基于MIKE SHE模型的洋河流域水環(huán)境模擬研究

李澤實(shí) 辛小康 劉瑞芬

摘 要：張家口市作為京津冀水源涵養(yǎng)功能區(qū)及冬奧會(huì)舉辦場(chǎng)地，當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水環(huán)境提出了更高要求，改善流經(jīng)張家口市7區(qū)4縣的洋河水環(huán)境迫在眉睫?；贛IKE SHE模型，建立洋河水環(huán)境對(duì)流域排污的響應(yīng)關(guān)系，評(píng)估3種不同點(diǎn)源和面源污染控制方案下洋河水質(zhì)改善效果，結(jié)果表明：在平水年來(lái)水情況下，基礎(chǔ)情景下2019年洋河干流關(guān)鍵斷面八號(hào)橋COD和TP全年達(dá)標(biāo)率僅為33%和75%;方案一僅控制城鎮(zhèn)生活污水（點(diǎn)源污染）使其達(dá)標(biāo)排放，八號(hào)橋斷面COD和TP達(dá)標(biāo)率提高至100%;方案二控制農(nóng)村生活污水（面源污染）使其達(dá)標(biāo)排放，八號(hào)橋斷面COD和TP達(dá)標(biāo)率分別提升至58%和82%;方案三同時(shí)控制點(diǎn)源污染和面源污染，水質(zhì)改善效果最好，可以避免來(lái)水過(guò)少時(shí)出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境;MIKE SHE模型;洋河流域

中圖分類(lèi)號(hào)：X522;TV211.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2022.02.020

引用格式：李澤實(shí)，辛小康，劉瑞芬.基于MIKE SHE模型的洋河流域水環(huán)境模擬研究[J].人民黃河，2022，44（2）：100-105.

Abstract： Zhangjiakou City becomes one of the Beijing-Tianjin-Hebei water conservation function areas and venues for the Winter Olympics. The local social and economic development has put forward higher requirements on water environment. It is urgent to improve the local water environment of the Yanghe River which flowing through 7 districts and 4 counties of Zhangjiakou City. Based on the MIKE SHE model， the input-response relationship between pollutant emission and water quality in Yanghe River basin was established， and the water quality improvement effect of the three different point/non-point source pollution control schemes was evaluated. The results show that in 2019， COD and TP concentrations of the key No. 8 bridge section of the Yanghe main s tream compliant to class Ⅲ of standard of water enviroment is only 33% and 75% （basic scheme）. Controlling the point source of urban sewage can increase COD and TP compliance rates of the No. 8 bridge section to 100%. Controlling the non-point source rural sewage makes COD and TP compliance rates of the No. 8 bridge section 58% and 82%， respectively. The controlling of both urban sewage and rural sewage not only improves the water environment best， but also can avoid standard-exceeding of water quality issues under low flow scenarios. To improve the water environment in the Yanghe River Basin， urban sewage should be focused and rural sewage control should be implemented as much as possible.

Key words： water environment improvement;MIKE SHE model;Yanghe River Basin

水資源是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要自然資源。我國(guó)水資源時(shí)空分布不均，呈南多北少的特征[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，水環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水環(huán)境日趨惡化，不僅威脅人們的用水安全，還將影響國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展[2]。水資源匱乏及水環(huán)境污染問(wèn)題在我國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)尤其嚴(yán)重[3]。我國(guó)京津冀地區(qū)水資源供需矛盾突出、水污染嚴(yán)重。京津冀地區(qū)人均水資源量?jī)H286 m3，為全國(guó)平均水平的13%，國(guó)控?cái)嗝嫠|(zhì)為劣Ⅴ類(lèi)的比例達(dá)39.1%[4]。在“京津冀協(xié)同發(fā)展”國(guó)家戰(zhàn)略背景下，當(dāng)?shù)厮h(huán)境污染問(wèn)題已成為影響該戰(zhàn)略實(shí)施的重要因素，提升該地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量迫在眉睫。京津冀地區(qū)張家口市作為京津冀水源涵養(yǎng)區(qū)，同時(shí)是承辦2022年冬奧會(huì)的主要場(chǎng)地，其水環(huán)境質(zhì)量提升需求迫切。此外，國(guó)家《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》要求，張家口市重要河流洋河八號(hào)橋控制斷面達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。張家口市洋河八號(hào)橋斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)，須從流域角度出發(fā)，把握整個(gè)洋河流域水文循環(huán)和水質(zhì)演化的規(guī)律，找出張家口市水環(huán)境整治的重點(diǎn)，突破水污染防控工作的瓶頸。

通過(guò)模擬流域內(nèi)污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，得出污染物時(shí)空分布規(guī)律，可為流域水環(huán)境問(wèn)題的治理和管控提供有力支持。MIKE SHE模型是一種綜合性、確定性的完全分布式水文模型[5]。MIKE SHE模型以標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)格為輸入單元，通過(guò)多模塊耦合來(lái)表達(dá)大氣、地表及地下的水文循環(huán)過(guò)程，在空間信息的分布式表達(dá)、地表水與地下水交互作用描述及徑流模擬等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。MIKE SHE模型在國(guó)外得到了廣泛應(yīng)用，Windolf等[6]通過(guò)建立MIKE SHE模型計(jì)算了丹麥50%無(wú)資料地區(qū)的月徑流量;Refsgaard等[7]運(yùn)用MIKE SHE模型進(jìn)行水質(zhì)研究，模擬了自然硝酸鹽還原過(guò)程;Long等[8]采用MIKE SHE模型模擬了美國(guó)佛羅里達(dá)州大沼澤地國(guó)家公園總磷的運(yùn)移過(guò)程。MIKE SHE模型在國(guó)內(nèi)仍處于推廣階段[9]，黃粵等[10]證明MIKE SHE模型在干旱半干旱地區(qū)具有較好的適用性，賴(lài)冬蓉等[11]利用MIKE SHE模型對(duì)華北平原水資源狀況進(jìn)行了模擬及預(yù)測(cè)，但該模型在水質(zhì)模擬方面的應(yīng)用并不多見(jiàn)。

筆者以張家口市洋河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，基于MIKE SHE模型建立洋河流域的水文水質(zhì)模型，模擬預(yù)測(cè)洋河干流污染物的時(shí)空變化規(guī)律，并對(duì)比分析不同水污染控制方案下關(guān)鍵斷面八號(hào)橋的水質(zhì)狀況，以期為張家口市水環(huán)境狀況改善提供技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況

洋河流域位于我國(guó)北部干旱半干旱地區(qū)，橫跨整個(gè)張家口市，西至內(nèi)蒙古自治區(qū)和山西省，東達(dá)北京市，總面積1.62萬(wàn)km2，地勢(shì)西北高、東南低。洋河流域?qū)儆跍貛Т箨懠撅L(fēng)氣候區(qū)，其年平均氣溫為7.7 ℃，年降水量為350～400 mm，降水具有明顯季節(jié)性分布特征，6—9月降水量約占全年的75%。洋河發(fā)源于內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣和山西省陽(yáng)高縣，自西向東流入張家口市，在懷安縣由東洋河、西洋河和南洋河交匯而形成洋河干流，流經(jīng)張家口市區(qū)、宣化、下花園、懷來(lái)等7區(qū)4縣后，在懷來(lái)縣與桑干河交匯后流經(jīng)八號(hào)橋國(guó)控?cái)嗝?，注入官?gòu)d水庫(kù)，最終匯入永定河。洋河干流總長(zhǎng)約118 km。洋河流域概況見(jiàn)圖1。

洋河流域存在水資源供需矛盾和嚴(yán)重的水污染問(wèn)題[12]。根據(jù)《張家口市水體達(dá)標(biāo)方案》（張家口市環(huán)境保護(hù)局2016年編制），洋河流域水污染來(lái)源以點(diǎn)源污染為主，2014年洋河接納工業(yè)廢水排放量2 673萬(wàn)t，接納城鎮(zhèn)生活污水10 845萬(wàn)t。面源污染主要為農(nóng)村生活污水污染，2014年其COD入河量為2 677 t，TP為27.13 t;其次為農(nóng)業(yè)種植業(yè)面源污染、畜禽養(yǎng)殖污染，2014年COD入河量分別為300、465 t，TP入河量分別為12.01、45.10 t。

2 模型與方案

2.1 MIKE SHE模型構(gòu)建

將柴溝堡（南）、柴溝堡（東）、張家口（三）、石匣里（二）水文站所監(jiān)測(cè)的日均流量作為洋河干流的入流邊界，官?gòu)d水庫(kù)水文站水位作為洋河干流的出流水位邊界，利用ArcGIS的水文分析功能進(jìn)行流域劃分，并根據(jù)劃分的匯水區(qū)確定研究區(qū)范圍。根據(jù)研究區(qū)大小及所獲數(shù)字高程模型（DEM）的精度，水平上將模擬區(qū)域離散成1 000 m×1 000 m的網(wǎng)格，共200列、120行。DEM數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：//www.gscloud.cn），精度為30 m×30 m。

MIKE SHE模型包括坡面流、蒸散發(fā)、非飽和帶、飽和帶以及河流與湖泊5個(gè)模塊。

（1）坡面流模塊。主要涉及3個(gè)參數(shù)：曼寧系數(shù)、貯水系數(shù)和初始水深，根據(jù)流域特性分別取經(jīng)驗(yàn)值30 m1/3/s、0 mm、0 m。

（2）蒸散發(fā)模塊。利用ArcGIS軟件，根據(jù)已有雨量和蒸發(fā)站點(diǎn)位置生成泰森多邊形，以.shp的格式輸入到模型中。日降雨和蒸發(fā)數(shù)據(jù)以.dfs0格式輸入模型。降雨、蒸發(fā)數(shù)據(jù)均源自《中華人民共和國(guó)水文年鑒——海河流域水文資料》（2013—2016年）。蒸散發(fā)模塊考慮植物蒸騰作用和根系截留作用，需要輸入土地利用數(shù)據(jù)，并根據(jù)當(dāng)?shù)赝恋乩脤?shí)際情況設(shè)置各土地利用類(lèi)型所對(duì)應(yīng)的葉面積指數(shù)和根系深度。土地利用數(shù)據(jù)源自中國(guó)水利水電科學(xué)研究院。

（3）非飽和帶模塊。選用Richards方程模擬非飽和帶水分運(yùn)移，垂向上將研究區(qū)土壤劃分為多層，由Van Genuchten模型描述土壤水分特性曲線(xiàn)θ—ψ（其中θ為土壤含水率、ψ為土壤水勢(shì)）和導(dǎo)水率特征曲線(xiàn)K（θ）（土壤含水率θ與土壤導(dǎo)水率K的關(guān)系曲線(xiàn)）。所用土壤類(lèi)型圖源自寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)數(shù)據(jù)中心《基于世界土壤數(shù)據(jù)庫(kù)（HWSD）的中國(guó)土壤數(shù)據(jù)集（v1.1）（2009）》，采用的土壤分類(lèi)系統(tǒng)主要為FAO-90，土壤空間分布見(jiàn)圖2?；谠摂?shù)據(jù)，并應(yīng)用USDA開(kāi)發(fā)的土壤計(jì)算軟件SPAW，可估算Van Genuchten模型各參數(shù)，以此來(lái)描述土壤水力特性，求解Richards方程。

（4）飽和帶模塊。根據(jù)《中國(guó)地下水資源（河北卷）》，將模擬區(qū)飽和帶概化成3層，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。研究中模型外邊界條件選擇零通量，模型中無(wú)內(nèi)邊界條件。

（5）河流與湖泊模塊。將以上4個(gè)模塊通過(guò)MIKE SHE中“河道鏈接（river link）”與一維水動(dòng)力MIKE11模塊耦合。MIKE11河網(wǎng)數(shù)據(jù)由DEM經(jīng)ArcGIS水文分析后基于現(xiàn)狀河網(wǎng)校核而成，河道斷面數(shù)據(jù)一部分來(lái)源于《中華人民共和國(guó)水文年鑒——海河流域水文資料》，一部分由DEM數(shù)據(jù)提取而成，剩余斷面按2 km步長(zhǎng)自動(dòng)插值形成。此外，由于洋河干流宣化段涉及河道型水庫(kù)洋河水庫(kù)，因此該水庫(kù)范圍內(nèi)斷面數(shù)據(jù)由水庫(kù)庫(kù)容—水位曲線(xiàn)及水庫(kù)高程信息估算。洋河水庫(kù)出口設(shè)置一個(gè)可控水工建筑物，出水流量數(shù)據(jù)按照實(shí)際出庫(kù)流量給定。MIKE11模塊中主要參數(shù)有河床糙率、河床滲漏系數(shù)和初始水位[13]，分別為30 m1/3/s、1.00×10-7 s-1、0.3 m。

流域污染源數(shù)據(jù)來(lái)源于《張家口市水體達(dá)標(biāo)方案》，洋河國(guó)控?cái)嗝嫠|(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)自于張家口市環(huán)境監(jiān)測(cè)站。洋河流域水污染分為點(diǎn)源污染和非點(diǎn)源污染，其中點(diǎn)源污染包括工業(yè)廢水污染、城鎮(zhèn)生活污水污染，面源污染主要包括農(nóng)業(yè)種植面源污染、農(nóng)村生活污水面源污染和畜禽養(yǎng)殖污染。

2.2 模型水量率定及驗(yàn)證

模型水量率定選取的參數(shù)包括河床糙率、河床滲漏系數(shù)、非飽和帶（即土壤）參數(shù)和飽和帶相關(guān)參數(shù)，見(jiàn)表2。

將洋河八號(hào)橋斷面實(shí)測(cè)流量作為率定及驗(yàn)證的依據(jù)，采用2013年月數(shù)據(jù)進(jìn)行率定，2014年月數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

式中：RMSE為均方根誤差，通常RMSE大于平均絕對(duì)誤差，兩者的差值反映誤差的離散程度;obsi為第i個(gè)觀(guān)測(cè)值;simi為第i個(gè)模擬值;n為觀(guān)測(cè)值的個(gè)數(shù)。

式中：Qobs，i為第i個(gè)流量觀(guān)測(cè)值;Qsim，i為第i個(gè)流量模擬值;Ens為效率系數(shù)，一般認(rèn)為流量模擬中Ens值大于0.5時(shí)模型符合要求。

模型流量率定及驗(yàn)證期模擬結(jié)果見(jiàn)圖3。率定期RMSE值為0.89 m3/s，略大于平均絕對(duì)誤差0.70 m3/s，說(shuō)明率定期誤差離散程度不大，Ens值為0.698，結(jié)果符合水文模擬精度要求。模型驗(yàn)證期RMSE值為0.76 m3/s，略大于平均絕對(duì)誤差0.67 m3/s，Ens值為0.660，說(shuō)明模型具有可靠性。

2.3 模型水質(zhì)率定及驗(yàn)證

污染源數(shù)據(jù)經(jīng)概化后輸入到MIKE SHE模型中，水質(zhì)模擬中選擇率定的參數(shù)有污染物衰減系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)。在模型中，COD、TP衰減系數(shù)率定值為0.017/h和0.05/h;擴(kuò)散系數(shù)為3～18 m2/s，與河流流速有關(guān)。同樣將洋河八號(hào)橋斷面實(shí)測(cè)月水質(zhì)數(shù)據(jù)作為率定及驗(yàn)證的依據(jù)，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)為平均相對(duì)誤差η。

水質(zhì)率定期及驗(yàn)證期模擬結(jié)果見(jiàn)圖4。COD率定期、驗(yàn)證期平均相對(duì)誤差分別為23%、29%，TP率定期、驗(yàn)證期平均相對(duì)誤差分別為21%、19%，均滿(mǎn)足小于30%的要求[14]。

2.4 洋河水環(huán)境改善方案設(shè)置

（1）污染源概化。根據(jù)鄧富亮等[15]提出的控制單元的概念，將行政區(qū)劃與流域水文單元相結(jié)合，合理劃分控制單元，使污染物概化更加精細(xì)準(zhǔn)確。首先，基于數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)生成水文單元;其次，在水文單元的基礎(chǔ)上，疊加控制斷面、水系地圖、土地利用等數(shù)據(jù)，識(shí)別匯水單元;最后，將匯水單元與行政區(qū)劃和行政駐地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析后生成控制單元。本文利用ArcGIS水文分析功能[16]將研究區(qū)劃分為71個(gè)水文單元，與張家口市149個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行疊加分析，綜合洋河流域水文地質(zhì)情況，最終得到55個(gè)控制單元。

洋河水質(zhì)基礎(chǔ)情景模擬采用《張家口市水體達(dá)標(biāo)方案》中2019年污染負(fù)荷數(shù)據(jù)。張家口市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)COD、TP入河量分布見(jiàn)圖5（其中：左邊空白部分屬于山西及內(nèi)蒙古，多為山地、草地，人煙稀少，認(rèn)為沒(méi)有污染源輸入;右側(cè)空白部分位于官?gòu)d水庫(kù)下游，屬北京市，不影響模型對(duì)上游目標(biāo)斷面的模擬），污水入河量為16 343萬(wàn)t/a，COD入河量為17 993.2 t/a，TP入河量為233.4 t/a。將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污染負(fù)荷統(tǒng)計(jì)到各控制單元內(nèi)，依據(jù)控制單元的匯水屬性將污染負(fù)荷概化至對(duì)應(yīng)的河道斷面。

（2）基礎(chǔ)情景。鑒于水文數(shù)據(jù)的未知性，基礎(chǔ)情景模擬中水文氣象數(shù)據(jù)采用典型水文年1985年（平水年）數(shù)據(jù)。基于率定、驗(yàn)證后的MIKE SHE模型，模擬無(wú)水環(huán)境改善措施下洋河流域水環(huán)境狀況?；A(chǔ)情景模擬結(jié)果見(jiàn)圖6，可知八號(hào)橋國(guó)控?cái)嗝鍯OD含量?jī)H在2月、7月、10月和11月達(dá)到Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，全年達(dá)標(biāo)率僅為33%;TP含量在1月、6月和12月無(wú)法達(dá)到Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，全年達(dá)標(biāo)率為75%。

（3）改善方案。針對(duì)張家口市向洋河流域的排污狀況，對(duì)點(diǎn)源和面源污染進(jìn)行控制，設(shè)置3種水環(huán)境改善方案。分析張家口市向洋河流域的排污數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)源污染城鎮(zhèn)生活污水污染占比最高，COD貢獻(xiàn)率達(dá)47%，TP貢獻(xiàn)率達(dá)41%。張家口市2014年近220萬(wàn)城鎮(zhèn)人口，城鎮(zhèn)生活污水達(dá)11 950萬(wàn)t，而已建城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)的污水處理能力僅為10 734萬(wàn)t/a，污水處理廠(chǎng)基本處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，張家口市絕大部分污水處理廠(chǎng)出水水質(zhì)未達(dá)到2017年年底前全面達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)方案一，控制點(diǎn)源污染，將張家口市城鎮(zhèn)生活污水全部收集起來(lái)，集中處理后使排放水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。面源污染源中農(nóng)村生活污水污染具有隨機(jī)性、廣泛性、滯后性、模糊性、潛伏性等特點(diǎn)。張家口市目前農(nóng)村人口近180萬(wàn)，生活污水產(chǎn)生量近5 200萬(wàn)t/a。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，目前張家口市110多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)基本沒(méi)有污水處理設(shè)施，直排現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致大量農(nóng)村生活污染物入河。資料表明，張家口市農(nóng)村生活污染物COD、TP入河量達(dá)2 000、20 t/a，嚴(yán)重威脅洋河流域水環(huán)境質(zhì)量。故設(shè)計(jì)方案二，控制農(nóng)村生活污水面源污染，100%收集沿河43個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水，集中處理后出水水質(zhì)按照一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)排入洋河。方案三同時(shí)控制點(diǎn)源污染和面源污染，城鎮(zhèn)生活污水、沿河43個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水100%收集處理后，出水水質(zhì)均按照一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)排放。圖6 基礎(chǔ)情景水質(zhì)模擬

3 結(jié)果與討論

方案一僅考慮對(duì)城鎮(zhèn)生活污水排放的控制，2019年城鎮(zhèn)生活污水入河量為11 950萬(wàn)t/a，其中COD入河量為5 975.06 t/a，TP入河量為59.75 t/a，對(duì)比基礎(chǔ)情景，COD、TP的年入河削減量分別為5 829、117.80 t/a。COD平均質(zhì)量濃度由基礎(chǔ)情景的24.0 mg/L降至12.4 mg/L，TP平均質(zhì)量濃度由0.16 mg/L降至0.08 mg/L。若實(shí)施方案一，則洋河八號(hào)橋斷面COD和TP完全達(dá)標(biāo)，這相較于基礎(chǔ)情景中COD、TP全年達(dá)標(biāo)率33%、75%，改善效果明顯。考慮隨著張家口市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平的提高，城鎮(zhèn)生活污水排放量增加，僅依靠污水處理廠(chǎng)控制點(diǎn)源污染的水環(huán)境改善方案可行性欠佳，還需加強(qiáng)非點(diǎn)源污染的治理。

方案二僅控制農(nóng)村生活污水排放，其與基礎(chǔ)情景相比，部分農(nóng)村生活污水集中處理，約40%之前未經(jīng)處理直接排放的生活污水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，最終處理后入河的農(nóng)村生活污水為2 208萬(wàn)t/a，其中COD、TP入河量分別為1 939、19 t/a?；A(chǔ)情景中農(nóng)村面源污染物產(chǎn)生后入河過(guò)程中本身存在削減過(guò)程，入洋河農(nóng)村生活污水、COD和TP分別為324萬(wàn)t/a、1 959 t/a和19.7 t/a。由圖7可知，若實(shí)施方案二，八號(hào)橋斷面COD全年達(dá)標(biāo)率將由基礎(chǔ)情景的33%提高至58%，TP全年達(dá)標(biāo)率則由基礎(chǔ)情景的75%提高至82%。即方案二對(duì)于污染物的入河削減效果有限，有必要結(jié)合我國(guó)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)規(guī)劃，采取多項(xiàng)措施，削減農(nóng)村污染物產(chǎn)生量，如改進(jìn)農(nóng)業(yè)耕作方式以減少農(nóng)業(yè)種植業(yè)污染、優(yōu)化畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物處理工藝以減少畜禽養(yǎng)殖業(yè)面源污染、健全農(nóng)村生活垃圾管理機(jī)制以減少?gòu)U棄生活垃圾污染等。

方案三將方案一和方案二結(jié)合起來(lái)，同時(shí)對(duì)點(diǎn)源和面源污染進(jìn)行控制。由圖8可知，同時(shí)對(duì)點(diǎn)源污染和面源污染實(shí)行控制措施，其水質(zhì)改善效果最明顯，相對(duì)于基礎(chǔ)情景，COD月平均質(zhì)量濃度由24.0 mg/L降低至11.4 mg/L，TP月平均質(zhì)量濃度由0.16 mg/L降低至0.077 mg/L，COD和TP達(dá)標(biāo)率均達(dá)到100%。方案一、方案三均能在平水年來(lái)水情況下達(dá)到相應(yīng)的水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，但方案一全年有3個(gè)月COD含量處于Ⅲ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)邊緣（見(jiàn)圖6），考慮到水文條件的波動(dòng)性，相對(duì)于方案三（見(jiàn)圖8），其更有可能在枯水年來(lái)水偏少時(shí)出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)。

綜上可知，3種方案中方案二效果最差，其原因是洋河流域點(diǎn)源污染負(fù)荷占比大、面源污染負(fù)荷占比小，在不對(duì)流域內(nèi)點(diǎn)源污染進(jìn)行控制的情況下，僅控制面源污染的水質(zhì)改善效果并不理想。

4 結(jié) 論

應(yīng)用MIKE SHE模型對(duì)洋河流域進(jìn)行水文水質(zhì)模擬，劃分基于行政區(qū)劃和流域分區(qū)區(qū)劃的水污染控制單元，建立洋河水環(huán)境對(duì)流域排污的響應(yīng)關(guān)系，設(shè)置3種針對(duì)點(diǎn)源和面源污染控制的水環(huán)境改善方案，評(píng)估實(shí)施不同方案后洋河流域水環(huán)境的改善效果。結(jié)果表明：基礎(chǔ)情境下，在平水年來(lái)水情況下，洋河干流關(guān)鍵斷面八號(hào)橋水質(zhì)COD和TP的全年達(dá)標(biāo)率僅為33%和75%;方案一100%控制城鎮(zhèn)生活污水（點(diǎn)源污染控制），使其達(dá)標(biāo)排放，能使洋河八號(hào)橋斷面COD和TP全年達(dá)標(biāo)率升至100%，是提升洋河水質(zhì)的有效措施;方案二控制非點(diǎn)源污染，收集沿河43個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水并達(dá)標(biāo)排放，洋河八號(hào)橋水質(zhì)有一定改善，但COD和TP達(dá)標(biāo)率僅為58%和82%，仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)洋河水環(huán)境保護(hù)目標(biāo);方案三對(duì)點(diǎn)源、面源污染同時(shí)進(jìn)行控制，水質(zhì)改善效果最好，相對(duì)于基礎(chǔ)方案，八號(hào)橋斷面COD平均含量由24.0 mg/L降至11.4 mg/L，TP含量由0.16 mg/L降至0.08 mg/L。

基于以上結(jié)論，目前要改善洋河流域水環(huán)境，提升八號(hào)橋斷面水質(zhì)，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)張家口市的城鎮(zhèn)生活污染源進(jìn)行控制。對(duì)于農(nóng)村生活污染源，僅僅集中處理達(dá)標(biāo)排放效果有限，建議對(duì)污水增加二次利用環(huán)節(jié)，有效利用再生水，在節(jié)約水資源的同時(shí)減少水污染。

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