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SD模型在阿什河流域水污染控制规划中的应用

作　者: 陈雪
导　师: 王英伟
学　校: 东北林业大学
专　业: 环境科学
关键词: 阿什河流域系统动力学模型情景分析水污染控制规划
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着工业化和城市化进程的加快，水污染己经成为一个热点、难点问题。特别是流域水污染控制在时空上具有复杂性。因此,探索解决流域水污染控制的新思路和新方法对于保障流域水资源的可持续利用,具有重要的现实意义。阿什河位于松花江右岸,是松花江一级支流。近年来,在阿什河流域内经济总量不断增长的同时,也不可避免的加重了阿什河的污染负荷。本文在总结与分析国内外研究现状和成果之后,以多学科理论和方法为指导,通过调查阿什河的水体类别,沿线两岸的工业点源、生活污染源和农业面源的相关污染排放数据,水质断面常年监测数据等基础资料,分析水质超标原因并确定主要超标污染物。对阿什河流域水污染控制系统进行科学合理的规划研究,提出技术上切实可行的污染防治措施,全面改善阿什河目前污染现状,达到相应的功能区和水质控制断面要求,实现经济增长与人口资源环境协调、可持续发展。采用数学模型科学考虑众多因素,为决策者提供科学的决策依据。基于这样的考虑,本文选取系统动力学(System Dynamics,简称SD)模型,按照系统动力学原理建立阿什河流域水污染控制规划系统动力学仿真模型,借助情景分析法,对比分析五种可能的情景,代入SD模型中进行仿真模拟,得到系统状态的相应变化,对阿什河流域水污染控制系统进行规划研究。从中可以得到阿什河流域发展、资源分配和污染控制的合理化方案。将SD模型应用于阿什河流域水污染控制规划中,在不同发展方案下对阿什河流域水污染控制变化趋势的模拟分析,得出如下结论：(1)情景一按照阿什河流域现行的水环境发展模式,该流域的水污染呈逐年上升的趋势：到2014年COD入河量和氨氮入河量分别比基准年增长3344.4t和662.4t,到2018年分别增长7414.5t和1047.3t。畜禽养殖污染物排放量污染物产生量的比例较大,在未来污染物控制规划方面应加大对农业面源污染物的消减力度。(2)在情景二、情景三、情景四中,分别单一实施控制工业污水增长量、农村生活污染物排放系数和畜禽养殖排放系数,虽然能减少污水排放量,但对COD和氨氮入河量的影响较小,对于控制和降低阿什河流域水污染COD和氨氮含量的作用不大。(3)情景五综合情景二、情景三和情景四,并在此基础上增加对城镇污染物排放系数的调整。COD和氨氮入河量得到明显降低,基本上达到了对阿什河流域水环境质量标准。COD和氨氮入河量与情景一相比平均降低了74.6%；氨氮入河量平均降低了76.8%。可见,情景五是阿什河流域未来水污染控制规划的较好发展模式,该策略可作为决策者的供选方案。采取控制工业污水增长量、治理城镇生活污水和控制农村面源污染相结合,加大治污、减排力度,可以在很大程度上降低污染物的入河量,能大幅提高阿什河流域水污染控制能力。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 水污染控制规划  8-9
    1.1.1 流域水污染控制规划系统的基本特征  8-9
    1.1.2 系统工程理论在流域水污染控制规划中的应用  9
  1.2 国内外流域水污染控制系统规划研究现状  9-12
    1.2.1 国内研究现状  9-11
    1.2.2 国外研究现状  11-12
  1.3 本文主要的研究目的、意义与方法  12-14
    1.3.1 研究背景  12
    1.3.2 研究目的和意义  12-13
    1.3.3 研究内容和方法  13-14
2 研究方法概述  14-18
  2.1 水污染控制规划概述  14
  2.2 系统动力学  14-15
    2.2.1 系统动力学概述  14-15
    2.2.2 系统动力学模型的特点及研究原因  15
  2.3 系统动力学建模步骤  15-16
    2.3.1 系统流程图设计及方程构造  16
    2.3.2 模型的有效性检验  16
    2.3.3 策略分析并选择最佳方案  16
  2.4 情景分析理论概述  16-17
  2.5 本章小结  17-18
3 阿什河流域概况  18-22
  3.1 阿什河流域社会经济现状  18
    3.1.1 社会经济概况  18
    3.1.2 工业产业概况  18
  3.2 阿什河流域水环境质量现状  18-20
    3.2.1 水环境质量概况  18-19
    3.2.2 水污染排放现状  19-20
    3.2.3 水污染主要原因  20
  3.3 流域水环境压力  20
  3.4 本章小结  20-22
4 阿什河流域水污染控制规划系统动力学建模  22-36
  4.1 系统边界的确定  22
  4.2 子系统的划分  22-23
  4.3 系统动力学模型流程图及方程式  23-29
    4.3.1 人口子系统流程图及其方程式  23-24
    4.3.2 农业子系统流程图及其方程式  24-26
    4.3.3 污染子系统流程图及其方程式  26-29
  4.4 污染负荷现状分析和模型参数的确定  29-34
    4.4.1 工业点源污染负荷现状  29-32
    4.4.2 城镇生活污染源污染负荷现状  32
    4.4.3 面源污染负荷现状  32-34
    4.4.4 模型的参数的确定  34
  4.5 模型的有效性验证  34-35
  4.6 本章小结  35-36
5 阿什河流域水污染控制规划系统情景设计与分析  36-47
  5.1 系统动力学模型的原始运行  36
  5.2 情景设计与模拟分析  36-45
    5.2.1 情景一  37-39
    5.2.2 情景二  39-40
    5.2.3 情景三  40-42
    5.2.4 情景四  42-44
    5.2.5 情景五  44-45
  5.3 综合分析  45-46
  5.4 本章小结  46-47
结论  47-49
参考文献  49-52
攻读学位期间发表的学术论文  52-53
致谢  53-54

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