【摘 要】
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水资源供需矛盾是制约我国经济社会发展的主要问题之一,除资源型缺水外,由于水污染所导致的水质性缺水也屡见不鲜。针对水污染造成的水资源短缺问题,开展水污染溯源,并提出针对性的解决方案,有助于缓解此类地区的水质性缺水问题。本文以太子河本溪段为研究对象,对利用河道湿地改善河道水质的分析与评价方法进行了探索。基于河流水量、水质,评价了太子河的水资源承载能力,分析了河流水质并确定了主要污染因子,提出利用河道湿
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水资源供需矛盾是制约我国经济社会发展的主要问题之一,除资源型缺水外,由于水污染所导致的水质性缺水也屡见不鲜。针对水污染造成的水资源短缺问题,开展水污染溯源,并提出针对性的解决方案,有助于缓解此类地区的水质性缺水问题。本文以太子河本溪段为研究对象,对利用河道湿地改善河道水质的分析与评价方法进行了探索。基于河流水量、水质,评价了太子河的水资源承载能力,分析了河流水质并确定了主要污染因子,提出利用河道湿地来改善河段水质,并通过MIKE 11模拟不同规模湿地的净水效果,优选了湿地建设方案;将湿地改善后的水质与水量结合研究,建立太子河本溪段水资源利用效益模糊评价体系,分析水质改善所产生的综合效益。本文的主要研究内容如下:(1)首先,分析了太子河流域水资源现状,对该区域的水资源潜力、水资源供需及水质问题进行了评价。1977-2016年太子河流域多年平均径流量为17.879亿m~3,非汛期径流量占33.78%,非汛期农业用水占全年用水的42%;2001-2019年本溪市的水资源平衡指数均大于0.5,水资源利用潜力较大,可利用非汛期水资源缓解太子河本溪段农业用水压力。由于受纳整个本溪市生活污水、工业废水等,兴安断面污染情况较严重。(2)其次,对太子河流域水质污染源进行了分析,提出了利用人工湿地改善河道水质的解决方案。污染源主要因子是城镇污水处理厂排放、工业废水排放和气象因子,针对主要污染因子,提出使用河道湿地来改善太子河本溪段水质情况。根据污染源分布、支流位置及湿地处理能力等相关因素分析,设置4种河道湿地方案:在小夹河与太子河交汇处、南沙河与太子河交汇处、兴安村处等分建立不同水质处理能力组合的湿地。(3)利用MIKE 11模型对湿地方案进行模拟,分析评价经过湿地处理的河道水质,确定最优方案。使用MIKE 11模型对研究区水位、流量、COD、NH3-N等数据进行模拟,将模拟数据与实测数据对比,二者相对误差在合理范围内,说明该模型能够准确反映研究河段水动力、污染物浓度变化的时空演变特征。通过已建立的研究区水动力水质模型模拟4种河道湿地方案对河流水质改善的效果,确定方案4为最优方案。该湿地方案将COD的平均浓度从36.8mg/L降低到24.3mg/L,NH3-N平均浓度从3.28mg/L降低为1.56mg/L。COD、NH3-N浓度削减率分别是33.86%、52.59%。(4)最后,建立评价模型,评价了湿地水质改善后的河道水资源利用综合效益。计算2006年太子河本溪段5月份(非汛期)有1.660亿m~3的Ⅳ类河道水资源可利用量,这些河道水资源量可以满足水生动植物对栖息地生活环境的要求,也能用于市区段的农业用水、工业用水、景观用水等,带来社会、经济、生态环境效益。将层析分析法与模糊优选原理结合,构建了太子河本溪段水资源效益模糊评价模型,计算并对比湿地建设前后水资源利用的效益,得出湿地建设后太子河水资源利用能够带来良好的社会、经济、生态环境效益。
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