環(huán)境工程開題報告范文(2)

　　環(huán)境工程開題報告范文篇2

　　一、選題背景

　　改革開放以來，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的水污染問題日益嚴(yán)重。2010年《中國環(huán)境狀況公報》[1]顯示，全國地表水污染形勢依然嚴(yán)峻。七大水系(長江、黃河、珠江、淮河、海河、遼河和松花江)總體呈輕度污染。204條河流409個國控斷面中，各級別水質(zhì)斷面對應(yīng)的比例分別為：Ⅰ至Ⅲ類(59.9%)、Ⅳ至Ⅴ類(23.7%)和劣Ⅴ類(16.4%)。首先，長江、珠江總體水質(zhì)良好，淮河、松花江呈輕度污染，黃河、遼河呈中度污染，海河呈重度污染;其次，湖泊(水庫)富營養(yǎng)化問題依然突出，對26個湖泊(水庫)營養(yǎng)狀態(tài)的監(jiān)測顯示，富營養(yǎng)化狀態(tài)的占42.3%;第三，全國部分流域水生態(tài)系統(tǒng)的功能有所改善，但依然存在著主要生態(tài)環(huán)境問題，尚未能有效遏制生物多樣性的下降趨勢。此外，我國農(nóng)村生態(tài)環(huán)境問題日漸凸顯，農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物的控制處于低級階段，污染負(fù)荷較大，據(jù)研究[2-5]，在我國，北京密云水庫、天津于橋水庫、云南洱海和滇池、上海淀山湖、安徽巢湖、江蘇太湖等水域，非點(diǎn)源污染負(fù)荷所占比例均高于點(diǎn)源污染。我國的水生態(tài)環(huán)境污染呈現(xiàn)多元化、復(fù)合型、結(jié)構(gòu)性的特征，給人體健康和生態(tài)安全帶來嚴(yán)重威脅，已逐漸成為制約經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的瓶頸[6]，總體形勢仍十分嚴(yán)峻。國務(wù)院溫家寶在2007年《政府工作報告》中指出：2006年全國所有“十一五”規(guī)劃指標(biāo)，除了環(huán)保指標(biāo)沒能實現(xiàn)年初確定的主要污染物排放總量控制，其它指標(biāo)均超額完成;在2011年《政府工作報告中》指出：2011年要加快重點(diǎn)流域水污染治理、大氣污染治理、重點(diǎn)地區(qū)重金屬污染治理和農(nóng)村環(huán)境綜合整治，控制農(nóng)村面源污染;“十二五”期間要加大耕地保護(hù)、環(huán)境保護(hù)力度，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，全面增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力。主要污染物排放總量減少8%至10%，切實加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推進(jìn)大江大河重要支流、湖泊和中小河流治理。然而，與上述嚴(yán)峻的水污染形勢和美好的愿景形成鮮明對比的是，我國從上世紀(jì)70年代開始的水環(huán)境總量控制理念的發(fā)展依舊處在探索和變革的階段，并沒有形成一套完備的理論體系，可以被證實為高效的控制了水環(huán)境污染。

　　我國的流域水質(zhì)管理技術(shù)始于20世紀(jì)70年代，相繼在水環(huán)境容量計算[7]、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型[8,9]、流域非點(diǎn)源的計算[10,11]、水環(huán)境功能區(qū)劃[12]、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[13]、水生態(tài)功能分區(qū)[14]、流域水污染綜合防治[15,16]及排污許可證制度等諸多領(lǐng)域進(jìn)行了探索和實踐。在借鑒日本[17]、美國[18,19]及歐盟[20]先進(jìn)水質(zhì)管理體系的基礎(chǔ)上，我國的水質(zhì)管理技術(shù)不斷得到深化和發(fā)展。“九五”期間確定了污染物排放總量控制指標(biāo)，水污染控制由濃度控制進(jìn)入目標(biāo)總量控制階段;“十五”期間，先后對“三湖三河”進(jìn)行了污染物排放的總量控制，建立了以水環(huán)境容量為基礎(chǔ)、排污許可證為主要管理手段和持續(xù)改善水環(huán)境質(zhì)量為主要目標(biāo)的水污染防治管理體系[21];2007—2008年，孟偉等在借鑒美國和歐洲先進(jìn)的水環(huán)境管理理念的基礎(chǔ)上指出，我國尚未從流域尺度上對水環(huán)境特征開展全面系統(tǒng)的研究和評估，針對不同特征流域的水環(huán)境容量無法準(zhǔn)確判斷，尚未建立流域/區(qū)域水環(huán)境生態(tài)安全控制基準(zhǔn)，沒有明確流域/區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等人類活動與水生態(tài)環(huán)境影響的響應(yīng)關(guān)系。因此，現(xiàn)階段制定的管理標(biāo)準(zhǔn)體系，不能較好的實現(xiàn)流域/區(qū)域水環(huán)境特征的管理標(biāo)準(zhǔn)體系，不能對流域/區(qū)域水污染物總量實現(xiàn)有效控制，使得污染源控制與水環(huán)境管理存在較大的“一刀切”式的盲目性，難以有效保護(hù)水環(huán)境系統(tǒng)[6,22]。

　　二、研究目的和意義

　　本研究旨在利用SWAT模型，建立適合贛江流域和典型研究區(qū)(錦江流域)的水文和水環(huán)境模型，并利用率定好的模型，定量分析研究區(qū)的非點(diǎn)源污染時空演變特征和BMPs效益分析和評價。在此基礎(chǔ)上，定量核算豐、平、枯水期的動態(tài)水環(huán)境容量，提出在非點(diǎn)源參與下基于控制單元的總量動態(tài)分配技術(shù)。以期為我國“控制單元的總量控制”的順利實施提供一定的科學(xué)支持。

　　三、本文研究涉及的主要理論

　　20世紀(jì)60年代末，日本學(xué)者首先提出水污染總量控制的概念[26-28]。當(dāng)時日本的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來了一系列的突出環(huán)境問題，為了提高水體和大氣的環(huán)境質(zhì)量，而提出污染物總量控制的問題[29,30]，總量控制是指把一定區(qū)域內(nèi)的水體或大氣中的污染物總量控制在一定的允許限度內(nèi)，而“一定的允許限度”的表述成為日本學(xué)者提出環(huán)境容量概念的依據(jù);1971年，日本開始著手研究水環(huán)境的污染總量控制[31]，并于1973年制定了《瀨戶內(nèi)海環(huán)境保護(hù)臨時措施法》，該法令首次將總量控制的概念引入到廢水排放管理中，并以COD為控制指標(biāo)對企業(yè)限額頒發(fā)排污許可證;1975年，日本衛(wèi)生工學(xué)小組受日本環(huán)境廳的委托提出了《1975年環(huán)境容量計算化調(diào)查研究報告》，將水環(huán)境容量和水污染總量控制相結(jié)合，成為水污染物容量總量控制的理論基礎(chǔ)[17];1977年，日本環(huán)境廳提出“水污染總量控制方法”，并于1978年，對該法令的部分條文進(jìn)行了修訂，實現(xiàn)了以COD為控制指標(biāo)的水污染總量控制工作;1979年，日本內(nèi)閣明確了水污染物總量控制的基本方法、方針，并制定了年度的削減目標(biāo);1984年，日本首次將水污染總量控制目標(biāo)規(guī)劃正式運(yùn)用到實際的水污染控制管理中，同時將總量控制法在伊始灣和東京灣水域進(jìn)行實際應(yīng)用，對無證排污的企業(yè)嚴(yán)令禁止，取得了良好的效果，這兩個海灣內(nèi)的污染源控制率高達(dá)80%[32]，顯著改善了流域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量。日本對超標(biāo)排放的企業(yè)和單位給予嚴(yán)懲，同時對絕大部分的污染源實施在線實時監(jiān)測，以總量控制為基礎(chǔ)，要求各排污單位制定污染物總排放負(fù)荷年度削減方案[32,33]。日本自實施水污染總量控制至今，水體水質(zhì)及生態(tài)環(huán)境有了明顯改善，水污染物總量控制技術(shù)在日本蓬勃發(fā)展。

　　1972年，美國國家環(huán)保局(EPA,EnvironmentalProtectionAgency)在《水清潔法》303(d)條款中，提出TMDL(TotalMaximumDailyLoads)計劃的概念，年水平用最大年負(fù)荷量(TotalMaximumYearlyLoads，TMYL)來描述[18]。TMDL的具體內(nèi)容為：在滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，受納水體可容納的某種污染物的日最大負(fù)荷量，并將污染物負(fù)荷總量在污染源之間進(jìn)行分配[18]。美國的TMDL計劃總目標(biāo)識別系統(tǒng)可以識別全國受損和受到威脅的水體以及導(dǎo)致?lián)p害的污染源，將可分配的污染物負(fù)荷分配到每個污染源(包括點(diǎn)源和非點(diǎn)源)，TMDL同時考慮了安全臨界值(也稱安全余量或安全因數(shù))、季節(jié)性變化及流域未來發(fā)展的排污余地等因素[19,34]，采取具體的污染物控制措施來使得目標(biāo)水體達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[35]，該方法在確保水質(zhì)管理目標(biāo)的前提下，允許充分地利用水環(huán)境容量，是國際上較為先進(jìn)的水質(zhì)管理措施之一[34,36]。1972年，美國開始在全國范圍內(nèi)實施水污染物排放許可證制度，并不斷改進(jìn)和完善該制度的實施方法與技術(shù)路線;1983年，正式立法，明確規(guī)定實施以水質(zhì)限制為基礎(chǔ)的水污染物排放總量控制，由聯(lián)邦政府制定基本的政策和水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，并由各州強(qiáng)制執(zhí)行的水污染總量控制制度。形成了以排放標(biāo)準(zhǔn)管理為主，以水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)管理為輔，以水污染總量控制和排污許可證為主要內(nèi)容的水體污染防治體系;1985年和1992年EPA頒布了關(guān)于TMDL計劃實施的細(xì)則;1996年，EPA為了加快水質(zhì)達(dá)標(biāo)和改善TMDL計劃，根據(jù)《清潔水法》303(d)條款的要求全面評價各州的執(zhí)行情況;1997年，EPA對TMDL計劃發(fā)布了詳細(xì)的指導(dǎo)性指南書，該書指出了執(zhí)行TMDL計劃時可能產(chǎn)生的問題，并且，EPA通過了聯(lián)邦顧問委員會的授權(quán)，組成了一個由農(nóng)業(yè)、環(huán)境、森林等方面不同知識背景的專家學(xué)者和各州、領(lǐng)地及部族的政府官員組成的委員會;1998年，該委員會發(fā)布了建議，EPA充分考慮了這些建議，于當(dāng)年8月起草了TMDL的新計劃法則，歷經(jīng)近1年的討論及論證，在2000年7月13日頒布[37-40]。2001—2002年，被批準(zhǔn)或?qū)嵤┑腡MDL計劃超過5000多個，并呈現(xiàn)出持續(xù)上升趨勢[41]。

　　四、本文研究的主要內(nèi)容

　　1主要研究內(nèi)容

　　1)基于ArcGis10.0平臺建立贛江流域基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，包括屬性數(shù)據(jù)庫(氣象、徑流、泥沙、水質(zhì)、土壤物理化學(xué)性質(zhì)、農(nóng)作物的管理措施等)和圖形數(shù)據(jù)庫(地形圖、土壤圖、土地利用圖、行政區(qū)劃圖、水生態(tài)功能分區(qū)、電子水系圖、水功能區(qū)劃圖等);

　　2)基于ArcSWAT流域劃分模塊對數(shù)字高程模型(DEM，DigitalElevationModel)進(jìn)行子流域劃分;對點(diǎn)源、排污口和地表水環(huán)境功能分區(qū)等因子進(jìn)行子流域尺度的概化;總結(jié)和提出控制單元的概念及內(nèi)涵，并以贛江和典型研究區(qū)為例，提出不同尺度流域的劃分原則、指標(biāo)體系、劃分方法，以及劃分方案的可行性驗證;

　　3)建立贛江流域SWAT模型數(shù)據(jù)庫，分別在贛江流域和典型研究區(qū)開展水文模擬和水環(huán)境模擬。對模型進(jìn)行參數(shù)校準(zhǔn)與驗證，并對模型進(jìn)行了適用性評價;

　　4)基于建立好的SWAT模型，對典型研究區(qū)的非點(diǎn)源污染負(fù)荷開展了時空演變特征分析，識別了關(guān)鍵源區(qū)，并實施了最佳管理措施BMPs效益分析和評價;

　　5)在SWAT模型的基礎(chǔ)上，利用一維水質(zhì)模型分別計算了贛江和典型研究區(qū)COD和NH4+—N的動態(tài)水環(huán)境容量;

　　6)分別對贛江和典型研究區(qū)進(jìn)行了非點(diǎn)源參與下水環(huán)境容量總量的分配，基于基尼系數(shù)法對分配方案進(jìn)行了評估。并在典型研究區(qū)開展了非點(diǎn)源參與下的總量動態(tài)分配，利用已建好的SWAT模型，對總量分配方案的可行性進(jìn)行驗證。

　　2擬解決的關(guān)鍵問題

　　1)正確理解“流域—控制單元—子流域(計算單元)”之間的區(qū)別和聯(lián)系，并提出不同尺度流域的控制單元劃分原則、指標(biāo)體系和劃分方案;

　　2)基于SWAT模型在典型研究區(qū)開展水環(huán)境模擬，定量分析非點(diǎn)源污染的時空演變特征及BMPs效益評價;

　　3)提出在非點(diǎn)源參與下，動態(tài)水環(huán)境容量的核算及總量動態(tài)分配方法，以及分配方案的可行性驗證。

　　五、寫作提綱

　　摘要

　　ABSTRACT

　　目錄

　　第一章緒論

　　1.1選題依據(jù)及意義

　　1.2國內(nèi)外研究進(jìn)展

　　1.2.1流域水污染總量控制研究進(jìn)展

　　1.2.2水質(zhì)模型研究進(jìn)展

　　1.3研究目的、內(nèi)容及技術(shù)路線

　　1.3.1研究目的

　　1.3.2研究內(nèi)容

　　1.3.3研究方法及技術(shù)路線

　　第二章流域概況

　　2.1自然地理概況

　　2.1.1地理位置

　　2.1.2地形地貌

　　2.1.3氣候氣象

　　2.1.4水文水情

　　2.1.5水環(huán)境現(xiàn)狀

　　2.2社會經(jīng)濟(jì)概況

　　第三章“控制單元的總量控制技術(shù)”下控制單元劃分

　　3.1流域控制單元

　　3.1.1概念的提出

　　3.1.2概念辨析

　　3.2材料與方法

　　3.2.1研究區(qū)概況

　　3.2.2劃分原則、指標(biāo)體系與技術(shù)路線

　　3.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立及前處理

　　3.3.1空間圖件的收集與矢量化

　　3.3.2子流域(水文單元)的劃分

　　3.3.3流域模型概化

　　3.4劃分步驟、方案與驗證

　　3.4.1操作步驟

　　3.4.2劃分方案

　　3.5討論

　　3.6本章小結(jié)

　　第四章基于ArcSWAT2009的水環(huán)境模擬

　　4.1水環(huán)境模型的選擇及運(yùn)行平臺

　　4.1.1模型的分類

　　4.1.2運(yùn)行平臺

　　4.2技術(shù)路線與方法

　　4.2.1技術(shù)路線

　　4.2.2方法

　　4.3基于ArcSWAT2009的贛江流域水文模擬

　　4.3.1模型數(shù)據(jù)庫的建立

　　4.3.2SWAT模型的建立

　　4.3.3模型的預(yù)熱

　　4.3.4模型的敏感性分析

　　4.3.5水量校準(zhǔn)與驗證結(jié)果及分析

　　4.4典型研究區(qū)水環(huán)境模擬

　　4.4.1典型研究區(qū)的選取

　　4.4.2數(shù)據(jù)庫的建立

　　4.4.3SWAT模型的建立

　　4.4.4敏感性分析

　　4.4.5模型的校準(zhǔn)與驗證

　　4.5本章小結(jié)

　　第五章研究區(qū)非點(diǎn)源污染負(fù)荷時空分布特征與最佳管理措施模擬

　　5.1非點(diǎn)源污染負(fù)荷計算

　　5.2非點(diǎn)源污染負(fù)荷的分布特征

　　5.2.1時間分布特征

　　5.2.2空間分布與關(guān)鍵源區(qū)識別

　　5.3最佳管理措施(BMPs)

　　5.3.1BMPs方案設(shè)計

　　5.3.2BMPs效益分析

　　5.4本章小結(jié)

　　第六章基于SWAT模型的總量控制技術(shù)

　　6.1動態(tài)水環(huán)境容量計算

　　6.1.1水環(huán)境容量的基本理論

　　6.1.2水環(huán)境容量計算模型的選取

　　6.1.3水環(huán)境功能區(qū)劃分

　　6.1.4設(shè)計水文條件

　　6.1.5水環(huán)境容量計算結(jié)果

　　6.2非點(diǎn)源參與下控制單元動態(tài)水環(huán)境容量總量分配

　　6.2.1分配模型

　　6.2.2容量初始分配結(jié)果

　　6.2.3評估方法以及評估結(jié)果

　　6.2.4分配系數(shù)

　　6.2.5典型研究區(qū)總量動態(tài)分配

　　6.3基于SWAT的總量分配方案可行性驗證

　　6.4本章小結(jié)

　　第七章結(jié)論與展望

　　7.1主要研究結(jié)論

　　7.2創(chuàng)新點(diǎn)

　　7.3不足之處

　　7.4后續(xù)研究預(yù)期

　　參考文獻(xiàn)

　　致謝

　　六、目前已經(jīng)閱讀的主要文獻(xiàn)

　　[1]國家環(huán)?？偩?中國環(huán)境狀況公報——淡水資源[R].2011.

　　[2]楊蘇樹倪喜云,大理州洱海流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,1999,16(2):43.

　　[3]熊麗君,基于GIS的非點(diǎn)源污染研究[D].河海大學(xué).2004.

　　[4]屠清瑛,顧丁錫,尹澄清等.巢湖——富營養(yǎng)化研究[M].合肥:中國科技大學(xué)出版社,1990:1-20.

　　[5]鮑全盛,曹利軍王華東,密云水庫非點(diǎn)源污染負(fù)荷評價研究[J].水資源保護(hù),1997,(01):8-11.

　　[6]孟偉,劉征,張楠等.,流域水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)研究(Ⅱ)——水環(huán)境基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)與總量控制[J].環(huán)境科學(xué)研究,2008,21(1):1-8.

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