湖泊及其容許污染負(fù)荷量計(jì)算分析

李興華

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

湖泊及其容許污染負(fù)荷量計(jì)算分析

李興華

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

湖泊是人類(lèi)重要的自然資源，具有突出的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益。概述了世界和我國(guó)湖泊的情況，強(qiáng)調(diào)了要加強(qiáng)保護(hù)好湖泊的水質(zhì)和水體周邊環(huán)境，闡述了湖泊容許污染負(fù)荷量計(jì)算方法。

湖泊;地球湖泊;中國(guó)湖泊;功能;污染負(fù)荷計(jì)算

湖泊是自然水環(huán)境的重要組成部分，在水資源利用和供水調(diào)蓄中起著十分重要的作用，在生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中具有不可替代的功能。本文就湖泊的分類(lèi)，世界和中國(guó)湖泊的概況以及湖泊容許污染負(fù)荷加以敘述和分析。

1 湖泊的分類(lèi)

湖泊系指湖盆及其承納的水體。湖泊的湖盆是地表可蓄水的天然洼地。湖泊按其成因可分為構(gòu)造湖、火山口湖、冰川湖、堰塞湖、巖溶湖(喀斯特湖)等;按其泄水情況可分為外流湖(吞吐湖)和內(nèi)陸湖;按其含鹽度可分為淡水湖(含鹽度低于1.0‰)和咸水湖(含鹽度高于1.0‰)。湖水的來(lái)源主要是降水、地面徑流、地下水，有的則來(lái)自冰雪融水或古海洋殘留水等。湖水的消耗主要是蒸發(fā)、排泄和滲漏等。

2 地球上的湖泊簡(jiǎn)況

地球上湖泊總面積270萬(wàn)km2，占陸地面積1.8%，面積＞5 000 km2的湖泊有35個(gè)。世界最大的咸水湖為里海，面積37.1萬(wàn)km2，蓄水容量896 000億m3;最大淡水湖為美國(guó)與加拿大邊境的蘇必利爾湖，面積8.21萬(wàn)km2，蓄水容量為116 000億m3;最大淡水湖群為北美五大湖，總面積24.42萬(wàn)km2，總蓄水容量為221 000億m3。芬蘭的湖泊最多，被稱(chēng)為“萬(wàn)湖之國(guó)”，擁有大小湖泊6萬(wàn)多個(gè)。俄羅斯的貝加爾湖最深，最大水深為1 620 m。最高的湖為中國(guó)西藏自治區(qū)內(nèi)的納木錯(cuò)，面積1 940 km2，湖面海拔高程4 718 m。最低的湖為巴勒斯坦與約旦邊境的死海，湖面高程在海平面以下395 m。

3 中國(guó)的湖泊概況

中國(guó)有大小湖泊24 000多個(gè)，總面積83 400 km2(含已漸干涸的羅布泊等湖泊面積7 400多km2)，蓄水容量8 230億m3。面積在1 km2以上的有2 800多個(gè)，其中時(shí)令湖約500個(gè);面積在500 km2以上的有28個(gè)。外流湖約占全國(guó)湖泊總面積的45%，絕大部分為淡水湖;內(nèi)陸湖占全國(guó)湖泊總面積的55%，多為咸水湖。中國(guó)最大的咸水湖為青海湖，面積4 340 km2，蓄水容量778億m3。最大的淡水湖為鄱陽(yáng)湖、太湖、洪澤湖、巢湖并稱(chēng)中國(guó)五大淡水湖。中國(guó)最深的湖泊為中朝邊境的白頭山天池，最大水深373 m;最低的湖為吐魯番盆地的艾丁湖，湖面高程在海平面以下154 m。

我國(guó)五大淡水湖等資料詳見(jiàn)表1。

表1 中國(guó)馳名湖泊特性表(20世紀(jì)80年代末期資料)

另外，我國(guó)尚有眾多風(fēng)景秀麗、地質(zhì)構(gòu)造奇特的天然湖泊，如:長(zhǎng)白山天池、新疆阜康縣境內(nèi)的博格達(dá)峰下天池，另外還有自然與人工修建的萬(wàn)壽山昆明湖、寒洲西湖等。

4 湖泊的容許污染負(fù)荷量計(jì)算分析

湖泊是特殊的洼地地貌，它儲(chǔ)蓄著大量水體，是重要的自然資源，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)、人民生活等關(guān)系密切。它除能調(diào)蓄水量、減輕洪水對(duì)沿河城鎮(zhèn)的威脅外，還為農(nóng)業(yè)、工業(yè)和城市人民生活用水和發(fā)展畜牧業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)以及航運(yùn)創(chuàng)造了優(yōu)越的條件。不少湖泊景色秀麗，水面遼闊，碧波蕩眼，更有珍禽異獸生養(yǎng)棲息，成為療養(yǎng)和游覽勝地，因而其經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境效益極為明顯。因此，保護(hù)湖泊水體不受污染，維持并改善其周邊環(huán)境備受?chē)?guó)人和世界關(guān)注，以下就此作以簡(jiǎn)要分析。

4.1 湖泊容許污染負(fù)荷量的定義

湖泊(水庫(kù))容許污染負(fù)荷量是維持湖泊(或水庫(kù)，下同)一定水環(huán)境質(zhì)量所容許其承受的污染物質(zhì)總量，又稱(chēng)湖泊納污容量。

4.2 計(jì)算分析

湖泊容許污染負(fù)荷量的計(jì)算，是根據(jù)湖泊水質(zhì)模型方程反推而得的，即根據(jù)湖泊中污染物質(zhì)平衡的原理，某一時(shí)段內(nèi)經(jīng)各種途徑進(jìn)入湖泊的污染物質(zhì)總量，減去經(jīng)各種途徑從湖泊中排除的污染物質(zhì)總量，即等于該時(shí)段湖泊內(nèi)污染物質(zhì)的儲(chǔ)量。湖泊的水質(zhì)模型有完全混合型和非均勻混合型兩種。茲將由簡(jiǎn)化的完全混合型的平衡方程反推而得的湖泊容許污染負(fù)荷量計(jì)算公式介紹如下。

難降解物的容許污染負(fù)荷量為:

易降解物的容許污染負(fù)荷量為:

式中:W為湖泊最大容許污染負(fù)荷量，g/d;△t為湖泊維持其設(shè)計(jì)安全水量的天數(shù)，d;Cs為湖泊水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L;C0為湖泊起始時(shí)期實(shí)測(cè)污染物濃度，mg/L;V為湖泊設(shè)計(jì)水量，m3;K為易降解污染物衰減系數(shù)，d－1;Q為湖泊的流出水量，m3/d。

4.3 計(jì)算條件

在進(jìn)行湖泊容許負(fù)荷量的計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)確定湖泊設(shè)計(jì)水量。一般采用分析歷年湖泊水文觀(guān)測(cè)資料，選擇近10 a的枯水年、平水年和豐水年最低月平均水位情況的湖泊容積，作為湖泊的設(shè)計(jì)水量。

K值可以用湖泊水質(zhì)模型反推或采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法求得。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)難氧化的化合物K=0.001－0.05，一般氧化的化合物K=0.05－0.30，易氧化的化合物K≥0.30.算出容許污染負(fù)荷量后，可求得應(yīng)削減的污染物總量，即

式中:△W為應(yīng)削減的污染物總量;W為容許污染負(fù)荷量;W0為實(shí)際排污量。

若W0＜W，說(shuō)明世界排污量尚未超過(guò)容許負(fù)荷量。一般W0不能只考慮當(dāng)前的實(shí)際污染量，在規(guī)劃中應(yīng)預(yù)測(cè)一定時(shí)段后，由于人口及工農(nóng)業(yè)等發(fā)展所可能增加的排放污染物量。

［1］ 成都科技大學(xué)水文教學(xué)研究.水體環(huán)境保護(hù)［M］.宜昌:葛洲壩水利水電工程學(xué)院，1983.

［2］ 高維真.河流水體污染負(fù)荷計(jì)算分析［M］.宜昌:葛洲壩水利水電工程學(xué)院，1983.

［3］ 崔宗培，徐乾清，吳以鰲，等.中國(guó)水利百科全書(shū)［M］.北京:水利電力出版社，1990.

Calculation and Analysis of Lake and Its Allowable Pollution Load

LI Xing-hua

(Heilongjiang Province Water Conservancy and Hydropower Investigation，Design＆ Research Institute，Harbin 150080，China)

Lakes are important natural resources belonging to the human being，and have substantial benefits of economy，society and ecological environment.The situation of lakes all over the world and in China is described in brief，emphasizing to protect the water quality of lakes and the environment around the water body，finally，a method is introduced to calculate the allowable pollution load of lake.

lake;global lake;Chinese lake;function;calculation of pollution load

TV31

A

1007－7596(2011)05－0037－02

2011－06－24

李興華(1963－)，男，黑龍江樺南人，高級(jí)工程師。