饮用水水源地安全保障技术研究课件.ppt

国家科技重大专项“水体污染控制与治理”子课题“两湖一库”饮用水源地安全保障技术示范研究中国环境科学研究院郑丙辉二OO九年九月,主要内容,水专项简介“两湖一库”饮用水源地主要环境问题饮用水源保护技术国内外发展现状目标、总体思路与技术路线主要工作任务及预期成果经费投入,水专项简介,水体污染控制与治理科技重大专项（简称水专项）是我国首次推出的以科技创新为先导，旨在为国家水体污染控制与治理提供全面技术支撑的重大专项。水专项将重点围绕“三河(淮河、海河、辽河）、三湖（太湖、巢湖、滇池）、一江（松花江）、一库（三峡水库）”，集中攻克一批节能减排迫切需要解决的水污染防治关键技术。,水专项简介,总体目标针对我国水体污染控制与治理技术瓶颈问题，通过技术创新和体制创新：构建我国流域水污染治理技术和水环境管理技术体系建立适合我国国情的水体污染控制、水环境质量改善的技术体系为国家的重点水污染治理工程提供强有力的技术支撑。,水专项简介,六个主题：1、湖泊富营养化控制与治理技术综合示范2、河流水污染控制综合整治技术示范3、城市水污染控制与水环境综合整治技术示范4、饮用水安全保障技术综合示范5、流域水环境监控预警技术与综合管理示范6、水环境管理与政策研究及示范,水专项简介,三个阶段：第一阶段-突破水体“控源减排”关键技术第二阶段-突破水体“减负修复”关键技术第三阶段-突破流域水环境“综合调控”成套关键技术水专项是建国以来投资最大的水污染治理科技项目，总经费概算300多亿元。红枫湖、百花湖为水专项“饮用水安全保障技术综合示范”主题中“饮用水安全保障管理技术体系与示范研究”项目下“饮用水水源地保护与管理技术研究与示范”子课题2-湖库型水源地保护与管理研究与示范的技术示范区。,主要内容,水专项简介“两湖一库”饮用水源地主要环境问题饮用水源保护技术国内外发展现状目标、总体思路与技术路线主要工作任务及预期成果经费投入,“两湖一库”饮用水源地主要环境问题,（一）饮用水源地水质污染状况严重,1、水质现状红枫湖、百花湖和阿哈水库(“两湖一库”)为贵阳市重要的饮用水源地。“两湖”目前的水质状况较差，不能满足饮用水水源地水质要求。据2008年环境质量公报：百花湖水质为类，主要超标污染物为总磷和溶解氧；红枫湖水质为劣于类水质，主要超标物为总磷，其中焦家桥、三岔河测点因总磷严重超标，水质劣于类。,“两湖一库”饮用水源地主要环境问题,2、主要污染物来源流域内各种工业、农业、旅游业和居民生活污水直接或间接造成“两湖”营养盐和有机物过度积累，造成两湖水体氮、磷等污染物浓度增加。“两湖一库”的水量补给不足导致水体自净能力减弱，湖水污染状况更加严重。,“两湖一库”饮用水源地主要环境问题,（二）“两湖一库”周边及上游存在大量的风险源,此外,饮用水源地周边仍有少量小煤窑生产，废弃矿井无人治理，富含铁、锰等有害物质的矿井废水直接排入水体。,“两湖一库”饮用水源地主要环境问题,（三）两湖周边非点源问题突出,由于对农业面源污染危害性认识不够充分、管理体制不够明晰，缺乏有效的监测和控制等原因，农业面源污染的危害成为影响“两湖”饮水安全的主要因素之一。农业面源主要来源于种植业污染、废旧农膜残留、畜禽养殖业污染和大量农村生活污水和垃圾污染。,“两湖一库”饮用水源地主要环境问题,（四）湖库内源污染严重,底泥中最为突出的污染物是以Hg为主的重金属、煤焦油和P。上游大量化工企业和气源厂的长期无序生产还导致“两湖”沉积物中有机污染物的污染也非常严重，在底泥中检测到高浓度的萘、联苯、菲、苯并芘、硝基苯等多种持久性有毒污染物。底泥中高浓度的重金属、P和有机污染物会随水文、季节变化而释放到上覆水体中，对“两湖”的水质安全构成了巨大的威胁。,主要内容,水专项简介“两湖一库”饮用水源地主要环境问题饮用水源保护技术国内外发展现状目标、总体思路与技术路线主要工作任务及预期成果经费投入,饮用水源保护技术国内外发展现状,（一）水源地保护技术现状-国外,德国,1963年德国在内的莱茵河流域各国与欧共体代表在保护莱茵河国际委员会（ICPR）范围内签订了合作公约，制定了恢复河流自然生态的措施：拆除不合理的航行、灌溉及防洪工程，拆掉水泥护坡，以草木绿化河岸，对部分改弯取直的人工河段重新恢复其自然河道等。政府投入1万亿欧元的巨资治理河流污染，并立法保障河流治理工作的顺利开。民众有良好的环保意识。,饮用水源保护技术国内外发展现状,（一）水源地保护技术现状-国外,美国,在20世纪60年代，纽约就已建成当时一流的水源地供水系统。采用防护区和缓冲区将水源与潜在污染源隔离，是“纽约水源地备忘录”的一个重要举措。,在滨海边疆区南部的两个大型水源地-什科托沃和什特科沃水源地周围建立了面积约10万公顷的卫生保护区。将对水源地产生积极影响。同时制定相关制度规定禁止砍伐森林，放牧牲畜，狩猎，旅游，采集野生植物和从事生产活动。,俄罗斯,饮用水源保护技术国内外发展现状,（二）水源地保护技术现状-国内,首先，取缔保护区内污染企业、排污口，特别是一级保护区内的企业以及其它与水源地保护无关的建构筑物，减少污染源及污染物排放。其次，开展农村沼气建设，减少农村生活、养殖污染源及污染物排放。第三，修建污水截流沟等污水收集系统，建立污水处理站，使污水达标排放。第四，开展水源涵养林和生态防护林建设，以达到涵养水源，建设水源地的目的。,针对国内水源地保护存在着诸多弊端（技术单一，实施困难，投资大，没有理论体系及方法支撑，没有成熟的和完善的示范工程等），国内采取了一系列措施加强水源地保护和建设：,饮用水源保护技术国内外发展现状,（一）水源地保护技术现状-国内,研究成果不少，但实际应用的不多。针对性较强，但共性内容少，没有形成一套完整的水源保护理论与总体控制方案，缺乏示范作用。迫切需要一套投入少，既能解决污染问题，又能实现水源保护和经济发展的水源保护理论与总体控制方案。计算机技术在水源地保护的应用，如基于GIS建立的预警应急管理信息平台等，尚处于起步阶段。,存在问题：,主要内容,水专项简介“两湖一库”饮用水源地主要问题饮用水源保护技术国内外发展现状目标、总体思路与技术路线主要工作任务及成果经费投入,目标、总体思路与技术路线,（一）总体目标,（1）识别影响“两湖一库”饮用水源地安全的历史污染源、新增污染源及潜在风险源等高风险污染源，建立基于风险评估的饮用水源安全保障的监控预警平台及风险管理模式。（2）突破“两湖一库”风险源和内源污染控制的关键技术，建立湖库型饮用水水源地污染源削减的技术体系。,目标、总体思路与技术路线,（一）总体目标,（3）以水环境模型为基础，以GIS技术为平台，提出“两湖一库”饮用水源保护区划分技术方法；（4）建立“两湖一库”突发水环境污染事件的应急响应技术体系，为湖库型水源保护区划分和应急响应技术提供示范和借鉴。,目标、总体思路与技术路线,（一）目标,2015年，“两湖一库”饮用水源地水质明显好转2020年，“两湖一库”饮用水源地水质达国家饮用水水质标准。,2、阶段目标,目标、总体思路与技术路线,（二）总体思路与技术路线,以保障饮用水源地水质安全为核心，削减红枫湖、百花湖、阿哈水库流域重要工农业污染物和生活废水入湖量，控制内源污染，建立饮用水源地风险预警应急体系，重点突破典型点源污染控制、农业面源污染源的控制技术和内源污染控制技术，科学划分饮用水水源保护区，建立饮用水源地风险管理模式，提升“两湖”饮用水水源地水质达标率，保障贵阳市饮用水源安全。,总体思路,2019/12/16,23,可编辑,目标、总体思路与技术路线,（二）总体思路与技术路线,技术路线,主要内容,水专项简介“两湖一库“饮用水源地主要问题饮用水源保护技术国内外发展现状目标、总体思路与技术路线主要任务及预期成果经费投入,主要任务及预期成果,一、主要任务,1、流域风险源识别及风险评估技术研究,（1）对污染源特征及水质特征调查研究,对目标水源地水质状况进行全面的调查，研究水污染类型及特点，确定流域高风险污染源种类及来源，为水污染治理控制方案提供基础数据。采取实地调查，资料收集，数学计算等方法，调查水源地周边污染源，识别污染源及其污染物特征，全面了解目标水源地污染源状况及发展趋势。探索规范的湖库型水源地污染源调查技术方法。,主要任务及预期成果,一、主要任务,1、流域风险源识别及风险评估技术研究,（2）流域重点污染源识别及控制目标的确定,针对水源地水质现状，重点分析引起水源水质变化的主要污染物及来源，明确有毒有害重点污染物指标，提出削减任务与指标。,（3）饮用水源地沉积物内源污染风险评价与控制方案确定,对水源地底泥进行采样分析，分析内源污染的特征，污染强度，评价潜在危害及发展趋势等，确定内源污染的解决方案。明确需要治理的内源性沉积物指标，提出削减任务与指标。,主要任务及预期成果,一、主要任务,（4）高风险污染源识别及突发污染事件应急任务的确定,广泛地调查饮用水源区现存的高风险污染源现状及存在特点，对高风险污染源进行分类，对其发生的几率进行评估，确定可能的危害和损失，明确水源区水质水源预警与应急技术系统的主要目标、任务和功能。,1、流域风险源识别及风险评估技术研究,主要任务及预期成果,一、主要任务,2、重点污染源削减指标体系及关键技术研究,（1）重点排放源毒性消减关键技术研究与示范,利用生物毒性评价分析和化学分析，分析重要污染源与水体和水生生物的相应，建立重点污染源毒性削减指标体系采用物理与化学方法，结合人工生态系统和生物操纵方法，研究并应用毒性削减的关键技术，定期观察削减的效果，以保证饮用水源水质。,主要任务及预期成果,一、主要任务,（2）重污染沉积物控制技术与生态重建技术示范,详细调查两湖底泥中P、重金属、有机污染物的时空分布特征，沉积物中养分和污染物的浓度和化学形态对季节变化、水文变化的响应机理。测算沉积物最大内源污染负荷，建立沉积物的质量基准，沉积物水界面污染物释放与吸附的预测模型，评估污染沉积物对库区富营养化和二次污染的风险。,2、重点污染源削减指标体系及关键技术研究,主要任务及预期成果,一、主要任务,2、重点污染源削减指标体系及关键技术研究,（3）重污染沉积物原位掩蔽技术,根据“两湖一库”底泥污染物的种类、污染程度等，确定掩蔽技术类型。综合考虑水力学、化学和地质工程原理，确定包括掩蔽层中水力保护层、过滤层、各种活性材料层和基底稳定层的厚度和构筑方式在内的设计方案。构筑掩蔽层，研究污染物在掩蔽层内的迁移、转化规律。,主要任务及预期成果,一、主要任务,2、重点污染源削减指标体系及关键技术研究,（4）入湖口重污染区的生态疏浚技术,研究入湖口重污染区污染物在沉积物中的分布、迁移和转化规律，界定环保疏浚的深度、范围和规模、环保疏浚的作业方式，评估环保疏浚过程中的生态风险。研究疏浚沉积物的安全处置技术，包括研究沉积物脱水技术、沉积物生物淋滤、植物修复和污染物固定技术。评估沉积物处置过程中生态风险，研发底泥疏浚后的重建和生态恢复技术。,主要任务及预期成果,一、主要任务,3、水质与高风险污染源预警与应急控制技术研究与示范,（1）有毒有害高风险物水质数学模型,根据“两湖一库”的水域特征、支流入汇、排污口分布，建立河（渠）湖联通的水动力学水质数学模型，模型包括水动力学因子和水质指标。,（2）有毒有害高风险污染物水质数学模型参数库的建立,利用“两湖一库”典型特征流域监测资料，可采用典型小流域详细验证和大流域总量校核的流域非点源模型参数验证。,主要任务及预期成果,一、主要任务,3、水质与高风险污染源预警与应急控制技术研究与示范,（3）高风险污染源突发事故应急专家系统,根据高风险污染源突发事故对水质的影响，拟选应急控制措施效果并模拟结果。结合饮用水源区的人力、物力的调配以及交通条件等因素，以控制污染危害优先为原则，综合考虑经济成本，形成最佳的高风险污染源突发事故应急专家系统应急方案。,（4）饮用水源区水质预警和应急,饮用水源区水质预警可分为：污染排放水质预警和水质超标水质预警两部分。,主要任务及预期成果,一、主要任务,3、水质与高风险污染源预警与应急控制技术研究与示范,（5）高风险污染源的预警与应急,高风险污染源的预警是指高风险源突发事故的预警。高风险源的预警又分为固定污染源突发事故的预警，和水源流域内移动源（运输车辆、人为的意外事故等）引起的突发事故的预警。对高风险源的预警和应急，首先确定事故的位置、排放的规模及可能的持续过程，运用预警和应急系统进行事故的模拟和预测，评价事故的影响范围。利用专家评估系统选择事故控制措施，并对控制措施实施后的事故进行模拟预测，评估措施的效果，根据评估结果，确定最佳的控制措施方案。,主要任务及预期成果,（一）主要任务,3、水质与高风险污染源预警与应急控制技术研究与示范,（6）水质和高风险污染源预警与应急系统技术集成,该系统可分为系统的前处理模块、水动力子模型、水质子模型、水生态子模型、突发性水污染事故应急管理专家决策子模块，交互式数据可视化的图表表达模块、以及辅助的高风险污染源的污染物信息数据库，污染物毒性信息数据库，水源信息数据库等支撑数据库等。,主要任务及预期成果,（一）主要任务,3、水质与高风险污染源预警与应急控制技术研究与示范,（7）高风险污染源突发事故应急控制技术体系及措施,调查和评估饮用水源地高风险污染源分布、类型，确定高风险污染突发事故发生的几率、程度及有毒有害的物种，利用相关消防的专业知识，结合国内外类似的污染突发事故应急控制经验，建立高风险源的突发应急控制措施库，提出流域高风险污染源突发应急硬件工程措施。,主要任务及预期成果,（一）主要任务4、“两湖一库”保护区划分技术研究及风险管理方案设计（1）基于GIS的保护区划分技术方法研究与示范利用“两湖一库”周边及上游水文和水污染特征，结合湖泊水质、水温分层情况和取水口布置，选取优先控制污染物，分析不同水文情境下的水质响应，识别优先控制污染物的敏感区域，提出湖库型饮用水水源保护区划技术方法并开展保护区划分的技术示范，提出科学合理的湖库型饮用水水源保护区划分技术体系。,主要任务及预期成果,（一）