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瓯江流域总氮排放负荷分配与限值确定研究

瓯江流域总氮排放负荷分配与限值确定研究

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作者：郭朝臣中国环境科学研究院

学位级别：硕士

围绕重点海域攻坚战中“实施入海河流总氮控制”任务需求,针对入海河流总氮排放现状不清晰、总氮排放管控目标不明确的问题,本论文以浙闽片河流区域中的瓯江流域为研究对象,开展了基于水质目标的总氮负荷分配与限值确定技术研究。在现... 详细信息

围绕重点海域攻坚战中“实施入海河流总氮控制”任务需求,针对入海河流总氮排放现状不清晰、总氮排放管控目标不明确的问题,本论文以浙闽片河流区域中的瓯江流域为研究对象,开展了基于水质目标的总氮负荷分配与限值确定技术研究。在现场调研和资料收集分析的基础上,开展了不同时空尺度下河流主要因子浓度、通量及流失度等特征分析,基于SWAT模型构建了流域总氮负荷模型,采用MAS模型进行了流域总氮负荷优化分配,并根据重点污染源总氮排放规律及其波动特征确定了研究区重点污染源总氮排放限值,构建了基于SWAT-MAS模型的流域总氮排放限值确定方法。水环境特征分析方面,在各环境因子中总氮流失强度变化幅度最大,其负荷排放主要集中在上游支流松阴溪;中游支流总氮入河量受降水冲刷影响显著,降水冲刷量为20.723 t/a。结合区域产业结构、土地利用、国省控断面水质监测、加密监测及多元同位素溯源等结果,可知瓯江流域氮污染较为严重的区域主要分布于上游支流松阴溪,主要污染源类型为总氮点源污染和农业面源污染输入。面源总氮负荷模拟方面,论文构建了适用于本研究区的SWAT模型,通过多指标联用进行模型率定和验证评价模型适用性,径流及总氮验证结果均满足精度要求。利用校准验证后的SWAT模型进行研究区水量和污染输出负荷模拟,识别总氮输出关键子流域和区域。基于SWAT模型构建的污染源-水质响应关系,研究区总氮环境容量为6524.39 t/a,研究区内BMPs单一情景设置下总氮削减量最高的措施为设置植草水道2 km,其总氮负荷削减率达到可达49.57%。点源总氮负荷模拟方面,本着公平性、经济性和效率性的原则,以总氮浓度达到控制要求为目标,自下而上地构建MAS模型开展总氮点源负荷分配,设定三类子系统各主体参数及CERC关系链,通过不同行为空间内各主体动态交互演化行为量化相关关系,对模型的一致性检验中,模拟值与真实值基本相符。结合研究区环境-经济-社会指标体系实际情况,基于MAS模型的总氮负荷分配结果为总分配量为2997.71 t/a,各主要污染源总氮削减率介于9.61%～47.64%。根据总氮负荷分配量,结合污染源排放规律及其不同时间尺度污染物排放波动特征,确定了研究区不同时间尺度的总氮污染排放限值MDL、AWL、AML与相应波动转化系数βMDL、βAWL、βAML。

关键词：瓯江流域污染负荷分配总氮排放限值 SWAT模型 MAS模型

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