了得網工業技術_海河流域水環境變化規律與風險評價

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《海河流域水環境變化規律與風險評價》提出了耦合水質-水量-水生態的流域水環境風險評價理論模型與方法體繫，基於流域水資源短缺、水環境惡化和生態繫統退化交互作用機理，創建了在海河流域、子流域和不同尺度上的流域水環境風險評價理論框架和概念模型；定量地描述和評估了環境污染和人為活動等引起的水環境變化對流域生態繫統及其組分產生不利作用的可能性和時空變化過程，明確了流域水環境風險評價程序，建立了綜合指標評價模型和相對風險模型，並在海河流域、子流域和不同尺度下進行了模型驗證以及不確定性和敏感性分析，對海河流域水環境風險源、驅動因素和脅迫因子進行了定量計算，確定了水環境風險源和生態風險閾值。

內容簡介

《海河流域水環境變化規律及風險評價》基於流域水資源短缺、水環境惡化和生態繫統退化交互作用機理，揭示了海河流域特征有機、無機以及新型污染物變化規律，提出了耦合水質-水量-水生態的流域水環境風險評價模型與方法體繫，創建了在流域、子流域和不同尺度上流域水環境風險評價理論框架，並在海河流域、灤河流域和河口不同尺度下進行了案例研究；建立了流域濕地生態繫統健康評價體繫，並對城市水繫和白洋澱水生態健康進行了評價；探討了海河流域地下水水質、水量變化、對生態環境的影響及對策，提出了海河流域水環境管理模式，對流域水資源持續利用具有重要意義。

《海河流域水環境變化規律及風險評價》可供環境科學與工程、生態學、水資源管理和水利學等領域的研究人員以及高等院校相關專業的師生參考使用。

前言
第1章緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 理論基礎
1.3 研究框架
第2章海河流域水環境變化機制
2.1 流域水環境特征污染物篩選
2.2 特征污染物的環境行為
2.3 流域水環境污染的時空變化規律及生態效應
2.4 海河流域新型污染的變化特征
第3章海河流域典型水環境變化
3.1 子流域/水繫
3.2 湖泊
3.3 水庫前言
第1章緒論
1.1 研究背景與意義
1.2 理論基礎
1.3 研究框架
第2章海河流域水環境變化機制
2.1 流域水環境特征污染物篩選
2.2 特征污染物的環境行為
2.3 流域水環境污染的時空變化規律及生態效應
2.4 海河流域新型污染的變化特征
第3章海河流域典型水環境變化
3.1 子流域/水繫
3.2 湖泊
3.3 水庫
3.4 河口濕地
3.5 城市——以北京市為例
第4章海河流域水環境承載力及城市水代謝繫統動態仿真模型
4.1 流域/區域水環境承載力量化模型
4.2 海河流域典型城市水代謝繫統動態仿真
4.3 基於水代謝的海河流域典型城市環境承載力動態仿真
第5章海河流域水環境風險評估
5.1 流域尺度綜合評價
5.2 子流域尺度相對風險評價
5.3 海河河口水環境風險評價
5.4 水環境風險安全閾值
5.5 水環境風險管理對策
第6章流域水環境問題診斷方法及管理模式
6.1 流域水環境質量模型
6.2 城市水繫健康評價模式
6.3 白洋澱濕地生態健康評價
6.4 流域水環境管理模式
第7章海河流域地下水環境變化規律
7.1 海河流域地下水水量變化
7.2 海河流域地下水水質變化
7.3 對生態環境的影響
7.4 對策與建議
第8章結論與展望
8.1 結論
8.2 創新點
8.3 展望
主要參考文獻
彩圖

在線試讀

第1 章緒論
1.1 研究背景與意義
高密度的人口分布及各種經濟社會活動對水循環的擾動強烈，使得流域水資源供需矛盾加大，水環境污染加重，生態退化，流域水環境風險劇增。
海河流域山區植被破壞、平原圍墾窪澱、修築堤防和開挖新河，加速了地表徑流的循環過程，使地下徑流減少，形成了中國的地下水開采漏鬥區；圍墾湖澱、開挖新河過度開發了流域水資源量，同時改變了土地利用類型；築堤防、建水庫，改變了水資源分布，中斷了地表徑流循環。工農業快速發展，使得大量污水排入海河，造成了海河流域水環境復合污染嚴重。根據中國環境狀況公報，海河流域常規污染居七大流域之首，但對於流域內持久性難降解有機污染物（POPs）、重金屬污染及新型污染物的分布規律及污染程度仍不明確。因此，常規監測項目並不能完全揭示出海河流域實際污染狀況，而POPs 、重金屬以及新型污染物等毒性大、危害強的污染物更應引起廣泛的關注。
1.1.1 海河流域概況
海河流域地處我國華北平原，位於東經112°～120° ，北緯35°～43° ，東臨渤海，西倚太行，南界黃河，北接內蒙古高原，地跨八省（自治區、直轄市），包括北京、天津、河北大部，山西的東部、東北部，山東、河南兩省北部以及內蒙古和遼寧的一小部。流域總面積31.82 萬km2 ，占國土面積的3.3 % （圖1.1）。
全流域總的地勢是西北高東南低，大致分高原、山地及平原三種地貌類型。西部為山西高原和太行山區，北部為蒙古高原和燕山山區，面積18.94 萬km2 ，占全流域面積的60 % ；東部和東南部為平原，面積12.84 萬km2 ，占全流域面積的40 % 。流域內北有燕山，西北有軍都山，西有五臺山、太行山，海撥一般在1000 m 上下，的五臺山達3058 m 。這些山脈環抱著平原，形成一道高聳的屏障。山地與平原近於直接交接，丘陵過渡區甚短。山地高原內有張宣、陽蔚、涿懷延、大同、忻定、長治等盆地。
流域屬於溫帶東亞季風氣候區。鼕季受西伯利亞大陸性氣團控制，寒冷少雪；春季受蒙古大陸性氣團影響，氣溫回升快，風速大，氣候干燥，蒸發量大，往往形成干旱天氣；夏季受海洋性氣團影響，比較濕潤，氣溫高，降雨量多，且多暴雨，但因歷年夏季太平洋副熱帶高壓的進退時間、強度、影響範圍等很不一致，致使降雨量的變差很大，旱澇時有發生；秋季為夏鼕的過渡季節，一般年份秋高氣爽，降雨量較少。流域年平均氣溫在1.5～14 ℃ ，年平均相對濕度為50 %～70 % ； 1956～2005 年海河流域多年平均降水量480 mm ，總水資源量248 億m3 /a ，屬半濕潤半干旱地帶；年平均陸面蒸發量470 mm ，水面蒸發量1100 mm ，年平均無霜期150～220 天，年平均日照數2500～3000 小時。一年四季分明，寒冷適中，日照充足，適宜許多植物生長。第1 章緒論

1.1 研究背景與意義

高密度的人口分布及各種經濟社會活動對水循環的擾動強烈，使得流域水資源供需矛盾加大，水環境污染加重，生態退化，流域水環境風險劇增。

海河流域山區植被破壞、平原圍墾窪澱、修築堤防和開挖新河，加速了地表徑流的循環過程，使地下徑流減少，形成了中國的地下水開采漏鬥區；圍墾湖澱、開挖新河過度開發了流域水資源量，同時改變了土地利用類型；築堤防、建水庫，改變了水資源分布，中斷了地表徑流循環。工農業快速發展，使得大量污水排入海河，造成了海河流域水環境復合污染嚴重。根據中國環境狀況公報，海河流域常規污染居七大流域之首，但對於流域內持久性難降解有機污染物（POPs）、重金屬污染及新型污染物的分布規律及污染程度仍不明確。因此，常規監測項目並不能完全揭示出海河流域實際污染狀況，而POPs 、重金屬以及新型污染物等毒性大、危害強的污染物更應引起廣泛的關注。

1.1.1 海河流域概況

海河流域地處我國華北平原，位於東經112°～120° ，北緯35°～43° ，東臨渤海，西倚太行，南界黃河，北接內蒙古高原，地跨八省（自治區、直轄市），包括北京、天津、河北大部，山西的東部、東北部，山東、河南兩省北部以及內蒙古和遼寧的一小部。流域總面積31.82 萬km2 ，占國土面積的3.3 % （圖1.1）。

全流域總的地勢是西北高東南低，大致分高原、山地及平原三種地貌類型。西部為山西高原和太行山區，北部為蒙古高原和燕山山區，面積18.94 萬km2 ，占全流域面積的60 % ；東部和東南部為平原，面積12.84 萬km2 ，占全流域面積的40 % 。流域內北有燕山，西北有軍都山，西有五臺山、太行山，海撥一般在1000 m 上下，的五臺山達3058 m 。這些山脈環抱著平原，形成一道高聳的屏障。山地與平原近於直接交接，丘陵過渡區甚短。山地高原內有張宣、陽蔚、涿懷延、大同、忻定、長治等盆地。

流域屬於溫帶東亞季風氣候區。鼕季受西伯利亞大陸性氣團控制，寒冷少雪；春季受蒙古大陸性氣團影響，氣溫回升快，風速大，氣候干燥，蒸發量大，往往形成干旱天氣；夏季受海洋性氣團影響，比較濕潤，氣溫高，降雨量多，且多暴雨，但因歷年夏季太平洋副熱帶高壓的進退時間、強度、影響範圍等很不一致，致使降雨量的變差很大，旱澇時有發生；秋季為夏鼕的過渡季節，一般年份秋高氣爽，降雨量較少。流域年平均氣溫在1.5～14 ℃ ，年平均相對濕度為50 %～70 % ； 1956～2005 年海河流域多年平均降水量480 mm ，總水資源量248 億m3 /a ，屬半濕潤半干旱地帶；年平均陸面蒸發量470 mm ，水面蒸發量1100 mm ，年平均無霜期150～220 天，年平均日照數2500～3000 小時。一年四季分明，寒冷適中，日照充足，適宜許多植物生長。

海河流域包括海河北繫、海河南繫、灤河和徒駭馬頰河四大水繫、七大河繫、10 條骨干河流。其中，海河南繫和海河北繫是主要水繫，由北部的薊運河、潮白河、北運河、永定河和南部的大清河、子牙河、漳衛河組成；灤河水繫包括灤河及冀東沿海諸河；徒駭馬頰河水繫位於流域南部，為單獨入海的平原河道。

1.1.2 海河流域水環境與水資源現狀

1.水污染嚴重

1）污染物排放量大，復合污染加劇

進入20 世紀80 年代中期，隨著經濟體制改革的深入發展和工業體繫的進一步完善，全流域工業得到了迅速的發展，同時，鄉鎮企業在新的形勢下如雨後春筍般發展起來，工業的發展帶來了非常大的環境壓力，特別是效益低、污染重、分布廣的鄉鎮企業更是對環境造成了極大的危害。海河流域的廢污水排放量逐年增加，水污染給生態環境造成了極大的危害，而且對人類產生了直接的傷害，所以受到公眾和政府越來越高的重視。隨著人們環保意識的提高，政府也加大了污水治理力度，20 世紀90 年代後水污染狀況有所好轉，但污染形勢仍不容樂觀。

從1980 年起，海河流域的廢污水排放量逐年增加，呈直線上升趨勢（圖1.2）。1980年總排放量為27.7 億m3 ，到2000 年增加至56.3 億m3 ，2001 年以後由於工業廢水排放量的減少而降低，2005 年為44.85 億m3 ，2006 年有所增長，為48.28 億m3 。其中，工業廢水排放量從1980 年的20.4 億m3 增加到1995 年的40.2 億m3 ，之後由於企業環保意識的增強和治理措施的加強，2006 年排放量下降到28.1 億m3 。生活污水排放量隨著流域人口的增加而不斷增加，1980～2003 年從7.3 億m3 增加至21.6 億m3 ，幾乎增長了3 倍。進入20 世紀90 年代後，流域人口增長趨勢減緩，再加上人們節水意識的增強，2004 年以後生活污水排放量開始有下降趨勢，但2006 年又上升至20.2 億m3 （圖1.3）。

海河流域重污染行業主要為造紙業、醫藥制造業、化工制造業和電力業（表1.1）。4個重污染行業對海河的化學需氧量（COD）貢獻率為71.7 % ，氨氮貢獻率為61.6 % ，經濟貢獻率為21.6 % 。據2003 年環境統計年報與上年相比，食品制造業對海河流域的COD貢獻率下降快，由上年的6.3 % 降至本年的1.9 % ；而電力業的COD 貢獻率則由上年的3.4 % 增至本年的5.7 % 。工業廢水排放達標率為95.1 % ，重污染行業廢水排放達標率為95.4 % 。2003 年廢水排放量36.7 億t ，其中，工業廢水16.0 億t ，生活廢水20.7 億t 。

COD 總量113.4 萬t ，其中，工業COD 50.2 萬t ，生活COD 63.2 萬t ；氨氮總量10.8 萬t ，其中，工業氨氮4.4 萬t ，生活氨氮6.4 萬t 。海河流域接納廢水中工業COD 濃度高於生活COD 濃度，因此流域污染治理重心應繼續放在對工業企業的治理和監控上。工業COD比率12.4 % ，廢水治理投資比率18.1 % 。海河投資比重相對高一些，這與國家對重點流域的治理力度較大有一定關繫。

2000 年海河流域非點源污染物產生量COD 737.75 萬t ，氨氮76.07 萬t ，總氮216.65 萬t ，總磷68.66 萬t 。COD 和氨氮主要來自畜禽養殖污水，占76 % ，氨氮占73.5 % 。總氮、總磷是湖泊富營養化的重要因子，主要來自畜禽養殖和化肥使用。

2）污染範圍廣，程度重

20 世紀80 年代以後，隨著工農業迅速發展，工礦企業廢水和城鎮生活污水大量增加。20 多年來，海河流域水污染已由局部發展到全流域，由下遊蔓延到上遊，由城市擴散到農村，由地表延伸到地下。在全流域全年評價的河長中，1980～1998 年，受污染河長比例從28.0 % 升高至75.0 % ，1998～2006 年，受污染河長比例有所降低，但都保持在60 %以上，呈現“有河皆污”的惡劣局面，其中永定河、漳衛南運河、徒駭馬頰河水繫幾乎全河繫都受到污染。相對來說，灤河、北三河、大清河水繫水質較好，還各有約40 % 的河流未受污染，主要是位於上遊山區的河流。各水繫平原河道均污染嚴重，海河干流也受到嚴重污染，需要定期引入灤水維持環境。

1998 年海河流域評價河長中受到污染的河長（水質劣於Ⅲ 類）達75 % ，其中嚴重污染（劣Ⅴ 類）的河長高達到65 % 。以後有減少趨勢，但不明顯，污染仍然嚴重，2006 年嚴重污染的河長約占60 % 。這是因為在流域中下遊河道基本沒有基流，城市廢污水得不到稀釋，河道污染非常嚴重，有的河段COD 濃度超過100 mg/L ，水體呈醬油色。水體以有機污染為主，主要污染物為COD 、氨氮、揮發酚。豐、枯水期水質相比，枯水期污染河長比例比豐水期略高（圖1.4）。

2006 年海河流域水質狀況整體較差，依然有將近70 % 的評價河長受到不同程度的污染。與2005 年度評價結果相比，未受污染的河長比例減少了9.7 % ，嚴重受污染的河長所占比例增加了1.0 % 。各主要河流水質受耗氧有機項目污染較普遍而且嚴重，主要的超標項目有氨氮、化學需氧量、高錳酸鹽指數、揮發酚、五日生化需氧量、氟化物、總磷和硫化物，部分河段溶解氧、鎘、汞、鉛、砷、鉻（六價）、石油類等有超標現像（圖1.5）。

灤河及冀東沿海諸河、北三河和大清河水質狀況較好，未受污染的河長比例超過40 % ，其中以大清河水繫水質狀況好，有49.7 % 的河長未受污染。子牙河、漳衛南運河和徒駭馬頰河嚴重污染的河長均超過60 % ，其中徒駭馬頰河全年處於嚴重污染狀態（圖1.6）。

3）水體自淨能力差，環境容量小

由於水存量較少，基本上沒有徑流及流動性差等原因，自淨能力弱；又由於污染物進入後，無法通過自然途徑排除，沉積在河道底部，造成水體的第二次污染。

2.水量極度匱乏

1）水資源量少

海河流域總體上屬於資源型缺水地區。1956～2005 年水文繫列總水資源量248 億m3 。

人均總水資源占有量305 m3 ，僅為全國平均的1/7 ，世界平均的1/27 ，遠低於人均1000 m3的國際水資源緊缺標準；畝均水資源量225 m3 ，為全國的1/8 。在全國各大流域中，海河流域的人均、畝均水資源量。

海河流域多年平均降水量539 mm ，其中，山區527 mm ，平原566 mm 。從5 年滑動平均降水量分析，1956～1965 年年均降水量在585～587 mm ，屬豐水段；1966～1980 年年均降水量在529～557 mm ，屬平水段；1981～1985 年年均降水量486 mm ，屬枯水段；1986 ～1994 年年均降水量在522～526 mm ，屬平水段；1998～2005 年年均降水量478～485 mm ，屬枯水段。1999 年降水量僅385 毫米，比多年平均降水量少30 % ，屬特枯年份，全流域旱情嚴重（圖1.7）。

《海河流域水資源公報2005 年》的統計資料表明， 2005 年全流域天然年徑流量為121.86 億m3 ，山丘區地下水資源量為103.94 億m3 ，山丘區河川基流量為57.53 億m3 ，平原區降雨入滲補給量為99.31 億m3 ，平原區降雨入滲補給形成的河道排洩量為0.12 億m3 ，地下水資源與地表水資源不重復量為133.43 億m3 ，全流域水資源總量為267.47 億m3 ，水資源量呈現下降趨勢。1998～2006 年海河流域各水繫地表水資源量、地下水資源量以及全流域水資源量變化情況分別如圖1.8 、圖1.9 和圖1.10 所示。

2）水資源開發利用程度高

據統計，目前海河流域的總供水量為402 億m3 ，流域水資源開發利用率達98 % ，是全國10 個水資源一級區中的，開發利用率遠遠超出國際公認的40 % 的上限。

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