[发明专利]基于水功能区水质目标的湖库水环境容量精细化调控方法

说明书

本发明公开了一种基于水功能区水质目标的湖库水环境容量精细化调控方法，通过采集基础数据来构建湖泊大水体水动力、水质数学模型，所述基础数据包括：湖泊水下地形数据以及气象、水文、水质监测数据；依次获取每条入湖库河流在河口污染扩散区内的水质—污染源响应系数、污染责任率、入湖库河流允许污染总量，最终获得重点区域的污染削减量及削减率。该方法克服了传统方法中以湖区某一点水质变化来计算湖库水环境容量的不足，充分考虑了在水体水动力影响下，空间上不同入湖点位的污染物质在大水体中迁移、转化以及降解过程，便于针对重点污染区域进行入湖河流的污染物限排控制调控工作。

技术领域

本方法涉及水利工程领域，尤其涉及水环境调控领域，具体为基于水功能区水质目标的湖库水环境容量精细化调控方法。

背景技术

湖泊和水库不仅在区域气候调节及水文循环中扮演着重要的角色，而且还兼具防洪发电航运、饮用水源地、工农业用水以及景观娱乐等多重功能，与人类的日常生活息息相关。随着物质生活的逐步提高，人们对周边生活环境提出了更高的要求，而湖库水环境的改善是其中的最为重要的内容。但伴随着城镇化进程的加快、人口数量的快速增长以及工农业追求的高回报性，这些因素给湖库水环境造成了极大的压力。众多湖库面临着湖岸线快速萎缩、生态功能显著退化以及生物资源急剧减少的环境问题，尤以外源污染物过量输入导致的湖库富营养化现象最为突出。因此，如何寻找湖库水环境保护与社会经济快速发展之间的平衡点，是当前湖库水环境保护的一大热点问题。

相比于河流或者其他水体来说，湖库水体具有入流出流水量相对较小、流速相对较慢以及营养物质(泥沙、有毒物质)容易聚集等特点。此外，湖库具有较大的水体面积，对于污染物的输入具有较大的承载能力。如何确定湖库的水环境承载力，即湖库的水环境容量，是寻找湖库水环境保护与社会经济快速发展之间平衡点的重要工作。湖库水环境容量研究综合考虑了受纳水体的水质目标、流域污染物输入的时空变化特征以及水体水质背景值等因素，逐渐成为国内研究的热点问题。从目前来看，在进行湖库水环境容量计算时，通常以湖库平均水质状况或者某一固定的点位(断面)的水质状况来反映湖库的综合水环境状态，但该方法是假设湖库的水质状况是一个完全均匀的混合体，未考虑由于水体复杂的水动力条件造成的湖库水环境的空间异质性，这与实际情况有较大的冲突，所计算出来的湖库水环境容量也会有较大的误差。因此，如何以湖库的水环境状态倒逼流域入湖污染输入量，同时还要兼顾在大水体水动力条件扰动下造成的湖库水环境空间异质性这一现实条件，是未来湖库水环境容量计算的发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于水功能区水质目标的湖库水环境容量精细化调控方法，该方法区别于传统的湖库水体水环境容量计算方法，采用以入湖(库)河口污染降解区内的水质状态变化作为入湖河流污染限排浓度的评判基准，明晰每条入湖河流的污染物质在湖泊大水体水动力条件影响下，对于每个河口污染降解区内水质波动所分担的责任。该方法克服了传统方法中以湖区某一点(断面)水质变化来计算湖库水环境容量的不足，充分考虑了在水体水动力影响下，空间上不同入湖点位的污染物质在大水体中迁移、转化以及降解过程，便于针对重点污染区域进行入湖河流的污染物限排控制调控工作，为湖库水环境精细化治理提供了坚实的基础。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

本方法为一种基于水功能区水质目标的湖库水环境容量精细化调控方法，该方法针对现有的湖库水环境容量计算方法中存在的问题，提出将入湖污染总量计算评判基准设置在污染源(入湖河流)河口污染降解区内而不是传统的湖区某一点(断面)的水质状态，能够克服传统方法中忽略了湖泊大水体水动力的影响作用，以及不能针对湖库重点区域水质变化进行入湖污染限排管控工作的问题。该方法需要采集湖泊水下地形数据、以及气象、水文、水质监测数据，通过构建湖泊大水体水动力、水质数学模型，依次获取在每条入湖河流在河口污染降解区内的水质—污染源响应系数、污染责任率、入湖河流的限排浓度、湖泊入湖污染总量以及重点区域的污染削减量及比例。具体包括以下步骤：