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本文对总量控制下的流域非点源污染控制及其风险进行了分析。主要有以下研究成果:
(1)对WARMF模型进行校准和检验,以相关系数和Nash-Sutclife系数表征WARMF模型的模拟精度,据此判断模型在杭埠-丰乐河流域的适用性。研究结果表明该模型在本研究区的模拟精度符合研究要求。并结合模拟的精度选择适当水质研究指标,以待下一步应用。
(2)考虑巢湖富营养化严重的现状、杭埠-丰乐河地处农业区的非点源污染负荷特点以及WARMF模型的适用特点,选取TN为控制水质指标项,并确定水质标准为Ⅲ。基于此,将子流域单位面积入河负荷与子河段水质等级结合进行综合分步分析,并参考水量、地形地貌、现有土地利用结构等特点,在巢湖流域整体规划的大背景下,按照总量控制原则,根据杭埠-丰乐河流域的现有使用功能、筛选关键控制区。
(3)提出总量标准转换系数进行总量标准的计算;以分段计算总量标准的方法解决了总量标准的流域分配。探讨了作为基本研究单元的子流域上不同土地利用方式间削减负荷分配的方法。
(4)控制手段的研究,着重研究施肥削减和土地利用结构调整的设计路线:通过不同土地利用类型的单位面积入河负荷与其所在子流域标准入河负荷的比较,确定需要进行污染控制的土地利用类型。继而根据化肥流失率进行施肥削减的设计,或用循环的方法根据单位面积入河负荷进行土地利用结构调整的设计。按照从上游至下游逐步进行的方式,对杭埠-丰乐河流域的关键控制区的水质控制进行实践,应用施肥削减和土地利用结构两种控制措施设计基于总量控制的流域配套管理方案。
(5)采用局部灵敏度分析法,对可能影响水质输出的水文、泥沙及水质参数进行了敏感度分析,并总结了各参数的敏感特征,为模型校准和识别风险来源提供参考。由于本研究关注的是均值,因此主要对均值敏感度较高的参数进一步以摩尔斯敏感判别因子进行风险因子选择。
(6)采用加以一定修正的Jacknife方法进行管理方案风险分析,量化了模型模拟中的不可控不确定性给设计方案带来的风险。风险分析的结果结合执行成本等因素,为方案的最终选择提供定量支持。
(7)流域管理效果:模拟选择的流域配套管理方案效果发现,通过个别关键河段的水质控制,可以使流域整体水质状况得到改善,入湖负荷降低,充分体现了总量控制下流域管理的优越性。