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TMDL水污染控制模式是美国环保署EPA为履行清洁水条例,改善全国水质状况而实施的管理计划。与以往的水质管理制度相比,TMDL最突出的特点就是增加考虑不确定性因素对水质管理制定的影响,表现在TMDL组成部分中设定安全临界值MOS来反映污染物负荷与受纳水体水质之间的不确定性数量关系。但是由于缺乏不确定性评估可依据的技术指导,使得在TMDL实施过程中对MOS的确定方法过于保守或较为随意。本文分别从定性分析与定量计算两个角度出发,分析了在TMDL实施的每一步骤中所存在的不确定性因素,并采用FOEA法对MOS进行了定量的估算,为MOS的设定提供科学依据。本论文分为五章:第一章为绪论,对研究进展作出了总结,并分析存在的问题;第二章介绍了TMDL的基本理论及不确定性的定性分析;第三章从定量的角度采用FOEA法对TMDL中由于环境容量模拟计算误差所引起的MOS进行了估算;第四章考虑水环境容量管理中的不确定性因素作用,并基于感潮河流的特点,以COD为模拟因子,分别就水环境容量管理中的不确定性因素对安全临界值MOS的影响及TMDL在佛山水道感潮河流中的应用展开了讨论;第五章为全文总结。
论文的主要研究成果归纳如下:
(1)定性分析了TMDL中存在的不确定性因素:根据TMDL实施步骤中存在的各种不确定性因素的影响,对TMDL中不确定性因素进行了定性分析和总结。不确定性的定性分析考虑了TMDL水质管理中不确定因素在各个步骤中的表现形式及来源,有利于明晰各种不同因素对水质管理的作用。
(2)提出了定量估算MOS的计算方法,并比较了现有三种方法的差异:针对TMDL系统中不确定性因素的影响,采用FOEA法(一阶误差分析法)对TMDL中模型模拟计算方面的不确定性进行定量估算。模型计算的不确定性是影响水质管理的基本因素,一方面影响模型的选择应用,另一方面影响管理者对水质控制措施的决策。因此客观上分析模型模拟对TMDL计算结果的影响是十分必要的。FOEA法与EPA推荐的两种方法相比,可以更加准确合理的评估模型不确定性对水质的影响,从而为MOS的选取提供更加准确的信息依据,改善对MOS选择过于保守和较为随意的情况,有利于完善TMDL管理体系,更加有力的保护水体水质。 (3)针对感潮河流水质变化的特点,建立感潮河流的TMDL水污染控制计划,并分析了水环境管理中不确定性因素对MOS选取量值的影响:水质达标率的限制对计算河流的环境容量有着较为重要的影响,选取潮周期达标率作为水质达标的依据可以准确反映感潮河流的水质状况。而管理者对水质达标率的不同接受程度与水质管理中不确定性的大小紧密相关,在TMDL中不同的水质达标率将对MOS的选取量值范围产生影响,通过讨论不同水质达标率条件下MOS的计算,解决了管理者在水环境管理中对安全临界值的考虑。研究表明,随着水质达标率要求的提高,河流环境容量相应降低,MOS在TMDL中所占的份额也随之下降。
本文建立的感潮河流TMDL水污染控制计划对水质目标要求更加明确和严谨,对MOS的定量评价更加合理,有利于提高TMDL管理水平,对感潮河流的水质可起到更加有效的保护作用。