拉林河流域重要省界缓冲区污染特征及负荷模拟研究

发布时间：2016-11-09 16:45

第一章   绪论 

1.1  选题依据及研究意义 
拉林河东临牡丹江，北侧为蚂蚁河、阿什河及松花江干流，西南与第二松花江流域为邻，流域地理位置介于东经125°34′～128°34′、北纬 44°00′～45°30′之间。拉林河是黑龙江省与吉林省两省的界河，流经黑龙江省五常市、双城市、尚志市，吉林省舒兰市、榆树市、扶余市，拉林河干流河长 450km，界河长约 233km。流域面积 1.99 万 km2，其中黑龙江省流域面积 1.12 万 km2，占流域总面积的 56.33%；吉林省流域面积 8701km2，占流域总面积的 43.67%。主要支流有牤牛河、细鳞河和卡岔河。拉林河流域水功能区长度1504.2km，其中，保护区 336.2km、保留区 177.5km、缓冲区 352.1km、开发利用区 638.4km。拉林河流域省界缓冲区包括拉林河吉黑缓冲区 1、拉林河吉黑缓冲区 2、牤牛河黑吉缓冲区和细鳞河（溪浪河）吉黑缓冲区 4 个省界缓冲区，缓冲区总长度 302.3km。 拉林河流域是我国的重要商品粮基地，左岸的榆树市连续八年为全国产粮第一县市；右岸的五常市是我国的优质稻米之乡，驰名中外。近些年来，随着拉林河两岸城市经济的快速发展，拉林河承泄了大量的工业生产废水和灌区灌溉退水，已成为了沿岸城市的排污通道，给拉林河水资源保护带来了前所未有的压力。本论文以拉林河重要省界缓冲区为研究区域，采取野外监测和室内分析相结合的手段，对研究区内的点源和非点源污染的分布特征、排放情况进行了实地调查；在此基础上，应用数学模型计算了研究区内的污染负荷；根据 2007~2014 年的水质监测数据，对研究区内的水质达标情况进行了评价，并分析了区内水质变化趋势。研究结果为拉林河流域水污染污染防治和管理提供科学依据，对于改善拉林河乃至松花江的水环境质量具有重要实际意义。 
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1.2  国内外研究进展及发展趋势
水功能区是指为满足水资源合理开发和有效保护的需求，根据水资源的自然条件、功能要求、开发利用现状，按照流域综合规划、水资源保护规划和经济社会发展要求，在相应水域按其主导功能划定并执行相应质量标准的特定区域。省界缓冲区是水功能区之一“缓冲区”的主要形式，主要是为了协调省际用水关系，控制上游对下游或相邻省区水污染，以省界为中心向附近省级行政区域扩展而划分的缓冲水域。这是水功能区划中专门为跨省级行政区设立的一类功能区，是流域管理的重要区域和关键环节。 近些年来，松辽流域水资源保护局开展了拉林河流域省界缓冲区的监测和研究等工作，松花江流域省界缓冲区 25 个，监测断面 47 个。松花江流域省界缓冲区Ⅱ类水质占 16.5%  ，Ⅲ类水质 57.5%，Ⅳ类水质占  19.0%  ，Ⅴ类水质占 4.5%,劣Ⅴ类水质占  2.5%,主要超标项目为氨氮、总磷和高锰酸盐指数等。
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第二章   研究区概况 

2.1  拉林河流域自然概况

拉林河为松花江干流右岸的一级支流，发源于张广才岭山脉的老爷岭西麓白石砬子山，于哈尔滨以上 150km 处注入松花江。流域东临牡丹江流域，北侧为蚂蚁河、阿什河及松花江干流，西南与第二松花江流域为邻，流域地理位置介于东经125°34′～128°34′、北纬 44°00′～45°30′之间。拉林河流域地势东南高、西北低，最高为老爷岭 1682m，河口高程仅为 121m。河网密集系数为 0.31，河道平均比降1.1‰。拉林河向阳山以上为上游段，属山区，植被良好，谷窄流急，河道比降较陡，约为 2.5‰，河床组成多为沙、砾石，河宽 50m～100m，深度 3m 左右。在沈家营处谷宽约 500m，河宽为 55m；向阳山至牤牛河口为中游段，地势渐缓，属丘陵区，河道比降逐渐平缓，平均约为 0.33‰，两岸山丘低平，台地起伏，间夹冲积平原，河谷变得开阔，谷宽一般在 2km 以上，最宽处可达 5km，河道逐变弯曲；牤牛河口以下为下游平原区，河谷、滩地宽达 3km～15km，大部分为沼泽地，土地肥沃。两岸地势低平。河道弯曲，河床宽浅，河宽在 150m～400m，深度为 3m～4.5m，河道平均比降约 0.12‰～0.16‰。拉林河流域水系见图 2-1。拉林河流域东邻张广才岭西坡，西与松嫩平原接壤，地形复杂。呈现出东南部为中低山丘陵区，山高而陡峭，海拨 240m～500m，东南部大秃顶子山主峰海拨1696.20m；中部河谷平原区及西北部低而平缓的高平原区，海拔 180m～240m，表面波状起伏，水系发育。纵观拉林河流域地势由东南向西北倾斜之势，地貌按成因可分为剥蚀堆积地貌和堆积地貌。地势图见图 2-2。 

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2.2  社会经济概况
拉林河流域土地肥沃，人口密集，为黑、吉两省及全国重要的粮食生产基地，主要作物有水稻、玉米、大豆和谷子。据基准年资料统计，拉林河流域内有 7 市（县），总人口 348 万人。耕地面积 1261.16 万亩，GDP 为 956 亿元，粮食总产量 729 万 t。境内交通发达，哈大、哈吉铁路自拉林河流域西、中部南北穿过。拉林河流域上游多为山区，自然资源丰富，是向哈尔滨市调水重要的水源涵养区。该区封山育林，重点发展林果类、菌类、中药材等种植业。拉林河流域中下游地区耕地资源丰富。大力发展农区畜牧业，大力发展现代高效节水农业。 扎实推进社会主义新农村建设。用现代物质条件装备农业，用现代科学技术改造农业，用现代产业体系提升农业。进一步发展农业的区域化、规模化和专业化生产，提高农产品产量、质量和安全水平。提升农业发展基础，加强以中低产田改造和节水灌溉为重点的农业综合生产能力建设，提高农业科技、服务水平，，构筑现代农业发展支撑体系。 
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第三章  重要省界缓冲区基础调查成果统计与分析 ...... 12 
3.1  点源污染调查 ...... 12 
3.2  非点源污染调查 .... 16
3.2.1 灌区调查 ..... 16 
3.2.2 水土流失调查 ..... 21 
3.3  其它污染源的调查与分析 .......... 21 
第四章  拉林河流域污染负荷计算 .......... 27 
4.1  点源污染负荷计算 ...... 27
4.2  非点源污染负荷计算 .......... 28 
4.3  重要省界缓冲区污染负荷的统计分析 ...... 37 
第五章  重要省界缓冲区水质达标评价及超标因子解析 ...... 38 
5.1  水质现状达标评价 ...... 38 
5.1.1  评价标准及方法 ........ 38 
5.1.2  监测断面和评价因子........ 39 
5.1.3  评价结果 .... 40 
5.2  拉林河吉黑缓冲区 2 水质变化趋势分析 ......... 53 

第五章  重要省界缓冲区水质达标评价及超标因子解析

5.1  水质现状达标评价
以《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）为评价标准，采用单因子指数法对省界缓冲区水质达标情况作出评价。单因子指数法的基本思路是利用 j 监测断面第i 项水质参数的监测浓度 Cij与指定水体功能水质标准浓度 Csj相比，根据比值大小，判断评价水体水质是否满足相应的功能标准。单因子指数法的评价公式如下：根据松辽水环境监测中心 2014 年对向阳、振兴、牛头山大桥、蔡家沟、板子房、肖家船口、和平桥、牤牛河大桥 8 个断面逐月的水质监测数据，分别对各月、丰平枯、年均等不同时间尺度的省界缓冲区水质达标情况进行了评价分析。评价因子包括 PH 值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总磷、铜、锌、氟化物、硒、砷、汞、镉、六价铬、铅、氰化物、挥发酚、石油类、阴离子表面活性剂、硫化物、粪大肠菌群 22 项水质指标。各缓冲区内监测断面的基本信息见表 5-1 与图 5-1。评价结果表明：拉林河吉黑缓冲区 1 水质达标状况较好，枯水期、平水期、丰水期均能够达到Ⅲ类水质标准。化学需氧量、五日生化需氧量、总磷等易超标因子部分月份能够达到Ⅱ类，甚至Ⅰ类水质标准。从对下游水功能区的水质影响来看，拉林河吉黑缓冲区 1 水质能够满足下游拉林河五常市开发利用区水质标准，不会对下游水功能区水环境质量产生不利影响。  
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结论 

本文以拉林河流域重要省界缓冲区为研究对象，采用野外实地调查和室内分析相结合的手段，首先对研究区内的污染源分布特征及排放规律进行了调研，并分析了其对水环境的主要影响；在此基础上，应用数学模型计算了研究区的点源和非点源污染负荷；根据 2007~2015 年的水质监测数据，对研究区的水质达标情况及历史变化趋势进行了分析。主要得出以下结论： 
1、现阶段查明研究区内分布有 19 个排污口，其中混合型排污口所排废水水质较差，COD 浓度平均超过地表水Ⅴ类标准 3.2~3.6 倍，氨氮平均超过地表水Ⅴ类标准 4.4~9.0 倍；流域内现有 1 万亩以上大中型灌区 29 处，灌溉退水中总氮浓度平均超过地表水Ⅲ类标准 1.7~2.1 倍，总磷浓度平均超过地表水Ⅲ类标准 1.2~3.9 倍。 
2、点源污染负荷的计算结果表明：现有 14 个排污口，每年向拉林河吉黑缓冲区 2 排放 COD6989.62t、氨氮 1313.82t。其中拉林啤酒厂排污口、榆树污水厂排污口、新站排污口、双城三排干排污口以及五常镇第一排污口的 COD 排放量较大，这 5 个排污口所排 COD 数量占总排放量的 70.98%；蔡家沟兰陵排污口、双城三排干排污口、五常镇第一排污口以及新站排污口的氨氮排放量较大，这 4 个排污口所排氨氮数量占总排放量的 79.69%。 非点源污染负荷结果表明：流域内灌溉退水为 28536.23 万 m3/a，COD 入河负荷为 11414.49t/a，TN 入河负荷为 570.72 t/a，TP 入河负荷为 111.29 t/a、氨氮入河负荷为 228.29 t/a。 
3、2014 年 4 个重要省界缓冲区的水质达标评价结果表明：拉林河吉黑缓冲区 2水质较差，拉林河吉黑缓冲区 1、细鳞河吉黑缓冲区以及牤牛河吉黑缓冲区水质相对较好。拉林河吉黑缓冲区 2 的超标因子为氨氮、COD 和总磷。 对拉林河吉黑缓冲区 2 丰、平、枯水期的水质变化情况进行了分析。结果表明：拉林河吉黑缓冲区 2 枯水期氨氮污染、丰水期 COD 污染情况较为严重。  
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参考文献(略)

本文编号：169346