毕业论文金堤河末端的生态环境问题及对策研究

题题 目：目： 金堤河末端的生态环境金堤河末端的生态环境 问题及对策研究问题及对策研究 专业专业代代码码： ： 071401 作者姓名：作者姓名： 臧臧 杰杰 学学 号：号： 2007202039 单单 位：位： 聊城大学聊城大学环环境与境与规规划学院划学院 指指导导教教师师： ： 刘衍君刘衍君 2011 年年 6 月月 1 日日 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） II 目目 录录 前言前言.1 1 金堤河概况金堤河概况1 2 金堤河末端的生态环境问题金堤河末端的生态环境问题1 2.1 金堤河末端的水环境问题1 2.2 金堤河末端的洪涝灾害问题.5 3 金堤河末端生态环境问题的成因金堤河末端生态环境问题的成因.6 3.1 金堤河末端水环境问题的成因6 3.1.1 生活污水和工业废水的大量排放.6 3.1.2 农药和化肥的大量使用.6 3.2 金堤河末端的洪涝问题的成因6 4 解决金堤河末端生态问题的措施解决金堤河末端生态问题的措施.7 4.1 解决金堤河水质问题的措施.7 4.1.1 加强立法和行政执法.7 4.1.2 制定水污染综合防治规划7 4.1.3 采用微生物修复技术.7 4.1.4 采用植物强化技术8 4.1.5 采取生态护岸工程8 4.2 解决金堤河末端洪涝灾害的措施.9 4.2.1 增加财政支出整修加固防洪工程.9 4.2.2 修建金堤河调蓄水库.9 4.2.3 调整金堤河水系流域.9 结语结语10 参考文献参考文献.11 致致 谢谢.12 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） III 摘摘 要要 本文采用直观的图表法，对 2007-2010 年金堤河张秋监测面主要污染物的监 测数据进行了分析，对金堤河末端洪涝灾害问题进行了调查统计，指出了金堤河 末端存在的水体污染和洪涝灾害两大生态环境问题，又分析说明了生态环境问题 的产生原因，并据此提出了解决水体污染和洪涝灾害的对策措施。 关键词：关键词：金堤河末端；生态环境问题；产生原因；对策措施 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） IV Abstract In the paper, intuitive graphic method had been used to analyze the emissions of major pollutants in Zhangqiu point of the gold dike river from 2007 to 2010, and investigate the flood problem of the gold dike river ends. The paper shows water-body pollution and flood disaster of the gold dike river ends, and illustrates the cause of ecological environment problems, and then puts forward some solutions to control and change the water pollution and flood disasters. Key words: gold dike river ends; ecological environment problems; causes; measures 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） V 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在指导老师指 导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，论文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材 料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以 明确方式标明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签名： 日期 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 1 金堤河末端的生态环境问题及对策研究金堤河末端的生态环境问题及对策研究 前言前言 我国年降水量为 61900108m3左右，相当与全球陆地总降水量的 5；地面 水年径流量为 27115108m3左右，仅次于巴西、俄罗斯、美国、印度尼西亚和 加拿大，居世界第六位。但是由于我国人口众多，按人均年径流量计仅 2100m3，只相当于世界人均占有量 1/41。因此，从这个角度上我国的水资源并 不丰富。不仅如此，我国水资源还存在着严重的时空分布不均衡性。空间分布上， 总的来说是南多北少。在时间分布上，由于我国大部分地区的降水量主要受季风 气候的影响，导致了年内分配不均，年际变化很大，甚至出现洪涝和干旱灾害。 改善生态环境质量和完善以水利为重点的农村基础设施是我国“十二五”规 划的重要目标，是全面建设小康社会的总体要求。因此研究河流的生态环境问题 现状、成因以及对策能够为这一目标的顺利实现提供理论基础和技术支持。 1 金堤河概况金堤河概况 金堤河是黄河下游北侧的一条重要支流，是北金堤滞洪区的重要组成部分， 属平原河道，该流域南临黄河和天然文岩渠流域，北临卫河、马颊河、徒骇河， 西起人民胜利渠灌区的七里营东，在台前县的张庄汇入黄河。流域面积 5074km2，干流长 158.6km,人口 300 万，耕地耕地 528 万亩，流域呈狭长三角 形，上宽下窄，东西长 200 多 km，最大宽度 60km。地跨豫、鲁两省，分属 河南省新乡、鹤壁、安阳 、濮阳和山东省聊城等五市 12 个县。多年来，由 于行政区划之争，金堤河水事纠纷不断，防洪、排涝、灌溉用水等问题复杂。 2 金堤河末端的生态环境问题金堤河末端的生态环境问题 2.1 金堤河末端的水环境问题金堤河末端的水环境问题 据 2009 年水污染调查资料统计，金堤河自滑县八一闸至台前县张庄入 黄闸之间，长 171km，沿河共有污染源 15 处，包括造纸、炼油、织染、制 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 2 药等行业。近几年来，随着国家和地方环境治理力度的加大，一些污染严重的 企业相继整改或关闭，水环境状况有所改善。目前，金堤河的主要点污染源有 炼油厂、造纸厂等；主要面污染源是农田施用的化肥、农药。主要污染因子为 BOD5、NH3-N 2。对张秋 2007 年-2010 年监测 BOD5和 NH3-N 做单因子环 境质量指数评价，根据公式 Ii= Si Ci 式中： Ii-第 i 种污染物的环境质量指数（无量纲量） Ci-第 i 种污染物在环境中的浓度 Si-第 i 种污染物在环境中的评价标准 分别计算 BOD5和 NH3-N 的单因子环境质量指数并做表 1-4 表 1 2007 年张秋监测面 BOD5和氨氮的单因子环境质量指数 单位：mg/L C BOD5S BOD5I BOD5C NH3-NS NH3-NI NH3-N 1 月份14.1101.413.721.85 2 月份1141011.404.0522.03 3 月份74.6107.464.2322.12 4 月份27.7102.772.0221.01 5 月份15.7101.570.4420.22 6 月份15101.501.2620.63 7 月份12101.204.3222.16 8 月份10.8101.08- 2- 9 月份10.7101.070.62520.31 10 月份7.2100.720.9120.46 11 月份24.4102.441.9220.96 12 月份106.21010.620.99620.50 表 2 2008 年张秋监测面 BOD5和氨氮的单因子环境质量指数 单位：mg/L C BOD5S BOD5I BOD5C NH3-NS NH3-NI NH3-N 1 月份21.4102.149.4724.73 2 月份32.6103.269.3624.68 3 月份16101.603.9721.99 4 月份50.2105.021.2320.62 5 月份7.2100.722.4121.21 6 月份12.4101.240.30920.15 7 月份20102.001.2320.62 8 月份10.2101.021.4620.73 9 月份7.7100.770.51720.26 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 3 10 月份5.9100.590.18420.09 11 月份11.4101.140.82120.41 12 月份85.6108.562.2121.10 表 3 2009 年张秋监测面 BOD5和氨氮的单因子环境质量指数 单位：mg/L C BOD5S BOD5I BOD5C NH3-NS NH3-NI NH3-N 1 月份62.2106.2262.2231.10 2 月份18.8101.8818.829.10 3 月份6.6100.666.623.3 4 月份7.1100.717.123.55 5 月份9.2100.929.224.61 6 月份8.4100.848.424.20 7 月份9.1100.919.124.55 8 月份13.4101.3413.426.70 9 月份8100.80824.00 10 月份8100.80824.00 11 月份24.3102.4324.3212.15 12 月份29.5102.9529.5214.75 表 4 2010 年张秋监测面 BOD5和氨氮的单因子环境质量指数 单位：mg/L C BOD5S BOD5I BOD5C NH3-NS NH3-NI NH3-N 1 月份15.3 101.533.3521.68 2 月份11.2101.124.5522.26 3 月份25.3102.536.623.30 4 月份7.5100.750.46620.23 5 月份9.8100.981.1720.59 6 月份6.4100.640.49420.25 7 月份10.5101.051.120.55 8 月份7.9100.791.6320.82 9 月份-10-2- 10 月份-10-2- 11 月份-10-2- 12 月份16.6101.660.8420.42 地表水环境质量标准 （GB38382002）V 类水五日生活需氧量 （BOD5）和氨氮（NH3-N）的标准限值分别为 40mg/L 和 2.0mg/L3。由上 述表 1-4 可见金堤河干流水体， 在 1 月份、2 月份、3 月份、11 月份、12 月 份的单因子指数普遍 I 大于 1 或者超过 1 几倍。这将 影响沿岸地区农业生产， 加剧豫鲁两省的水事矛盾，随着流域石油化工企业和乡镇企业的发展，金堤 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 4 河水污染将会日益严重。因此，全面加强以流域为单元的水资源保护和水污染 防治工作，保护水环境质量，促进流域经济和社会稳定，显得尤为必要和迫切。 对 2007 年-2010 年张秋监测面 BOD5和氨氮的监测数据用 Excel 分析，做 图 1-4 0 20 40 60 80 100 120 123446789101112 月份 BODmg/L 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 氨氮mg/L BOD 氨氮 图 1 2007 年张秋监测面 BOD5和氨氮监测数据变化趋势 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 123456789101112 月份 BODmg/L 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 氨氮mg/L BOD 氨氮 图 2 2008 年张秋监测面 BOD5和氨氮监测数据变化趋势 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 5 0 10 20 30 40 50 60 70 123456789101112 月份 BODmg/L 0 2 4 6 8 10 12 氨氮mg/L BOD 氨氮 图 3 2009 年张秋监测面 BOD5和氨氮监测数据变化趋势 0 5 10 15 20 25 30 123456789101112 月份 BODmg/L 0 1 2 3 4 5 6 7 氨氮mg/L BOD 氨氮 图 4 2010 年张秋监测面 BOD5和氨氮监测数据变化趋势 从图 1-4 中可以直观的看出，每年的 1-4 月份和 11-12 月份 BOD5和氨氮的 含量较高，有的月份甚至超出评价标准值数倍。据此推断其原因为，春冬降雨量 少，河水水流量小，而夏秋降雨量大，河水流量大，对污染物起到了自然稀释的 作用。 所以，在污染源排放污染物总量固定的前提下，金堤河末端水质情况春冬季 节较夏秋季节差。 2.2 金堤河末端的洪涝灾害问题金堤河末端的洪涝灾害问题 金堤河是黄河下游一条平原排水河道 ，多年平均径流 117 亿 m3，有记 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 6 录的年最大径流量为 71044 亿 m3（1963 年濮阳） 。河道防洪能力为 5 年一 遇，年泄洪能力约 2 亿 m3。泄洪口位于河南省台前县张庄 ，主排水设施为 1964 年修建、设计过水能力 1000m3的泄洪闸,副排水设施为一抽排能力为 60m3/s 的排水站。黄河水位常年高于金堤河水位 ，泄洪闸不具备实际泄洪能 力。受诸多因素制约 ，排水站很难满负荷运行。即使正常发挥作用 ，也是杯 水车薪。多年来 ，金堤河下游排洪始终是一个老大难 ，由此导致的洪涝灾害 防不胜防。据统计 ，自 1970 年以来，金堤河水害造成阳谷县 91 人死亡，数 十万亩次的庄稼绝产， 几千间民舍倒塌，直接经济损失达2614 亿元4。 3 金堤河末端生态环境问题的成因金堤河末端生态环境问题的成因 3.1 金堤河末端水环境问题的成因金堤河末端水环境问题的成因 3.1.1 生活污水和工业废水的大量排放 人口的增长和经济的发展，导致金堤河沿岸城镇用水量大幅增加，随之而 来的是生活污水和工业废水的大量排放。部分工业企业甚至无视法律法规，将污 水直接排入河道，由于工业企业产生的污水量大，且集中排放，对河道生态系统 造成了不可挽回的破坏。 3.1.2 农药和化肥的大量使用 金堤河两岸有大片农田，化肥和农药的使用范围不断扩大，数量和品种 不断增加。喷洒的农药及施用的化肥，只有少量（ 10-20）附着或施用 于农作物上，其余绝大部分（ 80-90）残留在土壤和漂浮在大气中，通过 降雨、沉降和径流的冲刷而进入河流，造成污染 5。 3.2 金堤河末端的洪涝问题的成因金堤河末端的洪涝问题的成因 1999 年国家为解决纠纷，对金堤河河道进行了初步治理，上游排涝、防汛 问题基本得到解决。经过一期金堤河干流治理后 ，疏浚程度的提高，上游来水 速度将加快，而且量大，内涝水集中在北金堤滞洪区末端，增加了莘县、阳谷的 防洪压力，堤坡受风浪刷淘后，水土大量流失，严重脱坡；先公坝岸出现蛰陷、 坍塌甚至垮坝等严重险情，严重影响了工程安全，给金堤河末端的防汛带来了一 系列问题。每至汛期，金堤河上游大量涝水下泄到阳谷县境内。由于黄河河床逐 年抬高，受黄河水顶托，金堤河水只能相机入黄，致使阳谷境内河水塞高，高水 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 7 位长时间滞蓄，在南、北小堤之间万河滩地内形成临时水库，造成秋作物绝产， 小麦无法播种。而汛末，因无控制性建筑物，汛末径流白白流失，灌溉期无水可 引，使阳谷县金堤河流域万亩耕地早涝灾害交替发生。 查阅数十年来的各种治理方案，均系加大张庄泄洪能力，靠自流或电力、机 械力减害除灾；河道治理，以提高护岸高程，堵水为先。经验表明，汛期金堤河 高水位期，十有八九要遭遇到黄河高水位，自流无法完成泄洪任务；而抽排站能 力有限，且遭遇到特大暴风雨袭击时，堤毁洪泛的几率大大提高。笔者认为，已 有治理方案，在主导方向上违背了金堤河径流出流的客观规律。金堤河在张庄入 黄 ，不是下泄，而是爬上。一般水文年，黄河水位高于金堤河水位 0.5-1.5m。 顺应自然规律，洪流理应顺势下泄，产生洪涝灾害是必然的6。 4 解决金堤河末端生态问题的措施解决金堤河末端生态问题的措施 4.1 解决金堤河水质问题的措施解决金堤河水质问题的措施 4.1.1 加强立法和行政执法 各相关立法部门应进一步增加和完善水资源保护内容，明确流域管理机构 的性质、地位、责任和权力。建立健全取水许可制度、水质管理制度、入河排污 许可制度、水资源污染经济补偿制度、污染物排放总量控制制度、入河排污口监 督管理制度等配套水资源保护法规，使流域水资源保护工作做到有法可依，有章 可循，良性发展。 4.1.2 制定水污染综合防治规划 金堤河是一条跨鲁豫两省的省际边界河流，黄河水利委员会应会同河南省 水利厅、山东省水利厅共同拟定金堤河综合整治规划，划定水域使用功能区，确 定相应的水质保护标准和水域纳污能力，提出水域的限制排污总量意见，分别经 河南、山东省人民政府审查提出意见后，报水利部批准，作为实施排污入河许可 的管理依据和省政府的治理目标7。 4.1.3 采用微生物修复技术 微生物修复技术是在人为优化的条件下，利用自然环境中生息的微生物或 人为投加的特效微生物的生命代谢活动，来分解水体中的污染物，修复受污染的 环境。微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动，即分解 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 8 代谢和合成代谢。在新陈代谢过程中，微生物使各种物质经历了种种复杂的转化。 微生物在生物修复中起着主导作用。早期的生物修复主要是利用微生物降解和转 化环境中的有机污染物质。可以用于生物修复的微生物有很多，包括细菌、真菌 及原生动物等。在营养化污染水体中，原位修复投菌技术逐渐受到关注。日本、 韩国、 澳大利亚等国采用定期向水中投放光合细菌，由于光合细菌能利用光能 和氧将微污染水或废水中的无机和有机碳源及其它营养物质转化为菌体，从而能 起到净化水的作用8。 4.1.4 采用植物强化技术 植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础, 直接利用有生命的绿色植物及与其共存微生物体系，清除或降低环境污染物的一 项新兴技术。近年来的研究表明植物修复是一种比微生物修复更经济，更适于现 场操作的去除环境污染物的技术，利用适当的植物不仅可去除环境中的有机污染 物 ，还可去除环境中的重金属和放射性元素。植物对污染物可通过根系吸收， 也可以直接经茎、叶等器官的体表吸收，吸收到体内的有机物，如酚、氰等可以 直接降解，重金属，有机氯农药，如 DDT、六六六等难降解物质，可贮存植物 体内，甚至达到很高的浓度时，植物仍不会受害。另外，水生植物通过遮光、对 营养物的竞争和根系泌的克藻物质达到抑制藻类生长、防止水华的作用。可用于 水体修复的植物有凤眼莲(即水葫芦) 、芦苇、香蒲、喜旱莲子草、水芹、浮萍、 菱、 菖蒲等9。 4.1.5 采取生态护岸工程 生态护岸是结合治水工程与生态环境保护而兴起的一种新型护岸技术，在 水陆生态系统之间跨起了一道桥梁，对两者的物流、能流、生物流发挥着廊道、 过滤器和天然屏障的功能。在治理水土污染、控制水土流失、加固堤岸、增加动 植物种类、提高生态系统生产力、调节微气候和美化环境方面都有着巨大作用。 生态护岸的特点是进一步加固堤防，滞洪补枯；修复水域生态系统。生态护岸依 据其使用的主要护岸材料分为植被型护岸、木材护岸和石材护岸三种类型。 植 被型护岸是江河生态型护岸中比较重要的一种形式，它充分利用护岸植物的发达 根系、茂密的枝叶以及及水生护岸植物的净化能力，既可以达到固土保沙、防止 水土流失的目的，又可以增强水体的自净能力。同时，岸坡上的植物所形成的绿 色走廊还能改善周围的生态环境，为人类营造一个美丽、安全、舒适的活动空间。 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 9 4.2 解决金堤河末端洪涝灾害的措施解决金堤河末端洪涝灾害的措施 4.2.1 增加财政支出整修加固防洪工程 北金堤滞洪区不仅是防御黄河超标准洪水的重要措施，也是抵御金堤河内 涝的屏障。根据北金堤滞洪区防汛的实际情况，针对金堤河面临的问题，尽快制 定治理规划，增加部分投资。一是按照先急后缓的原则，分期分批对北金堤堤防 渗水段、险工、涵闸等防洪工程进行整修、改建和加固，消除险点隐患。二是适 当加宽、升高护堤围堰，扩大河槽容水量。三是随时疏干河槽，腾出库容，接纳 上游不期来洪。四是对滞洪区内的主要交通道路进行硬化和整修，确保防汛料物 的运输和滩区群众的安全撤离，减轻防汛压力。 4.2.2 修建金堤河调蓄水库 金堤河末端汛期洪水淹没大量农田，造成严重洪涝灾害。汛期过后，大量 径流流失，到灌溉期无水可引，导致金堤河阳谷流域旱涝灾害交替发生。因此， 为合理利用金堤河水资源，建议修建金堤河凋蓄水库。可在明堤闸下游金堤河桩 号 37+750 及关门口闸下游金堤河桩号 31+900 处修建橡胶坝，形成金堤河水库， 库区全长 16.2km，水库水面宽度 300-900m。橡胶坝长度按满足远期治理标准 5 年一遇洪峰流量设计，设计坝长 190m。库区段主河槽平均宽度约 105m，滩地宽 度 200-500m，河底高程 39.92-38.94m，滩地高程 42.00-44.50m，蓄水量为 2.7108m310。 4.2.3 调整金堤河水系流域 要想从根本上彻底解决金堤河洪灾问题，将防洪标准提高到百年一遇。需要 制订全新的工程方案寻找河道径流排泄的新出路。现状下的金堤河流域，因金堤 的阻隔，被强制性锁定在黄河水系。而金堤河流域的自然坡降，却不具备靠重力 坡降向黄河泄洪的先天条件。向黄河排泄径流，恰恰违背了水走水路的客观自然 规律，人为地制造了洪涝灾害的先决条件。打通北金堤，将金堤河径流顺势向北 排泄，敛归于海河水系，是解决金堤河水患的根本所在，金堤河流域划归海河水 系后，具有 1/ 6000-1/ 7000 的整体径流坡降，泄洪终端口门附近，坡降仅约 1/ 1000-1/ 3000。金堤河径流向海河水系排泄，其防洪能力，将由现在的年一遇， 聊城