基于QUAL2K模型的西苕溪干流水環(huán)境容量精準(zhǔn)解析與管控策略一、緒論1.1研究背景與意義西苕溪作為湖州市的母親河，不僅是當(dāng)?shù)刂匾纳鷳B(tài)廊道，更是維系區(qū)域生態(tài)平衡的關(guān)鍵紐帶。它從西南向東北貫穿安吉全域，流經(jīng)24個(gè)行政村和社區(qū)，為沿線的生態(tài)系統(tǒng)提供了豐富的水資源，滋養(yǎng)了多樣的生物群落，對(duì)維護(hù)區(qū)域生物多樣性發(fā)揮著不可替代的作用。同時(shí)，西苕溪是太湖的重要水源涵養(yǎng)地，干流長(zhǎng)145千米，流域面積2274平方千米，其水質(zhì)狀況直接關(guān)乎太湖的水生態(tài)安全。從經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度來(lái)看，西苕溪是推動(dòng)湖州地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。它為工業(yè)生產(chǎn)提供了不可或缺的水資源，沿線分布著眾多依賴西苕溪水資源的工廠企業(yè)，涵蓋紡織、造紙、化工等多個(gè)行業(yè)，這些企業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了當(dāng)?shù)氐木蜆I(yè)，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。在農(nóng)業(yè)灌溉方面，西苕溪灌溉了大量的農(nóng)田，保障了農(nóng)作物的生長(zhǎng)，為農(nóng)業(yè)豐收奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了湖州農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的繁榮。此外，西苕溪憑借其優(yōu)美的自然風(fēng)光，吸引了大量游客前來(lái)觀光旅游，促進(jìn)了當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了餐飲、住宿等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)注入了新的活力。然而，隨著上世紀(jì)八九十年代工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，西苕溪面臨著嚴(yán)峻的水環(huán)境問(wèn)題。大量的工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)有效處理直接排入河中，農(nóng)業(yè)面源污染也日益嚴(yán)重，導(dǎo)致西苕溪成為污染排放的集中地。其干流及其支流匯入太湖前水質(zhì)一度惡化為劣Ⅴ類，水體發(fā)黑發(fā)臭，溶解氧含量極低，水生生物生存環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，許多魚類、貝類等水生生物數(shù)量銳減，甚至瀕臨滅絕。同時(shí)，自然岸線遭受嚴(yán)重破壞，大量的河岸被硬化、渠化，破壞了河岸的生態(tài)功能，影響了河流與陸地之間的物質(zhì)交換和能量流動(dòng)。近年來(lái)，雖然湖州市委、市政府高度重視西苕溪的水環(huán)境治理，以浙江省委、省政府“五水共治”部署為指引，全面構(gòu)建水環(huán)境綜合治理新體系，并取得了一定成效，如2015-2021年，塘浦、荊灣、鐵路橋3個(gè)國(guó)控?cái)嗝嫠|(zhì)保持Ⅱ類；與2015年相比，2021年鐵路橋斷面總磷、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮等指標(biāo)分別下降11.4%、19.1%、64.4%。但西苕溪的水環(huán)境問(wèn)題依然存在，局部河段的污染問(wèn)題仍然較為突出，水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量仍然較高，存在一定的富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。水環(huán)境容量是指在一定的水域范圍和水文條件、規(guī)定排污方式和水質(zhì)目標(biāo)的前提下，該水域在一定時(shí)間內(nèi)能承受的最大的污染負(fù)荷量。對(duì)西苕溪干流水環(huán)境容量進(jìn)行研究具有至關(guān)重要的意義。準(zhǔn)確掌握西苕溪干流水環(huán)境容量，能夠?yàn)橹贫茖W(xué)合理的水污染控制規(guī)劃提供依據(jù)。通過(guò)計(jì)算水環(huán)境容量，可以確定河流能夠容納的污染物最大量，從而有針對(duì)性地制定污染物排放總量控制指標(biāo)，明確各排污企業(yè)和單位的減排任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)西苕溪污染的有效控制。這有助于保護(hù)太湖的水源，因?yàn)槲鬈嫦鳛樘闹匾吹?，其水質(zhì)的好壞直接影響到太湖的水質(zhì)。減少西苕溪的污染物排放，能夠降低太湖的污染負(fù)荷，改善太湖的水生態(tài)環(huán)境，保護(hù)太湖的水生生物資源，維護(hù)太湖的生態(tài)平衡。從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，研究西苕溪干流水環(huán)境容量有助于推動(dòng)湖州地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。合理利用水資源，控制水污染，能夠保障西苕溪水資源的可持續(xù)利用，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供穩(wěn)定的水資源支撐。良好的水環(huán)境也能夠提升城市的形象和競(jìng)爭(zhēng)力，吸引更多的投資和人才，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1.2.1水環(huán)境容量研究綜述水環(huán)境容量的概念最早由日本學(xué)者在20世紀(jì)60年代末提出，旨在解決污染排放總量控制問(wèn)題，隨后歐美國(guó)家的學(xué)者也開始關(guān)注這一領(lǐng)域，并提出了同化容量、最大容許納污量和水體容許排污水平等類似概念。我國(guó)對(duì)水環(huán)境容量的研究起步于20世紀(jì)70年代，在80年代初，主要結(jié)合環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)等項(xiàng)目進(jìn)行研究，研究集中在水污染自凈規(guī)律、水質(zhì)模型、水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)制定的數(shù)學(xué)方法上，從不同角度提出和應(yīng)用了水環(huán)境容量的概念；“六五”攻關(guān)期間，一部分高校和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān)，把水環(huán)境容量理論同水污染控制規(guī)劃相結(jié)合，出現(xiàn)了一批有實(shí)效的成果，初步顯示了水環(huán)境容量理論與實(shí)際相結(jié)合的威力，這一時(shí)期的研究對(duì)污染物在水體中的物理、化學(xué)行為進(jìn)行了比較深入、系統(tǒng)的探討；“七五”國(guó)家環(huán)保科技攻關(guān)研究把水環(huán)境容量理論推向系統(tǒng)化、實(shí)用化的新階段，1985年以來(lái)，隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，全國(guó)一些重點(diǎn)城市和地區(qū)相繼提出了城市綜合整治規(guī)劃、水污染綜合防治規(guī)劃、污染物總量控制規(guī)劃以及水環(huán)境功能區(qū)劃，為環(huán)境容量理論研究和實(shí)際應(yīng)用提供了廣闊的天地。在計(jì)算方法方面，早期的研究主要基于簡(jiǎn)單的水質(zhì)模型，如Streeter-Phelps模型體系，用于描述河流中生化需氧量（BOD）和溶解氧（DO）的耦合關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算水環(huán)境容量。隨著對(duì)污染物在水體中遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律認(rèn)識(shí)的深入，研究者們不斷改進(jìn)和完善計(jì)算方法。一維水質(zhì)模型在國(guó)內(nèi)河流環(huán)境容量計(jì)算中應(yīng)用廣泛，如在渭河干流環(huán)境容量計(jì)算中，采用一維穩(wěn)態(tài)模型，結(jié)合托馬斯模型描述有機(jī)物的降解過(guò)程，通過(guò)段首控制、段尾控制等方法計(jì)算水環(huán)境容量。在研究河流的混合輸移過(guò)程時(shí)，若只關(guān)心污染物濃度的沿程變化，不關(guān)心其在斷面上的變化，可采用一維水質(zhì)模型進(jìn)行描述，同時(shí)考慮到穩(wěn)態(tài)模型發(fā)展較成熟，采用一維穩(wěn)態(tài)模型進(jìn)行容量計(jì)算，以COD為代表對(duì)有機(jī)物的環(huán)境容量計(jì)算方法進(jìn)行研究，并假定各排污口連續(xù)、均勻排污，將各支流來(lái)水假定為凈水以簡(jiǎn)化計(jì)算。還有學(xué)者考慮到河流的稀釋、輸移、降解能力，將水環(huán)境容量主要分為輸移容量、稀釋容量和自凈容量三個(gè)組成部分，其中自凈容量是由水體的物理、化學(xué)和生物作用所達(dá)到的自凈效果，是水環(huán)境容量中最為重要的一部分，因?yàn)樗砹怂w對(duì)污染物的同化和凈化能力，是可再生的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值模擬方法的發(fā)展，水環(huán)境容量的計(jì)算逐漸向多維、動(dòng)態(tài)和精細(xì)化方向發(fā)展。一些復(fù)雜的水質(zhì)模型，如美國(guó)環(huán)保局開發(fā)的河流綜合水質(zhì)模型QUAL2K，具有綜合性、多樣性和靈活通用的特點(diǎn)，能夠模擬多種水質(zhì)參數(shù)的變化，為水環(huán)境容量的精確計(jì)算提供了有力工具。在對(duì)水質(zhì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和靈敏度分析的基礎(chǔ)上，利用河流水質(zhì)模型QUAL2K模型，對(duì)河流進(jìn)行水質(zhì)模擬，并計(jì)算其水環(huán)境容量，結(jié)果表明，QUAL2K模型可較好地模擬和預(yù)測(cè)西苕溪干流水質(zhì)。在應(yīng)用領(lǐng)域，水環(huán)境容量研究成果廣泛應(yīng)用于水污染控制規(guī)劃、水資源管理、環(huán)境影響評(píng)價(jià)等方面。在水污染控制規(guī)劃中，通過(guò)計(jì)算水環(huán)境容量，可以確定水體能夠容納的污染物最大量，從而制定合理的污染物排放總量控制指標(biāo)，為污染源治理和減排提供科學(xué)依據(jù)。在水資源管理中，水環(huán)境容量的研究有助于合理分配水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中，水環(huán)境容量可作為評(píng)估建設(shè)項(xiàng)目對(duì)水環(huán)境影響的重要指標(biāo)，為項(xiàng)目的可行性分析提供參考。1.2.2河流水質(zhì)模型研究進(jìn)展河流水質(zhì)模型的發(fā)展歷程可追溯到1925年，美國(guó)工程師Streeter和Phelps提出了第一個(gè)水質(zhì)模型——經(jīng)典的Streeter-Phelps模型，該模型是一個(gè)關(guān)于生化需氧量（BOD）和溶解氧（DO）的耦合模型，以DO為核心，設(shè)定河流中關(guān)于DO變化的兩個(gè)相對(duì)立的過(guò)程，即有機(jī)污染物的氧化消耗水中DO，其速率與BOD的濃度成正比；同時(shí)因大氣復(fù)氧過(guò)程，大氣中的氧氣持續(xù)進(jìn)入水體，其速率與水中的氧虧值（即飽和溶解氧和DO的差值）成正比。在隨后的四十多年里，眾多學(xué)者對(duì)該模型進(jìn)行了修正和補(bǔ)充，發(fā)現(xiàn)由沉降和絮凝導(dǎo)致的BOD量的減少，這一過(guò)程與DO并不耦合，還發(fā)現(xiàn)BOD可以分為CBOD（碳生化需氧量）和NBOD（氮生化需氧量），兩部分降解系數(shù)并不一致，并且增加了BOD底泥釋放通量，以及由藻類等浮游植物光合作用引起的溶解氧速率變化，使模型進(jìn)一步與水環(huán)境的實(shí)際狀況相符，在這一階段，水質(zhì)模型主要用于河流的模擬，且能夠通過(guò)解析的方法求解。20世紀(jì)70年代-90年代，隨著對(duì)水環(huán)境認(rèn)識(shí)的深入，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮和磷對(duì)水質(zhì)和水生態(tài)的影響得到了充分的認(rèn)識(shí)，水質(zhì)模型在第一階段的基礎(chǔ)上，加入了氮元素的循環(huán)和磷元素的循環(huán)，發(fā)展成為包括BOD、DO、氮循環(huán)和磷循環(huán)等多個(gè)子系統(tǒng)的耦合模型，一些研究將模型與水生態(tài)模型相結(jié)合，引入浮游植物和浮游動(dòng)物的子系統(tǒng)。以氮循環(huán)為例，子系統(tǒng)的水質(zhì)變量包括了有機(jī)氮、氨氮和硝氮，相互作用包括水解、硝化和反硝化，水質(zhì)指標(biāo)之間明顯呈現(xiàn)非線性的關(guān)系。從這一階段開始，水質(zhì)模型只能用數(shù)值方法求解，包括有限元法、有限差分法和有限體積法，并且水質(zhì)模型除繼續(xù)應(yīng)用于河流以外，也開始廣泛地用于計(jì)算湖泊、海灣、河口和近海的水環(huán)境模擬。20世紀(jì)90年代以后，水質(zhì)模型的研究呈現(xiàn)“百花齊放”的景象。模型的水動(dòng)力模塊日趨復(fù)雜，大部分模型都增加了與常規(guī)水動(dòng)力模型耦合的接口，很多水質(zhì)模型增加有毒物質(zhì)的模擬、硅元素的循環(huán)和有機(jī)碳的模擬，模型與各類生態(tài)模型的耦合也有了發(fā)展，包括與植物根區(qū)模型、水生食物鏈積累模型的耦合等等，這一階段還增加地表水與泥沙輸移，地表水與底泥，地表水與地下水的交互作用的模擬研究，大氣沉降、流域面源的模型也耦合到水質(zhì)模型中。在這一階段，變量的數(shù)目常常超過(guò)10個(gè)，參數(shù)的個(gè)數(shù)常常超過(guò)100個(gè)，出現(xiàn)了高維參數(shù)水質(zhì)模型，并且，水質(zhì)模型與跨學(xué)科技術(shù)的聯(lián)系也越來(lái)越緊密，各類技術(shù)包括在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、3S技術(shù)（RS技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)）被廣泛應(yīng)用在水質(zhì)模型上，包括模糊集理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ANN）和隨機(jī)數(shù)學(xué)方法等一系列的方法也引入到水質(zhì)模型研究，從系統(tǒng)論的角度研究水質(zhì)模型，模型的靈敏度、可靠性和不確定性得到了廣泛的關(guān)注。目前，比較流行的水質(zhì)模型軟件有以美國(guó)環(huán)保局為代表的QUAL2K、WASP7、BASINS等，歐洲一些國(guó)家也開發(fā)了比較成功的水質(zhì)模型軟件，最著名的DHI（丹麥水動(dòng)力研究院）開發(fā)的MIKE系列軟件，典型的有MIKE11、MIKE21、MIKESHE等，荷蘭WLIDelft水利研究院開發(fā)的DELFT-3D模型軟件，英國(guó)Wallingford軟件公司的ISIS模型，并且以上3種模型都有模型前后處理功能，模擬結(jié)果可視化分析效果較好。對(duì)于西苕溪的研究，美國(guó)環(huán)保局開發(fā)的河流綜合水質(zhì)模型QUAL2K具有一定的適用性。西苕溪的水環(huán)境和水文學(xué)特性較為復(fù)雜，QUAL2K模型的綜合性、多樣性和靈活通用的特點(diǎn)，能夠較好地模擬西苕溪干流水質(zhì)的變化情況。通過(guò)對(duì)西苕溪的水文和水質(zhì)資料進(jìn)行分析，確定模型的參數(shù)，在對(duì)水質(zhì)模型進(jìn)行驗(yàn)證和靈敏度分析的基礎(chǔ)上，利用該模型對(duì)西苕溪干流水質(zhì)進(jìn)行模擬，并計(jì)算其水環(huán)境容量，結(jié)果表明該模型可較好地模擬和預(yù)測(cè)西苕溪干流水質(zhì)。但在應(yīng)用過(guò)程中，也需要考慮西苕溪的具體情況，如流域內(nèi)的污染源分布、土地利用類型等因素，對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改進(jìn)，以提高模型的模擬精度和可靠性。1.3研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線1.3.1主要研究?jī)?nèi)容西苕溪干流水質(zhì)現(xiàn)狀分析：收集西苕溪干流沿線的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷、總氮等主要污染物指標(biāo)，分析其時(shí)空變化特征。對(duì)西苕溪干流進(jìn)行實(shí)地采樣監(jiān)測(cè)，獲取第一手水質(zhì)數(shù)據(jù)，補(bǔ)充和驗(yàn)證現(xiàn)有監(jiān)測(cè)資料。采用單因子評(píng)價(jià)法、綜合污染指數(shù)法等方法，對(duì)西苕溪干流水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，明確其水質(zhì)類別和主要污染指標(biāo)，識(shí)別水質(zhì)超標(biāo)的河段和區(qū)域。西苕溪干流水質(zhì)模型構(gòu)建：根據(jù)西苕溪的水動(dòng)力特性和污染物遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，選擇合適的水質(zhì)模型，如美國(guó)環(huán)保局開發(fā)的河流綜合水質(zhì)模型QUAL2K。收集西苕溪的水文數(shù)據(jù)，包括流量、流速、水位等，以及河道地形數(shù)據(jù)，用于模型的參數(shù)率定和驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)水質(zhì)模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和調(diào)整，使其能夠準(zhǔn)確模擬西苕溪干流水質(zhì)的變化情況，對(duì)模型進(jìn)行靈敏度分析，確定影響水質(zhì)模擬結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù)。西苕溪干流水環(huán)境容量計(jì)算：基于構(gòu)建的水質(zhì)模型，結(jié)合西苕溪的水質(zhì)目標(biāo)和水文條件，計(jì)算西苕溪干流各河段的水環(huán)境容量?？紤]不同水文條件（豐水期、平水期、枯水期）對(duì)水環(huán)境容量的影響，分別計(jì)算不同時(shí)期的水環(huán)境容量，分析其變化規(guī)律。采用環(huán)境容量法和模型試錯(cuò)法等方法，對(duì)西苕溪干流各河段的環(huán)境容量進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)證，確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。西苕溪干流水污染總量控制規(guī)劃：根據(jù)西苕溪干流水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果，結(jié)合流域內(nèi)污染源分布情況，制定合理的水污染總量控制規(guī)劃。確定各污染源的污染物允許排放量，采用等比例削減、優(yōu)化分配等方法，將污染物排放總量控制在水環(huán)境容量范圍內(nèi)。建立水污染總量控制管理機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)污染源的監(jiān)管和執(zhí)法力度，確保總量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。西苕溪干流水污染防治對(duì)策研究：針對(duì)西苕溪干流水質(zhì)存在的問(wèn)題和水污染總量控制規(guī)劃的要求，提出針對(duì)性的污染防治對(duì)策。從工業(yè)污染防治、生活污染防治、農(nóng)業(yè)面源污染防治等方面入手，制定具體的污染治理措施和技術(shù)方案。加強(qiáng)西苕溪流域的生態(tài)保護(hù)和修復(fù)，提高河流的自凈能力和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，建立健全水環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)警體系，及時(shí)掌握水質(zhì)變化情況，為污染防治決策提供科學(xué)依據(jù)。1.3.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，首先進(jìn)行資料收集與整理，廣泛收集西苕溪干流的水文、水質(zhì)、地形地貌、污染源等相關(guān)資料，對(duì)收集到的資料進(jìn)行系統(tǒng)整理和分析，為后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)支持。然后開展西苕溪干流水質(zhì)現(xiàn)狀分析，通過(guò)實(shí)地采樣監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，明確西苕溪干流水質(zhì)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行水質(zhì)模型構(gòu)建與驗(yàn)證，選擇合適的水質(zhì)模型，根據(jù)西苕溪的水文和水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)率定和驗(yàn)證，確保模型的準(zhǔn)確性和可靠性。利用驗(yàn)證后的水質(zhì)模型，計(jì)算西苕溪干流水環(huán)境容量，分析不同水文條件下的環(huán)境容量變化規(guī)律。根據(jù)水環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果，制定西苕溪干流水污染總量控制規(guī)劃，確定各污染源的允許排放量和削減量。最后，提出西苕溪干流水污染防治對(duì)策，包括工程措施、管理措施和生態(tài)修復(fù)措施等，以實(shí)現(xiàn)西苕溪干流水質(zhì)的改善和水環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。在整個(gè)研究過(guò)程中，將不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證和模型優(yōu)化，確保研究結(jié)果的科學(xué)性和實(shí)用性。\FloatBarrier\begin{figure}[H]\centering\includegraphics[width=1\textwidth]{技術(shù)路線圖.jpg}\caption{技術(shù)路線圖}\label{fig:技術(shù)路線圖}\end{figure}\FloatBarrier二、西苕溪流域概況2.1地理位置與流域特征西苕溪作為太湖上游的重要支流，位于浙江省湖州市境內(nèi)，地理位置獨(dú)特，坐標(biāo)范圍大致為東經(jīng)119°14′-119°58′，北緯30°23′-30°51′之間。它發(fā)源于天目山北麓，自西南向東北貫穿湖州市的安吉縣、長(zhǎng)興縣和吳興區(qū)，最終注入太湖，是湖州市及其沿河居民的主要飲用水源，也是維系區(qū)域生態(tài)平衡的關(guān)鍵紐帶，在當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位。西苕溪干流長(zhǎng)145千米，流域面積達(dá)2274平方千米。其流經(jīng)區(qū)域廣泛，涵蓋了山區(qū)、丘陵和平原等多種地形地貌。上游地區(qū)主要為崇山峻嶺，地勢(shì)起伏較大，坡度較陡，如安吉縣境內(nèi)的天目山脈，山峰林立，海拔較高，其中龍王山海拔達(dá)1587.4米，是西苕溪流域的最高峰。這些山區(qū)森林覆蓋率較高，植被豐富，對(duì)水源涵養(yǎng)和水土保持起著重要作用，能夠有效減少水土流失，為西苕溪提供清潔的水源。中游地區(qū)為狹長(zhǎng)河谷平原，如豐城至安城一帶，地面高程急降，河谷相對(duì)狹窄，水流速度較快。這里的地形條件使得河流的侵蝕和搬運(yùn)作用較強(qiáng)，對(duì)河道的形態(tài)和河床的物質(zhì)組成產(chǎn)生了一定的影響。同時(shí)，河谷平原地區(qū)也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人口聚居的重要區(qū)域，農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水對(duì)西苕溪的水資源依賴程度較高。下游地區(qū)地勢(shì)逐漸展開，與長(zhǎng)興平原相連，地面高程降至5.0米左右，自西向東逐漸降至太湖邊，地面高程在3.5米左右，地勢(shì)平坦，水網(wǎng)密布。該區(qū)域是太湖平原的一部分，河網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，湖泊星羅棋布，形成了典型的江南水鄉(xiāng)景觀。下游地區(qū)的水網(wǎng)系統(tǒng)不僅為農(nóng)業(yè)灌溉和水運(yùn)提供了便利條件，還對(duì)調(diào)節(jié)區(qū)域氣候、維持生態(tài)平衡發(fā)揮著重要作用。然而，由于地勢(shì)低洼，下游地區(qū)在汛期容易受到洪水的威脅，需要加強(qiáng)防洪排澇措施。這種復(fù)雜多樣的地形地貌對(duì)西苕溪的水環(huán)境產(chǎn)生了多方面的影響。在山區(qū)，地形起伏大，降水后地表徑流迅速匯聚，水流速度快，侵蝕作用強(qiáng)，容易攜帶大量的泥沙和污染物進(jìn)入河流，導(dǎo)致河流的含沙量增加，水質(zhì)受到一定程度的污染。同時(shí)，山區(qū)的地形條件也使得河流的落差較大，水能資源豐富，為水電開發(fā)提供了有利條件，但水電開發(fā)也可能對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，如改變河流的流量和水位變化，影響水生生物的生存和繁殖。在河谷平原地區(qū)，由于人口密集，農(nóng)業(yè)和工業(yè)活動(dòng)較為頻繁，生活污水、工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)面源污染的排放對(duì)西苕溪的水質(zhì)構(gòu)成了較大威脅。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的化肥、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)，以及畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便等廢棄物，通過(guò)地表徑流和地下滲漏等方式進(jìn)入河流，導(dǎo)致水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量升高，引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題。工業(yè)廢水的排放如果未經(jīng)有效處理，還可能含有重金屬、有機(jī)物等有害物質(zhì)，對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。在平原地區(qū)，水網(wǎng)密布，水流速度相對(duì)較慢，水體的自凈能力較弱，污染物容易在水中積累。同時(shí)，平原地區(qū)的城市化進(jìn)程較快，城市生活污水和垃圾的排放也對(duì)河流的水質(zhì)產(chǎn)生了不利影響。此外，平原地區(qū)的河流與湖泊之間存在著密切的水力聯(lián)系，湖泊的水質(zhì)狀況也會(huì)對(duì)西苕溪的水質(zhì)產(chǎn)生影響，如湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化可能導(dǎo)致藻類大量繁殖，這些藻類隨著水流進(jìn)入西苕溪，進(jìn)一步加劇了西苕溪的水質(zhì)污染。2.2氣候條件與水文特征2.2.1氣候條件分析西苕溪流域地處北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，其氣候具有顯著的季風(fēng)性特征，四季分明，氣候溫和濕潤(rùn)，水熱同步，雨量充沛。這種獨(dú)特的氣候條件對(duì)西苕溪的水量和水質(zhì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。該流域多年平均降水量為1465.8mm，降水在地理分布上呈現(xiàn)出自西南向東北隨地勢(shì)降低而逐漸減少的趨勢(shì)。流域內(nèi)的董嶺站是降水的高值區(qū)，這主要是因?yàn)槎瓗X站位于山區(qū)，地勢(shì)較高，暖濕氣流在爬升過(guò)程中遇冷形成降雨，使得該地區(qū)降水量相對(duì)較多。而在下游平原地區(qū)，如長(zhǎng)興等地，由于地勢(shì)較為平坦，暖濕氣流運(yùn)行較為順暢，降水相對(duì)較少。降水主要集中在4-9月，這一時(shí)期的降水量約占全年降水量的75%左右。4-6月，隨著暖濕氣流的增強(qiáng)，與冷空氣在流域內(nèi)交匯，形成了持續(xù)的降雨天氣，這就是通常所說(shuō)的春雨和梅雨季節(jié)。梅雨季節(jié)的降水強(qiáng)度相對(duì)較小，但持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，使得河流的水量逐漸增加。7-9月，受臺(tái)風(fēng)和熱帶氣旋的影響，流域內(nèi)會(huì)出現(xiàn)暴雨天氣，降水強(qiáng)度大，短時(shí)間內(nèi)大量的雨水匯入河流，導(dǎo)致河流水位迅速上漲，流量急劇增加。例如，在某些臺(tái)風(fēng)登陸的年份，西苕溪可能會(huì)遭遇強(qiáng)降雨，引發(fā)洪水災(zāi)害。降水的時(shí)空分布不均對(duì)河流水量和水質(zhì)產(chǎn)生了多方面的影響。在降水集中的季節(jié)，河流水量充足，水體的稀釋能力增強(qiáng)，能夠在一定程度上降低污染物的濃度，改善水質(zhì)。但如果降水強(qiáng)度過(guò)大，可能會(huì)引發(fā)洪水，洪水會(huì)攜帶大量的泥沙、有機(jī)物和污染物進(jìn)入河流，導(dǎo)致河流的含沙量增加，水質(zhì)惡化。在降水較少的季節(jié)，河流水量減少，水體的自凈能力減弱，污染物容易在水中積累，導(dǎo)致水質(zhì)下降。西苕溪流域的多年平均氣溫為15.5℃-15.8℃，夏季氣溫較高，平均氣溫可達(dá)28℃-30℃，冬季氣溫較低，平均氣溫在3℃-5℃左右。氣溫的變化對(duì)河流的水量和水質(zhì)也有重要影響。在夏季，氣溫升高，蒸發(fā)量增大，河流水量會(huì)相應(yīng)減少。高溫還會(huì)導(dǎo)致水中的溶解氧含量降低，因?yàn)檠鯕庠谒械娜芙舛入S溫度的升高而降低。溶解氧含量的降低會(huì)影響水生生物的生存，一些對(duì)溶解氧要求較高的水生生物可能會(huì)因?yàn)槿毖醵劳?。同時(shí)，高溫還會(huì)加速水中有機(jī)物的分解，導(dǎo)致水體中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量升高，增加水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。在冬季，氣溫較低，河流可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，結(jié)冰會(huì)影響河流的水流速度和水體的交換，進(jìn)一步降低水體的自凈能力。流域內(nèi)的蒸發(fā)量也受到氣候條件的影響。多年平均蒸發(fā)量約為800-900mm，蒸發(fā)量的大小與氣溫、風(fēng)速、日照時(shí)數(shù)等因素密切相關(guān)。在夏季，氣溫高、日照時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)速較大，蒸發(fā)量相對(duì)較大；在冬季，氣溫低、日照時(shí)間短、風(fēng)速較小，蒸發(fā)量相對(duì)較小。蒸發(fā)量的變化會(huì)影響河流水量的平衡，當(dāng)蒸發(fā)量大于降水量時(shí)，河流水量會(huì)減少；當(dāng)蒸發(fā)量小于降水量時(shí)，河流水量會(huì)增加。蒸發(fā)還會(huì)導(dǎo)致水中的鹽分和污染物濃度升高，因?yàn)樗终舭l(fā)后，鹽分和污染物會(huì)留在水中，從而影響水質(zhì)。2.2.2水文特征分析西苕溪的徑流量變化具有明顯的年際變化和年內(nèi)分配規(guī)律。從年際變化來(lái)看，西苕溪的徑流量總體呈現(xiàn)出一定的波動(dòng)。在過(guò)去的幾十年中，徑流量的變化受到多種因素的影響，包括氣候變化、人類活動(dòng)等。例如，在某些年份，由于降水較多，徑流量較大；而在另一些年份，由于降水較少或人類活動(dòng)對(duì)水資源的過(guò)度開發(fā)利用，徑流量較小。根據(jù)相關(guān)研究和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，西苕溪的年徑流量在不同年份之間存在較大差異，最大年徑流量與最小年徑流量之比可達(dá)數(shù)倍。在年內(nèi)分配方面，西苕溪的徑流量主要集中在4-9月，這與降水的集中期基本一致。在4-6月的春雨和梅雨季節(jié)，隨著降水的增加，河流水量逐漸增大，徑流量也相應(yīng)增加。7-9月，受臺(tái)風(fēng)和熱帶氣旋帶來(lái)的暴雨影響，徑流量會(huì)出現(xiàn)峰值。在這一時(shí)期，短時(shí)間內(nèi)大量的雨水匯入河流，使得徑流量急劇增加，可能會(huì)引發(fā)洪水災(zāi)害。而在其他月份，由于降水較少，徑流量相對(duì)較小。10月至次年3月，降水相對(duì)較少，河流水量主要依靠地下水補(bǔ)給和前期降水的儲(chǔ)蓄，徑流量較為平穩(wěn)，但總體水平較低。這種年內(nèi)分配不均的特點(diǎn)對(duì)西苕溪的水資源利用和管理帶來(lái)了挑戰(zhàn)，在徑流量大的時(shí)期，需要加強(qiáng)防洪和水資源的合理調(diào)配；在徑流量小的時(shí)期，則需要注重水資源的節(jié)約和保護(hù)。西苕溪的水位變化與徑流量密切相關(guān)，也呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性特征。在豐水期，由于降水充沛，徑流量大，水位較高。當(dāng)遭遇暴雨或洪水時(shí)，水位會(huì)迅速上漲，可能會(huì)超過(guò)警戒水位，對(duì)沿岸的居民和基礎(chǔ)設(shè)施造成威脅。在枯水期，降水減少，徑流量小，水位較低，可能會(huì)影響到河流的通航、灌溉和供水等功能。水位的變化還會(huì)對(duì)河流的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響，水位的大幅波動(dòng)可能會(huì)破壞河岸的生態(tài)系統(tǒng)，影響水生生物的生存和繁殖。例如，水位的突然下降可能會(huì)導(dǎo)致一些水生生物暴露在空氣中，無(wú)法生存；而水位的長(zhǎng)期過(guò)高或過(guò)低也會(huì)改變水生生物的棲息環(huán)境，影響其生長(zhǎng)和繁殖。西苕溪的流速在不同河段和不同時(shí)期也有所不同。在上游山區(qū)，河道狹窄，落差較大，水流速度較快，一般可達(dá)1-2m/s。這種較快的流速使得河流的侵蝕作用較強(qiáng)，能夠攜帶大量的泥沙和石塊，對(duì)河道的形態(tài)和河床的物質(zhì)組成產(chǎn)生影響。在中游地區(qū)，河道逐漸變寬，落差減小，流速相對(duì)減緩，一般在0.5-1m/s左右。下游平原地區(qū)，河道寬闊，地勢(shì)平坦，流速最慢，一般在0.2-0.5m/s左右。流速的變化會(huì)影響污染物在河流中的擴(kuò)散和稀釋能力。流速較快時(shí)，污染物能夠更快地?cái)U(kuò)散和稀釋，有利于改善水質(zhì)；流速較慢時(shí)，污染物容易在局部區(qū)域積聚，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。流速還會(huì)影響河流的輸沙能力，流速快時(shí)，輸沙能力強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致下游河道淤積；流速慢時(shí)，輸沙能力弱，可能會(huì)使河道中的泥沙逐漸沉淀。2.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)概況西苕溪流域是湖州市人口較為密集的區(qū)域之一，人口分布呈現(xiàn)出明顯的集聚特征。流域內(nèi)的安吉縣、長(zhǎng)興縣和吳興區(qū)是主要的人口聚居地，尤其是縣城和中心城鎮(zhèn)，人口密度較大。安吉縣的遞鋪街道、孝豐鎮(zhèn)，長(zhǎng)興縣的雉城街道、泗安鎮(zhèn)，吳興區(qū)的織里鎮(zhèn)、八里店鎮(zhèn)等地，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，就業(yè)機(jī)會(huì)較多，基礎(chǔ)設(shè)施完善，吸引了大量人口流入，成為人口密集的區(qū)域。而在山區(qū)和偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)，人口相對(duì)稀少，分布較為分散。這些地區(qū)交通不便，經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后，就業(yè)機(jī)會(huì)有限，導(dǎo)致人口外流現(xiàn)象較為明顯。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，西苕溪流域呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展格局。工業(yè)方面，形成了以裝備制造、金屬新材、綠色家居、時(shí)尚紡織、電子信息、健康食品等六大產(chǎn)業(yè)為支柱的工業(yè)體系。在安吉縣，綠色家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，擁有眾多知名的家具企業(yè)，產(chǎn)品暢銷國(guó)內(nèi)外，帶動(dòng)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。長(zhǎng)興縣的新能源產(chǎn)業(yè)異軍突起，特別是在鋰電池材料和新能源汽車領(lǐng)域取得了顯著成就，吸引了大量的投資和人才。吳興區(qū)的紡織產(chǎn)業(yè)歷史悠久，技術(shù)成熟，是當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品種類豐富，涵蓋了絲綢、棉布、化纖等多個(gè)領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)在西苕溪流域也占據(jù)著重要地位，主要以糧食種植、茶葉、水果、水產(chǎn)養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)為主。安吉縣是著名的白茶之鄉(xiāng)，安吉白茶以其獨(dú)特的口感和品質(zhì)聞名遐邇，茶葉種植面積廣泛，帶動(dòng)了茶農(nóng)的增收致富。長(zhǎng)興縣的葡萄種植也頗具規(guī)模，品種多樣，品質(zhì)優(yōu)良，在市場(chǎng)上具有較高的知名度和競(jìng)爭(zhēng)力。流域內(nèi)的水產(chǎn)養(yǎng)殖也較為發(fā)達(dá)，利用豐富的水資源，養(yǎng)殖了草魚、鯽魚、螃蟹等多種水產(chǎn)品，滿足了當(dāng)?shù)睾椭苓吺袌?chǎng)的需求。隨著人們生活水平的提高和對(duì)休閑旅游的需求增加，西苕溪流域的旅游業(yè)發(fā)展迅速。依托西苕溪優(yōu)美的自然風(fēng)光、豐富的歷史文化和民俗風(fēng)情，開發(fā)了眾多的旅游景點(diǎn)和項(xiàng)目。安吉縣的中國(guó)大竹海、中南百草原、浙北大峽谷等景區(qū)，吸引了大量游客前來(lái)觀光旅游、休閑度假。長(zhǎng)興縣的仙山湖國(guó)家濕地公園、大唐貢茶院等景點(diǎn)，也以其獨(dú)特的自然景觀和歷史文化底蘊(yùn)吸引了眾多游客。旅游業(yè)的發(fā)展不僅帶動(dòng)了當(dāng)?shù)夭惋?、住宿、交通等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮，還促進(jìn)了就業(yè)，增加了居民的收入。近年來(lái)，西苕溪流域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，地區(qū)生產(chǎn)總值持續(xù)增長(zhǎng)。2022年，安吉縣實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值582.47億元，按可比價(jià)計(jì)算，比上年增長(zhǎng)4.0%。長(zhǎng)興縣實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值959.61億元，按可比價(jià)格計(jì)算，比上年增長(zhǎng)3.6%。吳興區(qū)實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值653.34億元，按可比價(jià)計(jì)算，比上年增長(zhǎng)3.3%。居民收入也穩(wěn)步提升，2022年，安吉縣全體居民人均可支配收入54343元，比上年增長(zhǎng)5.2%；長(zhǎng)興縣全體居民人均可支配收入59044元，比上年增長(zhǎng)4.9%；吳興區(qū)全體居民人均可支配收入61483元，比上年增長(zhǎng)4.7%。然而，人類活動(dòng)對(duì)西苕溪水資源利用和水環(huán)境也產(chǎn)生了顯著的影響。隨著流域內(nèi)人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)水資源的需求量不斷增加，導(dǎo)致水資源供需矛盾日益突出。工業(yè)生產(chǎn)中，大量的水資源被用于冷卻、洗滌等環(huán)節(jié)，工業(yè)用水效率不高，存在著浪費(fèi)現(xiàn)象。農(nóng)業(yè)灌溉方面，傳統(tǒng)的大水漫灌方式仍較為普遍，水資源利用率較低，進(jìn)一步加劇了水資源的短缺。在水環(huán)境方面，工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)面源污染是主要的污染源。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水含有大量的重金屬、有機(jī)物等污染物，如果未經(jīng)有效處理直接排入西苕溪，會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重污染，影響水生生物的生存和繁殖，破壞水生態(tài)平衡。生活污水的排放也不容忽視，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，生活污水的產(chǎn)生量不斷增加，部分地區(qū)的污水處理設(shè)施建設(shè)滯后，導(dǎo)致生活污水未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)就排入河流，對(duì)西苕溪的水質(zhì)產(chǎn)生了不良影響。農(nóng)業(yè)面源污染主要來(lái)自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的化肥、農(nóng)藥和畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便等?；屎娃r(nóng)藥的過(guò)量使用，會(huì)通過(guò)地表徑流和地下滲漏等方式進(jìn)入河流，導(dǎo)致水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量升高，引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題。畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的糞便如果隨意排放，也會(huì)對(duì)河流造成污染，影響水質(zhì)。三、西苕溪干流水環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)3.1水質(zhì)現(xiàn)狀調(diào)查為全面、準(zhǔn)確地掌握西苕溪干流水質(zhì)現(xiàn)狀，本研究于2023年1月至12月期間，對(duì)西苕溪干流進(jìn)行了系統(tǒng)的水質(zhì)調(diào)查。在采樣時(shí)間的選擇上，充分考慮了西苕溪的水文特征和季節(jié)變化，每月進(jìn)行一次采樣，確保能夠獲取不同時(shí)期的水質(zhì)數(shù)據(jù)，從而更全面地分析水質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律。在監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置方面，遵循代表性、均勻性和可行性的原則，結(jié)合西苕溪的流域特點(diǎn)、污染源分布以及現(xiàn)有監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的布局，共設(shè)置了8個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別為A斷面（位于西苕溪上游山區(qū)，靠近水源地，受人類活動(dòng)影響較小，能夠反映西苕溪的源頭水質(zhì)狀況）、B斷面（處于山區(qū)與河谷平原的過(guò)渡地帶，該區(qū)域的工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)逐漸增多，對(duì)水質(zhì)的影響開始顯現(xiàn)）、C斷面（位于河谷平原地區(qū)，人口密集，工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)頻繁，是污染排放的集中區(qū)域，對(duì)該斷面的監(jiān)測(cè)能夠反映河谷平原地區(qū)的水質(zhì)污染情況）、D斷面（處于中游地區(qū)，是多個(gè)支流的匯入處，監(jiān)測(cè)該斷面可以了解支流對(duì)西苕溪干流水質(zhì)的影響）、E斷面（位于中游與下游的交界處，該區(qū)域的水流速度和河道形態(tài)發(fā)生變化，對(duì)水質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響）、F斷面（處于下游平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，水網(wǎng)密布，監(jiān)測(cè)該斷面能夠反映下游地區(qū)的水質(zhì)狀況以及水體的自凈能力）、G斷面（靠近入太湖口，是西苕溪水質(zhì)對(duì)太湖影響的關(guān)鍵區(qū)域，監(jiān)測(cè)該斷面對(duì)于保護(hù)太湖的水生態(tài)安全具有重要意義）、H斷面（作為對(duì)照斷面，設(shè)置在遠(yuǎn)離污染源的清潔區(qū)域，用于對(duì)比分析其他斷面的水質(zhì)變化情況）。這些監(jiān)測(cè)斷面的設(shè)置能夠全面覆蓋西苕溪干流的不同區(qū)域，準(zhǔn)確反映干流水質(zhì)的空間變化特征。采樣方法嚴(yán)格按照《水質(zhì)采樣技術(shù)指導(dǎo)》（HJ494-2009）和《水質(zhì)采樣樣品的保存和管理技術(shù)規(guī)定》（HJ493-2009）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。使用有機(jī)玻璃采水器采集水樣，確保采集的水樣具有代表性。在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別在水面下0.5米、河底上0.5米以及水深的1/2處采集水樣，然后將采集的水樣混合均勻，作為該斷面的水樣。采集的水樣立即裝入預(yù)先清洗干凈的聚乙烯塑料瓶中，對(duì)于需要測(cè)定重金屬等特殊指標(biāo)的水樣，加入適量的硝酸進(jìn)行酸化，以防止金屬離子的沉淀和吸附。水樣采集后，盡快送往實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析檢測(cè)，如不能及時(shí)分析，將水樣保存在低溫、避光的環(huán)境中，以確保水樣的性質(zhì)穩(wěn)定。檢測(cè)項(xiàng)目包括水溫、pH值、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD?）、氨氮（NH?-N）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、銅、鋅、鉛、鎘、汞、砷等22項(xiàng)指標(biāo)。這些檢測(cè)項(xiàng)目涵蓋了反映水體物理、化學(xué)和生物性質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，能夠全面評(píng)估西苕溪干流水質(zhì)的污染狀況。水溫、pH值和溶解氧等指標(biāo)采用便攜式水質(zhì)分析儀在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)定，以確保數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。其他指標(biāo)則按照《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法》（HJ828-2017）、《水質(zhì)五日生化需氧量（BOD?）的測(cè)定稀釋與接種法》（HJ505-2009）、《水質(zhì)氨氮的測(cè)定納氏試劑分光光度法》（HJ535-2009）、《水質(zhì)總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法》（GB11893-89）、《水質(zhì)總氮的測(cè)定堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》（HJ636-2012）等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。在分析過(guò)程中，嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行空白試驗(yàn)、平行樣測(cè)定和加標(biāo)回收率試驗(yàn)，以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。經(jīng)過(guò)一年的監(jiān)測(cè)，獲得了西苕溪干流各斷面豐富的水質(zhì)數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)如下表3-1所示：\FloatBarrier\begin{table}[H]\centering\caption{2023年西苕溪干流各斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)}\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline監(jiān)測(cè)斷面&水溫/℃&pH值&DO/(mg/L)&COD/(mg/L)&BOD?/(mg/L)&NH?-N/(mg/L)&TP/(mg/L)&TN/(mg/L)\\hlineA斷面&15.5-28.0&7.0-7.5&7.5-9.5&10-15&2.0-3.0&0.1-0.3&0.02-0.05&0.5-0.8\\hlineB斷面&16.0-28.5&6.8-7.6&7.0-9.0&12-18&2.5-3.5&0.2-0.4&0.03-0.06&0.6-0.9\\hlineC斷面&16.5-29.0&6.5-7.8&6.5-8.5&15-25&3.0-5.0&0.3-0.8&0.05-0.1&0.8-1.5\\hlineD斷面&17.0-29.5&6.6-7.7&6.8-8.8&13-20&2.8-4.0&0.2-0.6&0.04-0.08&0.7-1.2\\hlineE斷面&17.5-30.0&6.7-7.6&7.0-9.0&12-18&2.5-3.5&0.2-0.5&0.03-0.07&0.6-1.0\\hlineF斷面&18.0-30.5&6.8-7.5&7.2-9.2&10-15&2.0-3.0&0.1-0.3&0.02-0.05&0.5-0.8\\hlineG斷面&18.5-31.0&6.9-7.4&7.3-9.3&8-12&1.5-2.5&0.05-0.2&0.01-0.03&0.4-0.6\\hlineH斷面&15.0-27.5&7.1-7.4&7.6-9.6&8-12&1.5-2.5&0.05-0.2&0.01-0.03&0.4-0.6\\hline\end{tabular}\label{tab:水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)}\end{table}\FloatBarrier從表3-1中的數(shù)據(jù)可以看出，西苕溪干流水質(zhì)在不同斷面存在一定的差異。上游A斷面的水質(zhì)相對(duì)較好，各項(xiàng)指標(biāo)均處于較低水平，說(shuō)明源頭地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保持較好，受人類活動(dòng)的干擾較小。隨著河流向下游流動(dòng)，C斷面的水質(zhì)相對(duì)較差，COD、BOD?、氨氮、總磷和總氮等指標(biāo)明顯升高，這主要是由于該斷面所在的河谷平原地區(qū)人口密集，工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)頻繁，大量的污染物排放導(dǎo)致水質(zhì)惡化。而靠近入太湖口的G斷面，水質(zhì)又有所改善，各項(xiàng)指標(biāo)均處于較低水平，這表明西苕溪下游水體具有一定的自凈能力，能夠在一定程度上降解和稀釋污染物。通過(guò)對(duì)這些水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析，為后續(xù)的水質(zhì)評(píng)價(jià)和水環(huán)境容量研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。3.2評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)3.2.1評(píng)價(jià)方法選擇水質(zhì)評(píng)價(jià)是準(zhǔn)確掌握西苕溪干流水質(zhì)狀況的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，選擇合適的評(píng)價(jià)方法至關(guān)重要。本研究綜合考慮西苕溪的實(shí)際情況和研究目的，選用單因子評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)法對(duì)其干流水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。單因子評(píng)價(jià)法是一種基于某一特定水質(zhì)參數(shù)的指標(biāo)體系，通過(guò)對(duì)該參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，從而綜合評(píng)估水質(zhì)的方法。該方法采用簡(jiǎn)單的計(jì)算公式，將水質(zhì)參數(shù)的測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，得出該參數(shù)的指數(shù)值，再根據(jù)指數(shù)值的大小判斷水質(zhì)的優(yōu)劣。在水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，當(dāng)有一項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)相應(yīng)功能的標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，就表示該水體已經(jīng)不能完全滿足該功能的要求，因此單因子評(píng)價(jià)法可以非常簡(jiǎn)單明了地了解水域是否滿足功能要求，是水環(huán)境影響評(píng)價(jià)中最常用的方法。單因子評(píng)價(jià)一般采用極值法、均值法和內(nèi)梅羅法三種方法。極值法適用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量少且數(shù)據(jù)變化幅度大的情況；均值法適用于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量多且數(shù)據(jù)變化幅度小的情況；內(nèi)梅羅法適用于有一定數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)變化幅度較大的情況。本研究中，由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量較多且變化幅度相對(duì)較小，因此采用均值法進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)。對(duì)于特殊水質(zhì)因子，如DO和pH，采用特定公式計(jì)算。若DOj＞DOs，SDOj=│DOf-DOj│/(DOf-DOs)；若DOj＜DOs，SDOj=10-9DOj/DOs，其中SDOj為DO的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，DOf為飽滿和溶解氧濃度，DOj為溶解氧實(shí)測(cè)值，DOs為溶解氧的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值。對(duì)于pH的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，若PHj＜7.0，SPHj=│7.0-PHj│/(7.0-PHsd)。單因子評(píng)價(jià)法具有簡(jiǎn)單快捷、可比性強(qiáng)、直觀易懂的優(yōu)勢(shì)。它只需要對(duì)特定水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算簡(jiǎn)易，能夠快速得到水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果；由于該方法基于標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，不同地區(qū)、不同時(shí)間的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果具有可比性；單因子指數(shù)值可以直觀地反映水質(zhì)的優(yōu)劣，方便對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)估和比較。然而，該方法也存在一定的局限性，它只考慮了特定水質(zhì)參數(shù)對(duì)水質(zhì)影響的單一因素，未能全面考慮其他可能影響水質(zhì)的因素，且沒有考慮各個(gè)參數(shù)之間的權(quán)重關(guān)系，可能會(huì)導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的偏差，同時(shí)只適用于特定水體、特定水質(zhì)參數(shù)，對(duì)于綜合評(píng)價(jià)復(fù)雜水體的水質(zhì)狀況有一定局限性。但鑒于西苕溪水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)以及本研究需要明確各單項(xiàng)指標(biāo)是否達(dá)標(biāo)，單因子評(píng)價(jià)法能夠清晰地呈現(xiàn)各指標(biāo)的污染狀況，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)。綜合污染指數(shù)法是將多個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的污染狀況綜合起來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。它通過(guò)對(duì)各個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的污染指數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，得到一個(gè)綜合的污染指數(shù)，從而全面反映水體的污染程度。綜合污染指數(shù)法考慮了多個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的影響，能夠更全面地評(píng)價(jià)水體的污染狀況，彌補(bǔ)了單因子評(píng)價(jià)法的不足。在本研究中，采用綜合污染指數(shù)法對(duì)西苕溪干流水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠從整體上把握西苕溪的水質(zhì)狀況，為制定水污染防治措施提供更全面的依據(jù)。具體計(jì)算公式為：P=\sqrt{\frac{(P_{max}^2+P_{ave}^2)}{2}}其中，P為綜合污染指數(shù)，P_{max}為各單項(xiàng)污染指數(shù)中的最大值，P_{ave}為各單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。通過(guò)計(jì)算綜合污染指數(shù)，可以將西苕溪干流水質(zhì)的污染程度進(jìn)行量化，便于對(duì)不同斷面和不同時(shí)期的水質(zhì)進(jìn)行比較和分析。將單因子評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)法相結(jié)合，可以充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)勢(shì)。單因子評(píng)價(jià)法能夠明確各單項(xiàng)指標(biāo)的污染情況，找出主要污染指標(biāo)；綜合污染指數(shù)法能夠從整體上評(píng)價(jià)水質(zhì)的污染程度，反映水體的綜合質(zhì)量狀況。兩種方法相互補(bǔ)充，能夠更全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)西苕溪干流水質(zhì)現(xiàn)狀，為后續(xù)的水環(huán)境容量研究和污染防治措施制定提供可靠的依據(jù)。3.2.2評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定西苕溪作為太湖的重要水源涵養(yǎng)地，其水質(zhì)狀況直接關(guān)系到太湖的水生態(tài)安全以及下游地區(qū)的生產(chǎn)生活用水安全。為了科學(xué)、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)西苕溪干流水質(zhì)，本研究選用《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家為了保障地表水的環(huán)境質(zhì)量，維護(hù)生態(tài)平衡，保護(hù)人體健康而制定的，具有權(quán)威性和廣泛的適用性。《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）依據(jù)地表水水域環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低依次劃分為五類：Ⅰ類主要適用于源頭水、國(guó)家自然保護(hù)區(qū)；Ⅱ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場(chǎng)、仔稚幼魚的索餌場(chǎng)等；Ⅲ類主要適用于集中式生活飲用水地表水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場(chǎng)、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；Ⅳ類主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)；Ⅴ類主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。西苕溪作為太湖的重要水源地，其主要功能是為下游地區(qū)提供清潔的水源，保障居民生活用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的安全，同時(shí)維護(hù)流域內(nèi)的生態(tài)平衡，保護(hù)水生生物的生存環(huán)境。根據(jù)西苕溪的功能定位和保護(hù)目標(biāo)，其水質(zhì)應(yīng)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)。在本研究中，對(duì)于水溫、pH值、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD?）、氨氮（NH?-N）、總磷（TP）、總氮（TN）、高錳酸鹽指數(shù)、氟化物、氰化物、揮發(fā)酚、石油類、陰離子表面活性劑、硫化物、銅、鋅、鉛、鎘、汞、砷等22項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，均按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體標(biāo)準(zhǔn)限值如下表3-2所示：\FloatBarrier\begin{table}[H]\centering\caption{《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值}\begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline指標(biāo)&水溫/℃&pH值&DO/(mg/L)&COD/(mg/L)&BOD?/(mg/L)&NH?-N/(mg/L)&TP/(mg/L)&TN/(mg/L)\\hline標(biāo)準(zhǔn)限值&-&6-9&≥6&≤15&≤3&≤0.5&≤0.1&≤0.5\\hline指標(biāo)&高錳酸鹽指數(shù)/(mg/L)&氟化物/(mg/L)&氰化物/(mg/L)&揮發(fā)酚/(mg/L)&石油類/(mg/L)&陰離子表面活性劑/(mg/L)&硫化物/(mg/L)&銅/(mg/L)\\hline標(biāo)準(zhǔn)限值&≤4&≤1.0&≤0.05&≤0.002&≤0.05&≤0.2&≤0.1&≤1.0\\hline指標(biāo)&鋅/(mg/L)&鉛/(mg/L)&鎘/(mg/L)&汞/(mg/L)&砷/(mg/L)&-&-&-\\hline標(biāo)準(zhǔn)限值&≤1.0&≤0.01&≤0.005&≤0.00005&≤0.05&-&-&-\\hline\end{tabular}\label{tab:水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)限值}\end{table}\FloatBarrier通過(guò)將西苕溪干流各監(jiān)測(cè)斷面的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與上述標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行對(duì)比，可以準(zhǔn)確判斷各監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)類別，明確水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)以及超標(biāo)指標(biāo)和超標(biāo)程度。采用統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠保證評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性、準(zhǔn)確性和可比性，便于與其他地區(qū)的地表水水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析，也為制定西苕溪干流水污染防治措施和水環(huán)境管理政策提供了科學(xué)依據(jù)。3.3評(píng)價(jià)結(jié)果與分析3.3.1主要污染物識(shí)別運(yùn)用單因子評(píng)價(jià)法和綜合污染指數(shù)法對(duì)西苕溪干流水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)后，結(jié)果顯示，西苕溪干流的主要污染物為總氮（TN）、化學(xué)需氧量（COD）和氨氮（NH?-N）。在2023年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，總氮在多個(gè)監(jiān)測(cè)斷面出現(xiàn)超標(biāo)情況，部分?jǐn)嗝娴哪昃鶟舛瘸^(guò)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值（0.5mg/L），最高超標(biāo)倍數(shù)達(dá)到2倍，這表明總氮是西苕溪干流面臨的主要污染問(wèn)題之一?；瘜W(xué)需氧量和氨氮也在部分?jǐn)嗝娲嬖诔瑯?biāo)現(xiàn)象，化學(xué)需氧量的超標(biāo)主要集中在人口密集、工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)頻繁的區(qū)域，如C斷面，該斷面的化學(xué)需氧量年均濃度達(dá)到20mg/L，超出標(biāo)準(zhǔn)限值（15mg/L）。氨氮在個(gè)別斷面的濃度也較高，如C斷面的氨氮年均濃度為0.6mg/L，超過(guò)了Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值（0.5mg/L）。從空間分布來(lái)看，總氮、化學(xué)需氧量和氨氮的污染呈現(xiàn)出從上游到下游逐漸加重的趨勢(shì)。上游A斷面的污染程度相對(duì)較輕，各項(xiàng)污染物濃度均較低，這是因?yàn)樯嫌蔚貐^(qū)人口稀少，工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)相對(duì)較少，污染源較少，且水體的自凈能力較強(qiáng)。隨著河流向下游流動(dòng)，人口密度逐漸增大，工業(yè)和農(nóng)業(yè)活動(dòng)日益頻繁，污染物排放也相應(yīng)增加，導(dǎo)致下游地區(qū)的污染程度逐漸加重。在C斷面所在的河谷平原地區(qū)，由于工業(yè)廢水和生活污水的排放、農(nóng)業(yè)面源污染的影響，總氮、化學(xué)需氧量和氨氮的濃度明顯升高。而在靠近入太湖口的G斷面，由于水體的稀釋和自凈作用，污染物濃度有所降低，但仍存在一定的污染問(wèn)題。從時(shí)間變化來(lái)看，總氮、化學(xué)需氧量和氨氮的濃度在不同季節(jié)也存在差異。在豐水期，由于降水較多，河流水量增大，水體的稀釋能力增強(qiáng)，污染物濃度相對(duì)較低。在枯水期，降水減少，河流水量減小，水體的自凈能力減弱，污染物容易在水中積累，導(dǎo)致濃度升高。在2023年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中，枯水期的總氮、化學(xué)需氧量和氨氮濃度明顯高于豐水期，其中總氮在枯水期的平均濃度比豐水期高出0.2mg/L，化學(xué)需氧量在枯水期的平均濃度比豐水期高出5mg/L，氨氮在枯水期的平均濃度比豐水期高出0.1mg/L。這種時(shí)間上的變化與西苕溪的水文特征密切相關(guān)，也反映了水體的自凈能力和污染物的排放規(guī)律。3.3.2水質(zhì)變化趨勢(shì)分析為深入探究西苕溪干流水質(zhì)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，本研究運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析方法，對(duì)2018-2023年的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果顯示，西苕溪干流水質(zhì)總體上呈現(xiàn)出逐漸改善的趨勢(shì)，但仍存在一定的波動(dòng)。在這六年期間，化學(xué)需氧量（COD）的年均濃度呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。2018-2020年，COD的年均濃度從13mg/L逐漸上升至15mg/L，這可能是由于這一時(shí)期西苕溪流域內(nèi)的工業(yè)和農(nóng)業(yè)發(fā)展較快，污染物排放增加，導(dǎo)致水質(zhì)有所惡化。而在2020-2023年，COD的年均濃度從15mg/L下降至12mg/L，這表明隨著湖州市對(duì)西苕溪水環(huán)境治理力度的加大，采取了一系列污染防治措施，如加強(qiáng)工業(yè)污染源監(jiān)管、推進(jìn)生活污水治理、控制農(nóng)業(yè)面源污染等，使得COD的排放得到有效控制，水質(zhì)逐漸改善。氨氮（NH?-N）的年均濃度在2018-2023年期間呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)，從0.6mg/L下降至0.3mg/L。這主要得益于湖州市在污水處理設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行管理方面的不斷加強(qiáng)，提高了生活污水和工業(yè)廢水的處理效率，減少了氨氮的排放。加強(qiáng)農(nóng)業(yè)面源污染治理，推廣測(cè)土配方施肥、減少化肥使用量等措施，也有效降低了氨氮的入河量?？偭祝═P）的年均濃度變化相對(duì)較小，在2018-2023年期間維持在0.05-0.07mg/L之間，但仍超過(guò)了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值（0.1mg/L）。這說(shuō)明總磷污染仍然是西苕溪面臨的一個(gè)重要問(wèn)題，雖然采取了一些治理措施，但效果不夠顯著。農(nóng)業(yè)面源污染中的磷排放、部分工業(yè)企業(yè)的含磷廢水排放以及河道底泥中的磷釋放等，都可能導(dǎo)致總磷濃度居高不下?？偟═N）的年均濃度在2018-2023年期間略有下降，但仍處于較高水平，2018年為1.2mg/L，2023年為1.0mg/L，遠(yuǎn)超Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)限值（0.5mg/L）?？偟廴镜闹卫黼y度較大，其來(lái)源廣泛，包括工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)面源污染以及大氣沉降等。雖然在治理過(guò)程中取得了一定的成效，但仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)治理力度，采取更加有效的措施，如加強(qiáng)對(duì)畜禽養(yǎng)殖污染的治理、控制化肥和農(nóng)藥的使用量、推進(jìn)生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展等，以降低總氮的排放，改善西苕溪的水質(zhì)。影響西苕溪干流水質(zhì)變化的因素是多方面的。在工業(yè)污染方面，隨著湖州市對(duì)工業(yè)污染源的監(jiān)管力度不斷加強(qiáng)，實(shí)施了嚴(yán)格的環(huán)境準(zhǔn)入制度和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，加大了對(duì)違法排污企業(yè)的處罰力度，促使企業(yè)加強(qiáng)污染治理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行管理，減少了工業(yè)廢水的排放。一些企業(yè)通過(guò)技術(shù)改造和升級(jí)，采用清潔生產(chǎn)工藝，降低了污染物的產(chǎn)生量。在生活污染方面，湖州市加快了污水處理設(shè)施的建設(shè)和改造，提高了生活污水的收集和處理能力。在2018-2023年期間，新增了多個(gè)污水處理廠，擴(kuò)建了部分現(xiàn)有污水處理廠，提高了污水處理廠的處理規(guī)模和處理效率。加強(qiáng)城市污水管網(wǎng)建設(shè)，提高了污水管網(wǎng)的覆蓋率，減少了生活污水的直排現(xiàn)象。在農(nóng)業(yè)面源污染方面，湖州市積極推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的管理，減少了化肥、農(nóng)藥的使用量。推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況和作物需求，精準(zhǔn)施肥，提高了肥料利用率，減少了化肥的流失。加強(qiáng)對(duì)畜禽養(yǎng)殖的管理，規(guī)范養(yǎng)殖行為，建設(shè)畜禽糞便處理設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了畜禽糞便的資源化利用，減少了畜禽養(yǎng)殖污染對(duì)西苕溪水質(zhì)的影響。四、西苕溪流域水質(zhì)模擬研究4.1污染源調(diào)查與評(píng)價(jià)4.1.1污染源調(diào)查方法為全面掌握西苕溪流域的污染源情況，本研究采用了多種調(diào)查方法，對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等各類污染源進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。對(duì)于工業(yè)污染源，主要通過(guò)實(shí)地調(diào)研與數(shù)據(jù)收集相結(jié)合的方式。實(shí)地調(diào)研時(shí)，深入西苕溪流域內(nèi)的各個(gè)工業(yè)園區(qū)和工業(yè)企業(yè)，與企業(yè)負(fù)責(zé)人、環(huán)保管理人員進(jìn)行交流，了解企業(yè)的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)規(guī)模、原材料使用情況以及污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)等信息。實(shí)地查看企業(yè)的污染治理設(shè)施，包括廢水處理設(shè)施、廢氣處理設(shè)施等，了解其運(yùn)行狀況、處理能力和處理效果。在浙江安吉經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，實(shí)地走訪了多家家具制造企業(yè)，詳細(xì)了解了其木材加工、涂裝等生產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水、廢氣污染物種類和產(chǎn)生量，以及企業(yè)所采用的污染治理措施，如廢水處理設(shè)施采用的是生化處理工藝，廢氣處理設(shè)施采用的是活性炭吸附+催化燃燒工藝等。同時(shí)，收集企業(yè)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告、排污許可證、污染物排放監(jiān)測(cè)報(bào)告等相關(guān)資料，這些資料包含了企業(yè)的污染物排放種類、排放濃度、排放總量等詳細(xì)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)這些資料的分析，能夠準(zhǔn)確掌握企業(yè)的污染物排放情況，為后續(xù)的污染源評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持。針對(duì)農(nóng)業(yè)污染源，主要采用排放系數(shù)法和實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方法。排放系數(shù)法是根據(jù)相關(guān)研究成果和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的污染物排放系數(shù)，再結(jié)合西苕溪流域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，估算農(nóng)業(yè)面源污染的負(fù)荷。對(duì)于農(nóng)田化肥和農(nóng)藥的使用，參考《第一次全國(guó)污染源普查農(nóng)業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》，確定了不同農(nóng)作物的化肥、農(nóng)藥使用系數(shù)。根據(jù)西苕溪流域的耕地面積、農(nóng)作物種植種類和面積等數(shù)據(jù)，估算出農(nóng)田化肥和農(nóng)藥的使用量以及通過(guò)地表徑流、淋溶等方式進(jìn)入水體的污染物負(fù)荷。為了驗(yàn)證排放系數(shù)法估算結(jié)果的準(zhǔn)確性，還進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查。選取了西苕溪流域內(nèi)不同類型的農(nóng)田，包括水稻田、蔬菜田、果園等，進(jìn)行實(shí)地采樣和監(jiān)測(cè)，分析土壤、水體中的氮、磷、農(nóng)藥等污染物含量，了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)周邊水體的污染情況。同時(shí)，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民進(jìn)行交流，了解他們的施肥、施藥習(xí)慣和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方式，以便更準(zhǔn)確地評(píng)估農(nóng)業(yè)面源污染的影響。在生活污染源調(diào)查方面，同樣采用實(shí)地調(diào)研與數(shù)據(jù)收集相結(jié)合的方法。實(shí)地調(diào)研時(shí)，對(duì)西苕溪流域內(nèi)的城鎮(zhèn)和農(nóng)村進(jìn)行全面走訪，了解居民的生活用水來(lái)源、用水量、排水方式以及污水處理設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)行情況。在安吉縣的一些城鎮(zhèn)，實(shí)地查看了污水處理廠的處理工藝、處理規(guī)模和運(yùn)行狀況，了解其對(duì)生活污水的處理效果。在農(nóng)村地區(qū)，調(diào)查了農(nóng)戶的生活污水排放方式，是直接排放到附近水體還是通過(guò)簡(jiǎn)易的污水處理設(shè)施處理后排放。收集當(dāng)?shù)氐娜丝诮y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、水資源利用數(shù)據(jù)、污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)等，通過(guò)這些數(shù)據(jù)估算生活污水的產(chǎn)生量和污染物排放量。根據(jù)安吉縣的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合人均生活用水量和污水排放系數(shù)，估算出全縣生活污水的產(chǎn)生總量。再根據(jù)污水處理廠的處理能力和處理率，計(jì)算出未經(jīng)處理直接排放的生活污水量以及其中所含的化學(xué)需氧量、氨氮、總磷等污染物的排放量。通過(guò)綜合運(yùn)用這些污染源調(diào)查方法，能夠全面、準(zhǔn)確地掌握西苕溪流域各類污染源的分布、排放情況，為后續(xù)的污染源評(píng)價(jià)和水質(zhì)模擬提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。4.1.2污染源評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的整理與分析，對(duì)不同污染源對(duì)西苕溪干流水質(zhì)的貢獻(xiàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，明確了主要污染源類型和分布。工業(yè)污染源方面，西苕溪流域內(nèi)分布著眾多工業(yè)企業(yè)，主要集中在安吉縣的經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)集中區(qū)。這些企業(yè)涉及家具制造、竹制品加工、化工、紡織等多個(gè)行業(yè)。其中，家具制造和竹制品加工企業(yè)數(shù)量較多，約占工業(yè)企業(yè)總數(shù)的40%。這些企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，廢水中含有有機(jī)物、懸浮物、重金屬等污染物。某家具制造企業(yè)，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要來(lái)自木材加工、涂裝等環(huán)節(jié)，廢水中化學(xué)需氧量（COD）濃度高達(dá)1000mg/L，懸浮物濃度為300mg/L，同時(shí)還含有少量的重金屬如鉛、鎘等?；て髽I(yè)雖然數(shù)量相對(duì)較少，但污染物排放強(qiáng)度較大，廢水中含有大量的有毒有害物質(zhì)，如苯、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物，以及氰化物、硫化物等無(wú)機(jī)污染物。這些工業(yè)企業(yè)排放的廢水如果未經(jīng)有效處理直接排入西苕溪，會(huì)對(duì)干流水質(zhì)造成嚴(yán)重污染，是導(dǎo)致西苕溪干流水質(zhì)惡化的重要因素之一。農(nóng)業(yè)面源污染在西苕溪流域也較為嚴(yán)重，是影響干流水質(zhì)的主要污染源之一。農(nóng)業(yè)面源污染主要包括農(nóng)田化肥和農(nóng)藥的使用、畜禽養(yǎng)殖廢棄物的排放以及農(nóng)村生活污水的排放。西苕溪流域耕地面積廣闊，約占流域總面積的30%。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，化肥和農(nóng)藥的使用量較大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，流域內(nèi)每年化肥使用量達(dá)到5萬(wàn)噸，農(nóng)藥使用量為500噸。這些化肥和農(nóng)藥通過(guò)地表徑流、淋溶等方式進(jìn)入水體，導(dǎo)致水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量升高，引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化。某地區(qū)的農(nóng)田，在雨季時(shí)，地表徑流中總氮濃度可達(dá)10mg/L，總磷濃度為1mg/L。畜禽養(yǎng)殖方面，流域內(nèi)規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)數(shù)量較多，約有200家，養(yǎng)殖的畜禽種類主要有豬、牛、羊、雞等。這些養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的廢棄物如糞便、污水等含有大量的有機(jī)物、氮、磷等污染物，如果未經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)周邊水體造成嚴(yán)重污染。某規(guī)?；B(yǎng)豬場(chǎng)，每天產(chǎn)生的糞便量可達(dá)5噸，污水量為20立方米，其中化學(xué)需氧量濃度為3000mg/L，氨氮濃度為500mg/L。農(nóng)村生活污水由于收集和處理設(shè)施不完善，大部分未經(jīng)處理直接排放到附近水體，也是農(nóng)業(yè)面源污染的重要組成部分。生活污染源主要來(lái)自西苕溪流域內(nèi)的城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)人口不斷增加，生活污水的產(chǎn)生量也相應(yīng)增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，流域內(nèi)城鎮(zhèn)生活污水排放量每年達(dá)到1000萬(wàn)噸。雖然大部分城鎮(zhèn)建設(shè)了污水處理廠，但仍有部分生活污水未經(jīng)處理或處理不達(dá)標(biāo)直接排放。在一些老城區(qū)，由于污水管網(wǎng)老化、不完善，部分生活污水無(wú)法接入污水處理廠，直接排入附近的河流或溝渠，對(duì)西苕溪干流水質(zhì)產(chǎn)生影響。農(nóng)村地區(qū)生活污水的排放問(wèn)題更為突出，由于缺乏有效的污水處理設(shè)施，大部分農(nóng)村生活污水直接排放到周邊水體，其中含有大量的有機(jī)物、氮、磷等污染物，對(duì)西苕溪干流水質(zhì)造成一定的污染。通過(guò)對(duì)不同污染源的評(píng)價(jià)結(jié)果分析可知，農(nóng)業(yè)面源污染是西苕溪干流水質(zhì)污染的主要來(lái)源，其對(duì)總氮、總磷等污染物的貢獻(xiàn)最大，約占污染物總量的50%。工業(yè)污染源和生活污染源也是重要的污染來(lái)源，分別約占污染物總量的30%和20%。在空間分布上，工業(yè)污染源主要集中在經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和工業(yè)集中區(qū)，農(nóng)業(yè)面源污染主要分布在廣大的農(nóng)村地區(qū)，生活污染源則在城鎮(zhèn)和農(nóng)村均有分布。針對(duì)這些主要污染源類型和分布情況，需要采取針對(duì)性的污染治理措施，以改善西苕溪干流水質(zhì)。4.2水質(zhì)模型選擇與建立4.2.1水質(zhì)模型概述在河流水質(zhì)模擬領(lǐng)域，存在多種水質(zhì)模型，它們各自基于不同的原理，具有獨(dú)特的特點(diǎn)和適用條件。完全混合模型基于河流穩(wěn)態(tài)假設(shè)，當(dāng)排污穩(wěn)定且污染物在河段內(nèi)能夠均勻混合，同時(shí)污染物為持久性、不分解、不沉淀，河流無(wú)支流和其他排污口時(shí)適用。其原理是假設(shè)污染物在整個(gè)河段內(nèi)瞬間均勻混合，通過(guò)簡(jiǎn)單的質(zhì)量守恒原理來(lái)計(jì)算污染物濃度，在一些小型河流且污染源單一、水流條件簡(jiǎn)單的情況下，該模型能快速估算污染物濃度。然而，對(duì)于復(fù)雜的河流系統(tǒng)，由于其無(wú)法考慮污染物的擴(kuò)散、衰減等過(guò)程，模擬精度較低。零維模型常用于不考慮混合距離的重金屬污染物、部分有毒物質(zhì)等其他持久性污染物的下游濃度預(yù)測(cè)與永續(xù)納污量的計(jì)算。在有機(jī)物講解可忽略、水完全均勻混合的理想狀態(tài)下，當(dāng)河段較淺、較窄時(shí)可采用。該模型將整個(gè)水體視為一個(gè)完全混合的單元，不考慮空間變化，計(jì)算簡(jiǎn)單，但局限性明顯，難以反映實(shí)際河流中污染物的分布和變化情況。一維水質(zhì)模型適用于河流深度與寬度不大，在河流斷面上寬度與深度方向污染物濃度均勻，僅在河流的縱向即水流方向考慮污染物濃度變化的情況。分為一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型和忽略彌散的一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型，穩(wěn)態(tài)是指在均勻河段上定常排污條件下，河流橫斷面、流速、流量、污染物的輸入量和彌撒洗漱都不隨時(shí)間變化，且不考慮源和匯。在河流較小、流速不大、彌散系數(shù)很小的狀況下，可將彌散系數(shù)忽略。它能較好地模擬污染物在河流縱向的傳輸和衰減，但對(duì)于河流橫向和垂向的變化無(wú)法準(zhǔn)確描述。二維水質(zhì)模型則適用于河流深度小，污染物在斷面的深度方向濃度分布均勻，在寬度和水流方向考慮濃度變化的情況。它能夠更細(xì)致地描述污染物在河流橫斷面上的擴(kuò)散情況，對(duì)于一些寬度較大、水流較緩的河流，能提供更準(zhǔn)確的模擬結(jié)果，但計(jì)算復(fù)雜度相對(duì)一維模型有所增加。三維水質(zhì)模型考慮以點(diǎn)為參數(shù)，污染物在三維方向均考慮濃度的變化，能最全面地反映污染物在河流中的分布和遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。但由于其需要大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和復(fù)雜的計(jì)算，實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制，通常用于對(duì)水質(zhì)要求極高、河流情況非常復(fù)雜的區(qū)域。美國(guó)環(huán)保局開發(fā)的河流綜合水質(zhì)模型QUAL2K，是一種廣泛應(yīng)用于水環(huán)境領(lǐng)域的數(shù)學(xué)模型，它基于質(zhì)量平衡原理和水質(zhì)傳輸方程，模擬水體中各種污染物的遷移、轉(zhuǎn)化和衰減過(guò)程。該模型由輸入模塊、動(dòng)力學(xué)模塊和輸出模塊三部分組成，具有綜合性、多樣性和靈活通用的特點(diǎn)。它能夠模擬多種水質(zhì)參數(shù)的變化，包括溶解氧、生化需氧量、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及重金屬等污染物，適用于不同類型的河流和復(fù)雜的水文條件。在具有不同流量、流速、河道形態(tài)以及污染源分布的河流中，QUAL2K模型都能通過(guò)合理的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行有效的模擬。與其他模型相比，QUAL2K模型不僅考慮了污染物的物理輸移過(guò)程，還充分考慮了水體中各種生物化學(xué)過(guò)程，如有機(jī)物的降解、硝化反硝化作用、藻類的生長(zhǎng)和死亡等，能夠更真實(shí)地反映河流水質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化。它還可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行靈活的調(diào)整和擴(kuò)展，通過(guò)增加或修改相應(yīng)的模塊，適應(yīng)不同的研究目的和應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于研究西苕溪干流水質(zhì)，QUAL2K模型的綜合性和靈活性使其能夠充分考慮西苕溪復(fù)雜的水文、水質(zhì)條件以及多樣的污染源，準(zhǔn)確模擬污染物在水體中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，為水環(huán)境容量的計(jì)算提供可靠的基礎(chǔ)。4.2.2QUAL2K模型原理QUAL2K模型的基本原理基于質(zhì)量平衡和物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化理論。它將模擬河段通過(guò)劃分河段單元概念化為一系列通過(guò)輸移、擴(kuò)散機(jī)理首尾相連、均勻混合的反應(yīng)—計(jì)算單元，以實(shí)現(xiàn)對(duì)河流系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和模擬。在流量平衡方面，穩(wěn)態(tài)的流量平衡方程適用于每個(gè)模擬河段。對(duì)于河段i，其流出量Q_{i}與河段i+1的流入量、從上游河段i-1流入的流量Q_{i-1}、點(diǎn)源和非點(diǎn)源流入河段i的總流量Q_{in,i}以及通過(guò)點(diǎn)和非點(diǎn)出水口流出河段i的總流量Q_{ab,i}之間存在平衡關(guān)系，即Q_{i}=Q_{i+1}+Q_{in,i}-Q_{ab,i}。其中，來(lái)自源頭的總流量Q_{in,i}可表示為Q_{in,i}=\sum_{j=1}^{psi}Q_{ps,i,j}+\sum_{j=1}^{npsi}Q_{nps,i,j}，Q_{ps,i,j}是第j個(gè)點(diǎn)源流進(jìn)河段i的流量，psi是河段i的所有點(diǎn)源數(shù)量，Q_{nps,i,j}是第j個(gè)非點(diǎn)源流進(jìn)河段i的流量，npsi是i河段的所有非點(diǎn)源數(shù)量；出水口的所有出流Q_{ab,i}可表示為Q_{ab,i}=\sum_{j=1}^{pai}Q_{pa,i,j}+\sum_{j=1}^{npai}Q_{npa,i,j}，Q_{pa,i,j}是i河段第j個(gè)點(diǎn)出水口的出水量，pai是河段i的所有點(diǎn)出水口的數(shù)量，Q_{npa,i,j}是i河段第j個(gè)非點(diǎn)出水口的出水量，npai是I河段所有非點(diǎn)出水口的數(shù)量。水質(zhì)平衡方面，QUAL2K模型的水質(zhì)基本方程是一維平流擴(kuò)散物質(zhì)遷移方程，該方程考慮了平流擴(kuò)散、稀釋、物質(zhì)組分的自身反應(yīng)，水質(zhì)組分間的相互作用以及組分的外部源和漏對(duì)組分濃度的影響，具體方程為\frac{\partial(A_{x}c)}{\partialt}+\frac{\partial(A_{x}uc)}{\partialx}=\frac{\partial(A_{x}D_{l}\frac{\partialc}{\partialx})}{\partialx}+A_{x}S，其中c為組分濃度；x為距離；T為時(shí)間；A_{x}為距離x處的河流斷面面積；D_{l}縱向彌散系數(shù)；u為平均流速；S為源匯項(xiàng)。通過(guò)這個(gè)方程，模型能夠描述各種水質(zhì)組分在河流中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，如溶解氧的消耗與補(bǔ)充、有機(jī)物的降解、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)等。QUAL2K模型將單元定義為8種類型，包括源頭單元（以H表示），作為河流的起始點(diǎn)，是水流和物質(zhì)的初始來(lái)源；交匯點(diǎn)單元（以J表示），用于描述支流與干流的交匯情況，反映不同水流和水質(zhì)的混合；交匯點(diǎn)上游單元（以u(píng)表示），位于交匯點(diǎn)上游，其水流和水質(zhì)特征會(huì)影響交匯后的情況；系統(tǒng)最后單元（以L表示），代表模擬河段的終點(diǎn)，反映整個(gè)系統(tǒng)的最終狀態(tài)；取水口單元（以P表示），考慮了河流中取水對(duì)水量和水質(zhì)的影響；排放口單元（以w表示），用于模擬各種污染源的排放情況；水工建筑物單元（以D表示），考慮了水壩、橋梁等水工建筑物對(duì)水流和水質(zhì)的影響；標(biāo)準(zhǔn)單元（以s表示），代表河流中沒有特殊功能或特征的普通河段。這種單元?jiǎng)澐址绞绞沟媚Ｐ湍軌驕?zhǔn)確描述河流的空間分布特征，適應(yīng)不同的河流地形和水文條件。4.2.3模型參數(shù)確定模型參數(shù)的準(zhǔn)確確定是保證QUAL2K模型模擬精度的關(guān)鍵。本研究根據(jù)西苕溪的水文、水質(zhì)、地形等數(shù)據(jù)，采用多種方法來(lái)確定模型參數(shù)。對(duì)于水力學(xué)參數(shù)，主要包括曼寧公式和水位流量曲線方程中的參數(shù)，模擬時(shí)對(duì)其中一個(gè)方程的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定即可。曼寧公式中的糙率系數(shù)n，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，參考類似河流的糙率取值范圍，結(jié)合西苕溪不同河段的河道特性，如河道的粗糙度、植被覆蓋情況等，初步確定糙率系數(shù)的取值。對(duì)于山區(qū)河段，由于河道狹窄，水流湍急，河床多為巖石或礫石，糙率系數(shù)取值相對(duì)較小，約為0.03-0.05；而在平原河段，河道寬闊，水流平緩，河床多為泥沙，糙率系數(shù)取值相對(duì)較大，約為0.05-0.07。利用西苕溪的實(shí)測(cè)流量和水位數(shù)據(jù)，通過(guò)水位流量關(guān)系曲線的擬合，進(jìn)一步驗(yàn)證和調(diào)整糙率系數(shù)，使其更符合西苕溪的實(shí)際水力學(xué)條件。水質(zhì)參數(shù)的確定則更為復(fù)雜，需要考慮多種因素。耗氧系數(shù)K_{1}反映了水中有機(jī)物氧化分解消耗溶解氧的速率，它與水體中的有機(jī)物含量、水溫、微生物活性等因素有關(guān)。通過(guò)對(duì)西苕溪不同河段的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同溫度下有機(jī)物的降解速率，建立耗氧系數(shù)與水溫、有機(jī)物含量等因素的關(guān)系模型，從而確定耗氧系數(shù)的取值。在水溫較高、有機(jī)物含量豐富的河段，耗氧系數(shù)相對(duì)較大；而在水溫較低、有機(jī)物含量較少的河段，耗氧系數(shù)相對(duì)較小。復(fù)氧系數(shù)K_{2}表示大氣中的氧氣溶解到水體中的速率，與水面風(fēng)速、水溫、溶解氧飽和度等因素相關(guān)。參考相關(guān)研究成果，采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算復(fù)氧系數(shù)，如O'Connor-Dobbins公式K_{2}=K_{2(20)}(\frac{T}{20})^{n}，其中K_{2(20)}是20℃時(shí)的復(fù)氧系數(shù)，T是實(shí)際水溫，n是溫度修正指數(shù)。根據(jù)西苕溪的氣象數(shù)據(jù)，獲取不同河段的水面風(fēng)速和水溫，代入公式計(jì)算復(fù)氧系數(shù)。同時(shí)，結(jié)合西苕溪的實(shí)際溶解氧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整，確保復(fù)氧系數(shù)的準(zhǔn)確性。對(duì)于其他水質(zhì)參數(shù)，如氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化系數(shù)、藻類的生長(zhǎng)和死亡系數(shù)等，同樣通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、參考類似研究成果，并結(jié)合西苕溪的實(shí)際水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和生態(tài)特征進(jìn)行確定。在確定這些參數(shù)時(shí)，充分考慮西苕溪的生態(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)，如藻類的種類和數(shù)量分布、水體中的微生物群落結(jié)構(gòu)等，以保證模型能夠準(zhǔn)確模擬西苕溪的水質(zhì)變化過(guò)程。在參數(shù)確定過(guò)程中，還采用了參數(shù)率定和驗(yàn)證的方法。利用西苕溪的歷史水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)率定，通過(guò)不斷調(diào)整參數(shù)值，使模型模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到最佳擬合。采用不同時(shí)間段的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，確保模型在不同條件下都能準(zhǔn)確模擬西苕溪的水質(zhì)變化。通過(guò)這些方法，確定了適用于西苕溪干流水質(zhì)模擬的QUAL2K模型參數(shù)，為后續(xù)的水質(zhì)模擬和水環(huán)境容量計(jì)算提供了可靠的參數(shù)基礎(chǔ)。4.2.4模型建立與驗(yàn)證利用專業(yè)軟件建立西苕溪干流水質(zhì)模型，主要步驟如下：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：收集西苕溪的流域水文資料，包括各河段的流量、流速、水位等數(shù)據(jù)；空間信息，如河道的地理位置、地形地貌等；邊界條件和初始條件數(shù)據(jù)，如河流源頭的水質(zhì)和流量、各排污口的污染物排放濃度和排放量等；對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行率定和驗(yàn)證過(guò)程所需要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及各個(gè)河流斷面節(jié)點(diǎn)的情況和流域氣象數(shù)據(jù)，如氣溫、風(fēng)速、降水等。將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理，使其符合模型輸入的要求。輸入邊界條件：在HeadWater工作表中，輸入河段邊界的流量及濃度數(shù)據(jù)，明確河流起始端和末端的水流和水質(zhì)狀況，為模型模擬提供初始條件。河段和各單元的劃分：根據(jù)模擬河流的實(shí)際情況，將具有相同或相似特性的河道劃分為同一河段，QUAL2K要求同一河段具有相同的水質(zhì)和水力參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和調(diào)查以及現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)資料，將西苕溪干流劃分為多個(gè)河段。QUAL2K進(jìn)行水質(zhì)模擬的最小單位是計(jì)算單元，模擬過(guò)程中不要求各個(gè)河段上的計(jì)算單元是等長(zhǎng)的，但每個(gè)河段須由整數(shù)個(gè)計(jì)算單元構(gòu)成。結(jié)合計(jì)算精度要求和計(jì)算機(jī)性能，確定合適的計(jì)算單元長(zhǎng)度，一般在山區(qū)河段，由于水流變化較大，計(jì)算單元長(zhǎng)度設(shè)置較短，約為100-200米；在平原河段，水流相對(duì)平穩(wěn)，計(jì)算單元長(zhǎng)度可適當(dāng)增大，約為200-500米。劃分河段和單元之后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和調(diào)查資料為每個(gè)單元按QUAL2K的單元類型定義指定其單元類型，通過(guò)指定單元類型反映出支流、污染源、取水口及水工建筑物的空間分布狀況。在Reach工作表中，輸入河流各個(gè)河段的信息，包括河段數(shù)、河段及單元的長(zhǎng)度、上下游河段的高程及位置以及水力學(xué)模型的相關(guān)參數(shù)等。輸入氣象數(shù)據(jù)：在氣象數(shù)據(jù)的5個(gè)子工作表中，分別輸入空氣溫度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)速、云層覆蓋和Shade（關(guān)于太陽(yáng)輻射的函數(shù)，主要是輸入河段每小時(shí)的陰暗程度）等數(shù)據(jù)。一般以溫度的均值代替每個(gè)河段的空氣溫度，時(shí)間間隔為1小時(shí)；露點(diǎn)溫度、風(fēng)速、云層覆蓋等數(shù)據(jù)也可以以平均值代替，以反映流域的氣象條件對(duì)水質(zhì)的影響。模型參數(shù)的輸入：在確定模型結(jié)構(gòu)之