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非点源污染河流水环境容量的不确定性分析(2)

时间:2015-12-17 15:45 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:陈丁江,吕军,金培坚 点击次数:

  根据以上分析得到的各概率分布函数,采用拉丁超立方法取样,分别赋值于段首和段末流量、段首浓度、综合降解系数、河段平均流速等参数,输入到式(2)进行计算,应用MonteCarlo方法模拟进行10000次,以确保获得收敛的结果.采用@Risk软件包计算了斯皮尔曼等级相关系数(spearmanrankcorrelationcoefficient,SRCC),以确定式(2)的各输入参数对水环境容量计算值的灵敏度.SRCC值越大,表明该参数对水环境容量计算值影响越大.可以看出,段末流量qd,r是对水环境容量最灵敏的输入参数,SRCC值为0.895~0.934;其次为综合降解系数kr,其SRCC值为0.217~0.325.这表明稀释容量是长乐江TN水环境容量的主要组成部分,其次为自净容量.在实际中,应重点提高段末流量的监测精度,以减小水环境容量计算中的不确定性;而增加河流流量能显著提高水环境容量,每增加1.0m3·s-1的段末流量能平均增加222kg·d-1的TN水环境容量.

  2.4TN水环境容量的不确定性分析

  根据MonteCarlo方法模拟的10000次结果,可以进一步确定长乐江各水文期TN水环境容量的概率分布,从而获得不同可信度下的水环境容量.一般地,在同一可信度下丰水期TN水环境容量值最大,这体现了不同水文期河流流量的稀释作用大小.水环境容量值的累积频率大小排序结果,可以求得任意可信度水平下的TN水环境容量,为水环境管理提供了更为丰富的决策信息.美国环保总署建议水质超标出现的时间频率不超过10%,即水质达标的可信度应达到90%.可以看出,90%可信度下长乐江枯水期、平水期、丰水期的TN水环境容量分别为487.9、949.8、1392.8kg·d-1.按90%保证率最枯月流量计算得到的TN水环境容量为824.6kg·d-1,显然,这低估了丰水期和平水期的实际水环境容量,将增加TN入河量的削减压力;但大大高估了枯水期的实际水环境容量,其可信度为81.8%,将增加河流TN超标的风险.为了使水质达标的可信度达到90%,流域各水文期需削减TN现状入河量1258.3~3591.2kg·d-1,其中丰水期是削减量最大的时期.采用不确定性分析方法得到的水环境容量值是基于河流水文水质状态的实际变化,并在考虑了其取值的可信度基础上进行的,显然,这相对于按某一设计流量来确定水环境容量的常规处理方法更为科学、合理.

  3、结论

  (1)基于MonteCarlo的非点源污染河流水环境容量的不确定性分析方法,表达了由获取的河流系统信息不确定性和流域非点源污染发生的随机性引起的水环境容量计算结果不确定性,给出了不同水文期在不同可信度下的河流水环境容量,计算结果更为科学、合理.

  (2)通过水环境容量计算模型输入参数的灵敏度分析,不仅可以确定对水环境容量计算结果最为敏感的输入参数,而且能区分河流的稀释作用和自净能力对水环境容量的作用大小,为减小水环境容量计算的不确定性和实际的水环境管理提供了决策依据.

  (3)按照水环境功能区划的水质要求,长乐江枯水期、平水期、丰水期90%可信度下的TN水环境容量分别为487.9、949.8、1392.8kg·d-1;据此,不同水文期流域的TN现状入河量需削减1258.3~3591.2kg·d-1,丰水期是削减量最大的时期.

  参考文献:

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  [6]王忠燕,孙世群,王辉.基于盲数理论的南肥河水环境容量核算研究[J].环境科学与管理,

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  [8]王有乐,周智芳,王立京,等.黄河兰州段水环境风险容量研究[J].环境科学与技术,

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