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辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 摘要 利用现有的监测能力和测验手段对灌溉期水量和水质进行同步监测，通过先进的技 术方法对灌溉期河流水量水质状况、供水水库水量、入河污水量及污染物量情况等相关 要素进行分析、研究，得出可靠的辽河灌溉期的水质、水量及污染状况。 在进行辽河灌溉期各控制断面水质水量同步监测的基础上，充分运用现有资料，对 入河排污i z l 、河流水质现状、水质变化规律、水体纳污能力以及环境用水水质水量需求 等进行深入的分析和研究。并将水力参数、控制目标、综合衰减系数等参数输入模型进 行演算，同时考虑污染源、现状水质等现状情景，将污染源、现状水质、水体纳污能力 等联系起来，组成一个系统，完成辽河灌溉期农业用水水质监测、评价及变化规律研究。 研究结果表明，水库放水前辽河水质基本为劣v 类，水质污染比较严重，水库放水 后由于河道内积累的污水太多，在水团的推动下，污水集中下泄，水质短时间内水质污 染仍十分严重，但经过一段时间后水质状况有较大改善并趋于稳定，水库放水对河流冲 污和改善河流水质起到了重要的作用，除满足农田用水之外，还有利于河道冲污与净化， 有利于控制河道下游海水入侵，有助于城市和人们生活环境改善，有利于自然生态环境 净化与改善。 关键词：辽河；灌溉期；水质评价；变化规律 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 w a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n g 、a s s e s s m e n ta n dv a r i a t i o na n a l y s i so f l i a o h er i v e rd u r i n ga g r i c u l t u r a li r r i g a t i o np e r i o d a b s t r a c t d u r i n gt h ei r r i g a t i o np e r i o d ，t h eq u a n t i t y a sw e l la sq u a l i t yo fl i a o h er i v e rw e r e m o n i t o r e d ，a n dt h e i rv a r i a t i o nw a sa n a l y z e d m e a n w h i l e ，t h er e l e v a n tp a r a m e t e r ss u c ha s i n f l o wi n t or e s e r v o i r sa n dw a s t e w a t e rd i s c h a r g e di n t ol i a o h ef i v e rw e r ea l s oa n a l y z e db y u s i n ga d v a n c e dm e t h o d o l o g ya n dt e c h n i q u e s r e s u l t sr e l a t e dt ot h ew a t e ru s ea s s e s s m e n tf o r a g r i c u l t u r a li r r i g a t i o nf r o mw a t e r o fl i a o h er i v e ra n di t sf l o wp a t t e mw e r ea c h i e v e d a ni n t e n s i v ea n a l y s i sa n da s s e s s m e n to np o l l u t a n ti n f l u e n tl o c a t i o n s ，r i v e rw a t e r q u a l i t y ， w a t e rq u a l i t yv a r i a t i o n s e l f - p u r i f i c a t i o nc a p a c i t ya sw e l la se c o l o g i c a lw a t e rd e m a n do nw a t e r q u a l i t ya n dq u a n t i t yw a sc a r r i e db a s e do nt h eo n l i n em o n i t o r i n gd a t a t h eh y d r a u l i c p a r a m e t e r s ，c o n t r o lo b je c t i v e s ，i n t e g r a t e d a t t e n u a t i o nc o e f f i c i e n tw e r et a k e na si n p u tf o r m o d e l i n gt h ei r r i g a t i o nw a t e rs i t u a t i o n 。f i n a l l y ，t h ea s s e s s m e mt ot h es a f e t yo fw a t e rq u a l i t y f o ra g r i c u l t u r a li r r i g a t i o na n dr e l e v a n ts t u d i e so ni t sf l o wp a t t e r nw a sd e v e l o p e dw i t ht a k i n g a c c o u n to ft h es o u r c e so fw a t e rp o l l u t i o n ，w a t e rq u a l i t yi n c o r p o r a t i n gw i t hs e l f - p u r i f i c a t i o n c a p a c i t y r e s u l t so fs h o wt h a t ，b e f o r er e c e i v i n gi n f l u e n tf r o mr e s e r v o i r ，w a t e rq u a l i t yi nl i a o h e r i v e ri sw o r s et h a nvg r a d ea c c o r d i n gt ot h en a t i o n a lg r o u n dw a t e rq u a l i t ys t a n d a r d a tt h e b e g i n n i n g o fr e c e i v i n gr e s e r v o i ri n f l u e n t a sp o l l u t a n t sa c c u m u l a t e di nr i v e rb e dw e r e d i s s o l v e di n t ow a t e r ，t h ew a t e rq u a l i t yi nl i a o h er i v e ri ss t i l lp o o r h o w e v e r ，a f t e rt h a t ， b e c a u s eo fd i l u t i o n ，r i v e rw a t e rq u a l i t yi si m p r o v e d r e s e r v o i rd i s c h a r g ep l a y sa ni m p o r t a n t r o l ef o rw a t e rb e dw a s h i n g ，i m p r o v i n gi r r i g a t i o nw a t e rq u a l i t y ，p r e v e n t i n gs e aw a t e ri n v a s i o n ， i m p r o v i n gt h es e l f - p u r i f i c a t i o nc a p a c i t yo fl i a o h er i v e r ，a n di m p r o v i n gt h ee n v i r o n m e n to f u r b a na r e a sa n dl i v i n gc o n d i t i o n s k e yw o r d s ：l i a o h er i v e r ，a g r i c u l t u r a li r r i g a t i o np e r i o d ，w a t e rq u a l i t ya s s e s s m e n t ， v a r i a t i o n i i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，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的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 作者签名： 大连理工大学专业学位硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定丹，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工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，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：辛亥号 导师签名：堑盈终 大连理工大学专业学业硕士学位论文 己i 吉 ji 口 2 0 0 4 年辽宁省供水局和辽宁省水文水资源勘测局联合开展了辽河、浑河、太子河及 大辽河灌溉期水平衡测试工作，省水文局通过利用现有的监测能力和测验手段对灌溉期 水量水质实施同步监测，取得丰富、全面的水质水量监测成果。 在此基础上，开始进行论文的撰写研究工作，并于2 0 0 7 年6 月与辽宁省水文水资 源勘测局单丽同志共同在水资源保护) 杂志上发表了辽河干流灌溉期水质变化规律 论文。2 0 0 8 年2 月作为辽浑太河灌溉期水平衡测试方法与应用研究项目的主要负责 人，在本论文已完成的工作的基础上，完成了研究中水质相关篇章的技术研究报告编写， 该项目2 0 0 8 年5 月获得辽宁省水利厅科学技术一等奖，被推荐申报辽宁省科学技术进 步奖。 论文撰写工作中，得到了导师的耐心、细致的指导，查阅了大量的文献资料，尤其 是方子云主编的水资源保护工作手册、夏青著流域水污染总量控制、吴季松、 袁弘任主编的水资源保护知识问答、王华东等著水环境污染概论、t y a g i ，a 论 文( ( i m p r o v e dm e t h o df o ra g g r e g a t i o no fw a t e rq u a l i t ys u b i n d i c e ss w a m e e ，p k 对研究工 作起了重要的理论指导和参考作用。 研究工作是在辽河灌溉期水质水量同步监测工作的基础上，采用成熟、实用、先进 的技术方法对灌溉期河流水量水质状况、供水水库运行调度方式、入河污水量及污染物 量情况等相关要素进行分析、研究，得出科学可靠的辽河灌溉期的农业用水水质评价及 变化规律研究成果。 解决的关键问题一是查清灌溉期入河污染源污水量及主要污染物的排放状况；二是 建立了水质数学模型对灌溉期河流水质进行预测；三是建立一种能够综合反映灌溉期河 流水质状况的评价模式。为灌溉期农业用水供水调度决策提供技术依据。 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 1综述 1 1 背景和意义 辽宁省是我国北方严重缺水省份之一，人均占有水量仅相当全国人均占有水量的三 分之一左右，不到全世界的十分之一。加之全省工矿企业比重大，城市人口多，因此面 临着十分严重的缺水问题。尤其是所处地理位置、自然环境以及大气环流的影响，使全 省降水量在时间和空间上的分布极不均匀，年际之间、地区之间、季节之间有着显著差 异。据史料记载，辽宁省自1 1 0 l 一2 0 0 3 年的9 0 0 多年间，出现大范围的旱灾1 2 2 次。 其中特大旱4 8 次。尤其是1 9 9 9 - - 2 0 0 3 年辽宁省连续四年发生干旱，特别是2 0 0 0 、2 0 0 1 年发生了建国以来全省性特大旱灾，造成了农业大幅度减产，城市供水不足，工业被迫 停产，西部山区木、草枯死，人畜饮水困难，生态环境遭到严重破坏。全省3 0 0 多条河 流径流量极低，有4 0 多条河流发生持续性或间歇性断流。由于连续几年超负荷供水， 有些水库已达死水位，5 2 0 座中小水库干涸，供需水矛盾达到空前程度。 辽河在进入辽宁境内以前，由于接纳了吉林省的废污水，水体己受到严重污染，枯 水期水质达到劣v 类水质( 分类采用地表水环境质量标准g b3 8 3 8 2 0 0 2 ，下同) ， 沿途又接纳了铁岭市、沈阳市、盘锦市的废污水，致使水质污染一直居高不下。据2 0 0 3 年监测，辽河劣v 类水质河长占8 8 1 。主要污染因子为氨氮、高锰酸盐指数、生化需 氧量、挥发酚等，水污染呈上升趋势。由辽河的水污染状分析可以看出，几乎所有城市 河段水质都在v 类以下，而非城市河段水质都有明显好转。因此大量的未经处理的污水 排放，是造成河流水质严重污染的主要原因。 以辽河灌溉期水质受污水影响为例：供水初期，由于水库加大了下泄水量，冬季河 道内积累的大量污水以及河床底泥中的污染物随着流量突然加大而集中下泄，致使水质 恶化。大量的未经处理的废污水直接排入河道，污染了水体，致使很大一部分水库农业 供水弃用，每年供水水库约有5 0 0 0 万立方米的供水量由于污染问题被弃用，只起到冲 污的作用，使辽宁辽河农业灌溉期农业缺水的问题雪上加霜。因此进行辽河灌溉期农业 用水水质监测、评价及变化规律研究，为水库供水调度提供科学依据，保障农业用水生 产安全具有重要的现实意义。 1 2 研究进展( 文献综述) 方子云对水环境容量所下的定义为：水环境容量是满足水环境质量标准要求的最 大允许污染负荷量，或纳污能力。它是以环境目标和水体稀释自净规律为依据的。影响 一2 一 大连理工大学专业学业硕士学位论文 水环境容量的主要因素有：( 1 ) 水环境质量标准。( 2 ) 水体稀释自净规律。影响水体 稀释自净的差值容量，及各种自净作用的同化容量。 ( 3 ) 水量及随时间的变化。水量 的大小决定着差值容量的大小，也影响水体的自净作用。( 4 ) 水体自然背景值。自然 背景值越高，环境容量越小。( 5 ) 排污点的位置与方式。排污点分布均匀时，可推算 得最大环境容量，排污点较集中时，水体的环境容量就相应减少。提出水质评价常常采 用的评价方法为监测指数法，即利用表征水体水质的物理、化学参数的相对污染程度值， 通过统计数学处理，得出一个较简单的数值，用以表征水体的污染程度。监测指数法又 分为单项指数法、多项指数法。 夏青乜1 从水环境管理和污染总量控制的层次方面，解释了“水环境容量、受纳水域 允许纳污量、控制区域容许排污量和排污口总量控制负荷指标 四个概念之间的区别和 联系。 吴季松、袁弘任口1 对水环境质量评价的定义解释为，水环境质量评价简称水质评价， 是根据水体的用途，按照一定的评价参数、水质标准和评价方法，对水体质量进行定性 或定性评定的过程。 近几十年来，人类科学技术突飞猛进。水质监控技术和水质模型评价技术在国外发 达国家得到普遍应用，基本实现了对江河水文水质的自动监测、自动监控以及系统评价。 在农业用水水质监测、评价方面的研究也逐渐走向实用。我国也高度重视水环境监测方 面的工作，上世纪9 0 年代以来，我国各流域主要河流和一些重要湖泊、水库上分别建 立了水质自动监测站点，对河流、湖泊重要水域水质进行正常监测，水环境监测的应用 研究工作也逐渐展开，相关管理工作也不断规范化、科学化，数字化河道、数字化流域 工作也在逐步展开，但在农业用水的敏感期水质监测、水质评价及变化规律研究方面， 国内技术还不够成熟，许多工作还处于起步阶段。 本研究主要利用现有的监测能力和测验手段对灌溉期水量水质同步监测，通过先进 的技术方法对灌溉期河流水量水质状况、供水水库运行调度方式、入河污水量及污染物 量情况等相关要素进行分析、研究，得出一套系统、完整的农业用水水质监控方法和评 价系统。 解决的关键技术是利用现有的河流水质监测断面，通过合理的增加监测频次和监测 断面实现农业用水的水质监控，利用水质数据管理系统、互联网实现农业用水水量水质、 主要污染源等数据自动收集、存储、处理。通过实时监控及数据模拟，可预警预报水污 染状况，以保障农业用水水质需求。 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 1 3 研究内容和方法 ( 1 ) 进行辽河各段的调查研究，充分运用现有资料，对污染源、排污口、水源地、 取水口、河段水质现状、演变趋势、用水水质水量需求等进行深入的分析和定位，确定 水质评价及变化规律研究的环境因子和水质控制目标，为研究工作奠定基础n 。 ( 2 ) 对河流按干流、支流划分为i 、i i 级，并在电子地图上建立以市、县为行政单 位，以各控制断面为主要内容的复合行政、流域单元地理定位图，建立流域地理信息矢 量化系统。 ( 3 ) 进行水文条件分析，考虑与水量有关的气象、地形、地质、水资源利用、配置 等要素，完成起始断面、控制断面的流量、流速、水面宽度、断面面积、坡降等水利参 数的统计分析、计算工作，同时寻求各要素之间内在的、必然的联系。 ( 4 ) 将水力参数、控制目标、综合衰减系数等参数输入模型进行演算，同时考虑污 染源、现状水质等现状情景，将污染源、现状水质、水环境容量等联系起来，组成一个 系统，完成辽河灌溉期农业用水水质监测、评价及变化规律研究。 1 4 技术路线 采用野外监测与资料收集，宏观评价与微观分析，定性分析与定量计算，以及动态 与静态、系统分解与综合相结合的研究方法，建立包括污染源调查资料，水文、水质实 测数据以及人口、经济等资料的信息系统，进行污染源评价、河流水质评价、水域纳污 能力计算等工作。技术路线框图见下图。 4 - 大连理工大学专业学业硕士学位论文 图1 1辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究工作技术路线框图 f i g 1 1 d i a g r a mo fr o a dm 印f o ri m p l e m e n t a t i o n 研究工作大致分为三个阶段，第一阶段：资料收集整理。第二阶段：分析评价与计 算；第三阶段：工程硕士论文撰写。 一5 一 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 2辽河概况 2 1河流水系 辽河是我国七大江河之一，其上游主要由两大支流汇合而成，其一为西辽河，其二 为东辽河。东、西辽河在铁岭市昌图县王子村汇流后，始称为辽河。辽河流经铁岭市的 昌图县、开原市、铁岭县，沈阳市的康平县、法库县、新城子区和辽中县，鞍山市的台 安县，进入盘锦市的盘山县后改名为双台子河，在盘山县入海，辽河全长1 3 9 0 公里， 流域面积2 1 8 9 万平方公里。辽河干流长5 2 3 公里，流域面积4 0 9 4 4 平方公里。 辽河主要支流有：招苏台河、亮子河、王河、清河、柴河、凡河、拉马河、秀水河、 养息牧河、柳河、九股河。 招苏台河发源于吉林省梨树县内，河长2 1 2 5 公里，集水面积3 0 1 8 平方公里，于 昌图县通江口乡汇入辽河。 亮子河发源于昌图县棋盘山宋家岭，河长9 3 8 公里，集水面积5 7 6 8 平方公里， 于开原市三家子乡后施堡村汇入辽河。 王河发源于法库县慈恩寺，河长5 0 8 公里，集水面积4 9 3 5 平方公里，于铁岭县 西堡大台山汇入辽河。 清河发源于清原县英额门镇老虎顶山，河长1 7 5 公里，集水面积5 1 1 3 平方公里， 于开原市业民乡五寨子村汇入辽河。 中固河发源于开原市松山乡上老边，河长5 8 8 公里，集水面积5 6 9 4 平方公里， 于开原市中固镇石山村汇入辽河。 柴河发源于清原县南八家朱家沟，河长1 4 2 8 公里，集水面积1 4 4 0 平方公里，于 铁岭市银州区汇入辽河。 凡河发源于铁岭县白旗寨夹河厂，河长1 0 8 1 公里，集水面积1 0 5 4 平方公里，于 铁岭县凡河乡汇入辽河。 拉马河发源于法库县四家子城子山，河长7 8 1 公里，集水面积6 3 5 9 平方公里， 于铁岭县阿吉乡陈平村汇入辽河。 秀水河发源于内蒙古右旗，河长1 2 7 4 公里，集水面积1 9 2 3 平方公里，于新民市 公主屯汇入辽河。 养息牧河发源于彰武县二道河子乡，河长1 0 6 7 公里，集水面积1 9 7 8 平方公里， 于新民市东郊乡汇入辽河。 一6 一 大连理工大学专业学业硕士学位论文 柳河发源于内蒙古自治区奈曼旗，河长2 8 8 公里，集水面积5 7 9 1 平方公里，于新 民市王家窝堡汇入辽河。 2 2 水文特性 辽河多年平均年降水量在4 5 0 7 0 0 毫米之间，是我省降水较丰沛地区，年内降水 量分布极不均匀，多集中在汛期6 9 月，约占全年降水量的7 0 - - - 8 0 ，其中7 - - 8 月降 水量又占汛期的7 0 左右，同时降水又往往集中在几次大暴雨中。灌溉期多年平均3 - 5 月降水量为8 0 2 毫米，约占全年降水量的l l 1 8 。 辽河流域多年平均年径流深在7 5 , - - - 1 5 0 毫米之间，年径流变差系数c v 在0 5 0 - - 0 7 0 之间；多年平均年水面蒸发量8 0 0 - - 1 0 0 0 毫米之间。 灌溉期干流控制站流量特性分析，辽河干流重点统计分析铁岭、平安堡、辽中、六 间房四处水文站1 9 9 0 至2 0 0 4 年3 、4 、5 月的灌溉期逐月平均流量，建立以p - 型曲 线为基础的频率分析，推求丰、枯年份的月平均流量概况，其成果见表2 1 。 枯季径流特点：一是3 、4 月份河道流量主要由冬季融雪融冰及地下水补给河道构 成，各年及月间流量变化比较稳定；二是五月份受灌溉期水源水库放水影响，河道流量 显著增大。 表2 1 辽河主要控制站3 5 月份流量频率分析成果表( 流量单位：m 3 s ) t a b l e2 1 f r e q u e n c yo fd i s c h a r g e sf r o mm a r c h t om a yf o rm a j o rg a u g i n gs t a t i o n s ( u n i t ：m 3 s ) 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 2 3 水利工程 辽河上共有清河水库、柴河水库两座省管大型水库，总控制流域面积为3 7 3 1 平方 公里，占辽河干流总面积4 0 9 4 4 平方公里的9 1 ，可进行联合调度与运用，配合区间来 水进行补偿调节，基本实现了水资源控制运用和优化配置。清河水库n 2 1 位于辽河左岸支 流清河偏下游处，坐落在铁岭市清河区，坝址距开原市9 公里，水库竣工于1 9 6 0 年6 月，是清河的控制性工程，属多年调节大型水库，控制面积2 3 7 6 平方公里，总库容9 1 7 亿立方米，多年平均径流量为6 7 4 亿立方米。柴河水库位于辽河干流中游左侧一级支 流柴河上，坐落在铁岭县，距铁岭市东1 2 公里处，水库竣工于1 9 8 0 年，是柴河的控制 性工程，属多年调节大型水库，控制面积1 3 5 5 平方公里，总库容6 3 6 亿立方米，多年 平均径流量为3 7 3 亿立方米。 辽河流域共有引、排水工程6 3 处。其中，灌区拦河坝6 处，提水工程3 6 处，排水 工程2 l 处。 辽河流域现有灌区引水工程主要有8 处，分别为清河灌区、杨木灌区、城郊灌区、 开西灌区、柴河灌区、石佛寺灌区、毓宝台灌区、祝家灌区。清河灌区位于清河区清河 电厂回水明渠上，有三处进水闸门，既四孔闸、两小闸和货郎屯，引水方式为自流。清 河灌区隶属开原市水利局。干渠长1 5 1 公里，支渠长2 9 4 公里，斗渠长1 0 2 公里： 灌溉范围为清河区红旗街、向阳街、张相镇；开原市兴开街、新城街、中固镇等。有效 灌溉面积4 3 万亩，实灌水田面积i 2 万亩。 杨木灌区位于清河区清河水库输水道下游右岸，一孔进水闸门，引水方式为自流。 隶属于清河区水利局。干渠长5 o 公里，支渠长7 0 公里，斗渠长3 o 公里。灌溉范围 主要为清河区扬木乡。有效灌溉面积1 6 万亩，实灌水田面积1 3 万亩，最大引水流量 1 0 0 秒立米。 城郊灌区位于开原市老城街南关清河拦河坝左岸，一孔进水闸门，引水方式为自流。 隶属于开原市水利局。干渠长2 0 公里，支渠长4 0 公里，斗渠长3 5 公里。灌溉范围 为开原市城郊乡和老城街。有效灌溉面积1 2 万亩，实灌水田面积1 0 万亩。最大引水 流量8 0 秒立米。 开西灌区位于开原市八宝镇四社村清河拦河闸右岸，八孔进水闸门，引水方式为自 流。开西灌区隶属于开原市水利局，干渠长4 5 0 公里，支渠长6 9 0 公里，斗渠长6 9 0 公里。灌溉范围为开原市八宝、庆云、三家子等乡镇。有效灌溉面积1 2 o 万亩，实灌 水田面积9 6 万亩。河水丰富年份引河水占5 0 以上，枯水年份地表水占3 0 ，- - - 4 0 。 大连理工大学专业学业硕士学位论文 柴河灌区位于铁岭市银州区龙山乡柴河拦河坝左岸，一孔进水闸门，引水方式为自 流，最大引水流量1 0 0 秒立米。柴河灌区隶属于铁岭县水利局。干渠长4 0 公里，支 渠长1 1 0 公里，斗渠长4 o 公里，受益乡镇为银州区龙山乡；铁岭县凡河镇、铁岭县 农场等，有效灌溉水田面积3 3 万亩，实灌水田面积3 3 万亩。 石佛寺灌区渠首在石佛寺七星山下。灌区位于辽河左岸，新城子区的西北部。灌溉 范围北临辽河，西与新民( 市) 新兴乡接壤，西南与于洪区解放乡毗邻，东界左小河， 包括新城子区的石佛、兴隆、尹家、财落4 个乡和国营青年农场。实际灌溉面积1 2 万 亩，最大引水能力1 8 6 秒立米。 毓宝台灌区渠首( 取水口) 在大民屯镇毓宝台村辽河左岸，沈新公路北端一公里处。 灌区位于新民( 市) 东南大民屯镇。灌溉范围包括大民屯镇1 3 个村和3 个自然屯。实 际灌溉面积3 2 9 万亩，最大引水能力6 0 0 秒立米。祝家灌区渠首( 取水口) 在法库县的 祝家堡辽河的右岸。灌溉范围包括依牛堡、三面船乡。灌区内分北干渠和南干渠两支。 实际灌溉面积3 0 万亩，灌溉引水量1 7 0 0 万立米。 一9 一 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 3 水质水量监测 3 1 监测断面布设 辽河干支流布设水质监测断面1 2 处，分别为清河河口上辽河、铁岭、珠尔山、马 虎山、毓宝台、辽中、六间房、双台子河闸、清河河口、柴河河口、长沟沿河河口、凡 河河口，入河排污口监测断面1 4 处，分别为南排、北排、昌图县银河、开原许台子排 污口、调兵山市施荒地排污口、开原骨胶厂、开原造纸厂、调兵山市尚三家排污口、清 河区西部饮料厂、昌图县城关河排污口、电厂、新民排污口、开原热电厂、东排、清河 区市政排污口、开原老城镇。见表3 1 、表3 2 。 表3 1辽河水质监测断面一览表 t a b l e3 1s u m m a r i z e ds h e e to fw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs t a t i o n si nl i a o h er i v e r 大连理工大学专业学业硕士学位论文 表3 2 入河排污口水质监测断面一览表 t a b l e3 2 s u m m a r i z e ds h e e to fw a s t ew a t e rd i s c h a r g e sm o n i t o r i n gs t a t i o n si 3 2 监测项目及频次 根据辽河水污染的特点，以及水平测试水质评价工作的实际需要选择监测项目，干 流水质水量监测项目为流量、水温、p h 、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生 化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、铅、镉、砷、汞、氰化物、挥发酚、氯化物、矿化度、 悬浮物等1 9 项。 支流入河口及入河排污口水质水量监测项目为流量、水温、p h 、溶解氧、高锰酸盐 指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、汞、挥发酚、悬浮物等1 1 项。 由于辽河灌溉期水库放水流量的变化较大，因此干流要适当增加频次。根据河流特 性及水库放水前、放水期和放水后河道水位涨落变化情况，合理分布采样，监测时段于 各级水位和水质变化过程的转折点处，力求能够掌握各个水期完整的水质变化过程。至 少放水前监测1 次，水库开始后放水水头监测1 次，峰顶监测1 次，平稳期每7 天监测 1 次，水质水量变化较大时增加测次。 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 支流入河口较为稳定，水量如没有较大变化，水库放水前监测1 次；水库放水后监 测1 次即可。水量变化较大时应加密测次。市区入河排污口按照早、午、晚实施监测， 其他支流入河排污口监测1 次。 3 3 监测方法 水质监测方法主要包括化学分析法和仪器分析法，化学分析法是以特定的化学反应 为基础的分析方法，分重量分析法和容量分析法两类。重量法操作麻烦，对于污染物 浓度低的，会产生较大误差，它主要用于水中悬浮固体、矿化度等的测定。容量法具有 操作方便、快速、准确度高、应用范围广、费用低的特点，在水质监测中得到较多应用， 但灵敏度不够高，对于测定浓度太低的污染物，也不能得到满意的结果。它主要用于水 中的酸碱度、n h 3 - n 、c o d 、b o d 5 、d o 、c r6 + 、氯化物、硬度等的测定。仪器分析 法是以光的吸收、辐射、散射等性质为基础的分析方法，主要包括可见分光光度法、紫 外分光光度法、红外光谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、x 荧光射线分析法、 荧光分析法、化学发光分析法等。 依据水环境监测规范( s l 2 1 9 9 8 ) 、流量测验规范和地表水环境质量标 准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 的要求，选择监测方法。具体见表3 3 。 大连理工大学专业学业硕士学位论文 表3 3 水质检测方法 t a b l e3 3m e t h o d st ot e s t i n gw a t e rq u a l i t y 监测成果见附表l 、附表2 。 3 4 小结 辽河干支流布设水质监测断面1 2 处，干流监测项目1 9 项，支流入河口及入河排污 口监测项目1 1 项，能够反映辽河水质污染点基本特点和状况。监测断面布设符合水 环境监测规范( s l 2 1 8 - 9 8 ) 的要求，监测频次根据河流特性及水库放水前、放水期和 放水后河道水位涨落变化情况，合理分布采样，监测时段于各级水位和水质变化过程的 转折点处，能够基本掌握各个水期完整的水质变化过程。 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 4 水质评价 4 1 入河排污口评价 4 1 1 评价标准 评价标准选用污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) ，排入g b3 8 3 8 i i i 类水域( 划定 的保护区和游泳区除外) 和排入g b3 0 9 7 中二类海域的污水，执行一级标准。排入g b3 8 3 8 中、v 类水域和排入g b3 0 9 7 中三类海域的污水，执行二级标准。排入设置二级污水 处理厂的城镇排水系统的污水，执行三级标准。排入未设置二级污水处理厂的城镇排水 系统的污水，必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求执行g b 3 8 3 8 中i 、i i 类水域 和i i i 类水域中划定的保护区，g b3 0 9 7 中一类海域，禁止新建排污口，现有排污口应按水 体功能要求，实行污染物总量控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。根 据灌溉期水质功能，水质排放标准见表4 1 。 表4 1 入河排污口水质评价标准( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) t a b 4 1w a t e rq u a l i t ya s s e s s m e n ts t a n d a r df o rw a s t ew a t e rd i s c h a r g e si n t or i v e r ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 4 1 2 评价方法 采用等标污染负荷法n 1 ，该方法通过对污染物和入河排污e l 进行标化计算，可定性定 量地估算出评价区内污染源及污染因子的污染能力，其计算方法如下： 某污染源废水中某污染物的等标污染负荷计算公式为： p 。= c 。q 1 0 喝c 。 式中： p ；某污染源的第i 种污染物等标污染负荷 大连理工大学专业学业硕士学位论文 c 。第i 种污染物的实测平均浓度( m g l ) c 。第i 种污染物的评价标准 q污染源的废水排放量( t a ) 某污染源的等标污染负荷p n 计算公式为： i p n = f p i ，l 式中： j 为污染源中参加评价的污染物数 评价区的等标污染负荷p 计算公式为： 尸= f 尸i - o | 。1 式中： k 为参加评价的污染源个数 某污染物在评价区内的总等标污染负荷计算公式为： 殷= 字搴1 00 某污染物在评价区内的等标污染负荷比( 污物的分担率) 计算公式为： 某污染源在评价区内的等标污染负荷比( 污染源分担率) 计算公式为： 渤= 下p n 掌1 00 4 1 3 评价结果 辽河年接纳污水总量1 2 3 亿吨，污染物总量7 1 2 万吨，其中b o d 。1 3 8 万吨， c o d 2 7 9 万吨，氨氮o 3 4 万吨，挥发酚0 0 0 0 6 7 万吨，汞0 0 0 4 吨。 对铁岭及沈阳直接或间接( 通过支流) 排入辽河的1 7 个入河排污口进行评价，按照 入河排污口等标污染负荷和等标污染负荷比统计，入河排污口从大n d , 依次为南排 北 排 昌图县银河 开原许台子排污口 调兵山市施荒地排污口 开原骨胶厂 调兵山 市尚三家排污口 清河区西部饮料厂 昌图县城关河排污口 西丰县医院南出口排污 丘p = 坍尸 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 口 电厂 新民排污口 开原热电厂 东排 清河区市政排污口 西丰县东大桥排污 口 开原老城镇，南排、北排、昌图县银河、开原许台子排污口、调兵山市施荒地排污 口、开原骨胶厂、调兵山市尚三家排污口7 个入河排污1 ：3 占据大部分，等标污染负荷比 为7 5 4 。按照污染物等标污染负荷和等标污染负荷比统计，污染指标从大n d , 依次为 b o d 。 悬浮物 c o d 氨氮 挥发酚 汞，b o d 。、悬浮物、c o d 、氨氮等标污染负荷比为 9 5 9 。见表4 2 、表4 3 。 表4 2 入河排污口及污染指标等标污染负荷 t a b l e4 2 i n d i v i d u a lp o l l u t i o nl o a d sf r o mp o i n t so fe f f l u e n c ed i s c h a r g ei n t or i v e r 大连理工大学专业学业硕士学位论文 表4 3 入河排污口及污染指标等标污染负荷比 t a b l e4 3r a t i oo fi n d i v i d u a lp o l l u t i o nl o a d sf r o mp o i n t so fe f f l u e n c ed i s c h a r g ei n t or i v e r 4 2 河流水质评价 4 2 1 评价标准 评价标准选用地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 。依据地表水水域环境功 能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：i 类主要适用于源头水、国家自然保护区； i i 类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼 虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；i i i 类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二 级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；i v 类主要适 用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；v 类主要适用于农业用水区及 一般景观要求水域。 地表水环境质量标准基本项目标准限值见表4 4 。 辽河灌溉期水质监测、评价及变化规律研究 表4 4 地表水环境质量标准基本项目标准限值单位：m g l t a b l e4 4n o r m a t i v et h r e s h o l dv a l u e si ns u r f a c ew a t e re n v i r o n m e n t a ls t a n d a r du n i ti nm g l 2 水温人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升s 1 周平均最 ( ) 大温降丑 p h 值 6 9 3溶解氧 高锰酸 盐指数 c o d b o d 5 氨氮 总磷 铜 锌 砷 汞 镉 铅 氰化物 挥发酚 饱和率 9 0 ( 或 7 5 ) 2 1 5 3 0 1 5 o 0 2 0 0 1 0 0 5 0 0 5 0 0 0 0 0 5 0 0 0 1 0 o l 0 0 0 5 0 0 0 2 653 2 4 1 5 3 o 5 0 1 l 1 0 0 5 0 0 0 0 0 5 0 0 0 5 0 0 1 0 0 5 0 0 0 2 6 2 0 4 l o 2 l l o 0 5 0 0 0 0 1 0 0 0 5 0 0 5 0 0 2 0 0 0 5 1 0 3 0 6 1 5 0 3 l 2 o 1 0 0 0 l 0 0 0 5 0 0 5 0 2 0 0 l 4 2 1 评价方法 水质评价采用单指标法与综合污染指标法进行评价，同时考虑河流水质污染的特 点同时采用有机污染综合指数法进行评价。 单指标法即采用单指标评价法( 最差的项目赋全权，又称一票否决法) 确定水质 类别，超标项目及超标倍数按超地表水环境质量标准iii 类标准统计。 综合污染指标法根据水质实际监测数据，利用下列公式计算各项参数的单项污染 指数及综合污染指数。其中： 单项污染指数：p 。= c 。c 。，对于溶解氧p i = ( c o - c 。) ( c 。- c 。) 一1 8 一 坫 m 2。2叭肿叭眈 、j ，l 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 昌图县银河 开原许台子排污口 调兵山市施 荒地排污口 开原骨胶厂 调兵山市尚三家排污口 清河区西部饮料厂 昌图县城关 河排污口 西丰县医院南出口排污口 电厂 新民排污口 开原热电厂 东排 清河 区市政排污口 西丰县东大桥排污口 开原老城镇。污染指标从大n d , 依次为b o d 5 悬 浮物 c o d 氨氮 挥发酚 汞。其中，b o d 。、悬浮物、c o d 、氨氮等标污染负荷比为9 5 9 。 灌溉期，柴河水库出水口水质为i i i 类，清河水库出水口水质为i i 类，清河入辽河前 辽河断面水质为劣v 类。主要超标项目及超标倍数最大值为高锰酸盐指数( 5 6 ) 、生化 需氧量( 7 1 ) 、化学需氧量( 5 4 ) 、总磷( 1 9 ) 。水库放水前辽河水质基本为劣v 类，水 库放水后由于河道内积累的污水太多，在水团的推动下，污水集中下泄，水质短时间内 水质污染仍十分严重，经过一段时间后( 6 到2 0 天) 水质状况有较大改善。 以主要污染指标c o d 为例，从铁岭市的铁岭断面到鞍山的六间房断面，水质由劣v 类水质改善至v 类水质的冲污水量不断减少，铁岭断面水质达到v 类标准所需水量 11 9 2 4 万立方米；六间房断面水质达到v 类标准所需水量2 9 3 9 万立方米。 2 8 大连理工大学专业学业硕士学位论文 5 环境影响评价 由于辽宁省洪水发生的季节性特点，在汛期时河道中维护着较高的流量，水面宽阔， 而在枯季则流量明显减少，特别是在冬季由于气温低，河流结冰，在3 月中下旬由于冬 季积雪、融冰影响，形成每年一次的桃花汛，但流量也较小，河流在冬季河道中聚积了 大量的垃圾及废水、脏水，这也是典型的四大水难题之一。 在灌溉期水库供水过程中，由于其流量大、水量多，因而对改善河道生态系统起到 重要作用。其突出表现在三个方面：一是冲淤冲污；二是为公园、城区段景观建设中的 橡胶坝补水作用；三是由于河道中水位高于枯季其它时间，对沿河地下水资源起到补充 作用。进行这方面研究，就首先应从河道生态需水量着手。 5 1 河道生态水影响 5 1 1 河道生态需水量定义 从广义上来讲，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、 生物平衡、水沙平衡、水盐平衡等所需用的水都是生态需水。狭义地讲，生态需水是为 了维持生态系统的某种质量水平，需要向生态系统不断地提供或保留的水量。 对于河流，为维护生态系统的天然结构与功能，河流系统生态环境所需水量即是生 态需水【3 1 。最小生态需水是维系生态环境系统基本功能的一种水量。 5 1 2 河道生态系统功能 ( 1 ) 供给功能。供给功能是指生态系统可以提供产品的功能：提供水源，提供水能， 提供水产品，提供基因资源。提供水源、供给水能和供给水产品的功能为人熟知，不再 赘述。生物多样性是指从分子水平到生态系统水平的各个组织层次上的不同的生命形 式。包括三个层次的概念：物种的多样性、遗传的多样性和生态系统的多样性。生态系 统是生物多样性的载体，它对于维护生物多样性具有不可替代的作用。水体生态系统为 各种水生生物提供生境，是野生动物栖息、繁衍、迁徙和越冬地。一些水体是珍稀濒危 水禽的中转停歇站，还有一些水体养育了许多珍稀的两栖类和鱼类特有种。维持了生物 多样性也就提供了多样的基因资源。 ( 2 ) 调节功能。生态系统过程的调节功能是：调节气候、固定二氧化碳、调节水分、 净化水源，疏通河道。 调节气