吉林省松花江干流水环境动态优化管理研究

作     者：刘景帅 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈万斌

授予年度：2011年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 083305[工学-城乡生态环境与基础设施规划] 08[工学] 0833[工学-城乡规划学] 

主      题：地表水环境 动态优化管理 响应系数 非点源污染 

摘      要：近年来,我国在循环经济、清洁生产技术以及环境法律法规等方面力度不断加大,地表水环境的点源污染已基本得到扼制,但地表水环境污染形势依然严峻,非点源污染已成为地表水环境主要污染源。吉林省松花江干流各断面达到水质规划目标的仍不足一半,流域水环境管理的决策和实施缺乏技术支撑,全面解决水环境污染问题还需要相当长的时间。因此,开展松花江干流水环境动态优化管理研究已是迫在眉睫。 本文在前人研究基础上,构建了水环境动态优化管理模型,根据流域不同水期分别计算了水环境动态参数,遵循动态性技术特点,根据流域社会经济发展不同阶段分别设计水环境动态优化管理方案,体现动态性管理思路。将构建的模型应用于吉林省松花江干流化学需氧量(COD)的动态优化管理问题,获得了较为理想的结果。 通过统计分析2006～2009年吉林省松花江干流点源污染量和地表水环境监测数据,充分考虑非点源污染负荷影响的前提下,计算出吉林省松花江干流各监测断面的COD衰减系数(K)：丰水期0.15～0.342/d,枯水期0.01～0.13/d,平水期0.01～0.17/d。各监测断面衰减系数的计算为估算地表水非点源污染负荷奠定了基础。 以一维水环境数学模型为基础,计算出吉林省松花江干流COD非点源污染总负荷为182.54m3/s;利用衰减系数法计算的地表水非点源污染总负荷较为合理,更接近地表水实际非点源污染负荷量。 通过计算涵盖非点源污染影响的动态输入响应系数,并简化了输入响应系数的计算,将多目标管理问题化为线性规划模型,构建涵盖非点源污染影响的地表水环境动态优化管理模型,并根据流域社会经济发展不同阶段分别设计水环境动态优化管理方案,体现动态性管理思路。通过水环境动态优化管理模型求解确定松花江干流水环境动态优化管理三个方案：①(2010-2012)：各点源污水达标排放,各监测断面水环境功能达标率为80.6%;②(2012-2015)：满足各点源污水达标排放,同时执行GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》,各监测断面水质达标率为97.2%;③(2015-2020)：充分考虑松花江三湖国家级自然保护区的保护以及吉林、长春、松原三市可能的事故排放虑,对松花江干流进行整体规划,对点源及非点源浓度进行综合控制,理想目标是使各断面前预留一定的污染事故排放接纳能力,即污染物到达断面时河流混合浓度不大于该断面水质控制目标的70％,在适当控制非点源污染排放浓度的基础上,并确保松花江三湖保护区内的旅游设施污水达标排放,监测断面水质达标率为100%。 研究结果表明：松花江干流近四年点源COD排放量年均值为159739t/a,非点源为777336t/a,分别占流域排放COD总量的17%和83%,非点源已成为松花江干流的主要污染源。但由于非点源治理困难,各点源达标排放和城镇污水综合排放达标仍然是地表水环境优化管理优先考虑的方案。点源达标排放和城镇污水综合排放达标,即削减现状点源COD排放量的22%(35217t/a),可使97.2%的监测断面各水期指标达到其水环境功能标准要求。即使个别断面不能满足其水环境功能标准,也能使其下一断面满足水环境功能标准,并且可以使省界断面满足其水环境功能标准。因此应尽快使生产污水达标排放,建设生活污水处理厂,满足点源达标排放。此外,要使吉林省松花江干流的12个监测断面都满足其水环境功能标准,各排污口满足其规定的排放标准,则无需进行点源污染量的减量排放,只需进行点源污染浓度控制,并且对部分断面进行非点源污染浓度控制,这是最为理想的优化管理方案。 总之,本文综合考虑了流域不同水期的水环境参数、社会经济发展不同阶段的管理方案,改进了以往地表水环境优化管理模型中水环境参数和优化管理方案的动态性,简化了输入响应系数矩阵的计算,使得统筹考虑点源和非点源污染的流域水环境整体优化管理更易实现,为吉林省实现松花江干流水环境管理目标提供科学依据。