一种流域控制单元污染物输入与水质关系试验方法技术

本发明专利技术一种流域控制单元污染物输入与水质关系试验方法，属于环境试验技术领域，主要包括：获取水质信息，设置连通池，设定采样时间和污染物分析。本发明专利技术的有益效果在于：提出了一种控制单元划分时，区域边界和控制断面边界不能同时隔离情况下，测算交叉区水质变化的方法；提出一种使用连通储水池装置进行水质按时序采样的方法；提出一种连通储水池装置；本发明专利技术提出的方法是解决了采用储水池测量水质的时滞问题；可以用来评估复杂汇入支流是否被污染。染。染。

【技术实现步骤摘要】
一种流域控制单元污染物输入与水质关系试验方法


[0001]本专利技术属于环境试验
，具体涉及通过建立流域控制单元水质概念模型装置进行污染物输入与水质关系的试验方法。

技术介绍

[0002]流域水污染防治控制单元划分是我国编制流域水污染防治规划的重要内容，其目是将一个复杂的流域划分为数个既相互独立、又相互联系的单元，从而便于进行系统管理，落实流域水质目标管理的战略意图。通过控制单元划分，可以深化和落实流域水质目标管理的控制要求，分解控制指标，体现了流域水质目管理的分层控制，层层落实、层层衔接，最终将流域水质目标管理落实于单元控制(王东等，2012；雷坤等，2013)。
[0003]目前，控制单元在我国水环境规划和水环境管理中应用广泛，涉及流域水污染控制、水生态分区、流域水环境管理、水功能区及水体达标方案等，其在不同的研究领域中，其划分方法也略有不同。在流域水污染控制中，根据汇水区域、水质目标进行划分；在水生态功能分区中，根据环境要素、水生态系统特征及其生态服务功能在不同地域的差异性和相似性基于水生态区进行划分(邓富亮等，2016)；在流域水环境管理的三线一单中，根据生态保护红线、污染严重超标区、区域流域污染主要输送源地区、环境受体敏感区、人群聚集区、高污染燃料禁燃区等，基于乡镇街道和工业集聚区划分的基本环境管控单元(李王锋等，2018)；在水功能区中，根据研究区域内污染源分布情况和河流水文特性，结合水功能区区划和当地的行政区划进行划分；在水体达标方案中，根据汇水区域、行政区划进行划分(朱国宇，2003)。
[0004]虽然控制单元在不同的研究领域中其划分方法略有不同，但其共同之处都以流域、行政区划、污染源为基础，兼顾我国环境要素及管理特征进行划分。
[0005]控制单元概念起源于美国的水质规划，以问题水体为目标，以水生态功能分区为基础，将整个流域划分成不同尺度的控制单元，对单元内的污染排放浓度和总量提出控制措施，恢复和维护流域水环境质量。以水生态区为管理的流域水环境保护有利于流域内生态系统的维护，但作为流域水污染防治基本空间单元的管理方法并不多见，美国流域水污染控制TMDL 计划控制单元是根据流域的汇流特征划分的，多采用美国地质勘测局划分的水文响应单元流域(watershed)和次分集水区(subwatershed)(USEPA.,1999)。
[0006][0007]根据不同的管理模式和划分依据，控制单元主要有三大类，即基于水文单元的控制单元、基于水生态区的控制单元和基于行政区的控制单元。其中，基于水文单元通常体现了汇集到某个测量点以上的表层以及亚表层径流，而径流情况决定了流域的特性，如流域点源与非点源污染的运动都与径流相关，因此适合于流域水污染控制的研究。基于水生态区则从流域内区域生态承载力的角度出发，通过进行水生态分区而确定不同水生态区的水环境保护目标。而基于行政区的控制单元以行政区划为基础，有利于国家层面和各级地方政府的水质管理，因而一直以来行政单元是国内水质管理的基本单元(金陶陶，2011)。
[0008]控制单元划分的目的是界定影响控制断面水质的空间范围，明确从污染排放等人类活动影响到控制断面的水质之间响应关系分析的空间边界，进一步强化水污染治理、水生态保护的问题导向、目标导向以及措施落地性，将复杂的水生态环境问题分解落实到控制单元，有力促进水生态环境保护工作。
[0009]应用控制单元对影响控制断面的空间范围进行解析，在空间上明确重点保护目标与边界范围；在时间上能够区别出各控制单元排放时间特征的差异性，根据各自特征，采用不同季节调控条件，从而获得较好的环境效益与经济效益。同时，控制单元的划分可以实现在同一城市、某一流域范围内，根据水生态环境目标要求与具体问题，选择不同的控制指标，避免一刀切的生态环境管理措施。此外，控制单元划分可以使得从流域层面综合分析各个控制单元的特征，并综合考虑不同控制单元的水生态环境目标、水质状况、技术可行性、社会经济发展水平、投资效益比等，对控制单元的优先控制顺序进行排序，确定优先控制单元，作为某一时期水污染治理、水生态保护的重点，从而有计划、有步骤地分期开展水生态环境保护工作。
[0010]控制单元的划分原则一般包括以下内容：
[0011]a)流域和汇水区域边界隔离原则
[0012]该原则以流域或汇水区界作为控制单元之间的隔离边界，控制单元内污染排放等人类活动与其他控制单元没有交换，受纳水体中的污染物全部来自于控制单元内。如果该原则失效，存在非点源跨境，陆域控制单元的污染物通过管道或者其他途径被输送到其他区域，或者其它控制单元的污染物被输送到本区域，针对这些情况，在控制单元划分过程中应予以考虑。
[0013]b)清洁边界隔离原则
[0014]所谓清洁边界，指根据流域水体功能(水生态功能、水功能区)特征，确定河流水体功能较高、水质保护目标较高的河段，如水质要求为Ⅰ类的自然保护区、水质要求为Ⅱ类或Ⅲ类的饮用水源区等，这些河段的下边界即为清洁边界。以清洁边界为控制单元划分的水域边界，一方面可以根据该断面所确定的水质目标，高功能水体的功能；另一方面，因该断面水质目标较高，一般情况下可满足下游控制单元的来水水质要求，不会存在边界纠纷问题，便于各单元独立进行单元水质目标管理，各单元独立进行水污染控制规划。
[0015]c)控制断面隔离原则
[0016]相邻控制单元以污染控制断面为衔接处。控制单元应控制本区域内产生的污染不输入到其他控制单元。通过在断面衔接处设立监测点考核。一个控制单元至少包含一个控制断面。
[0017]d)水体类型隔离原则
[0018]将河流
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湖泊、河流
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水库、河流
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河口的交界断面作为控制单元的边界，以便于不同类别水体水环境规划方案的衔接。
[0019]e)区域边界隔离原则
[0020]该原则充分考虑到行政区边界。在优先考虑流域和汇水区隔离以及清洁边界隔离原则的同时，控制单元划分尽可能的不打破行政区，即保证其完整性，并保证控制单元水环境规划的各项任务、措施能最终落实于行政区内，有明确的行政责任主体，确保在任务分解落实、项目建设、监督管理、污染源核算、社会经济数据统计分析、公众参与等方面便于实
现。原则上控制单元不跨省级行政区范围。
[0021]f)其他隔离原则
[0022]有利于简化污染源管理便于明确环境质量责任人的原则。如控制单元划分时，要考虑进行污染源管理的方便程度。河道管理中实施“河长制”或“片长制”的管理机制，将地方党政领导作为河道治理的第一责任人，最大限度整合各级政府的执行力，有效改善水体水质，结合这一管理机制，因地制宜的进行控制单元划分。
[0023]控制单元的划分过程中在综合考虑流域分布的基础上同时满足c)控制断面隔离原则和e) 区域边界隔离原则是非常困难的。尤其是在多支流汇入的河流特征下，污染物在控制单元中的输移以及降解，最终进入下一个控制单元中的过程非常复杂。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流域控制单元污染物输入与水质关系试验方法，其特征在于：采用如下步骤获取具有复杂支流汇入时流域控制单元的污染物输入与水质关系：1)在现有监测系统中获取上游控制单元最上游控制断面的水质信息，获取上游控制单元最下游空控制断面的水质信息，获取下游控制单元最上游控制断面的水质信息；2)在上游控制单元最下游控制断面处设置连通储水池(Tank1)，在下游控制单元最上游控制断面处设置连通储水池(Tank2)；3)连通储水池(Tank1)和(Tank2)同步且间隔相同的时间步长取样，其取样时间步长不大于两断面非洪水期，典型降雨洪水行进时间(t
L
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30)/2分钟；4)下游单元污染物输入的分析方法为：4.1)连通储水池(Tank1)在时间T的水质信息QC1，连通储水池(Tank2)在时间T+t
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30min的水质信息是QC2；4.2)当QC2中含有QC1中不存在的物质时，表示两控制断面之间存在污染物输入；4.3)当QC1中含有QC2中不存在的物质时，说明QC1中的污染物在沿途发生的降解净化。2.根据权利要求1所述的一种流域控制单元污染物输入与水质关系试验方法，其特征在于：所述的连通储水池包括：进出水管，进出水截止阀，储水池池体，其池体体积计算公式为：V＝控制断面平均流速S(m/s)
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进出水管截面积A(m2)
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12h
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3600s/h所述的进出水管中的进水管向上游延伸，其入口设在主流上，开口向上游，进水管进口成圆锥形，圆锥的大开口向上游，且直径不小于1m，圆锥的底面直径和高的比值...

【专利技术属性】
技术研发人员：何斐，李维新，马杰，邱寒，刘庄，解宇峰，李建，张栩涵，刘剑辉，付超，
申请(专利权)人：生态环境部南京环境科学研究所，
类型：发明
国别省市：