考虑非点源污染的河流可变水环境容量计算及其不确定性分析

水环境容量计算是实施总量控制的重要基础；现行的仅考虑点源污染、以年为单位且采用某一确定值表达的计算方法，与非点源污染日益突出的现状不相称，也不能反映非点源污染以及河流水文水质信息具有显著时间变异性和不确定性的特征；同时考虑非点源污染且能计算可变TMDL的历时曲线法，忽略了河流中污染物的迁移转化过程；本项目在提出河流可变水环境容量概念基础上，针对其计算所面临的非点源污染定量和不确定性问题，将非点源污染的河流水质方程反演模型、历史曲线法、Monte Carlo法有机结合和必要改进，采用野外试验、统计分析、质量守恒等方法和原理重点解决上述方法中河流污染物衰减系数率定、水质方程反演模型验证、可变水环境容量确定、水环境容量模型各输入参数概率分布形式分析等难题，从而创建考虑非点源污染的河流可变水环境容量计算方法及其计算不确定性的Monte Carlo分析方法，克服现行水污染总量控制研究中的缺陷和不足。

开展考虑非点源污染的河流可变水环境容量计算及其不确定性研究，对推进当前的水污染总量控制策略具有重要的理论和实践意义。根据申请书研究计划，本项目在提出河流可变水环境容量概念基础上，针对其计算所面临的非点源污染定量和不确定性问题，将河流水质方程反演模型/输出系数法/水文分割法/多元空间统计模型、历时曲线法、Monte Carlo 法/MCMC-Bayesian统计方法有机结合和必要改进，解决了流域非点源污染负荷估算、河流污染物衰减系数/自净能力定量、可变水环境容量计算、水环境容量计算不确定性分析等难题，从而创建了考虑非点源污染的河流可变水环境容量计算及其计算不确定性分析的方法体系。应用以上方法体系，对浙江长乐江流域进行了实例研究。结果表明，所建立的各非点源污染模型的误差<20%，且只需常规的河流水文、水质、土地利用方式等三方面的数据资料，可以很好的满足实际需要；流域的非点源污染负荷主要取决于径流量，河流的养分负荷变化对流域非点源养分输入量的变化存在显著的滞后性（土壤残留量可达单季施入尿素和畜禽养殖废水氮量的~40%和~50%）；河流自净过程平均可以减少23%的TN负荷量，且存在随河流流量和大小增加而降低的时空分布规律，河床质地对于氮素自净效率存在重要的影响（砂壤质的DIN自净效率高于砂质的~47%）；非点源污染为主河流水环境容量随着流量的增加而增加，但与现状入河量相比的削减量也随流量的增加而增加，河流的自净能力对于河流水环境容量存在较大贡献，尤其在枯水期；流域非点源污染负荷估算和水环境容量计算均存在显著的不确定性，流量或径流量是两者计算最敏感的参数，两者计算的不确定性存在显著的时空变异性，即随着流量和流域大小的增加而显著增加，增加水文水质的监测频率可能是减少计算不确定性的有效途径。受资助以来，本项目在国内外本领域主流期刊上已发表标注资助论文10篇，其中SCI论文9篇（累积IF=23.23），中文一级期刊1篇；申请国家发明专利3项，授权1项；参加国际学术会议1次，参加国内学术会3次，做大会报告和分组报告各1次；出国访问交流3人次，邀请国外相关领域专家交流访问2人次；依托本项目，协助指导完成硕士毕业论文2篇，本科生毕业论文1篇，本科生课外科研项目1项，指导在读硕士生1人，超额完成了本项目原定的各项考核指标。