南四湖入湖河口水质变化趋势分析与预测模型研究

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南四湖是南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊,其战略地位十分重要,入湖河流的水质达标情况直接影响到南四湖的水质状况,进而关系到调水水质能否达标。因此,根据南四湖入湖河口的水质监测数据,通过对入湖河口的水体进行水质评价、污染分析和水质预测,为南四湖流域水环境管理提出相应的防治措施,为南水北调东线工程的水质稳定达标提供科技支撑保障作用。本文根据2010-2017年南四湖38个主要入湖河口的水质监测数据和南四湖流域的水质特征,选取了水质指标CODCr、NH3-N、TP、TN和CODMn作为入湖河口水体的研究指标,运用综合水质标识指数法进行了水质评价,分析了入湖河流中的主要排污河流和主要污染物,利用季节性Kendall检验法对水质变化趋势进行了研究,通过建立灰色GM(1,1)模型对未来水质进行了预测,最后探讨了南四湖入湖河流的主要污染原因及防治建议。主要成果如下:(1)根据2010-2017年南四湖主要入湖河口14次水质监测数据,分别进行了分期、分湖区和整体水质评价,结果表明,南四湖主要入湖河口的丰水期水质普遍劣于枯水期水质,上级湖入湖河口水质好于下级湖入湖河口水质,入湖河口整体水质逐年改善,至2017年有81.6%的监测点位水质能够满足水环境功能区Ⅲ类水要求。(2)对南四湖主要入湖河口水体的污染特征进行了分析,入湖污染负荷量整体呈下降趋势,2017年污染物入湖负荷总量比2010年减少了86.01%。主要入湖污染物为TN,38条入湖河流中的主要排污河流为老运河、洸府河、白马河、洙赵新河、城郭河和泗河。(3)利用季节性Kendall检验法对主要入湖河口的水质变化趋势进行了分析,根据水质监测时间分为年际、春季、秋季三个数据系列分析。结果表明,CODCr、NH3-N、TN、CODMn的浓度总体呈下降趋势,TP浓度无明显变化趋势,春季有较多入湖河口中的单项污染因子呈上升趋势,大部分水质指标符合以面源为主的污染特征,入湖河口的水质主要受污染物排放影响,流量变化所造成的影响相对较小。(4)根据南四湖主要入湖河口水质指标的实测数据,建立了灰色系统理论的GM(1,1)预测模型,对主要排污河流的主要水质指标进行了浓度预测,预测结果显示白马河TP(秋季)、城郭河TP(秋季)和TN、老运河TN的浓度未来有增大趋势,且有可能超出水环境功能区要求。(5)在南四湖入湖河口水质评价、分析和预测的基础上,探讨了入湖河流水污染的原因,提出了污染防治建议。
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