【摘 要】
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人类对水资源的需求随着社会经济的快速发展而日益增加,水环境问题频繁发生,使水生态破坏和水环境安全等问题成为国际社会普遍关注的焦点。水环境系统易受气候、土壤、生物和人类活动等一系列不确定性因素影响,同时受进入水体的污染物组分、数量的影响,一系列不确定性影响因素关联后形成的复杂关系带给水环境管理和水污染防治诸多困难。本文针对这种复杂系统,引入先进的不确定性优化方法,应用到银川市水质管理中,为解决实际水
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人类对水资源的需求随着社会经济的快速发展而日益增加,水环境问题频繁发生,使水生态破坏和水环境安全等问题成为国际社会普遍关注的焦点。水环境系统易受气候、土壤、生物和人类活动等一系列不确定性因素影响,同时受进入水体的污染物组分、数量的影响,一系列不确定性影响因素关联后形成的复杂关系带给水环境管理和水污染防治诸多困难。本文针对这种复杂系统,引入先进的不确定性优化方法,应用到银川市水质管理中,为解决实际水环境中水质问题提供关键技术支撑。本文首先通过对银川市水环境现状调查分析,选取银川市的六条入黄排水沟作为研究对象,采用河流水质响应系数法计算了不同水文条件、不同水质约束条件下六条排水沟的水环境容量。针对银川市六条入黄排水沟的水环境问题,综合考虑沿沟的主要点源和非点源污染排放,考虑水环境系统与社会经济综合影响下的水质管理模型中涉及的企业收益、城镇供水收益、农业种植收益、污染物排放量、作物施肥等不确定性影响因素,构建了基于区间机会约束规划的水质管理模型。以核算的水环境容量结果为水质管理模型约束条件的依据,以改善区域水环境质量为基本原则,制定银川市水环境管理方案,为银川市水环境管理与相关规划提供科学依据。论文的主要成果有:(1)本研究采用水质响应系数法主要依托流域水质模型,计算各入河污染源在水域控制断面的水质浓度响应状况,综合各污染源对水域控制断面的影响,形成入河污染源与水域控制断面的水质响应关系矩阵,并在控制断面满足水质目标前提下,计算了六条入黄排水沟COD、氨氮、总磷三种特征污染物的水环境容量,计算结果显示:当水文条件为最枯月,水质边界为V类时,四二干沟的水环境容量相对最大,其次是银新干沟、第二排水沟,中干沟的水环境相对最小。水环境容量大小顺序为四二干沟>银新干沟>第二排水沟>灵武东沟>永二干沟>中干沟;水质边界为Ⅳ类时,水环境容量大小顺序为四二干沟>银新干沟>灵武东沟>第二排水沟>永二干沟>中干沟。当水文条件为多年平均,水质边界为V类时,四二干沟的水环境容量依然是相对最大,其次是银新干沟、永二干沟,随后是第二排水沟,灵武东沟与中干沟水环境容量基本相当;水质边界为Ⅳ类时,四二干沟的水环境容量相对最大,其次是银新干沟、永二干沟、第二排水沟、灵武东沟、中干沟。(2)根据模型计算结果显示,大部分企业生产规模随着违约水平Pi的增加而增加,个别生产规模不变的企业,说明对约束条件不敏感,在后续的水质管理中可以适当放松部分环境约束。城镇供水量不随着Pi变化,模型结果显示蔬菜种植面积较高,是由于其具有较高产量、较好的利润和较低的氨氮污染物流失量。在较劣条件下,也就是环境约束条件相对严苛的情况下,养殖猪和羊更可能满足水质目标;相反,在较优条件下,养殖羊获益最大。(3)本研究构建模型获得的不同方案结果表明,决策者平衡系统收益和违约风险关系,方案九、十一为最佳方案,既能获得相对较高的收益,又能保证污染排放量较小。工业和农业是银川市的主要经济来源,综合考虑系统收益和违约风险两个标准,应该优先发展工业,保障农业种植,协同发展养殖业。
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