河流域生态环保论文提纲

论文题目：保定府河流域水体污染源解析与治理技术体系研究

摘要：当今世界水资源短缺和水环境污染问题对各国,特别是发展中国家的生态环境和居民健康构成了严重威胁;各国都在加强河流水体污染治理力度,开展水污染控制新技术研究。河流水环境综合治理是一项艰巨的任务,一般需要巨大的环保投入和数十年持续不懈的努力。一般而言河流环境综合治理应遵循“源头减排、过程控制、末端修复、系统治理”的思路,其主要工作包括前期河流水环境现状调查,河流水质评价,河流污染源减排,污染物排放过程控制,河流水环境修复等环节,治理工作环环相扣,形成一个相辅相成、依次推进的,系统科学的综合治理体系。府河位于我国河流污染最严重的海河流域,属于大清河水系,处于白洋淀上游,为流入白洋淀的九河之一,且为九河中唯一穿越中型城市、常年有水的河流,长期以来府河流域水环境状况不容乐观;以府河为研究对象,开展华北地区缺水入淀（湖）河流水质调查、评价、污染源解析及水环境治理技术体系方面的研究工作,对白洋淀流域治理和雄安新区建设具有重要价值,也能为类似河流研究与实践工作提供参考。研究基于河流环境整治的一般过程开展;首先,开展环境调查与评价工作,掌握研究区域水环境现状和变化规律;继而,开展污染源识别与解析工作,识别主要污染物、污染源及其对污染状况的贡献程度;随后,进行河流水污染防治、水环境综合治理技术与管理措施方面的研究,寻求适宜的、系统的、科学有效的华北地区缺水入淀（湖）河流水环境综合治理技术体系。开展的主要工作及得到主要结论如下:进行了府河流域主要污染物时空分异特征分析。府河干流城区河段2014年DO为Ⅲ类,COD、氨氮、TN、TP为劣Ⅴ类;2018年DO为Ⅰ-Ⅲ类,COD、氨氮、TN、TP为Ⅲ-Ⅴ类;上述两年份DO浓度均为先减小,随后小幅增加,10-11月份大幅增加,7-8月份出现DO浓度最低点;2014年3-11月份COD、氨氮、TN、TP随时间先增加,7-8月降低,9-11月份大幅增加,2018年4-7月份小幅降低,8-11月份大幅降低。2018年府河流域全年DO浓度处于Ⅰ-Ⅲ类,COD、氨氮、TN、TP四个指标4-8月基本为Ⅴ-劣Ⅴ类,9-11月为Ⅲ-Ⅴ类,全年上述5项指标城区河段监测点变化幅度大于近郊和农村监测点,各支流中护城河水质变化最大。针对府河干流城区河段2013-2018年6-8月份水质开展的肯达尔检验结果显示,该时段府河干流城区段pH、COD、TN、TP四个指标均无明显变化趋势,氨氮、浊度呈现“显著下降”和“高度显著下降”趋势,DO呈现“高度显著上升”趋势。基于层次分析法和熵权法联合改进模糊综合评价模型,开展了府河流域水体水质多级综合评价。2014年府河干流城区河段不同水文期各监测点均为劣Ⅴ类隶属度最大,且位于下游的F4、F5、F6水质好于上游的F1、F2、F3;多数监测点水质总体情况为丰水期＞平水期＞枯水期;监测河段不同的水文期劣Ⅴ类水质标准的隶属度次序为枯水期（0.8814）＞平水期（0.8333）＞丰水期（0.7559）;监测河段全年对各水质标准隶属度排序情况为劣Ⅴ类（0.8172）＞Ⅴ类（0.1063）＞Ⅳ类（0.0616）＞Ⅲ类（0.0151）＞Ⅱ类（0）＞Ⅰ类（0）。2018年府河流域全年对水质标准隶属度排序情况为劣Ⅴ类（0.4955）＞Ⅳ类（0.1401）＞Ⅴ类（0.1174）＞Ⅲ类（0.1000）＞Ⅱ类（0.0722）＞Ⅰ类（0.0748）。基于聚类分析、主成分分析、绝对主成分-多元线性回归分析等原理开展了府河流域污染源解析工作。利用聚类分析的原理将污染源解析划分为城区、近郊和农村3个区域。利用主成分分析法开展了各区域不同水文期的污染源识别发现:城区平水期存在两个主要污染源,解释了总体方差的51.151%和30.914%,丰水期存在两个主要污染源,解释了总体方差的53.016%和26.240%,枯水期存在一个主要污染源,解释了总体方差的63.897%。近郊平水期存在两个主要污染源,解释了总体方差的52.304%和26.448%;丰水期存在两个污染源,解释了总体方差的59.672%和26.113%;枯水期存在两个主要污染源,解释了总体方差的61.692%和20.758%。农村平水期存在两个主要污染源,解释了总体方差的49.033%和32.74%;丰水期主要存在两个污染源,解释了总体方差的48.159%和23.900%;农村枯水期存在三个主要污染源,解释了总体方差的53.495%、23.158%和20.033%。利用APCS-MLR模型计算得到了各区域不同水文期主要污染源对水体中DO、COD、氨氮、TN、TP等指标的贡献率。开展了芦苇潜流人工湿地处理府河水的模拟试验研究。实验室模拟装置出水COD浓度位于15.06-22.48mg/L之间,处于Ⅱ-Ⅳ类标准之间,去除率位于40.24%-55.09%之间;出水氨氮浓度为1.22-1.88mg/L,处于Ⅲ-Ⅴ类标准之间,去除率位于54.26%-67.05%之间;出水TP浓度为0.20-0.40mg/L,处于Ⅲ-Ⅴ类标准之间,去除率位于63.64%-78.02%之间。整体而言陶粒湿地出水好于碎石湿地模拟装置,且出水中COD、氨氮和TP均能满足府河水体功能定位要求。探索构建了府河流域水环境综合治理技术体系。该体系分为污染源与生态拦截技术体系涵盖面源污染控制、点源污染控制和生态垃圾三个方面,包括城市面源、农村面源、工业点源、生活点源和生态拦截等技术特点及其在府河流域的具体应用建议;支流及上游干流（城区）水质改善与综合治理技术体系、中下游干流（近郊与农村）水质改善与修复技术体系均涵盖河流动力调控、底质改善、水质改善和生态修复等四方面,包括引清调水、充氧曝气、疏浚清淤、生态浮岛、人工湿地、生境恢复等具体技术的特点及适应性。探讨分析了府河流域水环境治理维护管理体系。认为府河流域水环境治理维护管理应从完善落实河流保护管理相关法律规范、组建科学高效的河流综合管理机构、构建河流保护与管理服务信息系统、规范河流治理工程建设与运营维护等四个方面开展。

关键词：府河流域;主要污染物;时空分异特征;模糊综合评价;污染源解析;治理技术体系;潜流人工湿地

学科专业：农业水土工程

摘要

abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 河流污染物时空分异特征

1.2.2 河流水质评价

1.2.3 河流污染源解析

1.2.4 河流水环境治理技术

1.3 研究目的与内容

1.3.1 研究目的

1.3.2 研究内容

1.4 课题来源与技术路线

2 研究区域与研究方案

2.1 研究区域概况

2.2 研究方案

2.2.1 研究工作概述

2.2.2 水样采集与保存

2.2.3 测定方法和主要仪器

3 府河主要水体污染物时空分异特征及变化趋势分析

3.1 府河保定市区段主要水质指标时空分异特征

3.1.1 府河保定市区段主要水质指标空间变化特征

3.1.2 府河保定市区段主要水质指标时间变化特征

3.2 府河流域主要水质指标时空分异特征分析

3.3 基于季节性Kendall模型的府河水质变化趋势分析

3.3.1 季节性Kendall检验模型原理

3.3.2 季节性Kendall检验过程

3.3.3 水质变化趋势结果分析

4 府河流域水体水质多级模糊综合评价

4.1 基于AHP-熵权法组合赋权的河流水质多级模糊综合评价模型

4.1.1 模糊综合评价模型

4.1.2 河流水质多级模糊综合评价模型

4.2 府河流域水体水质多级模糊综合评价

4.2.1 府河保定城区河段水质多级模糊综合评价(2014年)

4.2.2 府河流域水质多级模糊综合评价(2018年)

5 府河流域水体主要污染源解析

5.1 基于聚类分析的府河流域水体污染源解析区域划定

5.2 基于PCA模型的府河流域水体污染源识别

5.2.1 主成分分析模型(PCA)

5.2.2 府河流域不同研究分区水体主要污染源判别

5.3 府河流域水污染主要来源分析

5.3.1 工业污染

5.3.2 生活污染

5.3.3 面源污染

5.4 基于APCS-MLR模型的府河流域水体污染源贡献率分析

5.4.1 绝对主成分多元线性回归分析模型(APCS-MLR)

5.4.2 府河流域不同研究分区水体主要污染源贡献率分析

6 府河流域水环境综合治理技术体系研究

6.1 芦苇潜流人工湿地处理府河水的试验效果分析

6.2 府河流域水环境综合治理技术体系构建

6.2.1 府河流域污染源控制与生态拦截技术体系

6.2.2 府河支流及上游干流(城区)水质改善与综合治理技术体系

6.2.3 府河中下游干流(近郊与农村)水质改善与修复技术体系

6.3 府河流域水环境治理维护与管理工作探讨

6.3.1 完善落实河流保护管理相关法律规范

6.3.2 组建科学高效的河流综合管理机构

6.3.3 构建河流保护与管理服务信息系统

6.3.4 规范河流治理工程建设与运营维护

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

参考文献

致谢