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基于GIS的新乡县河道氮磷污染负荷评价系统

2017-06-16李静

科学与财富 2017年17期
关键词:评价系统水污染

(内江职业技术学院人事处 四川内江 641100)

摘 要:利用GIS进行二次开发,形成一个简易河道氮磷污染负荷评价系统,本文以新乡县为观测对象,通过对其周边水资源中的氮、磷含量为基础,分析河道受污染程度,并对未来的水体中的氮、磷含量进行预测,确定其水污染情况,这一预测对农业发展具有深远影响。

关键词:GIS;评价系统;水污染

新鄉县位于漳卫南运河流域卫河上游,隶属河南省新乡市。新乡县的区域境内有东孟姜女河、西孟姜女河、卫河,人工河渠共产主义渠和人民胜利渠等五条主要河流。其中,人民胜利渠是新乡县的生产、生活用水的主要来源之一;东孟姜女河和西孟姜女河主要接纳县区所有生产、生活废水,最终汇入卫河。其中,东孟姜女河接纳了新乡县80%以上的污水,是新乡县最主要的线状污染源。

根据新乡县水资源利用现状特点以及在流域中的功能和影响,目前新乡县的水资源水环境具有如下特征:

(1) 水资源匮乏。工业生产主要沿东、西孟姜女河分布,过于集中造成供水不足,地下水超采严重,已形成一定区域的漏斗区;

(2) 产业结构不合理,污染物排放集中,使河流失去生态功能,给周边地下水和下游地区带来严重污染;

(3) 位于漳卫南运河子流域卫河上游,从功能上应该保证向下游地区提供清洁水源,但目前由于污染严重,成为卫河沿岸线性污染源。

(一)河道氮磷污染负荷评价系统简介

系统的主要功能介绍:

(1) 在地图上根据河道进行简要查询和根据年份与河流进行精确查询。例如:通过选择确切的时间查找当前年份污染最严重及污染最轻的河道,并且显示出该河道的磷污染含量。

(2) 水体污染分析。以水体中的磷含量为基础,分析河道受污染程度,并对未来的水体中的磷含量进行预测,确定其污染情况。

在确定现状年或者未来年分析后,通过选择乡镇或者是河段以及相对应的具体位置,通过采用折线图,直方图或三维直线图等多种显示方式,按照所选择的要求对磷含量进行直观的显示。

本系统以简洁的界面以方便快速操作,让用户能够快速的查询河道磷含量,以此为基础,对当前的水环境污染进行分析评价,并对将来的污染情况作预测分析进行灌溉管理,以市场机制为根本原则

(二)涉及主要技术介绍

1. 地理信息系统

GIS即地理信息系统,是在计算机硬、软件系统支持下,对现实世界(资源与环境)各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。

2. 水体氮和磷容量测算

环境容量概念最初是由日本学者于1968年提出来的,目的是为了在环境质量管理中实施总量控制。但是关于水环境容量的概念,国内外学者的说法并不一致,我国的一些学者认为:在一定的环境目标下,某一水域能承担外加的某类污染物的最大允许负荷量,称为该污染物在这一水域内的环境容量。也可表述为在保证某一水域水体质量符合规定的级别,在单位时间内能够连续均匀地接纳某种污染物的最大允许负荷量[2]。我国水体营养物质允许负荷量的研究正处于积极开展阶段,目前尚未取得较为成熟的模型。

计算方法

由于湖(库)水深不同,可以容纳的氮、磷数量也必然不同,允许负荷量也有所不同,因此,Vollenweider考察了大量的湖泊后,根据实测数据,用回归法得出了一组简捷易行的经验公式。即根据湖泊的平均深度f(m),推算出防止富营养化的可接受的纳污量及危险的纳污量:

总磷:

lgPA=0.6 lgf+1.40 (1)

lgPD=0.6 lgf+ 1. 70(2)

式(1)一式(2)中,PA为可接受的纳污量,PD为危险的纳污量。

总氮:

lgNA=0.6 lgf+ 2.57(3)

lgND=0.6 1gf+ 2.87(4)

式(3)一式(4)中,NA 为可接受的纳污量,ND为危险的纳污量。

总氮和总磷的允许负荷量预测公式

本文采用日本合田健等[3]人在研究日本湖泊富营养化时,提出的预测公式,对总氮和总磷的允许负荷量进行预测。计算公式:

Lo=Pz (Pn +Pm) (5)

式(5)中:L0为该水库水体中总氮和总磷的允许负荷量(mg/m2?a);P为该水库水体中总氮、总磷的允许浓度(rag/L);Z为水库的平均深度(m);Pm为水库的沉降率(L/a),可由反推法求得,其经验数据为10/Z;Pn 为库水稀释率。Pn 表达式如下:

Pn = 1/tn=q/v(6)

式(6)中,t 为库水停滞时间(a);q为人库水量(万m3/a); 为水库容积(万m3)。

(三)结语

河道氮、磷分析评价系统是根据实际监测数据的录入,实时的展示当前水体环境的氮磷含量,并对污染程度作出合理评估。通过该系统可以直观的了解本地区的水体污染,有利于对该地区的环境治理和城市规划。

本系统是运用VB语言基于GIS的应用开发,面向城市规划或水环境治理部门,通过本系统能够快速的了解河道当前的氮、磷含量,能对水环境污染情况有直观的认识,有助于相关部门对该地区的规划和治理。

参考文献:

[1] 华一新,黄杏元等. 地理信息系统原理教程. 武汉:武汉大学出版社,2002. 1-298

[2] 李道西;李亦芳;李亮;刘桂丽;;县域水环境容量核定及其应用研究[J];水利水电技术;2011年06期

作者简介:

李静(1987.1--)民族:汉籍贯:黑龙江哈尔滨 性别:女 学历:硕士 职称:助教研究方向:水资源的高效利用endprint

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