基于过程控制的流域水环境安全预警模型及其应用

【作者】 王丽婧； 李小宝； 郑丙辉； 王国强； 侯西勇； 秦延文； 李虹； 田泽斌； 翟羽佳；

【机构】 中国环境科学研究院国家环境保护饮用水水源地保护重点实验室； 北京师范大学水科学研究院； 中国科学院烟台海岸带研究所； 太原市环境科学研究院；

【摘要】 为支撑非突发事故条件下(面向累积型风险)的流域水环境安全预警,开展了水环境安全预警需求分析,基于流域-水体作用过程,研究并系统构建了基于过程控制的流域水环境安全预警模型框架。框架设计了社会经济-土地利用-负荷排放-水动力水质(简称S-L-L-W)多个模块集成的流域水环境安全预警模型;提出了状态预警、趋势预警并重的预警级别划分和符号表达方式。应用该模型框架,筛选稳定性和实用性较好的SD模型、CA-Markov模型、SWAT模型和EFDC模型作为S-L-L-W四个模块的模拟工具,实现了三峡水库澎溪河流域3种情景的模拟预测和预警。案例研究结果显示:未来人口密度在各情景下均处于中警状态但变化态势稳定;GDP增长率近期处于中-重警状态,远期有所好转;建设用地动态度总体处于无警状态,但发出了趋势预警的警示;单位面积的污染负荷总体处于中-重警状态,尤其TP负荷预警级别在三种情景下均为重警;水环境质量以情景三条件下状态最好,但TP、TN亦出现轻-中警,水质并不乐观。案例研究证明了所提出的预警模型框架的可操作性,但当前综合预警模型中各个模块属于松散型耦合,未来各模块更有效的集成耦合应进一步考虑。更多还原