（环境工程专业论文）滨海城市水环境容量研究——以北海市为例.pdf

t 程硕i j 学位论文 摘要 由于地质和地理条件的特殊性，沿海地区生态环境极其脆弱和敏感。随着改 革开放，沿海经济特区、经济开发区的建设和沿海石油化工、火电厂、港口码头 的建设，生活污水和工业废水向沿海的排放量不断增加，水资源短缺、水环境污 染、海水入侵、生态环境退化和海平面上升，已构成中国沿海地区实现可持续发 展战略面临的重大资源和环境问题。 北海市南临北部湾，日照充足，雨量充沛，境内河流共有9 3 条，均注入北部 湾，广西沿海最大的独流入海河流一南流江贯穿境内，全市水资源较为丰富，但 由于时空分布不均，局部地方还存在缺水现象。尤其是近几年，随着经济的发展， 污染源增加，加上缺乏水环境保护意识，盲目开发利用水环境资源致使地表水和近 海海域遭受到严重污染，水环境容量下降：油类、有机物污染相当突出；赤潮、 海藻出现频繁；由于地下水使用过度，还出现了海水入侵现象。对北海市人民生 活质量的提高、经济的可持续发展和生态环境的保护构成了威胁。 本文根据实测资料分析了北海市水环境的现状，通过污染源评价，确定主要 污染源和污染物。通过水质评价，确定河流的水质污染状况，分析水环境问题。 根据北海市河流江海相接、水量丰富但时空分布不均以及受径流、潮流以及人为 因素、排污特点等因素的影响和制约、时空差异显著等特点，对非感潮河流及感 潮河流分别选用一维稳态模型及感潮河段一维模型来模拟水质，根据水文资料来 确定参数，以河流的功能分区情况为基础，利用选定模型对研究范围内河流的特 征污染物c o d 。，和氨氮，在河流设计条件下进行环境容量的测算；根据测算结果， 汇总容量，结果表明，目前，北海市地表水尚有剩余环境容量，但南康江沿岸因 有糖厂排污，现状排污量己超其允许排污量。北海市水环境功能区的污染物排放 与其水环境容量分布是不匹配的。根据北海市水环境容量特征，按照总量控制的 原则，提出水环境容量控制利用对策如下： ( 1 ) 调整和优化产业结构，提高生产效益、减少污染。 ( 2 ) 重点治理工业和生活污染源。 ( 3 ) 发展生态农业，减少面源污染。 ( 4 ) 根据本次容量测算结果，制订总量控制指标，制定和实施污染物限期削减计划。 ( 5 ) 加强水质检测与监测，建立健全水质监测网络，作好水资源的保护和管理工作。 ( 6 ) 建立水环境管理信息系统，为水资源管理和决策提供依据。 关键词：滨海城市；水环境容量；污染防治 滨海城市水环境容量研究一以北海市为例 a b s t r a c t b e c a u s eo ft h es p e c i a ln a t u r eo ft h eg e o l o g i c a la n dg e o g r a p h i cc o n d i t i o n s ，t h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t i se x t r e m e l yf r a g i l ea n ds e n s i t i v ec o a s t a la r e a s w i t ht h e d e e p e n i n go fr e f o r ma n do p e n i n gu p ，t h ec o a s t a ls p e c i a le c o n o m i cz o n e s ，e c o n o m i c d e v e l o p m e n tz o n e sa n dc o a s t a lp e t r o c h e m i c a lb u i l d i n g ，f i r ep o w e rp l a n t ，p o r tt e r m i n a l b u i l d i n g ，s e w a g ea n di n d u s t r i a lw a s t ew a t e re m i s s i o n st ot h ec o a s t a li n c r e a s i n gw a t e r s h o r t a g e ，w a t e rp o l l u t i o n ，s a l tw a t e ri n t r u s i o n ，e c o l o g i c a ld e g r a d a t i o na n d s e al e v e lr i s e ， c h i n ah a sas t r a t e g yf o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc o a s t a la r e a sf a c i n gs i g n i f i c a n t r e s o u r c e sa n dt h ee n v i r o n m e n t b e i h a ic i t yl i e si ns o u t hg u l fo fb e i b u ，o p u l e n ts u n s h i n ea d e q u a t er a i n f a l l ，at o t a l o f 9 3r i v e r sa r ei n j e c t e dg u l fo fb e i b u ，t h e l a r g e s tg u a n g x ic o a s t a lr i v e r n a n l i ur i v e r g ot h r o u g h t h et e r r i t o r yo fc i t yf l o w i n gs o u t h w a r di n t ot h es e a ，t h ec i t yh a st h em o r e a b u n d a n tw a t e rr e s o u r c e s ，b u tb e c a u s eo fa nu n e v e nd i s t r i b u t i o no ft i m ea n ds p a c e ， t h e r ea r es t i l ls o m el o c a lw a t e rs h o r t a g e s e s p e c i a l l yi nt h el a s tf e wy e a r s ，w i t h e c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，i n c r e a s i n gp o l l u t i o n ，t h el a c ko fw a t e re n v i r o n m e n t a l a w a r e n e s sa n de n v i r o n m e n t a lr e s o u r c e sc o n s p i r e dw i t h b l i n de x p l o i t a t i o no fw a t e r s u r f a c ea n dc o a s t a lw a t e r sh a v ec a u s e ds e r i o u sp o l l u t i o n ，w a t e rc a p a c i t yo ft h e e n v i r o n m e n tt od e c r e a s e ：o i l s ，o r g a n i cp o l l u t i o na r ev e r yc o n s p i c u o u s ；r e dt i d e ， s e a w e e d s a p p e a r e df r e q u e n t l y ；b e c a u s eo fe x c e s s i v eu s eo fg r o u n d w a t e r ，a l s o e m e r g e ds e a w a t e ri n v a s i o n t o t h eb e i h a ic i t yp e o p l e si m p r o v e dq u a l i t yo fl i f e ， s u s t a i n a b l ee c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nc o n s t i t u t e sat h r e a t t h ea n a l y s i sb a s e do nv a l i d a t e di n f o r m a t i o no ft h es t a t u so fb e i h a ic i t y sw a t e r e n v i r o n m e n tt h r o u g hp o l l u t i o ne v a l u a t i o n ，i d e n t i f y i n gt h em a i ns o u r c e so fp o l l u t i o n a n dp o l l u t a n t s t h r o u g hw a t e rq u a l i t ye v a l u a t i o n ，m a k eaj u d g m e n to fr i v e rw a t e r p o l l u t i o n ，w a t e ra n a l y s i so fe n v i r o n m e n t a li s s u e s a c c o r d i n gt ot h eb e i h a ic i t yj o i n t e d r i v e rw a t e r ，w a t e r - r i c hb u tt i m ea n dt h eu n e v e nd i s t r i b u t i o no fr u n e f f , a n dt h et i d eo f h u m a nf a c t o r s ，s e w a g ec h a r a c t e r i s t i c sa n do t h e rf a c t o r sa n dc o n s t r a i n t s ，s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e si nt i m ea n ds p a c ec h a r a c t e r i s t i e so ft h en o n f l uf l o w so fr i v e r sa n dr i v e r f l o w ss e n s eo fad i f f e r e n tc h o i c em o d e l sa n dv i c t o r i ap r o d u c e das e n s eo f o n e d i m e n s i o n a lw a v ep o o ls i m u l a t i o nm o d e l st ow a t e rq u a l i t y ，a c c o r d i n g t o h y d r o l o g i c a ld a t at od e t e r m i n et h ep a r a m e t e r st ot h ef u n c t i o n a la r e ao f t h er i v e r , o nt h e b a s i so fu s ew i t h i ns e l e c t e dm o d e l st ot h es t u d yo ft h ec h a r a c t e r i s t i c so fr i v e r sa n d i i i a m m o n i a cn i t r o g e np o l l u t a n t sc o d c f e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n si nt h ef i v e rd e s i g n c a p a c i t ym e a s u r e m e n t ；a c c o r d i n gt o r e s u l t sm e a s u r e m e n t ，t h er e s u l t ss h o wt h a ta t p r e s e n t ，b e i h a ic i t yo fs u r f a c ew a t e rr e m a i n i n gc a p a c i t yo ft h ee n v i r o n m e n t ，b u t b e c a u s eo fas u g a rr e f i n e r ya l o n gr i v e ro fn a n k a np o l l u t i o n ，t h es t a t u sq u oe m i s s i o n s b e y o n d i t s p e r m i t t e d e m i s s i o n s b e i h a ic i t yd i s t r i c tp o l l u t a n td i s c h a r g e w a t e r e n v i r o n m e n tf u n c t i o n a lc a p a c i t yo ft h ee n v i r o n m e n ta n di t sw a t e rd i s t r i b u t i o ni s n o t m a t c h i n g a c c o r d i n g t ot h eb e i h a ic i t yw a t e rc a p a c i t yo ft h ee n v i r o n m e n t ，i n a c c o r d a n c ew i t ht h ep r i n c i p l e so ft o t a lc o n t r o l ，e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t yt oc o n t r o lw a t e r u s er e s p o n s e sa sf o l l o w s ： ( 1 ) a d j u s ta n do p t i m i z et h ei n d u s t r i a ls t r u c t u r e ，i n c r e a s ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , r e d u c ep o l l u t i o n ( 2 ) c l e a n i n gu pa n dt oi m p r o v ep o l l u t i o ns o u r c ee s p e c i a l l yi n d u s t r i a l a n dl i f e ( 3 ) d e v e l o p m e n to fe c o l o g i c a la g r i c u l t u r e ，a n dr e d u c ep o l l u t i o n ( 4 ) a c c o r d i n gt ot h ec u r r e n tc a p a c i t ym e a s u r e m e n t r e s u l t sf o rt o t a lc o n t r o lt a r g e t s ， f o r m u l a t ea n di m p l e m e n tap l a nt or e d u c ep o l l u t a n t sd e a d l i n e ( 5 ) s t r e n g t h e nw a t e rq u a l i t yt e s t i n ga n dm o n i t o r i n g ，a n de s t a b l i s ha w a t e rq u a l i t y m o n i t o r i n gn e t w o r kf o r t h ep r o t e c t i o na n dm a n a g e m e n to fw a t e rr e s o u r c e s ( 6 ) e s t a b l i s hw a t e re n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s ，p r o v i d e a b a s i sf o rm a n a g e m e n ta n dd e c i s i o n - m a k i n gf o rw a t e rr e s o u r c e sm a n a g e m e n t k e yw w o r d ：s e a s i d ec 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 , t o t a lc o n t r 0 1 i v t 程硕i j 学位论文 插图索引 图1 1论文研究技术路线图4 图2 1北海市行政区划图一1 0 图4 1水环境容量概念示意图2 8 图5 1北海市地表水c o d 容量示意图4 9 图5 2北海市地表水氨氮容量示意图4 9 图6 1北海市制糖生态工业模式一5 6 附图1北海市地表水水系分布图6 5 附图2北海市重点工业污染源分布略图6 6 附图3北海市城镇生活污染源分布略图6 8 附图4北海市地表水水质现状略图7 0 附图5北海市水环境容量控制单元分布略图7 1 附图6 北海市地表水环境c o d 容量分布略图7 2 附图7北海市地表水环境氨氮容量分布略图7 3 附图8北海市地表水环境c o d 最大允许排放量分布略图7 4 附图9 北海市地表水环境氨氮最大允许排放量分布略图7 5 滨海城市水环境容量研究一以北海市为例 附表索引 表2 1北海市主要河流特征值表7 表2 2 北海沿岸潮位特征表8 表2 3北海市水资源总量情况表1 l 表3 1北海市重点污染源排放一览表1 3 表3 2北海市主要入河排污口统计表1 4 表3 3污染物评价标准1 6 表3 4 北海市各河流入河排污口污染负荷统计1 7 表3 5 北海市各河流入河排污口重点污染源统计结果排序表1 7 表3 6 北海市河流水质监测现状表1 9 表3 7 地表水环境质量标准基本项目标准值2 2 表3 8 河流水质污染指数p i 值表2 5 表5 1北海市水环境功能区划分情况统计表3 6 表5 2 北海市控制单元划定结果表3 7 表5 3各主要河流计算单元的划分4 0 表5 4 各主要河流计算单元属性表4 1 表5 5 北海市主要河流的流量4 3 表5 6 排污口概化计算单元清单4 4 表5 71 9 号计算单元属性表4 5 表5 81 9 号计算单元理想水环境容量计算过程表4 6 表5 91 号计算单元理想水环境容量计算结果4 7 表5 1 0 南流江水文特征参数4 8 表5 1 l 南流江感潮河段水环境容量计算示例4 8 表5 1 2 北海市各河流环境容量汇总表4 8 表5 1 3 北海市各行政区水环境容量汇总表4 9 表6 1北海市各河流的最大允许排放量及其现状点源排放量情况5 2 表6 2 北海市需进行污染物削减的河流及其削减量表5 3 表6 3北海市具有剩余容量的河流统计表5 4 表6 4 北海市污染物排放、削减、容量剩余及未利用情况表5 4 i x 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的 个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后 果由本人承担。 作者签名二席 日期：。凹年“月r 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本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和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在一年解密后适用本授权书。 2 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打”) 作者签名：务蛾夸 刷醛轹叫之网 t 程硕f j 学位论文 1 1 研究背景与研究意义 第1 章绪论 国内外约有一半以上人口和城市云集在沿海。中国7 0 以上大中城市和5 5 以上国民经济产值都集中在沿海地区。改革开放以来，中国经济得到了极大发展， 特别是沿海发达地区高速增长一路飙升，沿海地区经济增长速率保持1 0 以上， 有的达2 2 。沿海地区是中国经济、政治、文化中心，也是中国对外交往的窗口和 国民经济和社会发展的战略重心【l 】。 随着人口的急剧增长和社会经济的发展，人们对水量的需求同益增加，尤其是 中国沿海地区的供水矛盾已经十分突出；与此相伴随的是对水资源缺乏科学管理， 水资源污染严重，地下水超采，海水入侵规模扩大等众多问题的发生和加剧，水资源 利用已步入恶性循环【2 j 。 面对不断加大的环境压力，中国沿海地区水环境整治已到了刻不容缓的地步。 加快实施水环境整治、走可持续发展道路，实现中国沿海地区水资源的持续利用 和生念环境的良性循环，已成为中国沿海地区一项极其重要的战略任务。 北海市是一个三面环海的沿海城市，其水环境面临的问题同其他沿海城市有 共同点也有异同点。北海市水环境的主要特点是：江海相接，水环境条件优越； 水量丰富但时空分布不均，枯水季节盐线上移，部分地区水源不足；城镇分 布较密与潮流进退，造成水资源的利用矛盾；水质时空变化受径流、潮流以及 人为因素等众多因素的影响和制约，造成水质时空差异显著；城镇生活污水处 理率极低，其中北海市唯一的辖县合浦县暂无污水处理厂，北海市区虽有污水处 理厂，但因市区污水管网不完善，大量生活污水未经处理直排境内内陆河流水域 和近岸海域，使得水环境污染负荷增长迅速；取水口过于分散且供排水口交错 分布，极大的影响了该市的用水水质质量，并制约其经济发展。鉴于此，研究北 海市河流水环境容量，合理、充分发挥天然水体自净能力，是制定北海市环境与 经济协调发展的科学依据，对保障北海市社会经济的可持续发展意义重大。 开展北海市水资源现状调查、监测和评价，对其主要河流进行水功能区划分、 水环境容量计算及其纳污能力分析，从而提出污染物总量控制方案，这对于保护 好北海市珍贵而有限的水资源，并使其能够可持续利用，有相当重要的意义。本 论文基于国家环境保护总局开展的北海市水环境容量测算任务的课题，通过 对北海市各主要河流、各城镇工业企业及生活排污口实地监测和评价，计算出各 主要河流的纳污能力、排污控制量和削减量，为行政主管部门和决策部门提供了 滨海城市水环境容量研究一以北海市为例 可靠的第一手资料和决策参考依据。 1 2 水环境容量研究概述 1 2 1 国外研究现状 在水环境容量控制研究和水资源保护研究方面，国外开展的比较早，特别是 美国和日本【3 】【9 】。 环境容量的概念首先是由日本学者提出来的。6 0 年代末，日本为改善水和大 气环境质量状况，提出污染排放容量控制问题。日本由于国土面积小，人口和工 业过份集中，在发达国家中，其水污染问题是最严重的，并遍及全国各河流及沿 海水域，曾多次发生人、畜中毒死亡事件。1 9 5 5 年日本开始对全国各水系的水质 进行定点、定期监测工作；1 9 5 8 年制定“水质保全法”、“工厂排水法”、新“下水 道法”；1 9 7 0 年制定了“水污染防治法”和“海洋污染防治法”。上述法规、措施的 制定和实施成效显著。从2 0 世纪7 0 年代开始，日本国内各类水污染物均能达 标排放，地表水污染状况得到明显改善【5 】。 英国政府从2 0 世纪6 0 年代开始便采取有力措施保护水资源：首先在议会通 过了防污染法案，严格控制工业废水排放，各工厂废水必须经过处理，符合规定 标准后才能排入河中；根据防污染法案成立了泰晤士河水务管理局，在泰晤士河 流域建立污水处理厂，修建地下排污管道等，逐步形成了一个完整的污水处理体 系，并引入数学模型对泰晤士河水资源实施科学管理。至2 0 世纪7 0 年代末，河 水已经转清，鱼虾纷纷重返泰晤士河【5 1 。 美国早在1 9 4 8 年就制定了联邦水污染控制法，1 9 6 9 年颁布了国家环境政策 法，提出成立总统环境咨询委员会，每年向总统提出年度报告，称为环境白皮书。 1 9 7 0 年美国国家环保局成立，职责是保护土地、空气和水。为了监测地表水水质， 控制排污量，美国国家环保局在全国设置了7 0 0 0 个水质监测站，其中大部分设在 人口稠密的地区。此外，美国地质调查局1 9 7 2 年开始建立全国河川水质监测网， 按流域布置监测点【6 j 。 在流域水环境管理方面，美国的流域管理机构对流域水环境数据进行统一汇 集，鉴别污染物及其来源，制定管理目标与管理条例，拟定保护对策，对流域点 源和非点源进行管理，实行流域污染物总量控制7 】【8 】【9 1 。 1 2 2 国内研究现状 中国对水环境容量的研究开始于7 0 年代，其发展大致经历了下列三个阶段： 7 0 年代中晚期，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；“六五”攻关期间，一部分高校和科研机构联合攻关，把水环境 t 程顾 ：学位论文 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，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；“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。8 0 年代中晚期，随着中国环保事业的发展， 中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，为水环境容量理论研究和实际应用提 供了广阔的天地。 此外，国内许多沿海城市从沿海区域水资源分布和水环境特点入手，提出了 相应的水资源合理配置、水环境保护及水污染防治的具体方案和措施。例如福建 省水利水电勘测设计研究院、福州市水电局的程永隆、孙国平、赵群等开展了福 州市水环境问题及对策探讨以及福州市水资源及水环境问题的探讨【lo j 【l i 】；江苏省 环境监测中心的金浩波，黄卫等开展了江苏沿海地区水污染现状及防治对策研究 【2 9 】【1 2 】；东莞、大连等沿海城市也相继从水环境现状、水环境容量等方面开展了水 资源利用研究。 至今，水环境容量的概念已得到进一步深化，从单纯地反映水体对污染物的 稀释、自净能力扩展到广义的总量控制、负荷优化分配的水体纳污能力，进而提 出了可分配水环境容量的概念。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：模型状态也从稳念或准动 态发展为动态模型。 对于沿海城市地表水环境容量，尤其是北海市地表水环境容量，由于存在大 量独流入海河流，因而对其水环境容量的研究应从空间及模型状态几个方面进行。 因而如何更合理、准确的确定沿海城市地表水环境容量是本论文研究的重点。 1 3 论文研究的选题、主要研究内容及技术路线 1 3 1 论文选题 针对北海市河流的污染现状，结合“北海市环境综合整治实施计划纲要”项目 的实施，本论文选定“滨海城市水环境容量研究一以北海市为例”为题，就北海市 河流的水质现状、污染源特征、河流水环境容量进行研究，既对北海市河流的综 合整治工程和水环境长远规划有一定的指导意义，同时也对其它沿海城市河流的 水环境容量研究有一定的参考借鉴价值。 1 3 2 研究内容及技术路线 1 主要研究内容 水环境质量研究与评价、污染源分析对比；水质模型研究及环境容量计 滨海城市水环境容量研究一以北海市为例 算与核定；污染物允许排放量确定、总量分解；容量利用方法及污染控制对 策。其中，水环境功能区污染源调查评价、水质评价是本次工作的基础，可以为 水环境容量计算、校核、分配提供支持。水环境容量核定是本次工作的核心，根 据河流特点，分别选用不同的水质模型，在一定的排污条件下对各控制单元的水 环境容量进行计算。结合环境管理需求，确定允许排污量，提出污染防治对策。 2 研究技术路线 本研究可分为以下几个方面的工作： ( 1 ) 收集资料，了解水质模型的研究成果、水环境容量的计算方法等。 ( 2 ) 本次容量测算工作于2 0 0 4 年初开始，因此收集2 0 0 2 年数据较全面且能反 映实际情况，因此以2 0 0 2 年为基准年，对排入水环境功能区的工业污染源、生活 污染源、面污染源及其它污染源和河道排污口情况进行调查，核实并确定各水环 境功能区的污染物排放量，进行污染源状况评价，汇总排污总量。 ( 3 ) 以水环境功能区划为基础，确定控制和计算单元，选择代表性的控制断面， 以2 0 0 2 年为基准年，对各水环境功能区进行水质评价。 ( 4 ) 选择合适的水质模型，确定相应的参数；对河道排污口进行适当的概化， 采用中国环境规划设计院推荐使用的河流水环境容量分析系统，输入相应的各 种数据及参数，进行反复调整运算，得出各控制单元的环境容量；对感潮河段部 分单独进行容量计算；汇总并分析北海市环境容量情况。 ( 5 ) 根据容量计算结果，分析问题突出的重点河流，提出水污染防治对策。研 究技术路线如图1 1 。 各水功能区环境质量现状评价调查核实重点下业污染源、生活污染源、面源的排放量 土山 确定控制断面摸清水功能区、入河排污口、污染源的对应定位关系 上 选择计算模型 划分控制单元 。 i 。 确定降解系数 排污口概化非感潮河流、及感潮河段容量计算 j r 核定地表水允许纳污量 0 总量汇总、分析 山 总量控制利用对策 图1 1 论文研究技术路线图 t 程硕i j 学位论文 1 4 小结 近十几年来中国在水环境保护方面取得了前所未有的成就，已初步控制了水 环境污染急剧恶化的势头，但当前水环境污染状况依然十分严峻。改善水环境质 量是目前中国环境保护的主要任务之一，而实施水污染总量控制则是改善水环境 质量的重要措施。 北海市由于社会经济的快速发展，对水资源需求量日益增加，而水体污染又 日益加重，未来北海市水资源短缺与水环境恶化问题，将会制约北海市经济的发 展。因此，实行容量控制，加强北海市水资源的管理和保护，防止水质恶化，已 日益成为北海市人民所关注的焦点。本文后续章节将针对北海市境内的河流水环 境污染物进行分析、水环境质量进行评价，并对水环境容量进行初步探讨。 滨海城市水环境容量研究一以北海市为例 第2 章北海市自然社会环境现状 2 1 自然环境 2 1 1 地理位置 北海市位于广西壮族自治区的东南部、北部湾东北岸。地理坐标为东经 1 0 8 0 5 0 1 , - 1 0 9 0 4 7 t ，北纬2 2 0 2 6 - 2 1 0 5 5 1 。南北西三面环海，有涠洲、斜阳二岛。北 依大西南的云、贵、川诸省，东与广东省雷州半岛相连，南与海南省及东南亚隔 海相望，西与越南相邻，处于大西南、海南及东南亚的中枢位置，地理位置优越， 是一个少有的天然深水良港【4 7 1 。 2 1 2 地形地貌 北海市由大陆区和、海岛两部分组成，地势南北狭长，由北向南倾斜。东北 部、西北部为丘陵，其中东北部为六万山余脉，从浦北、博白境内伸入本市中部。 南部为台地和平原，沿海多港湾，南部海岛一涠洲岛呈缺口椭圆形，地形稍平， 火山灰堆积显著，斜阳岛与涠洲岛隔海相望。因而形成了北高南低的地势。境内 最高峰为五点梅山，海拨5 5 4 m 4 7 1 。 北海市大地构造位于华南准地台北部湾拗陷区，出露的地层志留系、泥搞系、 石炭系、白垩系、第三系和第四系。其中，第四系最为发育。志留系、泥盆系和 石炭系主要岩性为砂岩、石英砂岩、灰岩，第三系主要岩性为泥岩、页岩等，第 四系主要岩性以粘土、亚粘土、砂砾为主。北海市按地质结构可分为南康盆地、 合浦盆地和海岛三个地质单元。由于第四系、第三系松散层在大陆区中央部分隆 起( 十字牛尾岭) ，而分为北西、南东两部分。南东部分称南康盆地，面积为 1 0 6 7 0 7 k m 2 ，松散层厚度一般为5 0 - - 2 0 0 m ，地下水系不发育，溪流短小，但运河 灌渠纵横交错，北海市区位于南康盆地的西隅；北西部的合浦盆地面积 1 2 6 3 7 6 k i n 2 ，松散层厚度5 0 - 4 0 0 m ，地表水系发育；北部湾海域中的涠洲与斜阳 岛各自构成独立的水文地质单元【4 7 1 。 2 1 3 气候特征 北海市地处北回归线以南的亚热带，日照充足，气候温和，雨量充沛，季风 明显，属亚热带海洋性季风气候。多年平均气温2 2 6 ，极端最高气温3 7 1 ， 极端最低气温0 8 。c ，一月份为全年最冷月，平均气温1 4 3 ，七月份为全年最热 月份，平均气温2 8 7 。多年平均降雨量1 7 0 8 m m ，5 至9 月为丰水期，月平均降 雨量在l o o m m 以上，其中8 月份达年最高峰，月平均降雨量达4 0 1 4 m m ；1 0 月 1 ：程坝i ：掌位论义 至次年3 月为枯水期，月平均降雨量在1 0 0 m m 以下，其中2 月份降水量为全年最 少，月平均降雨量为2 1 2 m m 。南太平洋生成的热带气旋平均每年有4 至5 场影响 北海，易形成9 级以上的台风，最大风力达1 2 级4 7 1 。 2 1 4 水文特征 1 地下水文 北海市地下水资源丰富，一般分为三层。第一层是潜水层，埋深o 3 m ，第 二层为承压层，埋深2 5 m ，第三层亦为承压层，埋深4 0 - - 5 0 m ，水量丰富，水质 良好为弱酸性软水，无色透明，无臭味，基本达到国家饮用水水质标准【3 1 1 。 表2 1 北海市主要河流特征值表 滨海城市水环境容量研究一以北海市为例 2 地表水文 ( 1 ) 河流。北海市境内有大小河流9 3 条，属桂南沿海诸河水系，均注入北部 湾，河流总长5 5 8 k m ，河网密度0 1 8 k m k m 2 ，北海市地表水水系分布见附图1 。 全市平均河流径流总量9 1 8 7 亿m 3 ，其中境内径流总量1 8 3 亿m 3 。全市独流入 海河流总共有l o 条，分别是鲎港江、南流江、西门江、三合口河、庙山河、福成 河、闸口河、公馆河、草江、白沙河，北海市河流基本上集中在合浦县，北海城 区的河流甚少，主要有南康江、福成河、三合口江、三合口河等，南康江是城区 最大的一条河流，水体的主导功能是农灌、景观。合浦县地表水系发达，河流众 多，是北海市地表水功能区划和地表水环境容量核定的重点【3 1 1 。 北海市集雨面积2 5 k m 2 以上的河流有2 5 条，其中南流江是北海市境内最大河 流，武利江是南流江下游最大的支流。东南部的独流入海河流较多，主要有白沙 河( 那郊河) 、南康河、福成河等，但这些独流入海河流河短流量小。各主要河流基 本情况见表2 1 p 。 ( 2 ) 潮汐。北海沿岸潮汐属不正规r 潮为主的混合潮型。一个月中大潮汛期为 全日期，每天一次高潮，一次低潮。平均每月出现日潮天数为2 2 天，出现半日潮 的天数平均为8 天。其中潮位特征值如表2 2 【3 1 1 。 表2 2 北海沿岸潮位特征表 潮位特征潮位特征值 历史最高潮位 历史最低潮位： 平均高潮位： 平均低潮位 平均潮位 平均潮差 日潮平均涨潮历时 日潮平均落潮历时 5 5 5 m 0 0 3 m 3 9 0 m 1 3 5 m 2 5 5 m 2 4 9 m 1 4 小时4 0 分 1 0 小时2 5 分 ( 3 ) 潮流。北海沿岸的潮流具有往复流的性质，且因位于北部湾东北岸靠近琼 州海峡进入北部湾南部的潮波腹处，因而具有潮差大流速小的特点。大潮时涨潮 平均流速0 1 3 m s ，落潮平均流速0 1 3 r n s ，最大涨潮流速0 7 9 m s ，最大落潮流速 1 6 3 m s ，涨潮平均流速为0 1 l m s ，落潮平均流速为0 1 5 m s 3 l 】。 ( 4 ) 波浪。北海沿岸受亚热带季风的影响，其波浪主要由海面风产生的风浪和 外海传递来的涌浪组合而成，波浪发展与消退直接受季风的制约。从历史资料看， 北海附近海区的常浪向为n n e ，频率为1 8 9 ，次浪向为w s w ，频率为1 1 0 ； t 程硕l ：学位论文 强浪向n ，次强浪向s w ，年最大浪高分别为2 o m 和1 3 m 4 7 1 。 ( 5 ) 纳潮量。廉州湾属不正规半同潮为主的混合区，是华南沿海强潮港湾之一。 廉州湾最大水体容积为1 2 0 3 亿m 3 。可见廉州湾的纳潮量大，有利于污染物的扩散 和迁移【4 7 】。 2 1 5 自然资源 1 港口资源 拥有深水良港是北海市最大的资源。北海市海岸线长而曲折、港湾水道多， 航道直阔，转变半径1 0 0 0 m 以上；回淤甚微，水深近百余年基本保护不变，底质 锚着力好，无暗礁及拦门沙；风浪小；陆域宽阔，地势平坦，有建港的优良条件。 市区和合浦铁山港一带就可建万吨级泊位2 0 0 多个，1 0 万至2 0 万吨级泊位2 0 多 个，涠洲岛沿岸还可建2 0 至3 0 万吨级大型深水泊位，专家指出，北海所拥有的 深水岸资源是北部湾所特有的。市区西岸东起地角镇、西至冠头岭肢一段，全长 4 0 0 0 m ，有一条全长1 4 6 k m 的天然深槽，水深6 1 0 5 m ，宽6 0 0 - - 一1 0 0 0 m 顺岸线 4 k m 长，纵深2 5 k m ，总面积l o k m 2 ，离城区2 k m ，最少可建成万吨级深水泊位 2 7 个，年吞吐能力可达1 5 0 0 万吨以上，是一个少有的天然良港f 4 7 1 。 2 淡水资源 全市淡水资源总量1 1 8 8 亿k m 3 ，年可利用量达3 9 1 7 亿k m 3 。目前，全市开 发利用水量每年为1 6 8 亿k m 3 ，占水资源总量的1 4 2 【4 7 1 。 3 石油、天然气 北部湾是中国六大油气盆地之一。主要蕴藏于北海市西南6 0 公里附近的浅滩 海域。现已查明在涠洲岛西南有五个含油构造、已有七个钻井发现工业原油。已 控明的石油储量2 2 5 6 万t ，天然气储量3 5 0 亿k m 3 【4 7 1 。 4 海洋资源 北部湾是中国四大著名渔场之一，总面积1 6 万k m 2 ，海洋鱼类5 0 0 多种，虾 类1 0 多种，持续资源量7 0 万t ，最佳可捕量3 3 - - 3 5 万t a 。海岸线东起与广东廉 江县交界的英罗湾，西至与钦州市交界的大风江港，全长5 0 0 k i n ( 其中海岸线 3 1 9 v a n ) ，海滩涂( 潮间带) 4 8 4 5 1 5 8 万k m 2 ，浅海( o l o m 水深) 面积9 1 6 6 7 7 万m 2 。 可供养殖面积8 1 0 0 万m 2 。另外海水溴含量5 5 - 6 0 p p m ，气候适中，光照条件可 全年利用海水提溴，条件比中国北方沿海各省优越【4 7 1 。 2 2 社会环境 2 2 1 人口与行政区划 北海市是中国沿海十四个对外开放港口城市之一，三面环海，临近广东、海 南、港澳和越南，是大西南最便捷的出海口。北海的海、陆、空交通网络发达。 滨海# 市m h 境辞豆“究一咀北拇市为侧 北海市辖一县三区，即合浦县、海城区、银海区和铁山港区，总面积3 3 3 7 k m 2 ， 市区面各9 5 7 k m 2 。( 见图21 ) 2 0 0 4 年末，全市总人口1 4 78 7 万人，其中女性人口 为7 0 2 3 万人，男女比例为l l o6 ：1 0 0 。非农业人口4 4 1 5 万人。农业人口1 0 37 2 万人，人口出生率1 2 5 3 ，人口死亡率57 ，人口自然增长率为67 9 * t 4 ”。 合浦县 删岛毋茇鬻 挪日岛、母7 。 图2 1 北海市行政区划图 2 2 2 国民经济 2 0 0 2 年期间北海工业经济增长加