（环境工程专业论文）张家港水环境保护规划研究.pdf

张家港水环境保护规划研究 硕士研究生姓名：王超指导教师：逄勇教授学科专业：环境工程 摘要：张家港市近年经济建设迅猛，然而随着工农业生产和城市建设的高速发 展，水资源配置不合理使河网水质急剧恶化。加之感湖河网水体浅、流速慢、顺逆 不定的特点。水环境恶化的问题日趋严重，已严重影响到了沿河两岸居民的生活。 为了改善张家港市的水环境状况，一方面需要从污染防治入手，提高污水处理 率，另一方面从张家港市紧邻长江的优势出发，研究引水改善张家港水环境的各种 途径。本论文主要对引长江水改善城市永环境、提高水体水环境容量的途径进行了 详细研究；对通过截污措施改善城市水环境的方法也进行了定量分析，提出了旨在 改善水环境的水利工程建设及调度方案，提出了截污治本、引水辅助的治理方向。 本研究成果对解决张家港市水环境问题提供了一定的理论基础，具有十分重要的指 导意义。 关键词：张家港、水环境、保护、规划、原型调水试验、环境容量 注：本论文得到国家自然基金重点项目“太湖流域富营养化控制机理研究”( 编 号5 0 2 3 9 0 3 0 ) 以及国家8 6 3 项目“镇江水环境质量改善与生态修复技术研究及示范” ( 编号2 0 0 3 a a 6 0 11 0 0 2 ) 的资助 ar e s e a r c ho fw a t e r e n v i r o n m e n tp r o t e c t i v ep l a n n i n g o f z h a n g j i a g a n gc i t y c a n d i d a t e ：w a n g c h a o a d v i s o r ：p r o f p a n gy o n gs p e c i a l i t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g a b s t r a c t ：r e c e n ty e a r s ，t h ee c o n o m yi nz h a n g j i a g a n gc i t yh a s g o t a r a p i dp r o g r e s s ， f o l l o w i n g w i t ht h es p e e d l y d e v e l o p m e m o f m d u s t r y ，a g r i c u l t u r ea n dc i t y - p l a n n i n g c o n s t r u c t i o n ，i r r a t i o n a lc o l l o c a t i o no f w a t e rr e s o u r c eh a sd e t e r i o r a t e dt h ew a t e rq u a l i t yo f r i v e r - n e t w o r k t o g e t h e r w i t ht h ef e a t u r eo f t i d a lr i v e r - n e t w o r kt h a tw a t e ri ss h a l l o w ， v e l o c i t yi ss l o wa n df l o wd i r e c t i o ni si n d e f i n i t e ，t h ep r o b l e mo f a q u a t i ce n v i r o n m e n t p o l l u t i o n h a st e n d e dt ob em o r e s e r i o u s ，w h i c hs t r o n g l yi m p a c t so nt h ed a l l yl i f eo f r i v e r a l n sr e s i d e n t s i no r d e rt oi m p r o v et h e a q u a t i ce n v i r o n m e n to f z h a n 4 j i a g a n gc i t y ，w es h o u l d m v a n c e d s e w a g ed i s p o s e d r a t et oc o n t r o lc o n t a m i n a t i o n o nt h eo t h e rh a n d ，c o n s i d e r 谢t l l t h ea d v a n t a g et h a tt h ec i t ya b u t so ny a n g z er i v e r w em a k er e s e a r c hf o rd i f f e r e n t w a y s o f i m p r o v i n g t h e a q u a t i c e n v i r o n m e n tb y p i l o t i n gw a t e r t oi m p r o v e t h ea q u a t i ce n v i r o n m e n t a n di n c r e a s et h ee n v i r o n m e n t a l c a p a c i t y ，t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so n t h e d e e p r e s e a r c ho f t h em e t h o d o f p i l o t i n gw a t e r a n da l s oaq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so f t h ew a y o f o b s t r u c t i n g c o n t a m i n a t i o n b a s e do nt h ec o n t e n tm e n t i o n e da b o v e ，t h ed i s s e r t a t i o n p u t sf o r w a r dt h e d i r e c t i o no f d i s p o s a la n dt h ed e t a i l e ds c h e m e o f h y d r a u l i ce n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o na n d a t t e m p e r a t i o n t h i sr e s e a r c h h a sg r e a ts i g n i f i c a n c et h a ti tp r o v i d e st h et h e o r e t i c a l f t m d a m e n tf o rs o l v i n gt h ep r o b l e m o f a q u a t i ce n v i r o n m e n to fz h a n g i i a g a n gc i t y k e y w o r k s ：z h a n g j i a g a n gc i t y ；a q u a t i ce n v i r o n m e n t ；p r o t e c t i o n ；p l a n n i n g ；f i e l ds c a l e t r a n s f e r r i n gw a t e re x p e r i m e n t ；e n v i r o n m e n t a lc a p a c i t y 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实， 本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 学位论文使用授权说明 殳超 2 0 0 5 年3 月2 0 日 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊( 光 盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。 论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) 量垫2 0 0 5 年3 月2 。日 第一章国内外研究动态及本文主要创新点 1 1 问题的提出及研究意义 水是生命之源，人类生存和发展的基础。世界四大文明古国都依傍大河而生： 中华文明发祥于黄河流域；古埃及文明孕育于尼罗河流域；古印度文明开端于恒河 流域；古巴比伦文明渊源于底格里斯河和幼发拉底河两河流域。然而随着人类科技 的进步和生产力的高速发展，人类对于自然资源、水环境的破坏也日益严重，甚至 已经遭到大自然的报复和惩罚。优美的莱茵河由于沿岸各国只顾经济发展忽视环境 保护，使河流的生态系统遭到致命破坏，一度被人们称为“欧洲的阴沟”“”。1 。英 国著名的母亲河，泰晤士河，也曾因大量城市生活污水和未经处理的工业废水排入 而严重污染，终于饮用水的污染以及伦敦的大雾使霍乱爆发，给人类以惨痛的教训 叫。我国的上海苏州河m 、南京秦淮河嗍也一度因城市污水污染而呈现黑臭 状态。 张家港是我国著名的卫生城和环保模范城，目前城市发展曰新月异，经济建设 迅猛，是我国最具经济发展潜力的城市之一。随着工农业生产和城市建设的高速发 展，水资源配置不合理使河网水质急剧恶化。再加之感潮河网水体水深较浅、流速 缓慢、顺逆不定、水体自狰能力不强的特点，水环境恶化的问题目趋严重，市内部 分河道河水已经终年黑臭，严重影响到了沿河两岸居民的生活。因此，防治河道水 质的迸一步恶化，改善水环境，合理利用配置水资源，实现水生态环境和经济发展 的协调平衡，还给人们一个健康优美的生活环境和投资环境已成为张家港市市政府 的头等大事，急需提出解决方案和措施。 国内外对于水环境治理已经取得了一些成果“帅州，我国对于平原河网地区的 水流特性也进行了一些研究“”“5 ”1 。张家港市地处经济发达的长江三角洲，是典型 的平原河网地区。利用物理模型和数学模型相结合方法，以张家港市为例，研究平 原河网地区的水力水质特性，提出改善水环境行之有效的措施，对于优化长三角地 区的人居和投资环境，减轻太湖流域外围对太湖的排污负荷具有重要意义。 1 2 国内外研究动态 1 2 i 水资源保护规划动态 预计到2 0 2 5 年世界上无法获得安全饮用水的人数将增加到2 3 亿。有资料表明， 伴随水资源危机而出现的“环境受害者”在1 9 9 8 年达到2 5 0 0 万人，第一次超过“战 争受害者，的人数。而我国人均水资源量仅为2 3 0 0 m 3 。属于世界1 3 个贫水国家之 一。但是在经济高速发展迫切需要水资源的同时，用水的浪费和水资源的污染却在 日益增加。 从1 9 7 9 年丌始，我国先后颁布了中华人民共和国环境保护法、中华人民共 和国水污染防治法、中华人民共和国水法，颁布了( 3 - 业废水排放标准、地 面水环境质量标准等。环境保护行政主管部门会同有关部门制定了水资源保护的 条例、规定、标准和技术经济政策，使水环境标准工作有了法律依据和保证。1 9 8 3 年开始，各流域机构会同省市的水利、环保部门开展了长江、黄河、淮河、松花江、 辽河、海河、珠江七大水系的流域水资源保护规划，至1 9 8 8 年底，七大江河流域 水资源保护规划先后制定完成。目前，新的水资源保护规划编制工作也已基本 完成。 随着水资源保护工作的开展和规划工作的深入，国内大专院校、科研、设计等 单位开展了水资源保护综合性研究项目取得了大量研究成果。水科院水资源所完 成了区域水环境规划方法研究、河海大学参与完成了太湖水系水质保护研究、 苏州河污染综合防治规划研究、苏州市水污染综合防治规划研究、秦淮河水 环境质量现状评价及对策。长江水资源保护局完成了长江武汉江段水污染防治 规划研究、南水北调引江东线方案水资源保护可行性研究、大清河水系水资源 调节与保护的研究。这些研究是从流域或地区社会、经济、环境大系统的实际情 况出发，以应用研究为主。研究坚持治理污染源和河流综合整治并重的原则，采用系 统分析方法和生态观念相结合的技术路线，应用物理、化学、生物学及系统工程学 科的理论和方法，建立具有模拟计算功能的水力模型和水质模型，合理确定环境目 标，提出适合国情的水环境保护措施，以求建立流域或区域新的稳定生态系统，为 综合整治提供了科学依据。 1 2 2 水力水质模拟研究综述 河网水动力数学模型大体可以分为节点一河道模型、单元划分模型、混合模型 以及人工神经网络模型4 类。目前，河网水动力模型仍然以节点一河道模型为主， 对s a i n t - v e n a n t 方程组离散求解，寻求一种更能真实有效反映平原河网水动力特性 的数学模型和高效的求解方法仍将是今后河网数值模拟的主要发展方向。其基本思 2 想是：将河网中的每一河道视为单一河道，其控制方程均为一维s a i n t - v e n a n t 方程组； 河道连接处称为节点( 汊点) ，每个节点处均应满足水流连续性方程和能量守恒方程。 求解由边界条件、s a i n t v e n a n t 方程组和汉点衔接方程联立闭合方程组，即可得到 各河段内部断面的未知水力要素。节点一河道模型原则上可以求解任何水网的水力 参数，但不同的求解方法各有优缺点【1 8 1 9 1 2 0 1 。 s a i n t - v e n a n t 方程组是s a i n t v e n a n t 在前人n e w t o n ( 1 8 6 7 ) 、l a p l a c e ( 1 7 7 6 ) 等 开创性研究的基础上建立的一维非恒定水流运动规律的理论基础。由于s a i n t v e n a n t 方程组属于二元一阶双曲型拟线性方程组，无法直接求得解析解，只能求解各种简 化形式的方程组，因此在实际应用中受到很大的限制。到了2 0 世纪中期，由于计 算机技术的迅猛发展，对完整s a i n t v e n a n t 方程组的求解才变为现实。目前对河网 非恒定流水力计算方法通常有：直接解法、分级解法。 直接解法是早期河网计算中常用的方法。它的基本思想是直接求解由河道内断 面方程和边界方程组成的方程组，形成的线性方程组的系数矩阵为一不规则、不对 称的大型稀疏矩阵，占用内存大、计算量大。中山大学李岳生教授等从河网矩阵的 特点出发，提出了“网河隐格式的稀疏矩阵解法”1 2 ，能够节省计算机内存，提高 运算速度。 分级解法是近期发展起来的计算方法，也是目前应用最为广泛的一种方法。该 方法是由荷兰水力专家d r o n k e r s 首先提出、后经许多专家、学者发展起来的一种解 法。该法的基本思想是先将未知数集中到节点上，待节点未知数求出后，再将各河 段作为单一河段求解。分级解法按方程组的连接形式，又可以分为：二级解法、三 级解法、四级解法、汉点分组解法等。二级解法的是将所有的边界方程和河段方程 一起构成一个封闭的方程组，求解这样的方程组，便可以求得河网各河端的未知数， 然后再利用微段方程求出全部内部计算断面的未知数。1 9 8 2 年张二骏等提出了河网 非恒定流的三级联合鳃法口0 1 。三级解法是在二级解法的基础上，将所得到的河段方 程自相消元，可以得到一对以水位或流量为隐函数的方程组。将其代入相应的节点 方程和边点方程，求得节点水位，然后再求得各断面的流量及水位。1 9 8 5 年吴寿红 提出了河网非恒定流的四级解法，即在三级解法的基础上，分离出外边界方程和节 点能量衔接方程，出剩下的方程构成四级连接方程组结合节点水量平衡方程求解。 汉点分组解法是李义天于1 9 9 7 年提出的，它是在分级解法的基础上进一步降低线 性方程组的阶数。分级解法较直接解法有较大的优越性，但求解大型线性方程组是 该法面临的一个难题。近年来，王船海、李光炽等提出了节点的优化编码、g a u s s 列主元消去法、矩阵标识等方法，为这类问题的解决开辟了蹊径阮2 3 1 。 水质模型是污染物在水环境中变化规律及其影响因素之间相互关系的数学描 述它既是水环境科学研究的内容之一，又是水环境研究的重要工具。自1 9 2 5 年斯特 里特费尔普斯( s t r e e t e r - p h e l p s ) 在对o h i o 河流污染源及其对生活污水造成的可度 量影响的研究中，第一次建立水质模型以来，水质模型的开发与研究经历了五个阶 段【2 4 1 ： 第一阶段( 1 9 2 51 9 6 0 年) ：这一阶段以s t r e e t e r - p h e l p s 水质模型( s p 模型) 为 代表，后来科学家在其基础上成功地发展了b o d - d o 耦合模型，并应用于水质预测 等方面； 第二阶段( 1 9 6 01 9 6 5 年) ：在s - p 模型的基础上又有了新的发展，引进了空 间变量、物理的、动力学系数，温度作为状态变量也被引入到一维河流和水库( 湖泊) 模型，同时考虑了空气和水表面的热交换，并将其用于比较复杂的系统； 第三阶段( 1 9 6 51 9 7 0 年) ：其他输入源和漏源包括氮化合物好氧( n o d ) 、光 合作用、藻类的呼吸以及沉降、再悬浮等等，计算机的成功应用使水质数学模型的 研究取得了突破性的进展： 第四阶段( 1 9 7 0 1 9 7 5 年) ：水质模型已发展成相互作用的线性化体系、生态 水质模型的研究初见端倪，有限元模型用于两维体系，有限差分技术应用于水质模型 的计算； 第五阶段( 近2 0 多年) ：科学家的注意力已逐渐地转移到改善模型的可靠性和 评价能力的研究上。 前人对水质模型数值模拟进行了很多开创性的工作，并且卓有成效。河网水质 模型的数值模拟需以水力计算为基础，并且需要与水力计算方法相匹配。水力模拟 中应用较为广泛的分级解法，即河道节点法在水质模拟中也得到普遍应用，其原理、 求解思路大致相同；与单元划分法相对应，金忠青、韩龙喜等提出了组合单元水质 模型f 25 1 ，其基本思想是按水力水质特性相似的原则，将河网划分成若干单元，要求 划分后的单元内部水位、流速变化均匀、水质浓度无悬殊变化、单元间污染物质的 交换通过随水体对流及交界面上的扩散而进行。单元污染物浓度以形心处浓度代 替，它随时问的变化取决于交界面上的对流扩散输运、单元内污染物的降解及源项 的加入。 4 目前开发较为成熟、运用较为广泛的水质模拟软件是美国国家环保局( u s e p a ) 于1 9 7 3 年开发的q u a l 2 e 模型及1 9 8 3 年开发、后经多次扩充与修正的w a s p 系 列模型。其他还有美国陆军工程兵团研究开发的c e - q u a l r i v l l 2 6 1 、w q r r s ；1 7 1 、 h e c 5 q t 2 引、s e l e c t 2 9 、c e q u a l r 1 3 0 1 等模型。 1 2 3 国内外引水改善水环境工程应用进展 福州市内河其有4 2 条，纵横交错，水网平均密度在3 k m k m 2 以上。近年来的 工业废水和生活污水直接排入，导致污染加剧，常年黑臭。1 9 9 6 年福州市政府下决 心实施引水冲污【3 “，通过引入闽江水，加大内河径流量，提高流速，使大部分河段 水流呈单向流，当天污水当天排入闽江，做到一天换一次水，减少回荡。引水后内 河的复氧能力增强，其综合效应的结果达到了消除黑臭，同时大大降低了闽江北港 北岸边污染物浓度。该工程1 9 9 8 年8 月1 日竣工投入试机运行【3 2 1 【3 3 1 。目前，已较 成功地解决了福州城区内涝问题，内河水环境也得到了很大的改善【3 钔。 苏南地区经济发展迅速，废水排放量剧增，太湖受到严重污染。温家宝副总理 在太湖水污染防治第三次工作会议上指出：“治理太湖要采取四个有效措施即大 力实旄生活污水截流、实现工业污水减排、加强农业污染控制、引水清淤修复。“引 水是要加大区外引水规模，实施生态调水工程，把长江水引到太湖，加速太湖水体 转换速度，以动治静，以清释污，以丰补枯，改善水质”。计划通过望虞河引长江 水入太湖，即“引江济太”1 3 5 】1 3 6 1 。自2 0 0 2 年1 月3 0 日起实旌引江济太调水试验工 程以来，截至2 0 0 4 年9 月3 0 日，常熟水利枢纽共引长江水5 8 7 亿立方米，通过望 亭水利枢纽入太湖2 8 4 亿立方米，太浦闸累计向下游供水4 3 0 亿立方米。引水期 间，望虞河沿程c o d m n 、t p 等主要指标维持在i i i i i 类之间，n h 3 - n 指标基本在 1 i 类之间：太湖贡湖湾水源地c o d m 。从类改善至i i 类，t p 基本稳定为i i i 类。 太湖及黄浦江上游各水厂水源地水质明显改善。 温州市区段自身无清水补给，水体自净能力较差，通过引水冲污等综合整治措 施，短期内改善了温瑞塘河的水质，提高了河道的输水量和水体簧换速度，改善了 河道的稀释自净能力妇7 1 。南京市玄武湖采用引清洁水入湖，改善玄武湖的水质，从 根本上降低了玄武湖的富营养化程度【3 舢。德国的鲁尔河、俄国的莫斯科河等均试过 引水修复水环境，效果良好。 这些工程虽然取得了较好引水效果，达到了调活水体，缩短水体置换周期，改 善河道自净能力，增加水环境容量的目的。但是通过对引水工程的效果分析，经济 评价，环境影响分析，各研究不约而同的提出了对于引水工程的调度方式，引水分 配等问题需深入研究【3 4 】 3 5 】。合理调度水利工程，可以避免河道水流激荡，合理配置 水量，以最少的工程投入达到最佳的引水效果。 1 3 本文的主要工作内容及技术路线 1 3 1 主要内容 进行了张家港市水环境现状调查与评价，在2 0 0 3 年8 月进行了长江引水改善 水环境的原型试验研究，旨在通过一千河、朝东圩从长江引水，了解引水改善张家 港市区水环境的效果。在上述调查评价及原型试验基础上，建立了张家港区域河网 非稳态水量水质数学模型，并根据同步实测资料对模型参数进行了率定。利用所建 立的张家港区域河网非稳态水量水质数学模型，研究了引长江水对研究区域水质的 改善效果；研究了截污措施对张家港市区水环境的改善效果；计算了张家港市各主 要河道在近期( 2 0 1 0 年) 、远期( 2 0 2 0 年) 的水环境容量值，从而汇总出张家港各 片区及全市总体的水环境容量值：计算了朝东圩、一千河引水对研究区域水环境容 量的增大效果。根据研究成果，提出了合理的从长江调水改善研究区域水质的水利 工程建设方案和调度措施以及截污措施。 1 3 2 技术路线 张家港市水资源保护规划研究技术路线见图1 3 - l 。 j 一 引水改善张 市区水环境 一，一j 碑i 生鲎塞鲞壹垄堑塑堑塞 图1 3 - 1改善张家港市水环境研究技术路线图 6 1 3 3 主要创新点 ( 1 ) 改善张家港水环境的调水试验方案制定 张家港境内大小河道8 0 7 3 条，纵横交错，交织成网，水力条件复杂。为了确 定河道输水能力，分析复杂河网区的水力特点，并为水环境模型的科学率定，较好 地模拟张家港河网污染物迁移扩散规律。本文借鉴国内外引水试验监测的经验，在 以往单一河道监测的基础上，提出区域内引水原型调水试验同步监测，多条河道引 水，多个测点同步监测水位、水量、水质。编制试验方案，设计闸门调度原则。 ( 2 ) 动态水环境容量及水环境需水量计算 利用太湖流域河网水量模型对张家港市的水文设计条件进行了计算，并计算出 张家港市河网区的环境容量。在此基础上，建立了张家港市降雨量与水环境的定量 关系曲线。同时引入动态水环境容量的概念，计算出在引长江水的情况下，张家港 市增加的水环境容量。并根据张家港河道的水环境功能区划情况以及目前张家港全 市的水环境容量缺口，进而估算得到为使张家港全市的水环境功能区达标所需环境 需水量。 ( 3 ) 张家港水环境综合治理方案制定 水利工程对于引水的效益具有十分重要的影响。尤其是复杂河网地区，直接决 定着引水的效果，是国内外引水研究的重点。本文通过分析原型调水试验监测成果， 污染源水质评价数据以及建立的张家港市河网水环境数学模型，设计计算方案，定 量计算了水利工程和截污工程对张家港河网水环境的改善效果，并结合经济效益分 析，提出张家港水环境综合治理方案。 第二章自然环境、社会经济概况 2 1 自然地理概况 张家港市地处北纬3 r4 3 7 1 2 ”3 2 。0 27 ，东经1 2 0 。2 1 7 5 7 ”1 2 0 。5 2 ， 位于长江下游南岸，江苏省东南部，北滨长江，与南通、如皋、靖江相望；南近太 湖，与无锡、苏州相邻：东连常熟、太仓，距上海1 5 0 公里：西接江阴、常州，距 南京2 3 0 公里，是沿海和长江两大经济开发带交汇处的新兴港口工业城市。全市总 面积9 9 8 4 8 平方公里，其中陆地面积7 8 5 5 5 平方公里，占全市总面积的7 8 6 7 ； 长江水域2 1 2 9 3 平方公里，占2 1 3 3 。北宽南窄，呈三角形。 2 1 1 地质地貌 全境地跨长江三角洲平原的两个地貌副区，即长江南岸古代沙咀区和靖江常阴 古沙洲区，北面临江，双山沙岛孓立江中，长江水域宽阔，沿岸滩地绵长，风凰、 金港等地散落着零星山丘，有零星基岩出露外。南部古陆主要是第四纪沉松散物积 覆盖，覆盖层的厚度为9 0 2 4 0 米，是全新世现代沉积，至西南向东北逐步加厚， 沉积物岩性多为砂、粘士、亚粘土等，颗粒至上而下，由细变粗，可见2 3 个沉 积旋回，具有明显的河床、河漫滩相沉积特性。市域区内地下水主要赋存在第四纪 松散层中，以松散岩类孔隙水为主，基岩裂隙水只分布在金港镇南沙及凤凰一带， 碳酸盐类裂隙溶洞水仅小面积隐伏在杨舍南部一带。 2 1 2 土壤植被 市南部为水稻土类，是泻湖沉积母质，植稻历史长，具有一个发育明显的犁底 层和受水淋溶沉积的渗育层及淀积层。北部为潮土类，系长江新三角洲冲积母质发 育而成，成士时间短，有石灰性反映，有机质矿化率高，质地较轻。山丘为黄棕壤 土类，有机质含量高，适宜开辟成果园、茶园等。境内的地面植被以人工栽培为主， 自然植被很少。自然植被主要有毛竹、油茶、灌木以及各种野草。人工植被以乔木、 果树、农作物等为主。 2 1 3 气候 本流域地处亚热带南部湿润气候区，季风环流是支配境内气候的主要因素。四 季分明，雨水充沛，气候温和，无霜期长同照充足，是典型的海洋性气候。境内 年平均温度为1 5 1 ，年季问变化不超过1 ，最高气温为3 8 1 ，最低气温为一1 1 3 。境内冬季盛行动北风和西北风。眷夏两季为东南风。平均风速3 8 米秒。寒 潮和台风过境时风速较大。 2 1 4 内河水系 境内水网贯通，交织成网，有大小河道8 0 7 3 条，总长4 0 7 4 3 公里，水域面积 8 8 8 3 平方公里，平均每平方公里陆地有河道5 墉公里。长江萦绕于西北、北和东 北面，构成了一幅秀丽的水乡画面。 当地河道纵向称为浦、港，横向的称塘、套，也有统称河、泾。有市级以上河 道2 4 条，具体有张家港河、二干河、盐铁塘、东横河、南横套、新沙河、新市河、 三丈浦、奚浦塘、西肠塘、华妙河、十字港、天生港、太字圩港、朝东圩港、一二f 河、三予河、四干河、五千河、六干河、七千河、永南河、五节桥、北中心河。通 江河道有张家港河、太字圩港、朝东圩港、一千河、二干河、三干河、四干河、五 干河、六千河、七干河等2 0 条。现状水系见附图l 。 2 2 社会经济概况 2 2 1 行政分区 为了适应社会经济快速发展的要求，加快优势资源积累，张家港市在2 0 0 3 年 进行了行政区域调整，调整成现在的八镇一场。调整情况如表2 - l 所示： 表2 一l张家港市行政区划表 i 合并前塘桥、妙桥、鹿苑凤凰、港口、西张德积、晨阳、港区、后塍1 l 合并后塘桥凤凰金港 j 续表2 1 i 合并前j 大新、晨阳l 锦丰、合兴j 乐余、兆丰j 南丰 i 农场 i 市区、晨阳i 合并后l大新i 锦丰 i 乐余 l 南丰 i 农场 市区 l 注：其中晨阳镇被拆分为三部分，分别并入金港、大新和市区。 2 2 2 社会经济 张家港市现己形成包括保税区、沿江开发区、省级丌发区、扬予江国际化学1 业园、欧洲工业园、治金工业园、粮油食品工业园、汽车工业园、木业工业园的“三 区六园”经济发展新格局。2 0 0 2 年全市实现国内生产总值3 6 5 0 2 亿元，按可比价 计算比上年增长1 7 。其中，第一产业增加值i o 5 6 亿元，增长3 6 ；第二产业增 加值2 1 9 4 4 亿元，增长1 7 6 ；第三产业增加值1 3 5 0 2 亿元，增长1 7 3 。全市 9 人均国内生产总值达4 2 7 8 5 元，按现行汇率折算已超过5 1 0 0 美元。全市三次产业 比例调整为2 9 ：6 0 + 1 ：3 7 0 。全年实现财政收入突破4 0 亿元，达到4 3 0 8 亿元， 比上年增长3 4 3 ，净增1 1 亿元。 2 2 2 1 人口及组成 2 0 0 2 年全市有人总人口8 5 2 7 万人( 含常阴沙) ，其中非农业人口3 5 4 9 万人， 农业人口4 9 7 8 万人，平均家庭规模为2 6 人。全市有外来人口2 2 6 8 力人。 2 2 2 2 工业生产 全市工业经济发达，工业结构不断调整优化，已形成纺织、冶会、机电、粮油 食品、化工、建材六大工业支柱产业。2 0 0 2 年全市完成工业增加值2 0 4 0 9 亿元， 可比增长1 6 5 ，工业总产值8 2 0 8 1 亿元，比上年增长2 0 5 ；全市规模型企业 不断扩大，形成了沙钢、牡丹、华芳、华纺、永钢、宏宝、梁丰、华润、东海粮 油、华昌十大集团企业和五十多家骨干企业，年销售收入、利税、利润分别占到 全市工业总量的7 0 、7 3 3 和7 9 7 。 2 2 2 3 农业生产 全市农业正在由传统农业向现代化农业转变，即向农业经济机械化、集约化、 产业化转变。2 0 0 2 年种植业、林业、畜牧业、渔业的产值分别占总农业产值的6 2 8 、 2 2 、2 1 5 、1 3 5 。产业结构继续调整，经济作物所占比重逐年提高，花木、 果品、食用菌种植面积和畜禽殖规模进一步扩大；农业产业化经营稳步发展：标 准化建设初见成效，建成了苏州市级标准化生产示范基地4 个，1 种农产品获国 家绿色食品标志，2 1 种被评为省级无公害产品。 2 2 2 4 第三产业和个私经济 第三产业在总量继续扩大，新型业态不断涌现，形成了一批新的增长亮点，2 0 0 2 年三产增加值占到国内生产总值的比重达3 6 9 9 ，个私经济同时迅猛发展。 0 第三章水环境现状调查及评价 3 i 水资源量分析 3 1 1 地表水资源量分析 张家港市水资源分区足以二干河和南横套将该市分为四个区，如图3 i i - i 所 示。 图3 1 i - i张家港水资源分区图 各分区地貌面积分布见表3 1 _ i - i 全市多年平均年降雨深1 0 5 7 5 3 毫米，多年平均径流深为4 4 4 1 6 毫米，多年 平均径流系数为0 4 2 。年内各月径流量分配与多年月平均降雨量分布基本一致。5 、 6 、7 、8 、9 五个月总径流量占全年总径流量的7 4 7 ；l l 、1 2 、l ，2 四个月占1 0 2 。 表3 1 卜l张家港市各分区在天然状态下各种地貌面积表单位：k m 2 羼名总面积水面积水田面积早地面积城镇面积 i 沿江圩区西片2 3 0 0 91 6 5 39 8 8 88 9 1 92 5 4 9 i f 二干河西片1 7 8 6 22 0 0 37 4 3 76 1 7 42 2 4 8 i i i 沿江圩区东片2 0 3 5 92 2 1 3“0 4 76 l - 4 09 ，5 9 二干河东片1 7 3 2 53 0 1 48 9 0 43 3 4 92 0 5 8 合计7 8 5 5 58 8 8 33 7 2 7 62 4 5 8 2 7 8 1 4 张家港市地表水资源量见表3 1 卜2 。 表3 1 卜2张家港市各典型年分区地表径流量单位：万m 3 现状年丰水年 平水年中等千早年特殊干旱年 分区 2 0 0 2 年1 9 8 5 年1 9 8 4 年1 9 7 6 年1 9 7 8 年 1 沿江圩区两片9 9 8 8 51 1 3 4 9 79 8 5 6 25 3 8 8 51 4 6 8 9 l i 二干河西片9 3 7 7 19 6 4 2 96 5 7 4 05 2 8 5 22 7 1 6 3 i i i 沿江圩区东片8 2 8 7 61 0 3 7 2 58 6 1 0 75 5 1 8 21 4 7 9 1 i v 二二干河东片8 7 4 6 31 0 3 2 3 56 9 2 3 95 0 1 6 61 9 6 7 4 合计3 6 3 9 9 54 1 6 8 8 63 1 9 6 4 8 2 1 2 0 8 57 6 3 1 7 3 1 2 地下水资源量分析 各分区不同典型年地下水总补给量( 即地下水资源评价量) 如表3 1 2 - 1 。 表3 1 2 - l张家港市地下水资源评价量单位：万m 3 现状年丰水年平水年中等干旱年 分区 2 0 0 2 盘1 9 8 5 篮1 9 8 4 年1 9 7 6 拒 沿江圩区西片7 3 3 4 4 2 7 6 0 2 6 2 6 8 0 2 2 26 0 3 0 4 2 二干河西片4 2 6 4 2 84 2 6 1 8 83 5 5 0 1 83 6 0 2 8 8 沿江圩区东片6 8 9 1 6 27 2 9 8 3 26 4 9 3 7 26 1 2 2 6 2 二干河东片4 6 7 5 5 8 4 8 3 0 7 84 1 1 1 8 8 4 1 2 5 4 8 l合计 2 3 1 6 5 92 3 9 9 3 6 02 0 9 5 8 0 01 9 8 8 1 4 3 2 污染源现状调查及评价 3 2 1 污染源评价方法m 删 污染源评价是将调查所得的大量数据进行处理，以确定各行业、各地区或各流 域中的主要污染物和主要污染源。评价过程的实质，就是将污染源调查的数据进行 “标准化”处理，将其转换成相互可比较的量，据此确定污染源和污染物的相对重 要性。自环保工作在我国起步之初，对污染源评价方法的研究即引起关注，并提出 了多种污染源综合评价方法，如排放量法、超标法、等标污染负荷法、污染物排毒 系数法等，这些评价方法均以污染物排放量与排放标准的比较为基础，来分析污染 物排放对环境造成的影响。 排污量法 排污量法仅简单统计各污染源的排污量，然后以最大排污量居首，由大到小依 次排列。评价中所用的排污量，可以使用废水量，也可以使用污染物总量。在早期， 多使用废水量作为排污量指标。现多使用污染物总量。 采用这种方法的最大优点是简便。当采用废水量为排污量指标时，其缺点是未 考虑废水中污染物的浓度，因为即使同量的废水，其中所含的污染物量也许相差极 大。选用污染物量作为排污量指标时便可克服这一缺点，然而，这一方法仍不能克 服不同浓度或量的污染物所引起污染毒害的程度。 尽管排污量法简单、粗糙，但正由于其简单易行，至今仍然在不少场合下使用。 如在评价一个流域中甚至全国各城市污染状况时，还常常使用这一方法。 超标法 在环境管理中，往往要求对污染源实行限期治理，使其达到规定的排放标准， 以保证环境质量。为此，常常根据污染源是否达到排放标准进行评价与统计。 在这一方法中，常使用工业废水排放标准或行业的废水排放标准来度量废水是 否超标。其所排污染物中有一项超标即列为超标排放污染源，超标排放污染源占调 查区域中污染源的总数便是污染源超标排放率。 由于制定废水排放标准时，已考虑了污染物的毒性，所以这一方法已含有其对 环境污染的危害程度。但未考虑废、污水量，在地方废、污水排放标准尚未确定之 前，其对环境影响的程度也不可能全面地体现出来。 等标污染负荷法 等标污染负荷是以污染物排放标准作为评价标准。对各种污染物进行标准化处 理，求出各种污染物的等标污染负荷，并通过求和得到某个污染源、某个地区和全 区域的等标污染负荷。 等标污染负荷法的具体计算公式如下： ， 只= q ， o 0 t 其中：p i 为某污染物的等标污染负荷，单位为吨年；c i 为某污染物浓度实测值 ( m g l ) ；c o i 为某污染物排放浓度的标准值( m g l ) ；q i 为含某污染物废水排放量( t d 或t a ) 各污染物的综合等标污染负荷( p 。) 是其所排放的若干种污染物的等标污染负荷 之和 只= 只 h ( i = l ，2 3 ，n )， 某污染物的等标污染负荷( p i ) 占综合等标污染负荷( p n ) 的百分比，称为等标污染 负荷比( k i ) ，计算公式为： 进行主要污染源以及主要污染因子的分析确定。 污染物的排毒系数( f i ) ，是假设污染物充分、长期作用于人体时，可以引起慢 性中毒的人数其基本计算公式为： f ：旦 。d 式中，f i 为某污染物排毒系数( 人) ；m i 为某污染物排放量( k g ) td i 为某污染 物的评价标准( g 人) ，指能够导致一个人出现中毒反应的污染物最小摄入量( g ) 。 对于废水，d = 某种污染物的慢性中毒阀剂量( m g k g ) x 成年人平均体重( 5 5 k g ) 。 f j 值完全是一个反映污染物排放水平的系数，它不反映任何外环境的影响，因 此可作为污染评价的一个客观指标。 3 2 2 污染源现状调查及评价 3 2 2 1 工业污染源调查 ( 1 ) 调查方法 采用调查现有资料与实测相结合的方法进行工业污染源调查。张家港市环保局有 主要工业污染源历年排污监测资料。 ( 2 ) 调查结果 张家港市工业企业点污染源分布在全市各地，其中规模较大的主要工业污染源 有1 4 4 家。采用等标污染负荷法( 按二级排放标准) 对张家港市主要工业企业点污 染源进行评价。调查结果详见表3 2 2 一l 。 表3 2 2 - t主要工业污染源现状调查统计结果表 2 0 0 1 年2 0 0 2 伍 序号单位位置 捧水量c o d 捧等标污染负捧水量c o d 捧等标污染负 f 万t a )放量( t )荷( 万t a )( 万t a )放量( t )荷( 万t a ) i农场毛纺j农场1 5 05 2 50 2 6l _ 5 05 1 00 2 6 2乐余乜镀j乐余0 3 6o 3 6 3人新毛纺织厂人新6 0 0 01 1 4 0 05 7 06 0 0 01 2 6 0 06 3 0 4 东海糨油公司港区 4 3 0 03 0 1 01 5 l4 3 0 0 2 1 5 0 1 0 8 5 化_ t 农药集团东沙 1 0 0 01 0 0 00 5 0l o 0 0 1 0 0 00 5 0 6市港返化1 = 厂乐余2 3 09 2 0o 6 l1 5 05 o oo 3 3 7 市常余化t j 乐余 2 2 02 8 6 0 1 92 4 02 6 40 1 8 果结算汁的墨只法 一一一 荷 巧 帧张污毒标排等 据恨 2 0 0 1 艇2 0 0 2 正 序号单位位置 捧水量c o d 赫等标污染负排水量c o d 排等标污染负 f 万t a )放量( t 菏( 万t a ) ，万t a )放量f t ) 菏( 万t a ) 雪佛龙一菲利普斯化t ( 中 8 保税区 3 2 02 4 0o 1 63 2 02 4 0o 1 6 国) 公司 9 统清食品有限公司港区 4 3 02 2 00 1 14 4 02 2 00 1 1 1 0市信化工j 一东沙2 5 02 0 00 1 31 0 01 0 00 0 7 1 1市钢管联营厂 港区 1 5 0 01 5 0 0 1 2 不锈钢管j 大新9 0 09 0 0 1 3 浦项不锈俐有限公司锦，i ：3 6 ，0 03 6 0 0 1 4 宏新药业有限公司大新3 2 8 03 2 8 01 0 93 2 8 02 6 2 0 o 8 7 1 5 大东医疗公司大新6 0 06 0 0 1 6 市华光金属制品厂桷舍 0 2 8 0 3 0 1 7 市污水处理j +杨舍5 9 4 0 02 2 1 0 01 8 4 26 4 8 0 02 0 7 0 01 7 2 5 1 8市华源织染有限公司后塍4 2 0 01 3 4 4 06 7 24 2 0 0 1 5 9 6 07 9 8 1 9华灏化工杨含2 0 0 0 01 3 0 0 08 6 7 2 0 2 8 01 0 0 0 06 6 7 2 0 宏图纺织整理厂杨含4 3 0 02 7 0 01 3 56 0 0 06 0 0 03 0 0 2 l 新宇丝绒织品有限公司杨舍 2 1 0 03 2 0 01 6 0 2 6 4 03 9 6 01 ，9 8 2 2港洋实业公司泗港5 5 0 03 3 0 02 2 06 6 0 03 9 6 02 6 4 2 3市康盛针织有限公司涸港1 0