论文部分内容阅读
双台子河为辽河的河口区，水环境污染状况日益严峻，目前对双台子河水环境特性和水质目标管理体系缺乏系统研究，尚未建立“水质目标-水环境质量-污染源-水环境容量”的体系，为有效对管理流域水体环境，结合国家水体污染控制的重大需求，本论文在水环境功能区划的基础上，以双台子河为研究区，以控制单元为基础，主要结论如下:
综合分析控制单元社会经济数据、自然地理条件、人为活动等因素的基础上，识别了影响双台子河水生态格局的主要控制因子，在三级水生态功能区划指标体系的基础上，确定控制单元划分基本原则，应用多元统计方法和GIS技术，将双台子河划分为三个控制单元，分别为:大洼县控制单元、盘山县控制单元、市辖区控制单元。
对双台子河2010年枯、丰、平水期的22个水文监测断面数据，并借助主成分分析法，确定主要污染因子和超标断面。分别采用综合标识指数、单因子、模糊评判、灰色关联四种评价法，选取DO、COD、NH3-N、TP、TN、BOD、氯化物7个评价因子，对河流水污染特性进行综合评价与分析。因模糊评判法和灰色关联法不能对劣(Ⅴ)类水质类别进行划分，而单因子指数法因一票否决而使评价结果不准确，最终确定综合标识指数为最佳评价方法。从结果知:以Bartlett球度检验，判定NH3-N、TN、COD为主要因子，三者的方差累积贡献率82.3％;从超标情况来看，枯水期＞平水期＞丰水期;根据因子得分可知，钻工桥、入干流闸前、胜利塘大桥、清河桥受COD、氨氮、TN的影响最大，钻工桥断面超标严重。标识指数评价结果中从劣(Ⅴ)类和(Ⅴ)类数量与分布来，盘锦市辖区控制单元的污染程度，比大洼县和盘山县污染较重。
基于LandsatTM遥感数据确定土地利用面积，结合分形理论探索双台子河土地景观格局变化，确定各土地利用分维数、景观指数等，模拟土地利用的空间变化，探究面源污染与土地利用类型的关系及污染物的空间分布情况。结果表明:从时间分布来看，三个时间序列的土地利用动态变化分析，水田、城镇用地、未利用土地的动态变化较明显，其中城镇用地1996-2003年变化了-3.9％，2003-2010年变化了0.26％。从景观格局分析:耕地和水田的分维数较高，板块的复杂度较大，未利用土地的分维数较小;1996-2003年分离度，水田、草地的分离度在减小，水域、城镇用地、未利用土地分离度增大;2003-2010年未利用土地、耕地、林地分离度在增加，水域、城镇用地、草地分离度在减小。1996-2003年耕地、水域、城镇用地、未利用土地的破碎化程度减小，林地、水田、草地破碎度增加;2003-2010年耕地、林地、水田破碎化程度减小，水域、城镇用地、草地、未利用土地破碎度增加，由此看出，破碎度小的土地，表征耕地和水田等土地资源利用受到保护，破碎化程度较低。
对双台子河控制单元主要面源和点源污染源（工业、城镇生活源、集约化畜养殖）进行了调查与统计分析。应用排污系数法对点源污染物的排放量进行核定;应用输出系数模型对耕地、水田、城镇用地、森林、未利用土地、草地6种土地类型的面源污染负荷输出量进行模拟。结果表明:控制单元内COD排放量为16411.06t/a，NH3-N排放量为1232.45t/a，点源COD和NH3-N的污染负荷比例分别为68.8％、60.4％，以点源污染占优;面源COD和NH3-N的污染负荷比例分别为31.2％、39.6％，其中农业用地面积占总面积约70％，农业污染负荷输出贡献不同，其中水田、耕地COD负荷强度较大，分别占面源污染负荷的32.7％、37.5％，NH3-N占面源污染负荷33.6％、30.4％，草地受人为影响较小，COD和NH3-N分别占面源污染负荷的5％、1％。
基于1996-2010年降水资料和1996年、2003年、2010年土地利用类型的输出系数模型，结果表明:各控制单元以农业用地为主，输出贡献率最大，城镇用地次之，草地和林地输出贡献率最小。2010年主要土地类型中的COD和NH3-N输出系数较大的为水田和耕地，输出系数中水田COD为2.0t/(km2·a)，NH3-N为0.167t/(km2·a);耕地COD为1.8t/(km2·a)，NH3-N为0.1882t/(km2·a)。1996年因经济发展较慢，工业、生活排污小，流域监测浓度低，主要以农业污染为主，城镇用地的输出系数为1.16t/(km2·a)，比2003年和2010年小。
基于一维圣维南方程组，在水环境功能区划的基础上，用线性优化的技术手段，建立水质目标与污染物输入-响应矩阵的关系，以规划求解分别计算了75％、95％保证率及30Q10水文条件下的NH3-N、COD水环境容量。结果表明:①在30Q10水文条件下，COD水环境容量为8607.49t/a，NH3-N水环境容量为1154.35t/a。②在水动力模型中以六间房水文站的实测水位和流量的关系，对水动力参数水位和流量进行了校验，在水位模拟时段内实测水位和模拟水位误差为4.2％，相关系数R2为0.965，验证期的水位误差为4.5％。③在水质模型模拟中，以衰减系数、断面流达率、河流背景浓度为求解水质模型的基础条件，其中，衰减系数COD为0.1d1，NH3-N为0.05d-1，并以2010年曙光大桥的实测值进行验证分析，COD计算值与实测值的相对误差为5.6％;NH3-N的计算值和模拟值的相对误差为8.8％。