一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法技术

本发明专利技术涉及地表水环境质量污染控制与管理技术领域，尤其为一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法


[0001]本专利技术涉及地表水环境质量污染控制与管理
，尤其是一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法
。

技术介绍

[0002]我国是矿产资源消费大国，自上世纪
60
年代以来，我国便大力开展了矿产资源开采和选矿等生产活动
。
由于早期矿山开采粗放
、
技术落后以及环境保护意识不强等问题，矿产资源开采殆尽后，废弃矿山遗留了大量环境问题未得到有效处理
。
以硫铁矿区为例，废弃矿渣在空气氧化和雨水淋溶等作用下形成的淋溶水和矿硐涌水普遍为酸性废水，多数含有毒有害重金属元素，迁移到附近水体中造成河道水质部分重金属严重超标，严重破坏区域水生态环境质量，对当地居民的健康造成威胁
。
[0003]历史遗留矿区是指现状废弃，今后不再进行采矿活动，由政府承担治理恢复责任
。
我国历史遗留矿区多，治理难度较大
。
目前针对历史遗留区的生态环境问题缺乏明确的环境治理目标及有效的实施路径
。
以硫铁矿区为例，针对废水中主要污染指标铁来看，矿区污染物排放标准可参考
《
铁矿采选工业污染物排放标准
》
（
GB28661
‑
2012
），铁的直接排放浓度限值为
5mg/L
；附近河流地表水水质控制标准要按照
《
地表水环境质量标准
》/>（
GB3838
‑
2002
），铁的浓度限值为
0.3mg/L。
可见，矿区污染物排放标准与地表水水环境质量标准未有效衔接，可能存在即使废弃矿区污染物治理排放达标情况下，地表水仍存在一段较长距离的超标河段
。
从另一方面考虑，若要求排放达到地表水标准，则会存在过度治理现象
。
[0004]因此，考虑到针对目前历史遗留矿区地表水污染治理与管理的空白区，亟需提出一种既能满足地表水环境管理要求，又充分考虑矿区治理的经济可行性，在河流中设置一段缓冲区，明确该段水域地表水控制标准，以明确地表水治理界限及阙值
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是通过提出一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，以解决上述
技术介绍
中提出的缺陷
。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：提供一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，包括如下步骤：
S1
：获取历史遗留矿区地表水环境资料；
S2
：搭建地表水环境数学模型；
S3
：制定典型情景方案并进行水质达标距离模拟；
S4
：基于典型情景方案设置污染物河流达标断面；
S5
：基于地表水环境数学模型计算河流污染控制断面污染负荷；
S6
：设置河流污染控制断面阙值
。
[0007]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述历史遗留矿区地表水环境资料具体包括气象数据
、
水文数据
、
水质数据及污染源负荷数据
。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述气象数据
、
水文数据
、
水质数据及污染源负荷数据通过数据拟合得到模型输入参数
。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述
S2
中，分别搭建水动力模块
、
降雨径流模块
、
水质模块
、
重金属模块的地表水环境数学模型
。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述水动力模块搭建如下：作为本专利技术的一种优选技术方案：所述水动力模块搭建如下：其中，为流量，；为沿水流方向空间坐标，；为时间坐标，；为旁侧入流流量，入流为正，出流为负，；为主槽过水断面面积，；为重力加速度，；为谢才系数；为水力半径，；为水流速度分布系数；所述降雨径流模块搭建如下：所述降雨径流模块搭建如下：其中，为地表储水量，；为降雨形成的径流量，；为流域面积，；流域平均降雨量，；为产流系数，为常数
。
[0011]所述水质模块搭建如下：其中，为浓度，；为扩散系数，；为断面面积，；为线性衰减系数；为源（汇）项浓度，；为旁侧入流，；为空间坐标，；为时间坐标，
。
[0012]所述重金属模块主要包括金属的吸附和解吸附，吸附的金属随悬浮颗粒沉降，底泥中的金属再悬浮，以及在水和沉积物交界面间金属的扩散运输
。
[0013]其中：其中：其中：其中：式中：为水体中吸附态重金属质量浓度，；为吸附过程中溶解态重金属浓度，；为解吸过程中溶解态重金属浓度，；为沉积过程吸附态重金属浓度，；为起悬过程吸附态重金属浓度，；为计算时段，；为水体中的解吸率，；为重金属在颗粒态和水之间的分配系数；为水体中溶解态重金属质量浓度，；为水体中悬浮颗粒
SS
质量浓度，；为悬浮颗粒
SS
的沉降速度，；为计算层厚度，；为悬浮颗粒
SS
的再悬浮率，；为底泥里吸附态重金属浓度，；为沉降通量，
。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述
S3
中，在流域长时间序列河流水质分析的基础上，结合历史遗留矿区地表水环境资料进行分析，确定典型设计水文条件，进行地表水环境数学模型的训练
。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述
S3
中，基于已筛选的典型情景方案设计水文条件，开展河流水环境质量模拟，分析在典型情景方案下，河流污染物浓度的分布情况及确定污染物指标的达标距离，获得典型情景方案下污染物河流达标断面
。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述
S5
中，将河流污染控制断面最大允许污染负荷与矿区废水按照排放标准达标排放的污染负荷进行对比，设置河流污染控制断面阙值
。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述
S6
中，设置河流污染控制断面至河流达标控制断面为河段缓冲区，河段污染控制断面为矿区污染负荷输入的概化点，基于地表水环境质量标准获取河流污染控制断面阙值要求，设置矿区废水治理目标
。
[0018]本专利技术提供的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，与现有技术相
比，其有益效果有：本专利技术构造了历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值的确定方法
。
其填补了历史遗留矿区所在流域地表水环境管理目标不明确的现实问题；设置河流缓冲区，有效地将污染物排放标准与地表水环境质量标准进行有机衔接
。
通过合理的确定地表水治理界限及明确河流断面管控阙值，在一定程度上合理利用河流纳污能力，减少过度控污的投入
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：获取历史遗留矿区地表水环境资料；
S2
：搭建地表水环境数学模型；
S3
：制定典型情景方案并进行水质达标距离模拟；
S4
：基于典型情景方案设置污染物河流达标断面；
S5
：基于地表水环境数学模型计算河流污染控制断面污染负荷；
S6
：设置河流污染控制断面阙值；所述
S2
中，分别搭建水动力模块
、
降雨径流模块
、
水质模块
、
重金属模块的地表水环境数学模型
。2.
根据权利要求1所述的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，其特征在于：所述历史遗留矿区地表水环境资料具体包括气象数据
、
水文数据
、
水质数据及污染源负荷数据
。3.
根据权利要求2所述的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，其特征在于：所述气象数据
、
水文数据
、
水质数据及污染源负荷数据通过数据拟合得到模型输入参数
。4.
根据权利要求3所述的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阙值确定方法，其特征在于，所述水动力模块搭建如下：在于，所述水动力模块搭建如下：其中，为流量，；为沿水流方向空间坐标，；为时间坐标，；为旁侧入流流量，入流为正，出流为负，；为主槽过水断面面积，；为重力加速度，；为谢才系数；为水力半径，；为水流速度分布系数；所述降雨径流模块搭建如下：所述降雨径流模块搭建如下：其中，为地表储水量，；为降雨形成的径流量，；为流域面积，；流域平均降雨量，；为产流系数，为常数；所述水质模块搭建如下：
其中，为浓度，；为扩散系数，；为断面面积，；为线性衰减系数；为源项浓度，；为旁侧入流，；为空间坐标，；为时间坐标，；所述重金属模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一舒，项赟，刘晓文，周泉，任秀文，卢文洲，周道坤，王炜，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所生态环境部生态环境应急研究所，
类型：发明
国别省市：