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随着对水环境污染的重视,水体污染的重心已经由得到有效控制的点源污染向以氮、磷等营养物为主的非点源污染转移,而定量源解析则是非点源污染控制的前提和基础。珊溪水库作为温州人民的“大水缸”,是温州人民的主要水源地之一。水库运行多年,点源污染已得到有效控制,水库水质基本达到 II类水要求,但支流总氮(TN)浓度仍然时有超标。本研究结合这一情况,通过实地考察、水质监测、数据收集等,利用优化后的LOADEST模型和输出系数模型的联用,建立了一套动态输出系数模型,进行珊溪水库流域的非点源污染定量源解析,并估算出珊溪水库的年均非点源污染总氮总量。然后依照珊溪水库的水质标准,利用狄龙模型进行水库总氮水环境容量的计算,从而明确珊溪水库的总氮的减排比例,为珊溪水库非点源污染的防控打下坚实的科学基础。 本研究主要内容包括:⑴通过分析珊溪水库的实际情况,得出结论,珊溪水库属于典型的山溪型水库,六条子流域除了黄坦坑受点源污染(主要是受养殖业—养猪较多的影响)严重外,主要以非点源污染(面源污染)为主。为了研究珊溪水库的非点源污染从而进行防控,需要对珊溪水库的污染总量进行研究。⑵通过实地调研,以及水质与水文进行相关性分析,得出结论,珊溪水库的污染通量主要受降雨地表径流影响,水库水体的富营养化是珊溪水库的主要问题,主要污染物有:TN、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和氨氮。本研究以TN为例,进行珊溪水库的污染总量控制研究。⑶根据珊溪水库的实际水文水质条件,首先利用降雨数据、水文数据、土地利用数据和 SCS方程计算出珊溪水库六条支流:洪口溪、莒江溪、司前溪、峃作口溪、三插溪和黄坦坑的日流量。根据离散的水质数据,选择 LOADEST模型,以三条典型支流洪口溪、莒江溪和司前溪模拟出其任意时间尺度下的污染通量的值。并根据得到的方程、作图与分析,得出水质与流量的关系密切,且具有季节变异性。确定了洪口溪、莒江溪和司前溪的分别的LOADEST污染通量估算回归方程,其相关系数R2分别达到了0.83、0.89和0.91,模型的拟合程度较高。⑷根据LOADEST模型模拟出的各个支流的污染通量,以及流量和重分类后的土地利用类型,建立动态输出系数模型,通过遗传算法对模型的系数进行优化求解,得到模型的相关系数R2均达到0.99以上,NSE系数均在0.9左右,模型的适用性和有效性较好。得到的珊溪水库不同土地利用类型:耕地、园地、林地、人居用地和其他用地的总氮的月输出系数分别为:1.16±0.18、1.17±0.18、0.17±0.03、1.27±0.20和1.13±0.18,单位为 kg/(mon·hm2)。径流的校正系数为1.04。⑸通过确定输出系数后的动态输出系数模型(DECM)模型方程,估算出了珊溪水库流域的年均总氮污染通量为618.49 ton/a。耕地、园地、林地、人居用地和其他用地的年均总氮输出通量分别为:258.92、15.96、263.68、21.05和58.87 ton,其分担率分别为41.86%、2.58%、42.63%、3.40%和9.52%。由此,得出了珊溪水库的污染重点来源是耕地,要进行珊溪水库总氮的污染防控主要就是要控制耕地的氮污染。⑹使用珊溪水库的有关数据,根据狄龙模型计算总氮的水环境容量,得出结论,水库的入库径流量越大,对应的水力冲刷系数越大,污染物的滞留系数越小,总的水环境容量也就越大。计算得出 II类水质标准下的珊溪水库的总氮的水环境容量为635.66±64 ton/a,其95%的置信区间为455.83 ton/a~815.49 ton/a。珊溪水库的年均非点源污染总氮污染通量为618.49 ton/a,证明了珊溪水库2007年~2013年基本达到II类水质,其中2010年由于暴雨,总氮的非点源污染超标。为了达到稳定珊溪水库 II类水质标准,确定了珊溪水库的年均总氮的减排总量为162.66 ton/a,对应的各个行政区的总氮减排比例为26.30%。