中小型湖库型饮用水水源地污染负荷总量控制探讨

水文JOURNALOFCHINAHYDROLOGY第35卷第4期2015年8月Vol．35No．4Aug．,2015在饮用水源地日益受到危害的情况下，调查、统计水源地污染负荷，计算水源地水域环境容量，根据社会经济发展情况与水质目标，提出切实可行的总量控制方案是水源地健康持续发展的需要，是保障饮用水安全的基础，也是水环境管理的重要手段之一。本文针对滁州市西涧湖水源地，从水源地富营养化评价、水环境容量计算及总量控制方案等系统地进行了研究，并制定可操作性的总量控制方案。1研究区概况及方法1.1研究区概况西涧湖位于滁州市城区境内，长江流域滁河水系小沙河上，是集防洪、城市供水、水产养殖等综合利用的中型水库。西涧湖控制流域面积168km2，校核洪水位32.35m，相应库容为8525×104m3；正常蓄水位29.0m（吴淞高程），相应库容4400×104m3；汛期限制水位28.5m，相应库容4000×104m3。西涧湖地处亚热带向暖温带过渡区域，降雨年际变化大，年内分配也极不均匀，降水多集中在汛期6~9月，多年平均降雨量1036mm，多年平均年径流量5914×104m3，年径流深352mm，多年平均降雨径流系数0.342。最大年降雨为1991年，降雨量1679mm；最小年降雨为1994年，降雨量562mm。1.2水体富营养化评价[1-2]美国科学家卡尔森于1977年提出卡尔森指数TSI（trophicstateindex）[3]，以透明度（SD）为基准的湖泊营养状态评价指数。基于卡尔森指数模型，金相灿通过对我国湖泊监测资料的统计分析，提出了适用于我国湖泊部分参数的营养状态指数TSI[4]：TSI（TP）=10（9.436+1.488lnTP/ln2.5）TSI（TP）=10（5.453+1.694lnTN/ln2.5）TSI（COD）=10（0.109+2.438lnCOD/ln2.5）TSI（BOD5）=10（2.118+2.363lnBOD5）TSI（NH3-N）=10（7.77+1.511NH3-N/ln2.5�������������������）（1）为了综合评判湖泊富营养化状况，构建湖泊富营养化综合指数状态公式，见式（2）：STSI=TSIM（∑）=mj=1∑（Wj×TSIM（j））（2）式中：STSI为湖泊营养综合状态指数；TSIM（j）为第j种参数的营养状态指数；Wj为第j种参数的营养状态指数的相关权重。收稿日期：2014－11－03基金项目：国家自然科学基金（41105077，51209001）作者简介：于凤存（1979-），女，山东聊城人，博士，工程师，从事农田水利、水旱灾害及生态环境方面的研究工作。E-mail:fcyhhu@126.com中小型湖库型饮用水水源地污染负荷总量控制探讨于凤存1，方国华2，徐佳1，张卫1（1.安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院（水利水资源安徽省重点实验室），安徽蚌埠233000；2.河海大学水利水电工程学院，江苏南京210098）摘要：西涧湖作为滁州市最重要的饮用水水源地，生态环境受到一定的破坏，通过污染源的调查统计计算污染负荷，根据水质监测进行富营养化评价，采用完全混合模型计算环境容量，并根据水源地水质目标结合社会经济发展需求，提出切实可行的总量控制技术方案，为西涧湖水源地生态环境的保护提供科学依据，也为类似水源地保护提供借鉴。关键词：富营养化评价；水环境容量；污染源；总量控制中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：1000-0852(2015)04-0042-05第4期以Chla作为基准参数，则第j种参数的归一化的相关权重计算公式为：Wj=r2ijmj=1Σr2ij（3）式中：rij为第j种参数与基准参数Chla的相关系数；m为评价参数的个数。中国湖泊（水库）的Chla与其它参数之间的相关关系rij及r2ij值见表1。1.3水环境容量计算模型水环境容量目前没有统一确定的定义，逄勇将水环境容量定义为水体在规定的水质目标下所能容纳的污染物最大负荷，一般用t/a表示，又称为水域纳污能力[5]。可见，水环境容量与水质现状、水质目标有关，确定水环境容量是制定污染物总量控制方案的重要环节。（1）污染物控制指标COD计算公式西涧湖作为中型湖泊水源地，可视为完全混合反应器，水量平稳、出流水质混合均匀，有机物的容量计算采用水体质量平衡基本方程[6-9]计算。水库中的有机物容量模型如下：V（t）dcdt=Qin（t）·Cin（t）-Qout（t）Cin（t）+Sc+kV（t）C（t）（4）式中：V（t）为箱体在t时刻的水量（m3）；dc/dt为箱体水质参数的变化率；Qin（t）为t时刻水库的入流水量（m3/a）；Qout（t）为t时刻水库的出流水量（m3/a）；Cin（t）为t时刻水库水质入流浓度