论文部分内容阅读
近年来,由于社会经济快速发展,导致水体污染负荷持续增加,造成我国内陆河流、湖库等水体水华风险日益增大,“水华”事件发生日益频繁,严重影响和制约了水体功能的发挥和水资源的利用;同时,“水华”的频繁暴发加剧了我国的缺水局面,特别对以湖泊和水库等水源地的饮用水安全造成了直接的威胁,对社会经济的可持续发展和人民生活的正常进行带来了严重的影响。河流、湖、库的水华风险问题依然是我国目前、乃至今后相当长一段时间内亟需解决的重大水环境问题。水华风险的预测评价方法是水环境管理的重要工具和手段,其评价结果同时也是实施水环境应急管理的重要依据。因此,加强河流、湖、库等水体的水华风险评价方法的研究,实现富营养化水体水华风险程度、“水华”事件发生时间,以及“水华”事件发生影响范围等快速、科学的预测评价,对保护生态环境及人体健康,保证社会经济的可持续发展,具有十分重要的意义。本研究在对国内外水环境风险评价相关研究全面综述的基础上,基于生物累积动力学模型,通过构建水体藻类累积动力学模型,建立了水华风险快速评价方法和有资料的水华风险评价模型。本文的主要研究内容如下:(1)在考虑多种因素对生态受体风险影响的基础上,基于生物累积动力学模型,建立了多因素风险评价的通用模式,实现了对外环境因素共同累积影响下的环境风险的实时模拟。(2)在系统分析各种污染过程对水体水质影响以及作用机制的基础上,构建了流域面源模型、水动力水质模型,以及富营养化生态动力学模型为基础的水华风险评价模型理论。(3)通过分析水体中藻类生物量的累积过程,基于生物累积模型框架,建立了水体藻类累积动力学模型。(4)以基于生物累积模型的多因素风险评价理论为基础,综合考虑气象、水文、水质、生物等因素对水华风险的持续影响,基于水体藻类累积动力学模型,建立了一个模型结构简单、计算快速方便的水华风险评价方法,实现了对水体未来的水华风险程度,以及“水华”发生时间的快速评价和预测。(5)考虑流域面源对水体水质的影响,利用GIS平台对流域进行分区和信息提取,提出了流域汇水单元的划分方法,建立了流域面源模型,完善了富营养化生态动力学模型。(6)考虑底泥释放对水体水质的影响,开展水体底泥污染物释放试验研究,并通过对底泥释放通量的分析,研究底泥中不同污染物的释放通量,完善了富营养化生态动力学理论。(7)针对湖泊底泥污染物的释放对湖泊水质的影响,将底泥释放模型引入富营养化生态动力学模型,同时考虑小流域尺度点源、面源入汇对水体水质的影响,建立了有资料的水华风险评价模型。该模型能够对水体未来水华风险的程度、水华发生的时间和影响的范围进行详细、准确的评价和预测。(8)选取典型水体(茜坑水库、武汉东湖、汉江中下游),通过对相关气象、水文、水质,以及污染源资料的调查和研究,分别利用水华风险快速评价方法和有资料的水华风险评价模型对典型水体水华风险的程度、“水华”发生的时间,以及“水华”发生影响的范围进行预测模拟评价,并对两种方法的评价结果进行对比分析。