（环境科学专业论文）于桥水库典型非点源污染控制研究.pdf

南开大学学位论文使用授权书 iyllllllrll llll8l iiflllrlll4llllij2lijfll6lifir19jj f l l l 根据 南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法 我校的博士 硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定 南开大学拥有在 著作权法 规定范围内的学位论文使用权 即 1 学位获得者必须按规定提交学位论文 包 括纸质印刷本及电子版 学校可以采用影印 缩印或其他复制手段保存研究生学位论文 并编入 南开大学博硕士学位论文全文数据库 2 为教学和科研目的 学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读 在校园网上提供论文目录检索 文 摘以及论文全文浏览 下载等免费信息服务 3 根据教育部有关规定 南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文 4 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊 光盘 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库 通过其相关网站对外进行信息服务 同时本人保留在其他媒体发表论文的权利 非公开学位论文 保密期限内不向外提交和提供服务 解密后提交和服务同公开论文 论文电子版提交至校图书馆网站 h t t p 2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 8 0 0 1 i n d e x h t m 本人承诺 本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品 并已通过论文答辩 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致 如因不同造成不良后果由本人自负 本人同意遵守上述规定 本授权节签署一式两份 由研究生院和图书馆留存 作者暨授权人签字 塞值 2 0 1 0 年5 月2 7 日 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目于桥水库典型一忙点源污染控制研究 姓名朱倩学号 2 1 2 0 0 7 0 4 1 7 答辩日期2 0 1 0 年5 月2 6 日 论文类别博士口 学历硕士 硕士专业学位口高校教师口 同等学力硕士口 院 系 所环境科学与工程学院 专业 环境科学 联系电话 1 3 5 1 2 9 8 1 4 7 8e m a i l z h u q i a n n k g m a i l c o m 通信地址i 邮编 天津市南开区卫津路9 4 南开大学化学楼北楼6 1 0 3 0 0 0 7 1 备注 是否批准为非公开论文否 注 本授权书适用我校授予的所有博士 硕士的学位论文 由作者填写 一式两份 签字后交 校图书馆 非公开学位论文须附 南开大学研究生申请非公开学位论文审批表 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重卢明 所呈交的学位论文 是本人在导师指导下进行研究工作所取得的研究 成果 除文中已经注明引用的内容外 本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的 已 公开发表或者没有公开发表的作品的内容 对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体 均已在文中以明确方式标明 本学位论文原创性卢明的法律责任由本人承担 学位论文作者签名 塞值2 0 1 0 年0 5 月2 8 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定 非公开学位论文须经指导教师同意 作者本人申请和相关部 门批准方能标注 未经批准的均为公开学位论文 公开学位论文本说明为空白 论文题目 申请密级 口限制 2 年 口秘密 4 1 0 年 口机密 4 2 0 年 保密期限2 0年月日至2 0年月日 审批表编号批准日期 2 0年月日 限制 2 年 最长2 年 可少于2 年 秘密 1 0 年 最长5 年 可少于5 年 机密 2 0 年 最长1 0 年 可少于1 0 年 摘要 摘要 湖库 河流水体水质的恶化已经成为我国一个突出的环境问题 随着我国 对点源污染控制的重视 点源污染已经得到一定的控制和治理 而非点源污染 由于涉及范围广 控制难度大 目前己成为影响水体环境质量的关键性因素 目前污染物排放总量控制制度是保护和恢复我国水环境质量的根本措施之一 我国目前实行的污染物总量控制以目标总量控制制度为主 缺少与区域水环境 质量相协调的容量总量控制制度 存在较多的缺点 因此在流域尺度上建立水 体容量总量控制制度 实现总量控制方法上的创新与突破 对于流域污染物总 量控制工作意义重大 美国最大日负荷总量 t o t a lm a x i m u md a i l yl o a d s t m d l 是指在满足水质标准的情况下 水体能够接受的某种污染物的最大日负荷量 包括污染负荷在点源和非点源之间的分配 本研究通过对美国t m d l 计划的认 真学习与研究 借鉴t m d l 计划制定的理念 尝试设定于桥水库非点源污染控 制预案 以期最终实现流域容量总量控制 达到预期水质目标 得到主要结论 如下 1 于桥水库属富营养型水体 冬季稍好 夏季处于营养化阶段 主要超标 物是氮 磷 2 叶绿素a 的浓度季节变化与总磷相似 秋季最高 其次是夏季 冬季和 春季相对较低 体现出库区的磷限制特点 3 于桥水库为饮用水水源 经过多年的整治 流域内无点源污染 因此非 点源为治理的重点 4 流域内畜禽养殖对总磷的贡献率达到5 1 8 农业用地 耕地等 自 然用地 林地 草地等 次之 畜禽养殖和农业用地是应该重点进行污染物总 量控制的类型 5 根据模型g w l f 和b a t h t u b 联用 计算分析出于桥水库流域内畜禽 养殖年均总磷负荷应削减6 2 6 0 2 千克 耕地削减2 7 0 7 9 千克 关键词 非点源于桥水库最大日负荷量模型负荷削减 a b s t r a e t a b s t r a c t d e t e r i o r a t i o no fw a t e ri nt h el a k e b a n ka n df i v e rh a sb e e nap r o m i n e n t e n v i r o n m e n t a lc o n c e mi no u rc o u n t r y 黝t h em o r ea t t e n t i o nt ot h ep o i n ts o u r c e p o l l u t i o nc o n t r o l p o i n ts o u r c ep o l l u t i o nw a sc o n t r o l l e da n dm a n a g e d b mt 1 1 e n o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o nh a sb e e nai m p o r t a n ts o u r c ee f f e c t e de n v i r o n m e n t a l q u a l i t yo fw a t e r b o d y i np r e s e n t o n eo ff u n d a m e n t a lm e a s u r e st op r o t e c ta n dr e s t o r e o u rw a t e re n v i r o n m e n t a lq u a l i t yi st oi m p l e m e n tt o t a lp o l l u t i o nl o a dc o n t r 0 1 i no u r c o u n t r y c u r r e n t l yt h et o t a lp o l l u t i o nl o a dc o n t r o la c c o m p a n y i n gm o r ed e f e c t sm a i n l y c o n t r o lt h et a r g e tg r o s s w h i c hi ss h o r to fc o o r d i n a t i n g c a p a c i t yg r o s sc o n t r o lo f r e g i o n a lw a t e re n v i r o n m e n t a lq u a l i t y s ob u i l d i n gu pt h ew a t e rc a p a c i t yg r o s s c o n t r o li nb a s i nr e a l i z e si n n o v a t i o na n db r e a k t h r o u g ho ft o t a la m o u n tc o n t r o lm e t h o d i ti ss i g n a l i t yf o rb a s i nt o t a lp o l l u t i o nc o n t r 0 1 a c c o r d i n gt ot h eu s 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 t o t a lm a x i m u md a i l yl o a d t m d l i sac a l c u l a t i o no ft h e m a x i m u ma m o u n to fap o l l u t a n tt h a taw a t e r b o d yc a nr e c e i v ea n ds t i l lm e e tw a t e r q u a l i t ys t a n d a r d s a n da na l l o c a t i o no ft h a ta m o u n tt ot h ep o l l u t a n t ss o u r c e s t h i s s t u d yr e s e a r c h e do nt h ep l a na b o u ta m e r i c a nt m d l a p p l i e dt h e i rt h o u g h tt oc o n t r o l t h en o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o ni ny u q i a or e s e r v o i r f i n a l l yr e a l i z e dt h eb a s i nc a p a c i t y g r o s sc o n t r o lt og e tt h eo b j e c t i v eo fw a t e rq u a l i t y g e tt h em a i nc o n c l u s i o na s f o l l o w f i r s t t h ew a t e ri ny u q i a or e s e r v o i rw a se u t r o p h i c a n dr e s u l t ss h o w e dt h a tt h e s e a n s o ni n f l u e n c e dt h el e v e lo f e u t r o p h i c a t i o na n ds u m m e ri sp o o r e rt h a nw i n t e r t h e k e yo v e r p r o o fp o l l u t a n t sw e r ep h o s p h a t ea n dn i t r o g e n s e c o n d t h es e a s o nc h a n g eo fc o n c e n t r a t i o no ft o t a lc h l o r o p h y l law a ss i m i l a rw i t h t h el e v e lo fp h o s p h a t ea n dn i t r o g e n i ti st h eh i g h e s ti na u t u m n s e c o n d l yi ns u m m e r b u tt h ec o n c e n t r a t i o ni sr e l a t i v el o w e ri nw i n t e ra n ds p r i n g t h ev a r i a t i o ns h o w e dt h e f e a t u r eo f p h o s p h a t el i m i t a t i o ni nt h ey u q i a or e s e r v o i r 眦d a f t e ry e a r so fr e n o v a t i o n a st h es o u r c eo fd r i n k i n gw a t e ra r e a t h e r ei sn o p o i n ts o u r c ep o l l u t i o na n ym o r e s on o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o ni st h em a j o rw o r k i i a b s t r a c t f o r t h em a n a g e m e n to fy u q i a or e s e r v o i r f o u r t h t h el i v e s t o c ka n dp o u l t r yb r e e d i n ga c c o t m t e df o r51 8 o ft o t a l p h o s p h a t e s e c o n d l ya r et h ec u l t i v a t e dl a n d p l o u g h i n g a n dn a t u r a la r e a s w o o d l a n d a n dg r a s s l a n de t c s ot h eh el i v e s t o c ka n dp o u l t r yb r e e d i n ga n dc u l t i v a t e dl a n ds h o u l d b ee m p h a s i z e df o rt h et y p eo f p o l l u t a n to f t o t a ll o a dc o n t r 0 1 f i f t h a c c o r d i n gt ot h ea l l i a n c eo f m o d e lg w l fa n db a t h t u b t h ea n n u a l a v e r a g el o a dd a t ao f t h el i v e s t o c ka n dp o u l t r yb r e e d i n g d i s t r i b u t i n gt ot o t a lp h o s p h a t e s h o u l dc u td o w n6 2 6 0 2 埏 t h er e d u c e dv o l u m eo fc u l t i v a t e dl a n di s2 7 0 7 9 k g k e yw o r d s n o n p o i n ts o u r c ey u q i a or e s e r v o i r t o t a lm a x i m u md a i l yl o a d m o d e l i n g 1 0 a dr e d u c t i o n i i i 目录 目录 第一章引言 1 第一节研究目的与意义 1 1 1 1 研究目的 1 1 1 2 研究意义 2 第二节国内外研究进展 3 1 2 1 国外研究进展 3 1 2 1 国内研究进展 4 第三节研究内容 4 1 3 1 开展污染源调查 针对典型污染源 模拟分析其变化规律和控制条件与特征 4 1 3 2 对美国t m d l 计划的学习和研究 5 1 3 3 借鉴美国t m d l 计划的制定 制定出具体的实旅方案 5 第四节技术路线 5 第二章于桥水库流域概况 7 第一节自然地理概况 7 2 1 1 基本特征 7 2 1 2 于桥水库流域气候水文特征 7 2 1 3 于桥水库流域地质地貌 8 2 1 4 土壤与植被 8 2 1 2 于桥水库流域地表汇水特征 9 第二节社会经济概况 1 0 2 2 1 i u 11 2 2 2 十地利用现状 1 2 2 2 3 施肥现状 1 3 i v 目录 第三节环境污染现状与问题分析 1 5 2 3 1 流域污染源概况 1 5 2 3 2 于桥水库水质初步分析 15 第三章研究方法介绍 l8 第一节美国水环境保护发展历程 1 8 3 1 1 美国水环境保护管理机制 18 3 1 2 法律法规发展历程 1 9 第二节t m d l 理论研究 2 7 3 2 1t m d l 计划的产生和发展 2 7 3 2 2t m d l 计划的制定 2 9 3 2 3t m d l 计划的审查与批准 3 3 3 2 4t m d l 计划的实施 3 5 3 2 5 历史曲线法简介 3 6 3 2 6t m d l 计划中模型的应用 3 7 第三节案例分析 4 1 3 3 1 流域概况 一4 1 3 3 2 识别污染因子 设定水质目标 4 2 3 3 3 污染源评估 一4 2 3 3 4 确定负荷容量 4 5 3 3 5 污染负荷分配 4 5 3 3 6 方案实施 一4 6 3 3 7 后续监测 4 7 3 3 8 公众参与 4 7 第四章于桥水库n 仍l 计划 4 8 第一节流域问题识别 4 8 4 1 1 流域概况 4 8 4 1 2 识别污染因子 明确水质目标 4 8 v 目录 第二节污染源评估 5 1 4 2 1 建立模型 分析污染来源 5 1 4 2 2 确定负荷容量 5 2 第三节污染负荷的分配 5 2 第四节实施方案 5 3 4 4 1 畜禽养殖的管理 5 3 4 4 2 耕地负荷削减措施 5 4 第五节后续监管 5 5 第五章结论与展望 5 6 参考文献 5 7 致谢 5 9 个人简历在学期间发表的学术论文 6 0 v i 第一章引言 1 1 1 研究目的 第一章引言 第一节研究目的与意义 随着我国经济的迅速发展 人口的增加 人民生活水平逐步提高 工业化 和城市化步伐的加快 用水量急剧增加 污水排放量也相应增加 加剧了淡水 资源的短缺和水环境的污染 在我国水污染状况相当普遍 有河皆枯 有水皆 污 水污染治理仍然滞后 据水利部2 0 0 8 年对全国1 3 0 0 余条河流约1 5 万公里 河长开展的水资源质量评价结果 1 8 2 的河长受到污染 为 v 类 2 0 6 的河长严重污染 为劣v 类 水体己经丧失使用价值 对全国4 4 个重点湖泊 开展的水资源质量评价结果 3 2 5 的湖泊面积受到污染 为 v 类 2 3 3 的湖泊面积严重污染 为劣v 类 对上述4 4 个湖泊进行的营养化状况评价结 果表明 富营养化湖泊2 1 个 对全国3 7 8 座重点水库开展的水资源质量评价结 果 3 4 2 的水库蓄水受到污染 为 v 类 2 2 的水库蓄水严重污染 为 劣v 类 对上述3 7 8 座重点水库进行的营养化状况评价结果表明 3 0 5 的水 库为富营养l 我国水体的污染特点为 工业点源污染 城镇生活污染 农业与农村面源 污染相互交织 相互叠加 农业非点源污染是导致水体污染最主要原因之一睇j 与点源相比 非点源污染来源分散 多样的地区 其地理边界和发生位置难以 识别和确定 随机性强 成因复杂 潜伏期长 防治更加困难 随着各国对点 源污染控制的重视 点源污染在许多国家已经得到较好的控制和治理 而非点 源污染由于涉及范围广 控制难度大 目前已成为影响水体环境质量的重要污 染源 目前无论是发达国家还是发展中国家 现存的环境污染问题都与非点源 污染密切相关 而这些污染源的控制与管理从政策上难以制定 所以对非点源 污染控制与管理的研究是非常重要的 引 于桥水库位于天津市蓟县城东 被国家水利部列为全国重要饮用水水源地 于桥水库是天津引滦工程最大的饮用水调蓄水库 于桥水库流域东西长6 6 公里 1 第一章引言 南北宽5 0 公里 流域面积为2 0 6 0 平方公里 水库总面积为6 4 4 1 平方公里 占 总流域面积的3 0 7 属浅库型平原水库 沙河 黎河和淋河是流域内三大主 要汇水河流 库周主要以农业用地和森林覆盖为主要的土地利用方式 有耕地 1 2 1 万亩 果园3 1 万亩 林地1 7 2 万亩 是整个流域内人口密度较大的地区 由于近年来水库周边不适度的人为活动 使库区水体污染加重 水生生态环境 遭到一定的影响 于桥水库属富营养型水体 冬季稍好 夏季处于营养化初级 阶段 作为饮用水水源地 一级 二级保护区内没有排污口等点源排放 主要 超标物是被污染的河流带入大量氮 磷以及库区周围非点源排放 本研究拟通 过借鉴美国t m d l 制定的研究方法 针对于桥水库主要典型的非点源污染来源 模拟分析其变化规律和控制条件与特征 得出一些控制措施 并跟踪监测其实 施效果 为湖库区水源地水质的治理改善开辟出一条道路 i 1 2 研究意义 我国目前水体污染源防治重点仍为点源的防治 从2 0 世纪7 0 年代起 我 国开展了有关水环境容量 水功能区划 水质数学模型 流域水污染防治综合 规划 排污许可证以及排污权交易制度等的研究 将总量控制与水污染防治规 划相结合 逐步形成了以污染物目标总量控制为主 容量总量控制和行业总量 控制为辅的水质管理技术体系 4 1 自我国实施总量控制以来 水污染物的排放得 到了一定的控制 水质急剧恶化的趋势也有所缓解 但是我国目前实施的水污 染物总量控制方法体系还存在着不足 首先选取的总量控制目标单一 以c o d 总氮 总磷为主 影响了水环境容量的确定 进而就会影响污染物总量控制的 实施效果 其次 总量控制没有将非点源纳入方法体系中 我国目前现行的水 污染总量控制的制度和方法基本均针对点源 没有将非点源污染纳入进来 最 后 总量负荷分配时缺少不确定性的分析 水环境系统存在随机性和偶变性 随时随地都在发生着变化 虽然在污染物总量分配过程中 地方可以根据本地 发展情况预留部分量作为建设项目的发展用量或调节指标备用 但是这个预留 量的确定是模糊的 基于不确定性分析确定安全预留量是今后总量控制发展的 必然趋势 美国的t m d l 计划是综合考虑点源和非点源以及安全系数 将负荷削减分 配到各个污染源的一种总量控制体系 t m d l 不仅将非点源纳入到控制体系中 2 第一章引言 而且在负荷分配的过程中 采用了不确定性分析科学的确定安全预留量 本文 拟借鉴美国t m d l 计划制定思路 制定于桥水库的t m d l 计划 进而达到控制 非点源污染的目的 对我国今后库区非点源污染防治和总量控制发展模式提供 一些参考 5 1 1 2 1 国外研究进展 第二节国内外研究进展 非点源污染防治研究在发达国家研究历史较长 而且比较活跃 尤其是在 美国 美国在治理非点源过程中 提出了大量的治理措施与管理措施 治理措 施以 最佳管理措施 b e s tm a n a g e m e n tp r a e t i c e s b m p 为代表 b m p 在非点 源污染的治理中具有举足轻重的作用 e p a 将最佳管理措施定义为 任何能够 减少或预防水资源污染的方法 措施 操作程序 包括工程 非工程措施的操 作和维护程序 6 在点源和非点源综合管理方面 美国提出了t m d l 计划 美国在2 0 世纪6 0 年代曾经对全国水质进行了一次大范围的调查和评价 结果表明约有4 0 被评价的水体水质没有达到州 领地和部落所规定的水质标 准 主要污染原因就是沉积物 富营养化以及有毒微生物造成的污染 2 0 世纪 7 0 年代以来 美国的水质管理采取控制点源污染以及基于排放的水质标准 通 过这种方法 国家的湖泊 河流 水库 地下水和沿海水域水质得到提高 同 样 自1 9 7 2 年颁布 清洁水法 以来 污水处理厂和工业排放废水水质也得到 改善 这些法规要求废水排放要遵循国家签发的经e p a 批准的国家污染物排放 削减体系 n p d e s 许可证中规定的废水污染物排放标准 虽然许可证制度取得了 成功 但是很多水体仍然没有达到国家要求的适合 游泳和钓鱼 的水质标准 这主要是因为不规律的非点源污染没有得到很好的控制 营养物和沉积物 这 些 清洁水法 并没有为其设定水质基准的非点源污染物正威胁水质 如破坏 栖息地 改变水流状况 引进外来种 美国已经治理了大部分的点源 因此此 时将污染治理的重点放到了非点源上 美国提出的t m d l 计划就是一种典型的 能够将点源和非点源同时纳入管理的技术 美国在1 9 7 2 年的 清洁水法 中就已经提出了t m d l 计划 但是此计划 2 0 世纪7 0 年代和8 0 年代却一直被忽略 各州的重点是使点源排放符合n p d e s 3 第一章引言 许可证的要求 但是由于不规律的非点源没有得到很好的控制 水质仍不容乐 观 越来越多的公民诉讼以及水质长期的不能改善 促使美国e p a 重新开始关 注t m d l 计划 根据1 9 8 5 年修订的 清洁水法 要求 如果各州的不达标水体 在基于技术和水质的控制措施条件下 仍未能满足相应的水质标准 那么e p a 就要求卅i 政府对这类水体制定并实施t m d l 计划 e p a 于同年颁布了关于t m d l 计划的具体细则 并于1 9 9 1 年出版了 基于水质的决策 圳d l 进程指南 对t m d l 的实施起到了很好的指导作用 截止到2 0 1 0 年2 月 美国各州制定的 t m d l 计划数量已达4 0 0 0 0 多个 从1 9 9 6 年算起 虽然这个巨大t m d l 计划 数量说明了各州和e p a 已付出很多的努力 但各州的统计数据表明 在接下来 的8 1 3 年中 仍需制定实施约7 0 0 0 0 个t m d l 计划 这表明每年将要制定实 施的t m d l 计划在5 3 0 0 至8 7 0 0 之间 为过去十年每年制定实施的t m d l 计划 平均数目的近两倍 1 2 1 国内研究进展 我国的非点源研究起步较晚 开始于2 0 世纪8 0 年代的湖泊富营养化调查 研究内容涉及非点源污染负荷评价 模型介绍及模型与g i s 结合技术等 我国 的总量控制自实施以来取得了巨大的成果 但是总量控制没有把非点源包括进 来 只是较好的解决了点源总量排放和环境目标之间的定量关系 第三节研究内容 本课题借鉴对美国t m d l 计划制定的研究 结合于桥水库的具体情况 通 过对于桥水库的典型非点源污染源变化规律和演变条件以及特征进行分析 得 出控制措施 最佳管理实践 并对实施效果进行监测和评价 1 3 1 开展污染源调查 针对典型污染源 模拟分析其变化规律和控制条 件与特征 目前通过查阅文献和现场调查 确定于桥水库内主要超标污染物主要是总 氮 总磷 营养物质主要来自于水库附近的村庄 包括农业化肥和农药的施用 4 第一章引言 畜禽养殖 网箱养鱼等农业活动所产生的非点源污染 本研究拟运用模型对非点源变化规律和控制条件 特征进行模拟分析 对 各非点源的贡献进行估算 并对实施的管理措施效果进行评估 1 3 2 对美国t m d l 计划的学习和研究 通过对e p a 发布的指南以及实施t m d l 计划的案例进行分析 系统的学习 t m d l 计划 1 3 3 借鉴美国t m d l 计划的制定 制定出具体的实施方案 通过对t m d l 的理论基础及实施案例的学习和研究 对于桥水库非点源管 理初步提出方案 第四节技术路线 下图为本研究课题的整体思路 5 第一章引言 图1 1 技术路线图 6 第二章于桥水库流域概况 2 1 1 基本特征 第二章于桥水库流域概况 第一节自然地理概况 于桥水库位于天津北部蓟县城东4 公里处 东经1 1 7 0 2 5 北纬4 0 0 0 2 库区 位于燕山山脉边缘地带的州河盆地 是一座山谷形瓮地水库 于桥水库始建于1 9 5 9 年1 2 月 1 9 6 0 年7 月完成大坝放水洞工程 采取只 拦洪不蓄水的运行方式 1 9 7 0 年正式投入蓄水使用 正常蓄水水位1 8 6 米 兴 利库容为1 7 亿立方米 1 9 8 2 1 9 8 3 年9 月 作为 引滦入津输水工程 中的调 蓄水库 进行了大坝加固工程 坝高增加到2 8 7 米 正常蓄水水位2 1 2 米 兴 利库容为3 9 亿立方米 整个库区由东向西倾斜 南靠翠屏山 北倚燕山 东临 滦河水系 南界还乡诸河 于桥水库流域东西长6 6 公里 南北宽5 0 公里 流域面积为2 0 6 0 平方公里 水库总面积为6 4 4 1 平方公里 占总流域面积的3 0 7 流域范围涉及河北省的 遵化县 兴隆县 迁西县 玉田县和天津蓟县等五个县 2 1 2 于桥水库流域气候水文特征 于桥水库流域属温带大陆性季风型半湿润气候 气候总的特点是 四季冷 暖 干 湿分明 春季干旱多风 气温多变 夏季炎热多雨且多东南风 秋季 昼暖夜凉 温差大 冬季寒冷干燥且多西北风 流域光照充足 能满足许多作物生长发育的需要 年光照平均时数为2 8 1 3 小时 以五月光照时数最多 二月份光照时数最少 太阳辐射年总量为1 3 0 千 卡 平方厘米 生理辐射年总量为6 3 8 千卡 平方厘米 流域年内平均温度为1 0 4 1 1 5 度 最热月平均温度为2 5 4 度 最冷月平均 温度为 6 9 度 极端最高温度为4 1 2 度 极端最低温为 2 8 6 度 无霜期7 0 1 9 5 天 大于0 度积温为4 1 0 0 4 3 0 0 度 温度昼夜差别较大 由于地域及地形变化较 大 故使温度分布的地区差异也较大 总的状况是温度从北向南递升 平原高 7 第二章于桥水库流域概况 于山区 南部平原温度又明显高于北部平原 流域降水量大 且集中于汛期 由于整个流域位于燕山山脉的迎风坡 故 降水量较大 全流域多年平均降水量为7 4 8 5 毫米 且以挂兰峪 马兰峪 沙坡 峪为降水最大的中心 多年平均年降水量在8 0 0 毫米以上 但降水的季节分配 差异很大 高度集中于汛期6 9 月份 汛期降雨量为6 2 5 毫米 占多年平均降水 量的8 3 5 其它各季都较小 2 1 3 于桥水库流域地质地貌 在大地构造上 本流域处于燕山沉降带的南侧 地质历史古老 有太古界 元古界 震旦纪下中统 和第四纪地层 地层白北向南 由老变新 北部山区分布 着太古界的片麻岩 花岗岩 南部丘陵分布着震旦纪石灰岩 局部为泥质页岩 中部山地为石英砂岩 平原地区覆盖着第四纪松散沉积层 由于组成地层的岩 石坚硬与松散程度相差悬殊 抗腐蚀能力差异很大 从而给地貌以深刻的影晌 北部受东西向马兰峪大背斜的控制 山脉走向呈东北 西南向 地形地 势从东北向西南呈梯级下降 西北部是中山区 山峦起伏 山势陡峭 中山区 向南 海拔逐渐降低 成低山丘陵区 中部为平原 在平原的中部又被中道山 所隔开 构成了北山 北川 中山 南川 南山的 三山两川 的地貌格局 2 1 4 土壤与植被 流域中土壤类型有棕壤 褐土 潮土三大类型 这三大土类的分布 一般 是从北向南 棕壤主要分布在兴隆县 蓟县的中 低山区 遵化县只有零星分 布 潮土分布在流域的西南部平原 海拔2 5 米以下的低洼地区 界于两者之间 的是褐土 在土壤分区中属褐土地区 流域中的植被在全国植被分区中属于温带落叶阔叶林区 植物种类较多 据不完全统计 流域中野生维管束植物有5 3 2 种 分属1 1 2 科 3 4 1 属 其中 苔藓植物5 科 5 属 5 种 蕨类植物1 5 科 2 0 属 2 7 种 裸子植物3 科 5 属 5 种 被子植物8 9 科 3 1 1 属 4 9 5 种 在历史上 流域内植物生长茂密 植被覆盖度很大 加之又是清皇陵所在 故森林遍布 但随着流域的开发 长期受人类生产活动的频繁影响 如毁林开 荒 烧炭等 使茂密的原始森林遭到严重的破坏 演替成今日所见的天然次生 8 第二章于桥水库流域概况 林 灌丛和灌草丛 植被覆盖度大大降低 生态环境趋向恶化 自然灾害增多 目前 全流域森林植被覆盖率为1 9 8 故对自然灾害的发生还不能起抑制作用 流域内现有的森林植被是天然次生林和人工林包括针叶林 果林 它们主 要分布在山地丘陵 由于生境存在着很大的差异 故从山地到平原分别有落叶 阔叶林 温性针叶林 针阔混交林 灌丛 混草丛 果树林 农田栽培植被等 2 1 2 于桥水库流域地表汇水特征 于桥水库流域内的河流属于蓟运河左知卅i 河水系 介于潮白河和滦河两大 水系之间 于桥水库流域四面环山 区域降水丰沛 水系发育 河网密度较大 流域内河流长度大于2 0 千米的有1 1 条 小于2 0 千米的达3 0 多条 多数是河短 水急 汇流面积小 水量变化大 季节性强的小河流 这些小河流汇集成流域 内较大的三大水系 黎河 沙河与淋河 沙河和黎河汇合成果河最终汇入水 库 图2 1 于桥水库水系分布图 地表汇水是于桥水库来水的主要途径 由两部分地表水组成 于桥水库 本流域地表径流汇水 1 9 8 3 年引滦通水后 于桥水库成为中转调蓄水库 每 年还有相当大量的水来自引滦输水 设计引水量为1 0 亿立方米 年 1 于桥水库流域地表径流汇水 9 第一二章于桥水库流域概况 水库流域面积为2 0 6 0 平方公里 主要汇水河有三条一沙河 黎河 淋河 三条河流的主要情况如下 沙河 流域内最大的水系 源于兴隆县大青山 流域面积8 8 7 0 平方公里 河长7 0 0 公里 弯曲系数2 0 9 平均比降1 3 8 0 沙河干流自东北斜贯西南直 入于桥水库 它沿程接纳了房山沟 蒲池河 老爪河 清水河 冷咀头河 北 岭河 魏进河 马兰河等主要大小支流 构成较典型的羽状水系 多年平均径 流量为2 7 亿立方米 呈现季节性河流特征 沙河上半年在汛期之外 基本呈干 枯断流状态 下半年常年有水 汛期外属地下水基流 沙河除大部分地表径流 汇水外 还汇集了少量的遵化县境内五小工业的排污废水和生活污水 黎河 位于迁西县庆儿峪 集水面积4 8 8 0 平方公里 河长5 5 5 公里 弯曲系数1 3 平均比降6 9 0 黎河沿中道山东麓自东北向西南流 沿程接纳 了小厂河 东黎河 老峪河等支流后向西注入于桥水库 多年平均径流量为1 5 亿立方米 年际变化大 多集中于暴雨季节 引滦入津工程后 黎河成为输水 渠道 故黎河来水包括本流域地表径流与引滦水两部分1 7 j 淋河 源于兴隆县若乎山 流域面积2 5 2 0 平方公里 河长4 7 0 公里 弯曲系数1 6 平均比降4 5 0 0 淋河沿途只接纳了一条较大的支流 道古峪 河 干流自北偏西向南先注入石门附近的龙门口水库而后入于桥水库 它是三 个主要河系中一条最小的水系 多年平均径流量为o 5 亿立方米 大部分集中于 七 八两月的降雨时期 2 于桥水库来自引滦输水水量 1 9 8 2 年为解决天津市城市缺水问题 兴建了大型的引滦入津输水工程 该 输水工程将滦河水系的水 经开挖十几公里长隧洞引入黎河 进入于桥水库 再输送至天津市区 由此 于桥水库成为了天津市人民生活饮用及工农业用水 水源 按设计要求 每年从滦河水系引水1 0 亿立方米 在放水期间 隧洞以6 5 立方米 秒的流量向于桥水库放水 于桥水库以3 0 4 5 立方米 秒流量向下游放水 故于桥水库放水时间要长于上游输水时间 据1 9 8 7 1 9 8 8 年两年调查 引滦输 水量分别为3 7 亿立方米和4 8 亿立方米 调水时间分别为1 1 0 天和1 2 6 天 第二节社会经济概况 于桥水库流域人口总数为7 0 3 万人 人口密度为3 4 2 8 人 平方公里 农 1 0 第二章于桥水库流域概况 业人1 2 1 占总人口数的9 4 1 均高于全国平均水平 引 于桥水库库区汇流面积4 2 4 平方公里 分布有1 7 个乡镇 2 3 7 个村落 人口2 0 2 万人 流域内人口的分布 有两个密度较大的地区 一在遵化南北平原地区 有近3 0 万人口 一是在蓟县 于桥水库周围平原地区 有约1 5 万人口 总的状况是从中部平原向南北低山丘 陵地区递减 于桥水库流域具有优越的地理位置 京 津 唐等大中城市 若以遵化县 城为中心计算 西距北京1 5 0 公里 西南距天津1 8 0 公里 东南距唐山只有7 0 公里 境内包括5 县5 6 个乡镇和3 个林场 除兴隆县外 开发历史悠久 资源 丰富 人口密集 劳力充裕 工农业生产有较好的基础 经济比较繁荣 境内交通十分方便 有唐山 石人沟矿区的地方铁路和大同 秦皇岛 港的铁路干线 京喜 唐兴两条干线公路纵横交叉 外通三大城市 内连各县 乡镇 为发展商品经济提供有利的条件 流域中还有著名的清东陵旅游区和中 二元古界地层标准剖面自然保护区 2 2 1 工业 流域虽跨越五个县的范围 但工业的分布主要在遵化市 该市工业发展较 快 主要有钢铁业 装备制造业 食品加工业 医药化工业 建材业和电力加 工业等优势产业 与流域中氮磷流失有关的工业 涉及化工 采矿 建材等工 业部门 由于流域中矿产资源丰富 有铁 金 锰 铬 铝 锌等金属矿产和白云 岩建筑材料 故矿山冶金和建材工业就成为流域主要的工业部门 被誉为遵化 市的经济支柱 矿山冶金工业分布在北部长城沿线的低山丘陵地区 以金矿 铁矿为主 金矿主要分布在马兰关 东陵 营房 汤泉 侯家寨一带 矿物开 采对土地资源破坏极为严重 铁矿的分布 集中在北部低山丘陵区 西从西下 营乡向东 经兴旺寨 曹家堡 大刘庄 侯家寨 下石河 小厂 到靠山庄乡 均有铁矿的分布 洗矿水中的尾矿沙不仅会阻塞河道 还会增加水土流失 引 起河水中氮 磷含量的增加 是一个值得引起重视的问题 此外 南部丘陵地区己对石灰岩 百云岩等建材多处开采 如不注意采取 有效措施 势必也会引起水土流失 第一二章于桥水库流域概况 2 2 2 土地利用现状 1 土地利用类型 于桥水库流城目前土地利用状况如下 耕地 流域内有可耕地7 2 5 1 平方公里 占流域总面积的3 5 2 此耕地 面积为毛面积 如果排除耕地中的1 1 的道路 河梁 田埂及小片其它非耕地 部分 则全区有净耕地总面积为6 4 5 3 平方公罩 园地 流域内是著名的 京东板栗 生产基地 集中连片种植的果树较 多 以板栗为主 次为苹果 红果 梨 核桃等 全区共有园地1 6 2 7 平方公里 占流域总面积的7 9 果粮间作地 它是本区的一个特殊土地利用类型 由于过去土地栽植稀 疏 故在果树下间种旱作 这类土地共有1 4 8 3 平方公里 占流域总面积的7 2 林地 流域内共有林地4 1 2 0 平方公里 占流域总面积的2 0 0 林地种 植主要树木种类为乔木 疏树灌木林 草地 本地区草地多是未经改良的荒草坡 主要是森林反复遭到破坏后 形成的 草本植物主要以黄背草 白羊草 蒿草 谷草为优势 其中混生荆条 酸枣 胡枝子等稀疏灌木 实际是灌草丛植被类型 草地总面积为1 8 3 3 平方公 里 占流域总面积的8 9 居民点及工矿用地 流域内有城居民点 农村居民点 独立工矿点和旅 游 名胜古迹 疗养 烈士陵园特殊用地 总面积为1 4 2 1 平方公里 占流域总 面积的6 9 交通用地 流域内有铁路 公路 乡村公路 飞机场等交通用地共5 5 6 平方公里 占流域总面积的2 7 水域 流域内共有水域面积1 5 2 4 平方公里 占流域总面积的7 4 未利用土地 流域内共有未利用土地 含难利用土地 共7 8 3 平方公里 占 流域总面积的3 8 本流域内土地利用的现状是 耕地所占的比重最大 而其中水田水浇地所 占耕地的比例又最大 其次为林地 第三为草地荒坡 居民点及工矿用地 虽 不及上述三种用地的数量 但也颇为可观 土地是极为重要的资源 故对乡镇 居住用地 应加以适当的限制 2 土地利用现状分析 1 2 第二章于桥水库流域概况 北部山区 林 牧区 主要位于长城以北 耕地面积相对较少 仅分布 在山间河谷和阶地上 主要作物为一年一熟的玉米 杂粮 林业用地占面积较 大 是流域中林地集中的地区 天然草场面积也较大 矿物资源丰富 有一定 面积的工矿用地 山前丘陵农 果 林综合发展区 在长城以南的所有丘陵地区 耕地面 积相应增加 梯田和坡地面积较为集中 主要作物为一年一熟的小麦 玉米 杂粮 林业用地中以经济林面积大 是本流域的果树集中产区 以板栗 苹果 为主 板栗集中产于长城沿线 水果主要分布在于桥水库南北丘陵地区 另外 在灌草丛生长的山坡可适当发展林业 平原工农业发展 平原地区 是农田 居民地 工业 交通集中分布的 地区 农田面积大 灌溉条件好 以小麦 玉米 水稻 花生四大作物为主 实行二年三熟和一年二熟制 主要的乡镇周围都有蔬菜地的分布 是本流域粮 油集中产区 素有粮仓之称 同时也是居民点 工业用地所占比例较高的地区 2 2 3 施肥现状 1 有机肥用量减少 导致土壤有机质含量迅速下降 1 9 8 3 年前 农田普遍重视施用有机肥 亩施用量达8 0 0 斤左右 同时还配 合以绿肥 炕土坯等肥 化肥用量不大 对农田基本能做到 用养结合 农田 土壤的有机质含量有所上升 1 9 8 3 年后 对化肥施用量逐年增大 而对有机肥 的用量却迅速减少 由每年8 0 0 0 斤降至每年4 0 0 0 斤 同时停止了绿肥 坑土 坯等肥料的使用 导致农田土壤有机质含量明显下降 造成土壤板结通透性差 大量营养物质得不到作物吸收利用 一部分流失 一部分被土堆固定残留 2 化肥用量逐年加大 施用不合理 近年来 粗肥用量锐减 化肥用量不断增加 以遵化县为例 从1 9 8 4 年到 1 9 8 7 年这这四年间 化肥用量逐年递增 全流域农田的施用量 纯氮量1 1 4 0 8 8 万斤 纯磷量3 7 5 6 万斤 同时 化肥结构不合理 供肥中氮 磷 钾的比例为l 0 1 8 8 o 2 6 而多 种作物平均需量大体为l 0 3 7 0 8 所以说供肥上氮多 碑少 钾缺 比例失 调 结构不合理 化肥用量分配也不均 各县用量差异较大 遵化最多 每亩平均施氮量达 1 3 第二章于桥水库流域概况 2 3 9 斤 纯磷量 p 2 0 5 4 8 斤 次为蓟县 每亩施氮量1 7 8 斤 纯磷量 p 2 0 5 3 9 斤 兴隆县平均每亩施氮量1 2 5 斤 纯磷量o 7 斤 最少是迁西 玉田等县 而且乡与乡用量相差悬殊 以遵化为例 堡子店镇亩施纯氮量达4 3 3 斤 义井 铺乡亩施纯氮量1 1 9 斤 相差三倍 与蓟县罗庄子亩施1 7 斤相差约2 0 倍 磷 肥堡子店用量最高 亩用量1 2 3 斤 下石河乡最低 用量仅1 9 斤 它们差6 倍 目前主要农作物施肥