基于TMDL计划的河流温度管理案例分析_孟晔

每日最大污染负荷(TMDL)计划的借鉴意义与我国水污染总量控制管理流程刘庄;刘爱萍;庄巍;张丽;何斐;解宇锋;杭小帅;高吉喜【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2016(032)001【摘要】在系统调研相关文献的基础上,分析了美国每日最大污染负荷(total maximum daily loads,TMDL)计划的框架、特点和研究进展,对比美国的先进经验,对我国水污染总量的控制管理和研究现状进行了全面分析,认为污染总量削减考核指标单一、总量控制和减排目标的制定未考虑水环境容量、总量控制和减排未与水质改善挂钩以及管理与科研脱节等是我国目前水污染总量管控存在的主要问题.需加强水质模型、污染负荷与水环境容量计算方面的研究,建立相对客观且可操作性强的污染减排效果评估与考核方案.借鉴TMDL计划,提出了完善我国水污染总量管控技术流程与方案的建议.【总页数】6页(P47-52)【作者】刘庄;刘爱萍;庄巍;张丽;何斐;解宇锋;杭小帅;高吉喜【作者单位】环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042;环境保护部南京环境科学研究所,江苏南京210042【正文语种】中文【中图分类】X52;X321【相关文献】1.最大日负荷总量TMDL计算及应用研究 [J], 王玲2.基于TMDL的WARMF模型在水污染控制管理中的应用 [J], 牛丽冬;王晓燕3.最大日负荷总量计划在非点源污染控制管理中的应用 [J], 梁博;王晓燕;曹利平4.最大日负荷总量(TMDL)技术在农业面源污染控制与管理中的应用与发展趋势 [J], 柯强;赵静;王少平;郑文笛;尹大强5.TMDL计划在流域水污染物总量控制中的应用 [J], 倪晓因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第 6 期水　利　水　运　工　程　学　报No. 6 2023 年 12 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2023 DOI:10.12170/20230215001吴金雨，鞠琴，刘小妮，等. CMIP6模式对黄河水源涵养区降水和气温模拟能力的评估[J]. 水利水运工程学报，2023（6）：1-12.（WU Jinyu, JU Qin, LIU Xiaoni, et al. Assessment of precipitation and temperature in the water conservation region of the Yellow River Basin using CMIP6 models[J]. Hydro-Science and Engineering, 2023（6）: 1-12. （in Chinese））CMIP6模式对黄河水源涵养区降水和气温模拟能力的评估吴金雨1, 2，鞠琴1, 2，刘小妮1, 2，连子旭1, 2，张译尹1, 2，段远强1, 2(1. 河海大学水灾害防御全国重点实验室，江苏南京 210098； 2. 长江保护与绿色发展研究院，江苏南京210098)摘要: 黄河流域水源涵养区是国家重要的生态屏障，评估全球气候模式对黄河流域水源涵养区降水和气温的模拟能力至关重要。

基于国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）的20个全球气候模式，采用相对误差、相关系数、确定性系数和泰勒图等评估指标，对黄河流域水源涵养区1985—2014年降水和气温的模拟能力进行综合评估，并对优选出的模式进行空间分析。

结果表明：绝大多数气候模式对气温的模拟效果优于降水，气温的相关系数高达0.95以上；而对降水的模拟普遍存在高估现象，确定性系数偏低。

在对黄河流域水源涵养区分区研究中发现，大部分模式对3个区域（黄河源区、唐乃亥-兰州以上流域和渭河-伊洛河流域）的模拟精度都有待进一步提高，不同气候模式在不同分区上的模拟能力有差异，总体上，20个模式在黄河源区模拟的降水和气温效果最好，唐乃亥-兰州以上流域次之，渭河-伊洛河流域最差。

２０２４年３月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５５卷　第３期文章编号：０５５９－９３５０（２０２４）０３－０３５５－１２收稿日期：２０２３－０６－３０；网络首发日期：２０２４－０１－１７网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４０１１６．１７２３．００２．ｈｔｍｌ基金项目：第二次青藏高原综合科学考察研究任务（２０１９ＱＺＫＫ０２０７－０２）；国家自然科学基金项目（Ｕ２２４３２２１，Ｕ２２４３２３９，５１９７９２９１，５２００９１４４）；中国水科院科研专项（ＨＹ０１４５Ｂ０３２０２１）作者简介：周中元（１９９９－），硕士生，主要从事河冰水动力学研究。

Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｎｇｙｕａｎ１２３ａｂ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：王涛（１９７５－），博士，教授级高级工程师，主要从事河冰水动力学及冰情预报研究。

Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｔａｏ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ黄河未来气候情景下冰情特征演变分析周中元１，王　涛１，孙亚翡１，陈玉状１，路锦枝１，２（１．中国水利水电科学研究院流域水循环与调控国家重点实验室，北京　１０００３８；２．清华大学水利水电工程系，北京　１０００８４）摘要：了解未来气候变化如何影响河流冰情特征对于研究冰凌洪水灾害、水电生产以及大坝管理运行等问题至关重要。

基于黄河流域气象观测数据以及第六次国际耦合模式比较计划（ＣＭＩＰ６）中８种全球气候模式（ＧＣＭｓ）的日均气温数据，评估了各ＧＣＭｓ在分位数增量映射（ＱＤＭ）偏差校正前后对于黄河流域凌汛期日平均气温的模拟能力，预估了黄河流域未来凌汛期气温变化趋势。

建立了最大冰厚以及封冻历时预测模型，并预估了黄河防凌重点区域黄河宁蒙段未来最大冰厚以及封冻历时的变化趋势。

研究表明，在ＳＳＰ１－２．６、ＳＳＰ２－４．５和ＳＳＰ５－８．５三种气候情景下预计２０１５—２１００年期间黄河流域凌汛期平均气温升温速率分别为０．０１４、０．０３１和０．０６７℃?ａ，黄河巴彦高勒断面２１世纪内最大冰厚值将会分别下降８．５、１９．５和３９．５ｃｍ。

Wide Angle | 广角MODERN BUSINESS现代商业172基于Moran's I指数的新疆地区用水效率的空间关联分析陈长清　艾克热木·阿布拉塔里木河流域干流管理局　新疆库尔勒　841000摘要:木文以2016年新疆各地区的万元增加值用水量为研究对象，运用Moran's l指数对新疆地区用水效率全局和局部空间差异性演变特征进行了研究。

研究表明，2016年新疆各地州的用水的Moran's I=0.347353，新疆各地区的用水效率局部聚集化效应明显，尤其是用水效率的高值区域和低值区域集聚特征十分显著，南疆的阿克苏地区和喀什地区处于高-高地区，吐鲁番地区处于低-低地区，南北差异比较明显。

建议完善水权制度，改善水利基础条件，加强水管理，提高利用效率。

关键词:新疆；用水效率；空间分析；Moran' s I指数基金项目：“塔里木河流域主要产业水资源利用效率研究”(TDSHHX1601)2011年中央一号文件明确提出 “三条红线”是落实最严格水资源管理制度的核心和关键，节约水资源，促进用水结构调整，提高水资源利用效率是有效手段。

新疆气候干燥，降水少，蒸发强，水资源对经济社会发展和稳定具有重要作用。

空间自相关自1950年Moran等提出以来，已经被广泛应用于多个研究领域，如数字图象处理、流行病学调查、生物学、区域经济、生态学、社会学领域的空间规律分析。

空间自相关分析是通过观测值的空间分布验证是否在空间上具有自相关性的分析方法。

本文采用Geoda空间分析软件，建立新疆各地州的空间关联模型，来探讨新疆各地州用水效率的空间关联性。

一、区域概况与数据来源新疆总面积166万平方公里，是中国面积最大、陆地边境线最长的省级行政区。

自西部大开发以及对口援疆政策实施以来，新疆经济社会发展成就显著，截至2016全年实现地区生产总值(GDP)9617.23亿元，比上年增长7.6%。

流域水质目标管理技术研究(Ñ))))控制单元的总量控制技术孟 伟1,张 楠1,2,张 远1,郑丙辉11.中国环境科学研究院河流与海岸带环境研究室,北京 1000122.北京师范大学水科学研究院,北京 100875摘要:对国内外水污染防治技术体系进行了归纳总结,系统地介绍了美国水质管理技术)))T MD L 计划的技术框架和特点,指出TMD L 对我国水质目标管理的借鉴意义.在/以人为本,保护水生态0以及/分类、分区、分级、分期0理念的指导下,构建了以保持水生态系统健康为目标的流域水质目标管理技术体系,阐述了该体系的内涵和特点,研究了面向控制单元的总量控制技术方法,对水环境生态分区、水质标准体系的建立、水污染控制单元的选取、实际和允许负荷量的计算、污染负荷分配等关键技术进行了探讨,最后就如何实现流域水质目标管理体系提出了建议.关键词:流域水质目标管理;水生态;控制单元;总量控制;TMD L中图分类号:X-651 文献标识码:A 文章编号:1001-6929(2007)04-0001-08The Study on Technique of Basin Water Quality Target Manage me nt Ñ:Pol luta nt Total Amount Control Technique in Control UnitM E NG Wei 1,Z HA NG Nan 1,2,Z HA NG Yuan 1,Z HE NG Bing 2hui11.Riv er and Costal Environ mental Research Center,China Research Academy of Environ mental Sciences,Beijing 100012,China2.College of Water Sciences,Beijing Normal Universi ty,Beijing 100875,ChinaAbstr act :The current domestic and foreign sy stems o f w ater pollution co ntrol techno lo gy w ere sum marized.Emphatically,the technical framewo rk and advan tages o f T MDL prog ram of USEPA,regarded as the very typical technique of w ater quali ty management in the wo rld,were sy stematically i ntroduced,which can o ffer good reference to basin water quality target management in China.Based on the principles of /human fundamen tal,emphasis o n ecolo gical health 0and /by ty pe,by region,by grade and by term 0,the technique sy stem o f basin water q uality target management w as constructed with the goal of keeping the heal th o f water eco 2system.The implicatio ns and traits o f this technique sy stem were explained.The methods o f co ntrol uni t 2based pollutant to tal amount control were analyzed,such as the ecological zo ning of water enviro nment,the construction o f water quality standard system,the choice o f water po llution control uni t,the calculatio n o f actual and permitted po llutant load,the allocation o f po llutant load and so on.Finally,four suggestions were brought forward for actualizing the basin water quality target management sy stem.Key wor ds :basin w ater quality target management;water ecolo gy;control unit;con taminan t gross control;T MDL收稿日期:2007-06-06基金项目:国家/十五0科技攻关计划项目(2003BA614A-04);国家重点基础研究发展计划(973)项目(2002C B412409)作者简介:孟伟(1956-),男,山东青岛人,研究员,博士,m engwei@.我国流域水质管理技术研究可以追溯到20世纪70年代.多年来我国相继开展了有关水环境容量、水功能区划、水质数学模型、流域水污染防治综合规划以及排污许可证管理制度等的研究,将总量控制技术与水污染防治规划相结合,逐步形成了以污染物目标总量控制技术为主,容量总量控制和行业总量控制为辅的水质管理技术体系,为我国水环境管理基本制度的建立奠定了基础.在/九五0和/十五0期间,污染物排放总量控制的理论及应用技术不断得到深化与拓展,确定了/九五0期间污染物排放总量控制指标[1],标志着我国污染控制由浓度控制进入总量控制阶段,基于该技术体系,我国分别制定了/三河三湖0、南水北调、三峡库区、渤海等区域的水污染防治规划.实践证明,该项措施对于我国水污染物排放控制和缓解水质急剧恶化的趋势发挥了积极有效的作用.但是,由于实施的技术基础是一种基于目标总量控制的水质管理方法,没有在第20卷 第4期环 境 科 学 研 究Research o f Enviro nmental SciencesVol.20,No.4,2007真正意义上将水质目标与污染物控制紧密联系起来,因此难以满足我国未来水环境管理的需求.在过去几十年里,许多发达国家也针对本国水污染状况相继开展了水质管理技术的研究,如欧盟莱茵河总量控制管理[2],日本东京湾、伊势湾及赖户内海等流域的总量控制计划[3],以及美国TM D L计划[4]等.其中以美国T M D L计划最具代表性,该计划经过20多年的改进和发展,逐步形成了一套完整系统的总量控制策略和技术方法体系,成为美国确保地表水达到水质标准的关键手段.目前我国正在实施跨越式经济发展战略,建立有效的、基于水质目标的总量控制技术体系,将是决定我国未来发展成功与否的关键.与国外水质管理技术体系相比,我国的目标总量控制技术研究在一些方面仍然薄弱,且以行政区域为基本单位的水质管理体系无法解决日益严重的行政跨界污染纠纷问题,从而表现出与未来水质管理要求不相适应的缺点,严重制约着我国水环境管理工作的进一步发展.因此,急需在借鉴国外先进经验的基础上,开展符合我国国情的水质管理技术研究,实现从目标总量控制向基于流域控制单元水质目标的总量控制技术的转变[526].1国内外水质管理技术的内容与特点1.1美国T M D L的框架与技术特点1972年美国颁布实施了5清洁水法6,并着手实施基于技术和水质的点源污染物排放控制措施,削减了大量污染物.但是上述以排放标准为核心的污染控制并没有考虑到非点源以及多个点源在流域内累积效应作用,致使仍有大量水体无法满足相应水质标准,严峻的污染状况和沉重的环境治理压力催生了TM D L计划.根据美国1985年修订的5清洁水法6要求,如果各州的不达标水体在基于技术和水质的控制措施条件下,仍未能满足相应的水质标准,那么美国环境保护局(USEPA)就要求州政府对这类水体制定并实施T MD L计划.为了促进美国境内水体尽快全面达到水质标准,USEPA于1997年制定了T M D L计划实施的技术指南,其中对当前完善T MD L 计划所遇到的问题进行了分析.到目前为止,美国许多州已对各自行政区域内的水质受限水体实施了T M D L计划,仅在2005和2006年,被批准或实施的T M D L计划每年都超过4000个,而且其数量在1996)2006年已达22000多个.TM D L是指/在满足水质标准的条件下,水体能够接受的某种污染物的最大日负荷量,包括点源和非点源的污染负荷分配,同时要考虑安全临界值和季节性的变化,从而采取适当的污染控制措施来保证目标水体达到相应的水质标准0[8].其目标是识别具体污染控制单元及其土地利用状况,对单元内点源和非点源污染物的排放浓度和总量提出控制措施,从而引导整个流域执行最好的流域管理计划[9]. T MD L的实施步骤主要包括识别水质目标限制水体是否仍需要实施TM D L,对水质限制水体进行排序,确定T M D L,通过控制行动执行TM D L以及评价控制行动是否满足水质标准[10211].其主要包括3个要素:¹污染负荷核算.非点源部分是采用流域非点源数学模型进行模拟计算获得.º安全余量.考虑到可允许排放负荷的不确定性,要求预留一定比例的负荷作为安全余量.»排放分配.将排放负荷分配到各污染源.总体而言,T MD L技术包括5个方面的特点:¹T MD L计划的立足点是基于水体生态环境功能确定相应的污染物管理策略,即在综合考虑水环境功能、对生物活动的影响以及地域差异的基础上来确定水质标准值;ºTM D L计划从问题水体的识别、水质指标的确定,到污染控制措施的制定、实施与评估,对每一个技术环节都做了详细而具体的规定和解释,并将其纳入法律框架,使其在执行过程中有法可依;»T M DL计划是一个对流域水环境的全面分析过程,其中充分考虑了不同类型污染源的贡献,要求建立流域非点源排放负荷模拟体系,并且在确定安全余量的基础上进行点源与非点源负荷的分配,建立非点源控制的最佳管理技术研究;¼充分考虑了不同季节、不同用途水体的水质标准要求,不同季节是为了水体在满足水质标准下充分利用其自净能力,允许其在一年内不同季节的排污量有所变化,可根据水量、水温和pH等因素在各季节的差异来确定;½更加合理地分配日最大负荷,确定更加有效的污染控制方案.美国提出了20多种污染物公平分配方法,要求各州根据实际情况进行合理的分配.112欧盟水框架指令欧盟的水污染控制技术体系是通过5水框架指令6所体现的,该指令于2000年颁布实施,其核心思想是要求欧洲的所有水体在2015年都要达到良好的水生态状况或水生态潜力,要求为此采取和实施一系列的管理和技术措施.该指令在其水污染防治相关条款中,针对地表水体的污染特点,明确了点面源联合治理的方法,并且要求成员国最迟于2012年2环境科学研究第20卷按照最佳可行技术、相关排放限值、最佳环境实践等综合方式控制进入地表水体的污染物,执行新颁布的污染物排放控制标准,同时欧洲议会和理事会要采取措施,防止某种、某类污染物对水体的污染或危害,避免其对饮用水的威胁;并且要不断削减这些污染物,逐步停止或淘汰优先控制危险物质的排放[7].因此,欧盟水污染控制技术体系的实质是一种基于最佳技术的总量控制方法.113我国的总量控制技术我国的总量控制技术体系包括目标总量控制、容量总量控制以及行业总量控制3种类型.其中,目标总量控制是把允许排放污染物总量控制在管理目标所规定的污染负荷范围内,即目标总量控制的/总量0是基于源排放的污染不能超过管理上能达到的允许限额[1].该技术具有目标制定简单、便于操作和易分解落实的特点,能在短期内有效减少污染物排放量,是我国目前所采用的总量技术方法.容量总量控制是指把允许排放的污染物总量控制在受纳水体设定环境功能所确定的水质标准范围内,即容量总量控制的/总量0系指基于受纳水体中的污染物不超过水质标准所确定允许排放限额.该方法的主要特点是强调水体功能以及与之相对应的水质目标和管理目标的一致性,通过水环境容量计算方法直接确定水体纳污总量.行业总量控制是指从行业生产工艺着手,通过控制生产过程中的资源和能源的投入以及控制污染物的产生,使排放的污染物总量限制在管理目标所规定的限额之内,即行业总量控制的/总量0是基于资源、能源的使用水平以及/少废0、/无废0工艺的发展水平.在上述国内外水污染控制技术体系中,T MD L 计划经实践证明是一个先进的、有效的水环境管理技术,其充分体现了恢复和维持水体的物理、化学及生物完整性,注重对水生态系统健康保护的目标要求,是国际水环境管理技术的发展趋势.我国虽然也提出了容量总量控制技术方法,但是与美国T M D L计划相比仍然存在一定的缺陷,主要表现在:¹管理理念落后.我国总量控制是以满足水资源的使用功能为主要目标,更多地关注水污染物的削减,缺乏体现水生态系统保护目标,水质目标与水体保护功能关系并不明确.º技术手段仍然不够完善,尚未建立基于水生态系统分区体系以及体现水生态系统健康保障的水质基准与标准体系,不能对面向水生态安全的总量控制技术提供支持.为了适应未来流域水环境管理的发展要求,在我国推进目标总量控制向容量总量控制转变的过程中,要立足于彻底改变流域水污染现状,创新水环境管理理念,探索新的理论方法,构建基于水生态系统健康并符合我国国情的流域水质目标管理技术体系.其中美国T MD L计划的管理思想和技术精髓值得借鉴.2我国控制单元的总量控制技术研究211内涵与特点流域水质目标管理技术应是一种在原有总量技术体系上发展而来,强调以追求人体健康和水生态系统安全为水环境目标,在/分区、分级、分类、分期0水环境管理模式指导下,以先进的、规范的技术方法体系为支撑,所建立的一种以水质目标为基础的水环境管理技术体系.具有如下特点.a.更加强调以水生态安全和人体健康保护为最终目标,将流域污染负荷削减和流域水质与水生态安全有机结合,从而实现在流域尺度水生态系统结构与功能评价的基础上制定污染控制总体方案.其中,水生态分区以及基于分区的水质标准体系是该总量控制技术体系的基础,也是建立水体功能与保护目标的主要依据;而环境容量则是总量控制方案制定的出发点,通过确定区域污染物的限定排放量,制定出流域水污染物削减技术方案,完善排污许可证制度.b.遵循着/分类、分区、分级、分期0的水污染防治原则.分类是指明确流域的优先控制目标污染物,针对不同类型污染物分别制定污染控制方案;分区是指基于流域水环境生态系统的特征差异,有针对性地制定水环境保护方案;分级是指基于水体功能差异性以及与其相适应的水环境质量标准体系,实施水环境质量的不同目标管理;分期是指通过分析水污染防治与社会经济技术发展水平的相适应性,实施与社会经济发展同步的污染防治阶段控制策略.c.强调流域尺度的总量控制技术体系的建立.在流域尺度下,建立统一的污染物总量控制技术体系,不仅要求充分考虑点源的控制,而且还要考虑到非点源污染负荷的削减.但由于非点源污染负荷模型存在不确定性以及可移植性、参数难以确定等问题,使得非点源污染负荷模拟及其污染控制方案制定技术还不够成熟,这已成为我国流域尺度总量控制技术体系构建的制约因素之一.d.强调污染负荷分配的合理性和公平性.分3第4期孟伟等:流域水质目标管理技术研究(Ñ))))控制单元的总量控制技术配允许排放量实质上是确定各排污者利用环境资源的权利,确定各排污者削减污染物的义务,即利益的分配和矛盾的协调.应在科学、公平、效率、经济的原则下考虑采用新的分配方法,并经过严格合理性检验后进行污染负荷削减措施的制定,要充分考虑经济、资源、环境、管理方面存在的区域差异性以及总量控制系统中的不确定性,其中包括点、面源之间以及点源之间的污染负荷分配.基于上述研究,笔者提出了控制单元的总量控制技术体系(见图1),该技术体系包括流域水环境生态功能分区、流域水环境质量基准与标准体系建立、控制单元划分、水环境污染负荷计算与分配、水环境监管技术等.其中,水环境生态功能分区、水环境质量基准与标准是总量控制的基础,为问题水体识别和水质目标确定提供依据;控制单元划分明确了水质目标管理的实施单元;水环境污染负荷计算与分配制定日最大排放负荷,并分配到各种类型污染源;污染负荷削减监管技术方案则是对水质目标管理的实施进行监管.2.2流域水环境生态功能分区流域水环境生态功能分区实质上是指反映水生态系统空间特征差异与环境相互关系的区域单元,是在流域水生态系统空间差异特征分析的基础上,利用气候、水文、土地利用、土壤、地形、植被、水质以及水生生物等要素,结合人类活动因子来划分的.水环境生态功能分区是水环境管理的重要单元,具图1控制单元的总量控制技术体系框架Fig.1The technical framew ork of the con trol2unit2based p ollutant total amount control4环境科学研究第20卷体表现:在大尺度上可以反映水生态系统的特征差异,为确定水环境质量基准参考条件提供依据;在小尺度上可以体现河流水体功能差异,为水质目标的确定与环境容量的计算提供空间单元.美国是世界上最早提出水生态分区概念的国家,认为水生态分区是具有相对同质的淡水生态系统或生物体及其与环境相关的土地单元.在20世纪80年代末美国提出了3级水生态区划方案,该区划主要是根据地貌、土壤、植被和土地利用等要素进行划分,目前该体系已发展到5级区划[12].美国水生态区划已经在水环境管理中特别是区域监测点的选择、营养物基准制定以及区域范围内受损水生态系统恢复标准的制定等方面得到广泛应用,为美国基于流域的TM D L的制定奠定了基础[13].我国虽已完成全国水环境功能区划的工作,但从生态管理的角度出发,水环境功能区划并不是基于区域水生态系统特征所建立的,缺乏对区域水生态功能的考虑,也难以在其基础上建立体现区域差异的水质标准体系,不能满足面向水生态系统保护的水质目标管理技术的要求.因此,应当结合我国流域自然环境、流域社会经济开发的特点与环境管理需求,在分析国外水生态分区方法在我国的适用性和可操作性的基础上,尽快建立适宜于我国的流域水环境生态分区理论与方法体系,制定我国的水生态分区方案.2.3基于区域差异的水环境质量评价指标与标准体系水质指标不仅是衡量目标水体水质是否健康的基本依据,也是制定污染物削减措施的立足点,目前采用指标主要包括营养物指标、水化学指标、有毒物质指标以及生物指标等.在选择上述水质指标时,要考虑到污染物对人类和生态系统健康的影响,以及水体在使用功能和区域特性上的差异,可以直接采用或调整修改各种水质基准,确定能够反映这些功能和区域差异的定量指标的目标值.美国T MD L计划水质目标的发展主要体现在水质基准的发展上.特别是针对长期以来严重的富营养化问题,美国根据水生态区划开展了湖库、河流、湿地的富营养化基准的制定工作[14215],其控制指标为总氮、总磷、叶绿素a和透明度.基准主要采用统计方法,充分注意地域的特殊性.USEPA在2001年发布了基于生态区的营养物基准,其中的总氮、总磷为定量的水质指标,可直接进入水质标准作为水环境容量计算的水质约束条件.水质指标目标值可以通过对比水质资料、参考现有分类系统以及专业人员判断等方法来确定.笔者认为,水质指标目标值的确定应当在充分考虑目标水体的生态结构及功能以及影响水质标准的各项因素的条件下,尽量以现时的监测、实验数据以及模型模拟的结果作为确定依据,排除主观干扰,力求客观、科学和规范.由于季节等自然因素的影响,河道流量以及水体纳污自净能力会发生规律性变化,如果不考虑这些动态变化过程,很容易导致局部水污染突发事件,因此水质指标目标值除应明确浓度大小外,还应明确在特定时间内可接受的超标次数(频率)以及持续时间,增强水质指标本身的可操作性,严格控制污染物的排放.2.4水体特征识别与控制单元的选取问题水体的特征识别和评价是水体污染控制的基础.评价过程要求制定者利用相关资料(包括水质、水体物理特性、流域下垫面等)对目标水体的使用功能、污染物对水体功能的影响、主要污染因素(如排放强度、排放时间及排放途径等)对水体水质的影响机理以及目标水体发生污染的不确定性进行分析和综合判定,然后,针对不同的目标水体功能以及需要削减的污染物种类,制定不同的削减措施.控制单元作为水污染控制的基本单位,其尺度差异会影响目标水体问题的识别.USEPA在制定针对营养物的T MD L计划草案中,探讨了选取不同尺度下控制单元的优缺点(见表1).美国T M DL技术导则建议,如果问题水体位于流域底部,如湖泊、水库等,应将整个目标水体视为一个T M DL控制单元;如果问题水体分布于整个流域,则需要将整个流域划分为更小的控制单元来进行研究,而不是将其视为一个集总的流域单元[16].因此,在实际案例研究中,需要以流域水环境生态区及其水质标准为依据,综合考虑流域下垫面状况、污染发生情况、监测数据完整状况以及计划制定成本等因素,对T M DL研究的空间单元进行具体划分.2.5污染源评估与污染排放负荷的计算污染源评估与污染排放负荷的计算,是控制单元总量控制技术体系的主要内容,其核心思想是利用数学模型,科学地认识污染物排放与水体用途的作用关系,制定出科学的水污染控制方案:¹通过现有数据、报告以及野外调查确认污染源类型、数量和空间位置,对污染源进行评估,为污染排放负荷5第4期孟伟等:流域水质目标管理技术研究(Ñ))))控制单元的总量控制技术表1不同尺度控制单元的优缺点Table1The advantages and disadvan tages of the control uni ts at different scales特点较大TMDL控制单元(>130km2)较小TMDL控制单元(<130km2)优点¹能够在较大尺度下揭示流域污染过程º容易反映确定的污染物累积效应»无须对支流进行单独研究¹易于揭示小尺度下的污染源与污染效应之间的作用关系以及必要的控制措施º能够使用更为精确的、对数据要求更高的方法来估算污染排放负荷和日最大负荷缺点¹参数过多使得污染物和纳污水体之间的响应关系不够明晰º对具有不同特性的水体制定量化目标更加困难»复杂的土地利用P覆被类型的空间分布加大对污染源的评价难度¼营养物从进入水体到产生河道效应的时间延长,因而很难合理评价污染源控制措施的有效性½可能会忽略小尺度下污染源与污染效应之间的关系¹容易忽略污染物的累积效应º容易造成一个流域内实施多个TMD L计划的计算提供依据;º根据资料的完整状况、可用性以及控制单元的大小,采用监测数据统计、流域模型等多种方式,估算不同污染源的污染物实际负荷量;»利用水质模型对日最大负荷总量进行估算.数学模型是制定水质目标管理方案的必要条件.一般而言,数学模型的选取要考虑环境管理目标、研究区特征以及是否有足够的数据来支撑等3个方面的因素[17].详细数学模型的建立和使用费用高,运行时间长,且不能保证减少不确定性,实际上却把预测的不确定性结合起来.因此,数学模型要与科学理论相一致,应该能够说明其预测的不确定性,要适合于问题的复杂程度,并与可得到的数据量相适应,具有足够的可信度和灵活性,允许更新和改进.大尺度流域一般具有复杂的土地空间异质性以及社会活动,因此在制定水质目标管理措施时,必须采用适合下垫面条件的流域非点源模型来计算非点源污染负荷.美国的SW AT模型是目前较为流行的非点源模拟工具,已在多个国家进行了广泛的验证,也有研究者利用它来进行T M D L计划的实际研究工作[18219].随着模型开发技术的发展,又出现了以水质为中心的流域管理模型,如B ASINS[20]和W ARM F[21]等.这些模型的最大特点是将流域分析、评价、总量控制、污染治理与费用效益分析综合于一体,实现数据与分析工具的集成,为流域水质管理提供便利[22].但是无论什么模型,在其开发过程中都是依据特定的研究区域,其适应性和可移植性会随流域下垫面的变化而降低.因此,作为水质目标管理最重要的内容之一,水质模型特别是大尺度流域水质模型的开发工作应受到更大的关注.2.6污染负荷的分配按分配的受体不同,污染负荷总量分配可分为流域分配和控制单元内分配2个层次.流域层次的污染负荷分配是将污染物排放总量分配到独立的行政区或水系等,主要是用于区域污染控制目标的制定,具有明确的管理意义,但没有具体的实施意义;而控制单元内总量分配则需要分配到各种具体污染源,其具有明确的实施意义.控制单元内总量分配又包含非点源和点源之间的负荷分配以及点源之间的负荷分配.在美国T M DL计划中,针对一个水污染物控制单元,污染负荷的分配通过下式来计算.TM D L=W L A+L A+BL+M OS(1)式中,TM DL为污染负荷容量;W L A为允许的现存和未来的点源污染负荷;L A为允许的现存和未来的非点源污染负荷;B L为水体自然背景值;M O S为安全余量.该分配公式的关键因子是安全余量(M O S).它通过一个保守假设分析得到,以此抵消污染负荷削减过程中由污染负荷与受纳水体水质关系产生的不确定性.总体而言,TM D L的分配方法简单清晰,特别是安全余量的设置,保证了T M DL计划最终能达到所要求的水质目标.但是,受实际经验和数据等条件所限,在确定安全余量值时,有可能会由于过高估计导致最终要实现的水质目标脱离实际而无法实现,过小估计则可能使水质无法达标[23225].另外, T MD L计划使用的分配方法在实际操作过程中缺乏有效的验证,仅仅依据贡献率来分配点源个体之间的污染负荷也缺乏公平合理性.因此,在建立我国水质目标管理技术体系时,一方面要比较准确地估算非点源污染实际负荷量,另一方面要在此基础上6环境科学研究第20卷。

气候变化下汤河流域的径流响应的定量模拟分析富增;柏丽【摘要】本文运用分布式水文模型VIC模型为模拟平台, 定量分析气候变化对汤河流域水量的影响. 研究结果表明: 在气候变化方案1 (平均气温升高2.5℃) 和方案2中 (平均气温降低2.5℃), 相比于气候变化前流域水量平均分别减少6.32%%和增加6.27%, 在气候变化方案3 (平均降水量增加8%) 和方案4 (平均降水量减少8%) 中, 相比于气候变化前, 流域平均水量分别增加9.66%和减少9.32%, 气温变化对流域径流影响敏感度小于降水量变化下径流变化的敏感度. 研究成果对于汤河流域水资源保护和可持续发展提供参考价值.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】5页(P48-52)【关键词】气候变化方案;VIC模型;径流响应;汤河流域【作者】富增;柏丽【作者单位】辽宁利福水利工程有限公司, 辽宁沈阳 110325;辽宁天阳工程技术咨询服务有限公司, 辽宁沈阳 110399【正文语种】中文【中图分类】TV121当前，气候变化引起的流域水循环变化成为国内外学者广泛关注的热点问题，定量模拟和评估不同气候变化方案流域水量响应，是制定流域水资源规划的重要依据。

早起，对于分析气候变化对流域水循环影响主要通过对实测长系列资料进行回归分析，建立回归方程，通过建立的回归方程来预测未来气候变化可能带来的水量变化，这一类研究方法取得一定的研究成果[1-4]。

但是此类分析方法需要较长系列的观测数据，并且需通过假设检验，存在一定的计算误差。

进入20世纪以后，随着水文模型功能性不断增强，水文模型的功能不再仅仅局限于对流域水量进行预报和预测，也开始用于模拟分析气候变化下流域径流的变化，特别是在分布式水文模型研发后，许多分布式水文模型开始运用于气候变化下流域径流变化下的科学研究，并取得一定的研究成果[5-7]，在这些分布式模型中，VIC模型由于操作原理简单，模型需求参数较少，被不同学者运用于定量分析气候变化对流域水循环的影响。

DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.02.010基于状态估计的供热管网数据质量提升方法刘航池1，田喆2，牛纪德2（1.61905部队，辽宁沈阳110000；2.天津大学，天津300000）摘要：在供热管网整个运行监测过程中，其测量的大量数据往往会出现误差等问题，大大削弱了测量数据的能用性。

基于供热管网的基础数学模型，将供水和回水时间差产生的温度时滞效应融入模型，利用供热管网测量数据之间的数学关联及冗余，采用状态估计法，改善供热管网的测量数据，并在此基础上，对计算机的复杂运算进行简化，缩短运算时间。

为了验证该方法的可行性，进行蒙特卡洛仿真实验，将小偏差加入准确数据中，进行计算模拟，结果显示，状态估计方法能够有效消除这些小偏差，提高数据质量。

利用状态估计方法对天津市一处实际运行供热管网数据进行处理，结果显示良好。

关键词：供热管网；状态估计；数据质量；仿真实验中图分类号：TU995 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）02-0038-04城市集中供热管网日渐发达，其运行要求不断上升，许多监测产生的数据被用来改善系统运行情况。

传感器存在测量误差，采集的数据往往不能反映真实情况，以往的数据统计性分析主要用于管理和决策，不需要考虑时间属性，实时数据的误差可以在统计性算法中平衡掉或消除。

但是随着大数据算法的应用，对于实时数据时间属性的要求越来越高，对于逐个数据的质量要求更高，故需要进行提高数据质量的研究。

而且，数据质量的提升有利于更加精确地控制供热管网[1-2]。

大量专家学者研究了供热管网数据的改善方法。

江亿和朱伟峰（1999）[3]给出一种方法，能够检测出测量数据的慢性漂移情况。

马涛和徐向东（2003）[4]对供热管网监测系统进行人工训练，不断强化系统识别错误数据的能力。

葛超（2006）[5]将多个传感器数据融合，能够快速检测出错误数据。

在供热管网数据研究中，大多为了识别错误数据，正常运行中的数据微小误差往往没有得到很好的控制。