海河流域水環(huán)境變化規(guī)律與風(fēng)險評價

內(nèi)容概要

《海河流域水環(huán)境變化規(guī)律及風(fēng)險評價》基于流域水資源短缺、水環(huán)境惡化和生態(tài)系統(tǒng)退化交互作用機(jī)理，揭示了海河流域特征有機(jī)、無機(jī)以及新型污染物變化規(guī)律，提出了耦合水質(zhì)-水量-水生態(tài)的流域水環(huán)境風(fēng)險評價模型與方法體系，創(chuàng)建了在流域、子流域和生態(tài)單元不同尺度上流域水環(huán)境風(fēng)險評價理論框架，并在海河流域、灤河流域和河口不同尺度下進(jìn)行了案例研究；建立了流域濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系，并對城市水系和白洋淀水生態(tài)健康進(jìn)行了評價；探討了海河流域地下水水質(zhì)、水量變化、對生態(tài)環(huán)境的影響及對策，提出了海河流域水環(huán)境管理模式，對流域水資源持續(xù)利用具有重要意義。
《海河流域水環(huán)境變化規(guī)律及風(fēng)險評價》可供環(huán)境科學(xué)與工程、生態(tài)學(xué)、水資源管理和水利學(xué)等領(lǐng)域的研究人員以及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考使用。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 研究背景與意義1.2 理論基礎(chǔ)1.3 研究框架第2章 海河流域水環(huán)境變化機(jī)制2.1 流域水環(huán)境特征污染物篩選2.2 特征污染物的環(huán)境行為2.3 流域水環(huán)境污染的時空變化規(guī)律及生態(tài)效應(yīng)2.4 海河流域新型污染的變化特征第3章 海河流域典型生態(tài)單元水環(huán)境變化3.1 子流域/水系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(huán)境承載力及城市水代謝系統(tǒng)動態(tài)仿真模型4.1 流域/區(qū)域水環(huán)境承載力量化模型4.2 海河流域典型城市水代謝系統(tǒng)動態(tài)仿真4.3 基于水代謝的海河流域典型城市環(huán)境承載力動態(tài)仿真第5章 海河流域水環(huán)境風(fēng)險評估5.1 流域尺度綜合評價5.2 子流域尺度相對風(fēng)險評價5.3 海河河口水環(huán)境風(fēng)險評價5.4 水環(huán)境風(fēng)險安全閾值5.5 水環(huán)境風(fēng)險管理對策第6章 流域水環(huán)境問題診斷方法及管理模式6.1 流域水環(huán)境質(zhì)量模型6.2 城市水系健康評價模式6.3 白洋淀濕地生態(tài)健康評價6.4 流域水環(huán)境管理模式第7章 海河流域地下水環(huán)境變化規(guī)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(zhì)變化7.3 對生態(tài)環(huán)境的影響7.4 對策與建議第8章 結(jié)論與展望8.1 結(jié)論8.2 創(chuàng)新點8.3 展望主要參考文獻(xiàn)彩圖

章節(jié)摘錄

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(jīng)濟(jì)社會活動對水循環(huán)的擾動強(qiáng)烈，使得流域水資源供需矛盾加大，水環(huán)境污染加重，生態(tài)退化，流域水環(huán)境風(fēng)險劇增。海河流域山區(qū)植被破壞、平原圍墾洼淀、修筑堤防和開挖新河，加速了地表徑流的循環(huán)過程，使地下徑流減少，形成了中國最大的地下水開采漏斗區(qū)；圍墾湖淀、開挖新河過度開發(fā)了流域水資源量，同時改變了土地利用類型；筑堤防、建水庫，改變了水資源分布，中斷了地表徑流循環(huán)。工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展，使得大量污水排入海河，造成了海河流域水環(huán)境復(fù)合污染嚴(yán)重。根據(jù)中國環(huán)境狀況公報，海河流域常規(guī)污染居七大流域之首，但對于流域內(nèi)持久性難降解有機(jī)污染物（POPs）、重金屬污染及新型污染物的分布規(guī)律及污染程度仍不明確。因此，常規(guī)監(jiān)測項目并不能完全揭示出海河流域?qū)嶋H污染狀況，而POPs、重金屬以及新型污染物等毒性大、危害強(qiáng)的污染物更應(yīng)引起廣泛的關(guān)注。1.1.1  海河流域概況海河流域地處我國華北平原，位于東經(jīng)112°～120°，北緯35°～43°，東臨渤海，西倚太行，南界黃河，北接內(nèi)蒙古高原，地跨八?。ㄗ灾螀^(qū)、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(nèi)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(qū)，北部為蒙古高原和燕山山區(qū)，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(nèi)北有燕山，西北有軍都山，西有五臺山、太行山，海拔一般在1000m上下，最高的五臺山達(dá)3058m。這些山脈環(huán)抱著平原，形成一道高聳的屏障。山地與平原近于直接交接，丘陵過渡區(qū)甚短。山地高原內(nèi)有張宣、陽蔚、涿懷延、大同、忻定、長治等盆地。流域?qū)儆跍貛|亞季風(fēng)氣候區(qū)。冬季受西伯利亞大陸性氣團(tuán)控制，寒冷少雪；春季受蒙古大陸性氣團(tuán)影響，氣溫回升快，風(fēng)速大，氣候干燥，蒸發(fā)量大，往往形成干旱天氣；夏季受海洋性氣團(tuán)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(jìn)退時間、強(qiáng)度、影響范圍等很不一致，致使降雨量的變差很大，旱澇時有發(fā)生；秋季為夏冬的過渡季節(jié)，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480mm，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(fā)量470mm，水面蒸發(fā)量1100mm，年平均無霜期150～220天，年平均日照數(shù)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系、海河南系、灤河和徒駭馬頰河四大水系、七大河系、10條骨干河流。其中，海河南系和海河北系是主要水系，由北部的薊運(yùn)河、潮白河、北運(yùn)河、永定河和南部的大清河、子牙河、漳衛(wèi)河組成；灤河水系包括灤河及冀東沿海諸河；徒駭馬頰河水系位于流域最南部，為單獨(dú)入海的平原河道。1.1.2  海河流域水環(huán)境與水資源現(xiàn)狀1.水污染嚴(yán)重1）污染物排放量大，復(fù)合污染加劇進(jìn)入20世紀(jì)80年代中期，隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的深入發(fā)展和工業(yè)體系的進(jìn)一步完善，全流域工業(yè)得到了迅速的發(fā)展，同時，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)在新的形勢下如雨后春筍般發(fā)展起來，工業(yè)的發(fā)展帶來了非常大的環(huán)境壓力，特別是效益低、污染重、分布廣的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)更是對環(huán)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(tài)環(huán)境造成了極大的危害，而且對人類產(chǎn)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(huán)保意識的提高，政府也加大了污水治理力度，20世紀(jì)90年代后水污染狀況有所好轉(zhuǎn)，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年以后由于工業(yè)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(yè)廢水排放量從1980年的20.4億m3增加到1995年的40.2億m3，之后由于企業(yè)環(huán)保意識的增強(qiáng)和治理措施的加強(qiáng)，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(jìn)入20世紀(jì)90年代后，流域人口增長趨勢減緩，再加上人們節(jié)水意識的增強(qiáng)，2004年以后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(yè)主要為造紙業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、化工制造業(yè)和電力業(yè)（表1.1）。4個重污染行業(yè)對海河的化學(xué)需氧量（COD）貢獻(xiàn)率為71.7%，氨氮貢獻(xiàn)率為61.6%，經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)率為21.6%。據(jù)2003年環(huán)境統(tǒng)計年報與上年相比，食品制造業(yè)對海河流域的COD貢獻(xiàn)率下降最快，由上年的6.3%降至本年的1.9%；而電力業(yè)的COD貢獻(xiàn)率則由上年的3.4%增至本年的5.7%。工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率為95.1%，重污染行業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率為95.4%。2003年廢水排放量36.7億t，其中，工業(yè)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(yè)COD50.2萬t，生活COD63.2萬t；氨氮總量10.8萬t，其中，工業(yè)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(yè)COD濃度高于生活COD濃度，因此流域污染治理重心應(yīng)繼續(xù)放在對工業(yè)企業(yè)的治理和監(jiān)控上。工業(yè)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(guān)系。2000年海河流域非點源污染物產(chǎn)生量COD737.75萬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(yǎng)殖污水，占76%，氨氮占73.5%?？偟⒖偭资呛锤粻I養(yǎng)化的重要因子，主要來自畜禽養(yǎng)殖和化肥使用。2）污染范圍廣，程度重20世紀(jì)80年代以后，隨著工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，工礦企業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水大量增加。20多年來，海河流域水污染已由局部發(fā)展到全流域，由下游蔓延到上游，由城市擴(kuò)散到農(nóng)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(xiàn)“有河皆污”的惡劣局面，其中永定河、漳衛(wèi)南運(yùn)河、徒駭馬頰河水系幾乎全河系都受到污染。相對來說，灤河、北三河、大清河水系水質(zhì)較好，還各有約40%的河流未受污染，主要是位于上游山區(qū)的河流。各水系平原河道均污染嚴(yán)重，海河干流也受到嚴(yán)重污染，需要定期引入灤水維持環(huán)境。1998年海河流域評價河長中受到污染的河長（水質(zhì)劣于Ⅲ類）達(dá)75%，其中嚴(yán)重污染（劣Ⅴ類）的河長高達(dá)到65%。以后有減少趨勢，但不明顯，污染仍然嚴(yán)重，2006年嚴(yán)重污染的河長約占60%。這是因為在流域中下游河道基本沒有基流，城市廢污水得不到稀釋，河道污染非常嚴(yán)重，有的河段COD濃度超過100mg/L，水體呈醬油色。水體以有機(jī)污染為主，主要污染物為COD、氨氮、揮發(fā)酚。豐、枯水期水質(zhì)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(zhì)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(jié)果相比，未受污染的河長比例減少了9.7%，嚴(yán)重受污染的河長所占比例增加了1.0%。各主要河流水質(zhì)受耗氧有機(jī)項目污染較普遍而且嚴(yán)重，主要的超標(biāo)項目有氨氮、化學(xué)需氧量、高錳酸鹽指數(shù)、揮發(fā)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(biāo)現(xiàn)象（圖1.5）。灤河及冀東沿海諸河、北三河和大清河水質(zhì)狀況較好，未受污染的河長比例超過40%，其中以大清河水系水質(zhì)狀況最好，有49.7%的河長未受污染。子牙河、漳衛(wèi)南運(yùn)河和徒駭馬頰河嚴(yán)重污染的河長均超過60%，其中徒駭馬頰河全年處于嚴(yán)重污染狀態(tài)（圖1.6）。3）水體自凈能力差，環(huán)境容量小由于水存量較少，基本上沒有徑流及流動性差等原因，自凈能力弱；又由于污染物進(jìn)入后，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于資源型缺水地區(qū)。1956～2005年水文系列總水資源量248億m3。人均總水資源占有量305m3，僅為全國平均的1/7，世界平均的1/27，遠(yuǎn)低于人均1000m3的國際水資源緊缺標(biāo)準(zhǔn)；畝均水資源量225m3，為全國的1/8。在全國各大流域中，海河流域的人均、畝均水資源量最低。海河流域多年平均降水量539mm，其中，山區(qū)527mm，平原566mm。從5年滑動平均降水量分析，1956～1965年年均降水量在585～587mm，屬豐水段；1966～1980年年均降水量在529～557mm，屬平水段；1981～1985年年均降水量486mm，屬枯水段；1986～1994年年均降水量在522～526mm，屬平水段；1998～2005年年均降水量478～485mm，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(yán)重（圖1.7）?！逗：恿饔蛩Y源公報2005年》的統(tǒng)計資料表明，2005年全流域天然年徑流量為121.86億m3，山丘區(qū)地下水資源量為103.94億m3，山丘區(qū)河川基流量為57.53億m3，平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給量為99.31億m3，平原區(qū)降雨入滲補(bǔ)給形成的河道排泄量為0.12億m3，地下水資源與地表水資源不重復(fù)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(xiàn)下降趨勢。1998～2006年海河流域各水系地表水資源量、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(fā)利用程度高據(jù)統(tǒng)計，目前海河流域的總供水量為402億m3，流域水資源開發(fā)利用率達(dá)98%，是全國10個水資源一級區(qū)中最高的，開發(fā)利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國際公認(rèn)的40%的上限。

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