基于WASP模型的株洲渌水流域精细化管理研究

作     者：陶虹霓 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘兴旺

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：WASP模型 最大日污染负荷计划 模型可视化 情景分析 跨界河流 

摘      要：对河流“分区、分类、分级的精细化管理是推进水污染综合治理与水质保护的最佳管理办法。渌水作为湖南省创建的省级样板河,是湘赣边区域合作示范区流域综合治理典范,是一个边界完整的典型城市河流小流域,对于流经区县的经济发展起着重要作用。近些年,流域内人口逐年增加,河流承载压力上升,而人们对环境质量的要求越来越高,为达到渌水流域水质稳定提升的目标,详细了解渌水流域的污染组成,诊断流域水环境问题,对渌水流域提出精细化管理方案,对于流域的科学合理规划与管理有着重要意义。 本文以株洲市渌水流域为研究区域,通过历史资料收集,对水环境现状进行调查分析评估,基于统计数据与产排污系数法核算了不同污染源的污染负荷。建立渌水WASP水质模型,模拟污染负荷与水质的响应关系,构建渌水流域三维模型,直观展示流域实景。基于TMDL计划,对流域各控制单元进行污染负荷分配与削减;通过情景分析,考察上游来水水质超标对本流域的影响和流域生活污染治理工作完成后的水质改善情况。基于模型结果,提出渌水流域水质达标精细化管理方案。得到的主要结论如下: （1）通过对渌水流域的污染负荷进行计算,流域的COD污染负荷入河量为29779.8t/a,其中畜禽水产城镇生活农村生活农业径流工业点源;氨氮污染负荷入河量为1312.2t/a,其中城镇生活农村生活畜禽水产农业径流工业点源;总磷污染负荷入河量为429.5t/a,其中畜禽水产城镇生活农村生活农业径流工业点源。 （2）WASP模型可以作为渌水水质预测管理的有效工具。将渌水概化为6个河段,并分别对应6个控制单元。通过参数率定和模型验证,结果表明,模拟结果与实测值基本吻合,COD、氨氮、总磷的拟合结果决定系数R2均大于0.9。 （3）利用ArcGIS软件平台完成流域的地表地貌三维可视化。以基础地理数据、地形数据和遥感影像数据为基础,基于Arc Map软件完成二维维度的地图制图与数据分析处理,基于Arc Scene软件构建流域的三维影像,并实现场景的浏览、查询、飞行、录像等功能。 （4）基于水质模型的模拟结果,根据TMDL计划,渌水流域COD枯水期、平水期和丰水期的最大日污染负荷分别为11313.02kg/d、14251.93kg/d和14511.04kg/d;氨氮枯水期、平水期和丰水期的最大日污染负荷分别为678.80kg/d、929.76kg/d和894.62kg/d;总磷枯水期、平水期和丰水期的最大日污染负荷分别为176.53kg/d、207.14kg/d和196.06kg/d。 （5）对上游来水水质超标情景和流域生活污染治理工作完成后的情景进行模拟分析,结果表明,江西省来水水质超标的情况对渌水的水质影响大,渌水中上游断面也会受此影响超标。在完成流域生活污染治理工作以后,渌水各河段的COD、氨氮可以达到水质目标,星火断面-仙井断面、仙井断面-渌水入河口断面在枯水期和平水期仍存在总磷超标风险,污染源以畜禽水产源和农业径流源为主。 因此,为达到渌水“全域Ⅱ类水质目标,可以对渌水进行分区、分类别、分水期的精细化管理,开展流域动态管理。在流域管理工作中,应注意上游和下游的农村环境综合整治,推广和落实畜禽水产养殖的综合治理与利用工作和种植业。中上游流经城区河段,促进形成完整的城镇生活垃圾收运处理体系。同时,应严控污染负荷的产生,有效控制工业、生活污水的排放,通过采取全线截污、污水导排等措施,从根本上减少入河的污染负荷。