升歌湖水环境污染与防治研究毕业论文
2020-02-15 23:24:02
摘 要
随着中国现代化进程不断推进，武汉市的城镇化程度也不断提升，环境污染的问题也不断出现。升歌湖位于湖北省武汉市，近年来，升歌湖流域内的城镇污水排放日益增加，早已超出了其承受能力，它流域内的生态系统不断受到破坏。
本研究通过对升歌湖2019年水质进行采样、监测、分析，结合历年来升歌湖流域的水质资料，寻找主要污染物、污染源，对升歌湖的环境污染现状做出评价，核算流域内污染负荷，分析污染物的时空分布特点，达到了解升歌湖水环境现状的目的，进而为升歌湖流域的水体治理与环境改善提出具有针对性、贡献性的建议。本研究运用单因子指数法分析升歌湖水环境现状，了解升歌湖流域主要污染物；通过排污系数法估算升歌湖流域的污染负荷，并分析出升歌湖流域污染负荷与污染来源。
经研究发现升歌湖流域存在较为严重的氮磷污染，并通过分析得出了升歌湖流域的氮磷污染主要是由于未经处理的城镇综合污水、畜禽养殖废水、农业面源污染等的排放而导致的。所以，针对升歌湖流域的污染防治工作，就应当主要抓住城镇综合污水、畜禽养殖废水、农业污水上面的防治。
关键词：升歌湖；水环境；污染；防治
Abstract
With Chinese modernization making progress each day, the urbanization degree of Wuhan has also experienced a continuous improvement. However, in the meantime the environmental issues are emerging constantly as a result of the urbanization. Shengge lake is located in Wuhan, Hubei, these years, an increasing amount of city sewage are discharged into the Shengge lake basin that has exceeds its capacity long ago and caused severe damage to its ecosystem.
Through sampling, monitoring and analysis of Shengge lake water quality in 2019, and combined with Shengge basin water quality data over the past years, the major pollutants and pollution sources of Shengge lake basin were determined and Shengge lake environmental pollution status was evaluated. Besides, the pollution load of the basin was estimated and the spatiotemporal distribution characteristics of pollutants were analyzed in purpose of knowing the current state of Shengge lake water environment, and giving targeted and contributive suggestions on the water governance and environmental improvement of Shengge lake basin.
Using the single factor index method, the current state of Shengge lake water environment and the main pollutants contained were studied; Using the export coefficient method, the pollution load of Shengge lake basin was estimated and the pollution sources were analyzed.
Research findings showed that there is serious nitrogen and phosphorus pollution in Shengge lake basin, and through in-depth analysis it was found to be caused by domestic and industrial composite wastewater in cities and towns, livestock and poultry breeding wastewater, and agricultural non-point source pollution, etc. Therefore, the pollution control in Shengge lake basin should be focused on the aspects of urban composite sewage, livestock and poultry breeding wastewater and agricultural wastewater.
Keywords: Shengge Lake; Water Environment; Pollution; Prevention and Control
目 录
第1章 绪论 1
1.1国内外研究现状 1
1.2研究意义 1
1.3研究方法简介 1
1.4研究内容简介 2
1.5 研究技术路线 2
第2章 研究区域概况 3
2.1 升歌湖地理位置概况 3
2.2 升歌湖气候条件概况 3
2.3 升歌湖地质、地貌及自然资源概况 4
2.4 水文水系 4
2.5 行政区划调查 4
2.6 人口分布 4
2.7 区域产值调查 5
第3章 升歌湖水环境调查分析 6
3.1 升歌湖水文与水资源调查 6
3.1.1 水文特征调查 6
3.1.2 水资源利用现状调查 7
3.1.3 水文调查 7
3.2 升歌湖历年水质调查 7
3.2.1 水质统计数据分析 7
3.2.2 水质历史变化情况调查及评价 8
3.3 升歌湖水质监测过程与结果分析 9
3.3.1 监测时段 9
3.3.2 监测布点 9
3.3.3 样品采集 11
3.3.4 水质评价方法及标准 11
3.3.5 水质结果分析 12
3.4 升歌湖水环境现状小结 13
第4章 升歌湖水主要污染来源与污染负荷估算 14
4.1 城镇生活污水 14
4.2 农村生活污水 15
4.3 畜禽养殖污染负荷 16
4.4 水产养殖负荷 16
4.4.1大水产养殖 16
4.4.2湖泊周边精养鱼塘 17
4.5 农业面源污染负荷 18
4.6 流域污染源总量估算 19
4.7 升歌湖水污染源总结 20
第5章 升歌湖水污染防治措施 21
5.1 控制污染物排放 21
5.1.1 优先畜禽养殖业污染控制 21
5.1.2 优先水产养殖污染控制 21
5.1.3 同时加强控制农业面源污染 21
5.1.4 同步加快城镇生活污水防治 22
5.1.5 同步加快农村污水及垃圾污染防治 22
5.2 升歌湖流域水环境综合治理与保护 22
5.2.1 进行湖泊生态系统构建 22
5.2.2 加强湖泊重点污染源污染控制 23
5.2.3 景观提升工程 23
5.3 严格环境执法监管，加强水环境管理 23
5.3.1 建立健全环境监督执法体系 23
5.3.2 加强水环境管理 24
5.3.3 探索跨流域水体污染防治机制 24
第6章 结论 25
参考文献 26
致 谢 28
第1章 绪论
1.1国内外研究现状
自1950年来，国际上开始针对湖泊水污染与富营养化方面展开工作。美国于1972年启动清洁湖泊计划。在接下来的近30年间，美国政府耗资1.5亿美元用于研究关于湖泊修复等方面的问题。在此期间，不仅美国开始注重湖泊污染治理，世界上也有许多国家也开始通过研究一些工程技术方法或者制定相应的法律法规来治理湖水，像北欧的国家瑞士就研究出了湖水深层曝气和强制循环法增加了湖泊的溶氧量，以此来达到减轻水体富营养化的目的。
我国主要于1980年开始了针对湖泊治理的研究，主要在生物预处理技术、新型复合混凝剂、管网水质监控等方面取得了创新性成果，在一些大型的湖泊治理上，我国曾经把太湖的水体富营养化成功治理，可以说具有一定的经验。但是包括我国在内，世界上针对湖泊水体污染治理仍然存在着许多问题，例如治理的长期有效性就是一个较为困难的点，针对湖泊污染治理的法律法规也存在着许多漏洞需要完善。湖泊污染治理与预防的研究仍在路上。
1.2研究意义
伴随着中国现代化建设的推进，水资源的开发和利用程度也逐步加深。在人们各种生产、生活的过程中，存在着向自然中排放污水的现象。升歌湖位于湖北省武汉市，近些年来，升歌湖流域的水污染问题也越发突出，水环境状况不达标的情况越发严重。本研究通过一系列湖泊环境采样、监测、分析，可以得出客观、准确的升歌湖水环境状况，进而能够为升歌湖流域的环境改善提出针对性的建议，不仅可以客观的对升歌湖流域的点源污染和非点源污染情况进行评价，同时研究方法还可以对类似流域地区提供参考。
1.3研究方法简介
本研究主要运用了单因子指数法评价水质状况。当前在国际中水质评价所运用的方法非常之多，其中较为常用的主要有综合污染指数法、单因子评价法等。单因子指数法是我国现阶段水质评价的主要方法，各水质指标监测结果与规范规定的水质类别目标值对比，把污染程度（污染物浓度超标最多）的指标相对应的水质类别（共五类）作为水体的水质类别。这种水质评价的方法简单易行、计算和工程量相对较少、节省资源与经费且结果直观易懂，是《地表水环境质量标准》中规定的水质评价方法[1]。
与此同时，本研究在污染负荷估算中运用了污染负荷计算方法及排放系数计算法。首先美国和加拿大的学者用此法估算富营养化的水体中的一些点源污染物，随后被英国的学者改进，可用于非点源污染指标的计算，在这之后，中国研究人员引入流域损失系数和降雨影响系数，使得污染源污染负荷计算方法更加符合实际情况、精确程度，不断趋于完美。国际上常用的污染负荷计算方法主要有径流分割法、输出系数法、降雨量差值法等[2]。本研究引入此法是因为它可以在缺乏一些水文水质的资料的前提下，能够对于像升歌湖流域这样的大尺度流域进行较为简便且具有一定的精度的分析[2]。
1.4研究内容简介
本研究首先调查了升歌湖流域的概况，包括两部分的内容，一是流域内的自然环境概况，比如升歌湖流域的地理位置、气候状况、地质地貌、水文状况等，二是升歌湖流域社会环境的调查，比如：流域内行政区域概况、人口分布以及区域主要产值类型等，为后续的研究提供了基础。接着本研究针对升歌湖流域的水环境现状进行调查分析，主要以资料采集的方式为主，调查升歌湖流域内部污染物、污染源，对流域内部进行水质采样、监测，运用单因子指数法对流域水质进行分析与评价。然后，针对得到的水质数据进行处理，结合针对各种类型污染源的污染负荷计算方法进行估算，分析污染程度、污染类型以及污染来源，分门别类的将升歌湖流域的污染情况展现出来。最终，针对每一项不同的污染类型提出具有针对性和贡献性的意见，来帮助升歌湖流域防治污染，同时对类似流域地区的污染防治工作、管理等提供参考。
1.5 研究技术路线
第2章 研究区域概况
2.1 升歌湖地理位置概况
升歌湖位于湖北省武汉市境内，地处东经114°29ˊ49.2〞，北纬30°48ˊ58.1〞，为新洲黄陂两区共有湖泊，东属新洲区、西属黄陂区，紧靠京广铁路、濒临长江，与武钢隔江相望，其周边有黄陂区六指、新洲区仓埠和阳逻等三个街道。它是由于长江的不断冲击而形成的天然湖泊，由北湖、安汊湖、项家汊、胜家湖、汤湖等子湖构成的一个面积广大的水系。升歌湖曾经历过多次围垦，在那之前，滠水分为东西两条支流贯通于此，均最终注入长江。北湖是升歌湖水系中最大的湖，升歌湖经过多次围垦之后，原大湖升歌湖消失，分化成多个小湖泊。子湖中的大湖（北湖）称为升歌湖，所以现在的升歌湖就是原来的北湖。图2.1为升歌湖汇水范围。
2.2 升歌湖气候条件概况
升歌湖流域年均气温16℃左右，1月气温最低，多年均值为3.8℃，7月的气温最高，均值为28.5℃。日极端最高气温40.3℃、最低气温-11.5℃。年际降水量变化较大，降水最多为2165.4毫米（1982年），降水最少为848.5毫米（2001年）；降水量随季节变化大，符合亚热带季风气候降水规律，夏季降水量占全年大致一半，春秋季节适中，冬季降水最少（小于10%）；全年平均降水天数为120.6天，最多的一年为137天，最少的一年为98天。多年平均日照时数为2018.6小时。
2.3 升歌湖地质、地貌及自然资源概况
升歌湖流域为过渡地段（丘陵与河流冲积平原之间），地势由周围向湖内逐渐降低，海拔高程16-45米，地势起伏不大，平原与残丘，岗地交错。
升歌湖流域处于中亚热带常绿阔叶林地带，近些年来，随着工农业的大力发展的，栽培植被已经代替了常绿阔叶林中的植被，马尾松次生林和其它杂木林等仅可以在低丘、村落附近发现，珍稀保护植物并未在此地存在。
升歌湖流域拥有水生生物十四科五十多种，主要为：草鱼、鲤鱼、鳊鱼、鳜鱼、鲢鱼、鳙鱼、青鱼、鲶鱼、银鱼、长颌鲚、青虾、似刺鳊鮈、中华绒螯蟹、中华鳖等。
2.4 水文水系
升歌湖水系：升歌湖横跨黄陂、新洲两区，滨临长江，西连滠水河，承雨面积566.6km2，由拦渍堤分成黄陂、新洲两片：新洲部分405.5km2，中水位20.5m时，湖泊面积121.7km2，容积23983万m3。黄陂部分承雨面积161.1km2，由下庙闸（设计流量35.8m3/s）自排入长江，升歌湖泵站（8×1000kw，设计流量64.0m3/s）抽排入长江。新洲部分承雨面积382km2，由升歌湖闸（设计流量240m3/s）自排入长江，升歌湖一、二泵站（4×800 4×1000kw，设计流量64.0m3/s）抽排入长江。
2.5 行政区划调查
结合现场踏勘的实际情况及相关资料，得出升歌湖流域与周边地区的行政区域，升歌湖（行政区域）汇水范围见图2.1。
升歌湖流域范围主要涵盖黄陂区六指街道和蔡家榨街道，新洲的仓埠街道，共计3个乡镇、9个社区、71个行政村。其中六指街道包括2个社区（什仔铺社区、甘棠社区）与41个行政村（群建村等）；蔡家榨街道包括1个社区（蔡家榨社区）以及18个行政村（蔡榨村、艾馆湾等）；仓埠街道包括6个社区（骑龙街社区等）和12个行政村（孙岗村等）。
2.6 人口分布
根据黄陂区和新洲区提供的2017年常住人口为数据基准（表2-1）。
表2-1 升歌湖汇水区域人口状况
区 | 乡镇 | 常住人口 |
黄陂区 | 六指街道 | 58824 |
蔡家榨街道 | 43749 | |
新洲区 | 仓埠街道 | 31302 |
2.7 区域产值调查
2017年，黄陂区地区生产总值700多亿元，全区主产业为工业、建筑业，副产业为农业，全年实现工业和建筑业规模以上总产值1000亿元，农林牧渔业总产值200亿元以上，农业主要以种植农作物、畜牧业、渔业为主；新洲区生产总值607.52 亿元，工业上，全区完成规模以上工业总产值接近700亿元，高新技术产业的增长有力的引领了新洲区规模以上工业的健康发展。
第3章 升歌湖水环境调查分析
3.1 升歌湖水文与水资源调查
3.1.1 水文特征调查
升歌湖面积3059.6公顷，蓝线长度约73.4公里，容积约10014.3万立方米，主要功能是养殖、调蓄用水。升歌湖涉及新洲区、黄陂区，周边有新洲仓埠街、黄陂区六指街及蔡家榨等3个街道。
升歌湖属升歌湖水系，湖水通过升歌湖北湖闸、升歌湖两河口闸、升歌湖一五七闸等排出、汛期由新洲升歌湖一泵站和二泵站及黄陂区升歌湖泵站排江，非汛期自排闸排江。
表3-1 升歌湖基本特征概括表
