水環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)中的污染物溯源分析功能設(shè)計

李晶++周浩++于曉英

摘要 參考當(dāng)前污染物溯源分析研究進展，結(jié)合牡丹江污染物排放特征，設(shè)計水環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)中的污染物溯源分析功能，以期提高牡丹江流域的水環(huán)境監(jiān)管能力。

關(guān)鍵詞 水環(huán)境；決策支持系統(tǒng)；污染物溯源；分析功能；設(shè)計

中圖分類號 X502 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）02-0172-02

Design of Contamination Tracing Analysis Function in Decision Support System of Water Environment Management

LI Jing ZHOU Hao YU Xiao-ying

（Heilongjiang Academy of Environmental Sciences，Harbin Heilongjiang 150056）

Abstract Regarding the research advances on contamination tracing analysis，combined with the feature of pollutant emission in Mudan River，contamination tracing analysis function in decision support system of water environment management was designed，so as to improve the ability of water environment regulation in Mudan River basin.

Key words water environment；decision support system；contamination tracing；analysis function；design

隨著社會的進步、經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，環(huán)境與安全問題越來越受關(guān)注[1]。我國流域污染問題日益突出，據(jù)環(huán)保部門對118個大中城市調(diào)查，地下水嚴重污染的城市占64%，輕污染的占33%[2]，我國跨國河流涉及19個國家，共計40多條[3]。如何科學(xué)界定環(huán)境影響成為難點，控制和消除河流污染源是防止污染的根本[4-5]，而污染源溯源是水污染防治和環(huán)境管理的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

1 污染物溯源分析的研究進展

目前，研究大氣污染源解析的報道很多[6-8]，而針對水環(huán)境研究的報道卻不是很多。隨著水污染防治工作的深入，我國的水環(huán)境污染物源解析研究也開始陸續(xù)出現(xiàn)報道，于麗捷等[9]通過對牡丹江干流海浪、柴河斷面各污染源量的估算，為牡丹江流域治理提供依據(jù)。富國[10]的研究說明了實測河流斷面時段通量中時間平均離散通量的貢獻，并討論了污染源的點源、非點源類型的差別對選擇年通量估算方法的影響。王新蘭[11]對遼河盤錦段氮污染源解析，認為氮主要來源是農(nóng)業(yè)面源污染及生活排污，引起氮濃度波動的是農(nóng)業(yè)面源及工業(yè)源。金菊良等[12]提出了基于加速遺傳算法的投影尋蹤對應(yīng)分析方法，并應(yīng)用于流域非點源污染源解析研究中。陳玉成等[13]研究得出重慶市39個區(qū)縣農(nóng)業(yè)面源污染主要污染物是TP、TN，主要污染源是畜禽養(yǎng)殖和化肥施用，主要影響因子是農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值。水環(huán)境污染物溯源實際工作中常用傳統(tǒng)排查方法，首先調(diào)研勘查確定污染物質(zhì)和范圍，然后篩查疑似污染源，采集該污染源下游斷面具有代表性的水樣進行監(jiān)測分析，進而確定污染源。經(jīng)過多年的研究，污染溯源已經(jīng)形成多種求解方法，主要包括確定性方法和隨機方法。其中，確定性方法包括解析法、模擬優(yōu)化及向后法，隨機方法是以概率學(xué)為基礎(chǔ)的溯源方法。按照所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量及溯源的精確程度，大致可分為基于少量監(jiān)測數(shù)據(jù)的水動力學(xué)理論反演法、基于一定量監(jiān)測數(shù)據(jù)的成分比例分析法、基于大量監(jiān)測數(shù)據(jù)的污染源排查法、基于特殊監(jiān)測方法的溯源法及其他輔助方法等。參考當(dāng)前污染物溯源分析研究進展，結(jié)合牡丹江污染物排放特征，設(shè)計牡丹江流域水環(huán)境管理決策支持系統(tǒng)中的污染物溯源分析功能。

2 牡丹江流域污染物溯源分析功能設(shè)計

2.1 監(jiān)視日常水質(zhì)監(jiān)測斷面污染物濃度

定期監(jiān)視河流各水質(zhì)監(jiān)測斷面污染物濃度（COD和氨氮），當(dāng)發(fā)現(xiàn)某斷面污染物濃度突然大幅升高時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警信息，提示用戶可能發(fā)生污染事故。當(dāng)用戶收到報警信息后，由用戶啟動污染溯源分析功能。

2.2 圈定污染范圍

污染溯源分析功能啟動后，系統(tǒng)對干流各水質(zhì)監(jiān)測斷面進行掃描，查找未發(fā)生污染物超標(biāo)和污染物超標(biāo)相鄰的2個斷面，初步確定污染事故發(fā)生在這2個水質(zhì)監(jiān)測斷面之間，然后將這2個斷面之間的排污企業(yè)（單位）圈定為疑似污染源。

2.3 反推污染范圍內(nèi)各排口污染物濃度

根據(jù)一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型和監(jiān)測斷面COD/氨氮值逆推各排口濃度值（圖1），并計算各排口處COD與氨氮比值。

2.4 篩查超排企業(yè)（單位）

將各排口所控制的排污企業(yè)COD/氨氮比值與2.3計算得到的COD/氨氮比值進行比較，比值較為接近的企業(yè)即認為重點疑似企業(yè)。

以上牡丹江流域污染物溯源分析方法，是基于以下幾種假設(shè)：①一次污染事故（超排、偷排）僅發(fā)生在一家排污企業(yè)（單位）；②同一排放源不同時間排放的物質(zhì)相同，即污染物組成成分相同；③污染物在受納水體運移過程中物質(zhì)組分不發(fā)生變化；④污染物在運移過程中只考慮綜合衰減作用；⑤假設(shè)污染物在向下游運移過程中無大的支流匯入，即無明顯的稀釋作用；⑥假設(shè)排污口污染物和上游來水污染物瞬時或極短時間內(nèi)混合；⑦假設(shè)干流流量Q遠大于排污口污水流量q。當(dāng)以上假設(shè)發(fā)生變化，還需進一步的調(diào)研。開展污染溯源工作是環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境管理、污染防治的基礎(chǔ)，既需要理論基礎(chǔ)，又需要基礎(chǔ)設(shè)施和大量的資料數(shù)據(jù)支持，以便在實際問題中可以實時、準(zhǔn)確地獲取污染源信息。

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