盛誉。然而，由于 漓江城市段支流的局部地段水环境受到严重污染，城市水环境的急需改善是漓江 面临的主要问题。近年来，随着桂林市经济的持续增长和城市化、工业化进程的 桂林工学院硕士学位论文 发展，特别是桂林市“两江四湖”环城水系工程的建成，使城市旧貌变新颜，人们的 物质、文化生活水平不断得到改善。但同时也带来了一系列的环境污染问题：由 于工业废水与生活污水排放量大幅度增加，河流水污染日益严重，特别是“两江四 湖”之一的桃花江水系水体污染严重尤其突出。流域污水集中处理系统的建设没 有适应形势的发展，加之又缺乏有效的水污染控制措施，导致流域的污染排放与 河流综合衰减能力的平衡被打破，水质污染不断加剧，水体富营养化目益严重， 尤其在枯水季节更为明显，其根本原因在于桃花江有限的水环境容量与逐年加重 的水污染负荷之间的矛盾。桃花江污染问题不仅制约该区域内的经济发展，而且 影响漓江干流的水质，更重要的是这与近期国务院批复桂林市城市总体规划“桃花 江区域为旅游度假区”相矛盾。因此桃花江市区段水环境的急需改善是当前面临的 主要问题。这对该区域生态环境和经济可持续发展，具有重要的现实意义和战略 意义。 1 2 国内外研究现状及进展 1 2 1 水环境容量研究发展概况 2 0 世纪7 0 年代，为了改善水和大气环境质量状况，日本提出了污染物排放总 量控制的概念，即主张把一定区域的大气或水体中的污染物总量控制在一定的允 许限度内。这个“一定限度”实际上就是指环境容量。后来日本环境厅委托日本卫生 学科小组提出了1 9 7 5 年环境容量计量化调查研究报告，环境容量的应用得到 了普及，并逐渐成为污染物总量控制的理论基础【6 ”。 日本学者吉川博在环境工学的系统化中指出：“环境容量是自然还原能力、 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数 值【8 】。 在利用水环境容量实旌总量控制方面，日本于1 9 8 4 年在东京湾等地成功地进 行了尝试，取得了很好的效果【9 l 。 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，最大容许排 污量、水体容许污染水平等概念。尽管如此，但对环境容量的客观存在是不容置 疑的，并在相关法规中明确地反映出来。 西方发达国家在有关总量控制的核心部分一一废水污染负荷分配方面也开展 2 桂林工学院硕士学位论文 发展，特别是桂林市“两江四湖”环城水系工程的建成，使城市旧貌变新颜，人们的 物质、文化生活水平不断得到改善。但同时也带来了一系列的环境污染问题：由 于工业废水与生活污水排放量大幅度增加，河流水污染日益严重，特别是“两江四 湖”之一的桃花江水系水体污染严重尤其突出。流域污水集中处理系统的建设没 有适应形势的发展，加之又缺乏有效的水污染控制措施，导致流域的污染排放与 河流综合衰减能力的平衡被打破，水质污染不断加剧，水体富营养化日益严重， 尤其在枯水季节更为明显，其根本原因在于桃花江有限的水环境容量与逐年加重 的水污染负荷之问的矛盾。桃花扛污染问题不仅制约该区域内的经济发展，而且 影响漓江干流的水质，更重要的是这与近期国务院批复桂林市城市总体规划“桃花 江区域为旅游度假区”相矛盾。因此桃花江市区段水环境的急需改善是当前面临的 主要问题。这对该区域生态环境和经济可持续发展，具有重要的现实意义和战略 意义。 1 2 国内外研究现状及进展 12 1 水环境容量研究发展概况 2 0 世纪7 0 年代，为了改善水和大气环境质量状况，日本提出了污染物排放总 量控制的概念，即主张把一定区域的大气或水体中的污染物总量控制在一定的允 许限度内。这个定限度”实际上就是指环境容量。后来日本环境厅委托日本卫生 学科小组提出了1 9 7 5 年环境容量i , i 量化调查研究报告，环境容量的应用得到 了普及，并逐渐成为污染物总量控制的理论基础【6 “。 日本学者吉川博在环境工学的系统化中指 5 ：“环境容量是自然还原能力、 人工处理设施和人们对环境的意见等所规定的整个牛活圈内所允许的活动容量数 值嘲”。 在利用水环境容量实施总量控制方面，日本于1 9 8 4 年在东京湾等地成功地进 行了尝试，取得了很好的效果p l 。 欧美国家的学者较少使用环境容量这一术语，而是_ l j 同化容量，最大容许排 污量、水体容许污染水平等概念。尽管如此，但对环境容量的客观存在是不容置 疑的，并在相关法规中明确地反映出来。 西方发达国家在有关总量控制的核心部分一一废水污染负荷分配方面也开展 西方发达国家在有关总量控制的核心部分一一废水污染负荷分配方面也开展 桂林工学院硕士学位论文 发展，特别是桂林市“两江四湖”环城水系工程的建成，使城市旧貌变新颜，人们的 物质、文化生活水平不断得到改善。但同时也带来了一系列的环境污染问题：由 于工业废水与生活污水排放量大幅度增加，河流水污染日益严重，特别是“两江四 湖”之一的桃花江水系水体污染严重尤其突出。流域污水集中处理系统的建设没 有适应形势的发展，加之又缺乏有效的水污染控制措施，导致流域的污染排放与 河流综合衰减能力的平衡被打破，水质污染不断加剧，水体富营养化目益严重， 尤其在枯水季节更为明显，其根本原因在于桃花江有限的水环境容量与逐年加重 的水污染负荷之间的矛盾。桃花江污染问题不仅制约该区域内的经济发展，而且 影响漓江干流的水质，更重要的是这与近期国务院批复桂林市城市总体规划“桃花 江区域为旅游度假区”相矛盾。因此桃花江市区段水环境的急需改善是当前面临的 主要问题。这对该区域生态环境和经济可持续发展，具有重要的现实意义和战略 意义。 1 2 国内外研究现状及进展 1 2 1 水环境容量研究发展概况 2 0 世纪7 0 年代，为了改善水和大气环境质量状况，日本提出了污染物排放总 量控制的概念，即主张把一定区域的大气或水体中的污染物总量控制在一定的允 许限度内。这个“一定限度”实际上就是指环境容量。后来日本环境厅委托日本卫生 学科小组提出了1 9 7 5 年环境容量计量化调查研究报告，环境容量的应用得到 了普及，并逐渐成为污染物总量控制的理论基础【6 ”。 日本学者吉川博在环境工学的系统化中指出：“环境容量是自然还原能力、 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数 值【8 】。 在利用水环境容量实旌总量控制方面，日本于1 9 8 4 年在东京湾等地成功地进 行了尝试，取得了很好的效果【9 l 。 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，最大容许排 污量、水体容许污染水平等概念。尽管如此，但对环境容量的客观存在是不容置 疑的，并在相关法规中明确地反映出来。 西方发达国家在有关总量控制的核心部分一一废水污染负荷分配方面也开展 2 桂林工学院硕士学位论文 了不少研究工作，也取得了不少成果【l ”j 。 我国对水环境容量的研究丌始于8 0 年代初，它大致经历了三个阶段【l 驯：最初 研究仅限于耗氧的有机物上，在空间限于小河或大河的局部江段；中期开始考虑 了水环境容量与水污染控制规划相结合的研究，初步显示了水环境容量理论与实 践相结合的效益；后期水环境容量的理论研究在深度上有了新的发展，出现了多 目标综合评价模型、非点源模型以及水质一管理一规划模型体系等，污染物也扩 大到了n 、p 负荷和油污染等。 近年来，国内外水环境容量的应用研究在深度上取得了重大的进展。它不仅 从单纯反映水体对污染物的稀释、自净能力延伸到为实施总量控制和优化负荷分 配服务的水体纳污能力、可分配环境容量的广义概念，而且研究的空间大、地域 广，它不只是研究易降解污染物的环境容量，还拓宽到了重金属及难降解有毒有 害有机物的环境容量。 对水环境容量的研究，不仅为水污染控制的技术路线提供科学依据，而且为 水污染控制的管理制度提供技术支持【1 4 1 。 1 2 2 桃花江水污染控制研究现状 随着社会的发展，人们的环境意识进一步增强，从而对水环境污染控制与治理 也越来越重视。具体针对桃花江流域来说，在兴建“两江四湖”工程之| j ，为改善和 提高河流水质，水利部等单位曾经对桂林市“两江四湖”环城水系整治和通航设计中 的主要问题和环境景观要求进行过研究【l “，并因地制宜地提出了一些水环境整治 措施；2 0 0 2 年桂林市投资咨询公司等单位开展了桃花江流域生态与环境综合治理 研究6 j ，主要讨论了桃花江流域存在的主要社会经济和生态建设问题，重点开展 了桃花江流域上游生态建设和中下游环境综合治理等内容。2 0 0 2 年1 0 月桂林工学 院高技术研究所对桃花江中下游河段的污染现状进行过调查1 1 7 】。以上这些调查报 告和研究课题，仅限于从理论方面提出综合整治对策和措施、粗略计算了桃花江 流域污染物之一c o d 的环境容量。至于在桃花江污染负荷现状与预测、桃花江水 质数学模型的建立、水质模型参数的确定、水环境容量详细计算、河段的水污染 控制规划及其控制措施等内容方面尚未作详细研究过。 桂林工学院硕士学位论文 1 3 本课题的研究内容和方法 1 3 1 课题的来源 本课题来源于国家高新技术研究发展计划( 8 6 3 计划) “桂林市水环境质量改善 与综合示范项目”( 课题编号为2 0 0 3 a a 6 0 1 0 6 0 ) 。 1 3 2 研究的目的和意义 本论文针对桃花江市区段作为旅游度假区存在的水环境问题，拟根据桃花江 市区段的水文、水质监测数据，按照旅游度假区景观用水以及桃花江是漓江的入 河排污口而其水质对漓江水质的影响程度要求，确定桃花江桂林市区段水质目标； 选择维河流输入输出线性模型，用监测数据估算模型参数，建立该河流的水质数 学模型，并计算出桃花江市区段的环境容量：根据污染源排污总量在不同规划水 平年的预测，结合桃花江环境容量的计算与分析，计算各控制单元的理论削减污 染负荷，从而提出可行性的水污染控制规划和保证水污染控制实施的工程措施和 管理措施。通过水污染控制规划的工程和管理措施的实施，将有效控制了桃花江 流域外源污染的输入和内源的治理，使桃花江市区段的水质达到地表水i i i 类标准， 促进桃花江流域能形成良性的水生态循环机制，满足生态用水、农业灌溉用水和 全年旅游景观用水对水质的要求，促进该区域经济、社会、环境的可持续性发展。 1 3 3 研究的主要内容 本课题研究的主要内容和重点： ( 1 ) 对桃花江市区河段不同断面的水文、水质条件进行现场监测；对计算区段 内的污染源分布和污、废水处理与排放情况作了详细调查；对各排污口的分布及 排放污染物的情况作了详细监测。根据以上实测资料及历年来桃花江水环境质量 状况监测瓷料，确定桃花江市区段水污染的主要污染源和主要污染物，分析了桃 花江水环境污染的主要原因。 ( 2 ) 建立适合于桃花江市区段的水质数学模型。 ( 3 ) 水质模型参数的确定。 ( 4 ) 不同规划水平年主要入河排污口污染负荷的预测。 ( 5 ) 桃花江市区段主要污染物水环境容量的研究和理论削减量的计算。 4 桂林工学院硕士学位- - b 文 ( 6 ) 提出了水环境质量改善与污染削减的具体工程措施及管理措施。 1 3 4 研究的方法和技术路线 本次研究在全面搜集桃花江市区段水质状况资料的基础上，详细调查计算河 段内污染源的分布以及污、废水排放情况，对水质现状进行评价，分析了桃花江 水环境污染的主要原因，计算主要污染物的水环境容量和削减量，提出水污染控 制措旌。其技术路线如框图1 1 所示。 图1 - 1 桃花江市区段水环境容量及水污染控制规划研究技术路线图 桂林工学院硕士学位论文 2 1 自然环境概况 第2 章桃花江流域概况 2 1 1 地理位置 桃花江，是漓江流域的主要支流之一，地理位置为东经1 1 0 。1 3 1 1 0 。4 0 ，北 纬2 4 。3 9 2 56 2 2 。整个流域面积为3 2 2 k r n 2 ，干流长6 8 k i n 。桃花江发源于临桂县 五通镇与灵川县青狮潭乡交界的中央岭东南侧，由北而南经临桂五通镇、庙岭镇 后，在临桂县庙岭莲塘折向东流，于长海路西北约0 8 k m 处进入桂林市，向北沿 大山、神山的西面流行，至神山北面汇合后转向东行，经灵川定江镇与法源河、 道光小溪汇合后，在社公山东面水南村转向沿桂林市区西边缘南流，后在牯牛山 向东穿过市区，在南门桥下分流，主流东行象鼻山北麓汇入漓江( 该段是宋朝护 城河) ，当水位高于1 4 6 2 m 时，部分水流翻过虹桥坝沿宁远河( 桃花江故道) 南 流，在雉山萝b n 注入漓江。桃花江流域地理位置如图2 1 。 2 1 2 地形地貌 桃花江流域地质地貌较为复杂，以低山丘陵为主，兼有岩溶地貌，其中上游 地势以低山、丘陵为主，中下游为平原。桃花江流域的岩溶特性比较复杂，在流 域的中、下游地区，岩性以碳酸盐岩为主体，形成了特有的以溶蚀作用为主的热 带岩溶地貌景观一峰丛洼地及峰林平原地形；在桂林城区以北及桂林城区以南东 西两侧的碎屑岩分布区则以侵蚀作用为主，形成中低山、丘陵地貌。 2 。1 。3 气候 桃花江流域地处北回归线以北，属于亚热带季风气候，冬短夏长，雨量充沛 且集中，流域属中亚热带季风气候区，四季分明，气候温和，多年平均气温1 9 1 。 桃花江流域降雨量的空间变化，主要受地形因素影响，流域降雨量的年内分配主 要受季风活动影响。年平均降雨量为1 9 0 0 2 0 0 0 m m ，干湿季节明显。雨季一般是 每年的5 7 月，其降雨量为8 5 0 1 0 0 0 m m ，约占全年降雨量的一半，干旱季节一般 是每年的9 月至次年的2 月。 桂林工学院硕士学位论文 图2 - i 桃花江流域地理位置 ， 桂林工学院硕士学位论文 2 1 4 水文 桃花江是一条雨源性的河流，主要支流有法源河、道光小溪、乌金河、徐家村 小溪及敦睦村小溪，具体情况如表2 1 。桃花江及其支流的河床大多为泥河床，主 要功能为农业灌溉，流经桂林市城区内的两岸土地多被开垦为菜地或农田。 表2 - 1 桃花江流域各支流情况 名称支流情况 发源于潭下大庙岭底村东的白水头，源头海拔高度6 2 4 7 m ，于洋 法源河 江头注入桃花江，汇水面积4 1 3 3 k i n 2 ，河宽1 5 m 。 发源灵川火车站南侧，在燕子岩注入桃花江，全长9 3 5 k m ，汇水 道光小溪 面积2 1 1 3 k i n 2 ，河宽1 2 m 。 鸟金河发源于矮山的长塘，全长1 9 k m 。 徐家村小溪发源于桂林三中南侧，全长1 5 k m 。 敦睦村小溪发源于猴山，在银荔华侨宾馆上游8 0 0 m 处注入桃花江，全长3 k m 。 ( 据桃花江环境污染状况及丁业废水治理方案，桂林市环境保护局、桂林市环境保护科学 研究所，1 9 9 9 2 ) 桃花江流域集水面积为3 2 2 k m 2 ，年平均径流量为3 6 6 1 0 8 m 3 。实测最大流量 8 4 0 m 3 s ，实测最小流量0 6 3 7 m 3 s ，年平均流量1 1 6 m 3 s 。多年平均蒸发量1 4 0 0 m m 。 桃花江流域水文特征见表2 2 。 表2 - 2 桃花江流域水文特征 流域千流流域 多年平 最大最小 水力 面积 河名长度长度 宽度均径流量流量流量坡度 k m 2 k mk mk m 1 0 8 m 3m sm s 桃花江3 2 26 86 51 8 23 6 6 8 4 0o 6o 9 2 桃花江流经市区1 9 1 k m 。自伍仙桥至雉山桥断面河床坡降0 4 4 ，枯水水面 比降0 4 3 9 6 0 ，洪水水面比降0 0 3 o 。枯水期河宽一般为4 0 - - 5 0 m ，水深一般为2 4 m ，此时宁远河基本断流，河水由象鼻山入漓江：丰水期河槽一般宽5 0 - - 6 0 m ， 飞鸾桥最宽达7 1 m 。桃花江沿岸河堤很低，枯水水面至河堤岸一般2 - - 3 m ，胜利 桥断面最高也仅4 m 。桃花江桂林市区河段河道特征情况见表2 3 。 桂林工学院硕士学位论文 河宽 断面位置河底高程枯水位枯水深河岸高 枯水丰水 伍仙坝1 5 0 7 51 5 2 0 51 34 05 0 2 5 e 鸾桥1 4 4 7 31 4 7 9 33 26 37 l2 3 李公馆1 4 3 ，9 61 4 7 7 63 84 56 02 5 狮子岩1 4 4 1 21 4 7 1 23 05 46 22 0 胜利桥 1 4 2 4 31 4 6 4 34 o 3 74 9 4 蓖子园1 4 3 0 61 4 5 6 62 64 46 23 5 虹桥坝1 4 3 9 68 05 雉山桥1 4 3 1 4 6 83 ( 据桂林市城市防洪总体规划报告，桂林市水利电力局，1 9 9 4 ) 桃花江流域内地下水分为三大类，即孔隙水、岩溶水和裂隙水。河流冲积层主 要是孔隙水，碳酸盐岩区则是岩溶水，而碎屑岩区则是裂隙水。区域内以岩溶平原 区地下水分布最广、水量大，是最主要的地下水开采区。 桃花江自伍仙桥至胜利桥河段，河床主要为泥河床，河底污泥均为暗褐色，与 两岸泥土颜色相近，底泥深度为0 5 l m 左右，属正常的河床底泥；自胜利桥以下， 河床均为石质硬河床，经过在胜利桥、铁路桥、南门桥附近分点进行扦插测试，均 没有测出河床底部的污泥，说明这一河段河底污泥较少，也可能是市区河道( 尤其 是南门桥以下) 经过整治，或洪水把河底污泥冲走，河底几乎全是硬质物。 2 2 社会经济概况 2 2 1 人口 桃花江流域流经临桂、灵川两县的五通、庙岭( 现并入临桂镇) 、定江、潭 下、灵川的五个乡镇和桂林市的秀峰、象山两个区。流域人口约2 3 8 万人，其中上 游五个乡镇总人口为1 7 4 6 万人。 桃花江流域市区河段内有长海机械厂、桂林乳胶厂、桂林橡胶制品厂、北冲污 水处理厂、桂林钢铁厂、桂林二造纸厂、市教育学院、桂林商业技校、桂林宾馆、 银荔华侨宾馆等企事业单位，以及蓖子园、虹桥和桃花新村等小区，有演波、庭 9 桂林工学院硕士学位论文 江洞、南边、船埠头、水南、矮山、肖家、敦睦、徐家等共1 6 个自然村，其中城 区人口近6 万人，农业人口约4 0 0 0 人。 桃花江流域紧靠桂林市城乡结合区，经济相对发达，人口相对集中。从人口密 度看，桃花江沿岸自上而下人1 3 密度由1 5 9 人，k t n 2 增加到2 9 7 人k i n 2 ，支流道光 小溪沿岸达到3 6 6 人k m 2 ，平均人口密度为2 2 7 ) k k n 1 2 ，大于2 0 0 人k n - i 2 ，为人口 高度密集区；从人口组成看，劳动力人口占了5 1 ，未来这个比例将进一步增加， 生存、就业与老龄化问题将更加突出；从工业性质看，流域农村人口占7 5 ，城 市化人口占2 5 ，城市化程度不高，但未来城市化建设任务较重。人口的高度密 集加大了对资源的需求与耗竭，也加大对流域生态与环境的开发、破坏与污染。 2 2 2 产业状况 农业：桃花江流域低山地区以林业为主，丘陵地区以水稻种植为主、林业为 辅，桃花江沿岸则主要为水稻种植兼养殖与农副产品加工。整个流域基本沿袭传 统的种植养殖生产方式，乡镇企业少。农业种植基本做到了精耕细作，粮食产量 较高。近年来养殖业发展速度较快( 养鱼、鸡、鸭等) ，人均收入较高。市区河 段内的1 6 个自然村，有耕地2 2 3 0 亩，其中水田1 9 0 0 亩，旱地3 3 0 亩，另有鱼塘 7 0 0 亩，主要从事农业生产与家畜养殖。 工业：桃花江流域有大中型企业1 0 多家，主要从事橡胶、机械、食品、制药、 通讯、化工、造纸等行业生产。沿岸乡镇企业有印刷、纸制品、农械、食品加工、 采石等行业，近年工业产值有较大增长。 第三产业：沿岸第三产业发展程度较高，具有较多的宾馆、饭店及旅游接待服 务设施、文化教育与培训场所，已初步形成了旅游、购物、娱乐、消费一条龙服 务。 桃花江流域有芦笛公园、西山公园、象山公园以及刘三姐风情园等。芦笛公 园占地4 2 2 7 h m 2 ，游览面积1 1 6 9h m 2 。主要有芦笛岩、光明山、芳莲岭、芳莲池、 飞鸾峰等风景旅游资源。西山公园总面积为1 0 1 4 5h m 2 ，建成游览面积2 0 4 9 h m 2 ， 园内主要景点有西峰夕照、观音峰、龙头峰、千山、隐山六洞、西湖及桂林博物 馆、桂林雄本友谊馆等。象山公园东依漓江、腰三角形北临桃花江，公园面积11 3 8 h m 2 ，建成游览面积3 4 6h m 2 ，主要景点有：水月洞、象眼岩、三星岛、普贤塔及 云峰寺等。园中象鼻山集山、水、洞、文物于一身，己成为桂林山水的象征。 1 0 桂林工学院硕士学位论文 2 2 3 生态情况 桃花江上游沿岸自然植被较好，仅有部分地区沿岸无植被覆盖，而桃花江流 域中段的乐和、塔山、莲花等村一带，为典型岩溶地貌，岩溶塌陷多、土层浅薄、 保水能力极差。由于过度放牧，过量打柴，导致植被严重破坏，表土裸露，水土 流失严重。此外，塔山至莲花一线桃花江西侧环山采石遍布，不仅导致石山生态 的严重破坏，也加重了流域的水土流失。 桃花江流经地区大多为岩溶区，特别是中下游全为岩溶区。由于岩溶生态系 统特殊的水土条件以及流域内农业面源污染、城市工业、生活污水治理的的综合 作用，决定了桃花江水环境( 污水) 生态恢复重建的特殊性。 由于地质地貌条件、社会经济发展水平、生态环境条件等诸多差异，在桃花 江流域形成了山地平原过渡带、喀斯特水土严重流失区、城乡结合部、特殊保护 目标区等多种界面，并导致了界面之间的多因素联合与转换、平衡与协调困难， 从而使系统界面脆弱。 山地平原过渡带该带背靠山地，山体、坡地等土地资源坡度大，径流冲刷 强烈，同时存在较大的高度梯度，易形成特殊的热力与动力条件，易形成暖区、 暖带和暴雨中心，并由此造成严重的旱情和水土流失，旱涝灾害较为频繁。 喀斯特水土严重流失区市区河段，岩溶发育，石山陡峭，水土流失严重， 土壤生成速度慢，上层薄，生态系统对外带作用抵抗低，自我恢复能力差，为最 典型的生态脆弱区。 城乡结合部 具有调节气候、容纳城市废物、增加城市空间的环境功能，又 具有菜篮子工程和城乡之间人、财、物的高度集散的生产经济功能，它面临城市 发展、土地开发、农民就业和环境污染的多重压力，是城市化、工业化过程中生 念环境质量严重恶化的地段。 特殊保护目标区在桃花江流域市区河段，分布有大量风景名胜景点，如芦 笛岩、西山公园、象山公园、桃花江旅游度假区；分布有众多的人文景观与古树， 如李宗仁官邱、赵观文出生地，法藏禅寺、大量百年古榕、古樟、桂花、国槐等； 并分布有众多学校、涉外宾馆、民宅小区和企事业单位。它们对生态保护、景观 美化、环境卫生、污染防治、民族文化等有特殊性要求，而成为环境敏感区。 桂林工学院硕士学位论文 第3 章桃花江水环境质量及污染源现状评价 桃花江流域在上世纪七十年代前，水质良好，是沿岸居民生产生活的主要水 源。进入八十年代以后，随着人口的迅速增长和经济的快速发展，大量污废水排 入桃花江，导致流域水环境状况同益恶化，水污染日益严重。从污染物排放的时 间来看，枯水季节主要是工业污染和生活污染；丰水季节则包括农业污染、工业 污染和生活污染，这是因为流域属季风控制区，降雨集中在汛期，降雨的径流冲 刷是产生面源污染的原动力和载体。从污染地段来看，桃花江中下游污染较严重， 尤其是从伍仙桥以下南门桥以上的河段污染特别突出。 因此本论文研究范围选取伍仙桥以下南门桥以上的桃花江河段( 以下简称“桃 花江市区段”) 。 3 1 桃花江水质现状与评价 3 1 1 评价指标、标准、方法 河流水质评价指标包括p h 、溶解氧( d 0 ) 、c o d m 。、b o d 5 、n h 3 - n 、n 0 3 、 悬浮物、石油类等。 评价标准采用地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 。 水质评价的方法有两类1 1 8 】： 一类是单指标水质评价。它是将每个污染因子单独进行评价，简单明了，能 客观地反应水体的污染程度，清晰地判断出主要污染因子、主要污染时段和水体 的主要污染区域，能较完整地提供监测水域的时空污染变化，有助于直接了解水 质状况与评价标准之间的关系。这种方法也是目前使用最多的水质评价方法。它 通过用单项评价最差项目的水质类别来表示该流域的水质类别，其公式为： p i = c i c s i 式中p i 一某项污染物i 的单项评价指数，无量纲； c i 一某项污染物i 在环境中的实测值( m g l ) ； c s i 一某项污染物i 的评价标准( m g l ) 。 1 2 桂林工学院硕士学位论文 另一类为综合指标水质评价。当调查的水质参数较多时，常采用多项水质参 数综合评价的方法。通过综合评价，能了解多个水质参数与相应标准之间的综合 相对关系。这种方法是先选择一些表征水质的指标为评价参数，利用某种方式形 成综合评价指标，通过这一指标来衡量水环境质量。综合指标评价方法有以下四 种： 幂指数法 s ，= 兀，w i i , ，o g i j 1 彬= 1 式中s j - - j 点的综合评价指数： i i 。一污染物i 在j 点的污染指数； w 。一i 污染物的权重值。 向量模法 s ，= 匹s 2 u r 加权平均法 s ，= r v , s彤= l 算术平均法 s ，2 去， 本次研究中的水质综合评价指数主要采用综合指标评价方法中的算术平均法 进行计算，综合污染评价指数为均值型指数。 3 1 2 河流水质现状 3 1 2 1 历年来监测情况 根据桃花江伍仙桥、胜利桥、南门桥三个断面及宁远河口历年监测数据，桃 花江监测布点及监测频次见表3 1 。根据有关资料显示1 9 珈】：1 9 9 5 - - 2 0 0 0 年桃花 江干流各监测断面监测结果见表3 2 ；2 0 0 1 年水质监测具体结果见表3 3 ：2 0 0 3 年水质监测具体结果见表3 4 ：同时采用地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ， 按单项指标评价法分析得出2 0 0 3 年桃花江流域水质类别及达标情况1 2 ，结果见表 3 5 。 桂林工学院硕士学位论文