原 创 性 声 明本人声明:所呈交的硕士学位论文，导下，内容外独立进行研究工作所取得的成果。是本人在指导教师的指除文中己经注明引用的，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。 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。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学 位 论 文 作 者 签 名 : 衰r日期: O N ; 年 犷 月、日关于论文使用授权的说明本人同意学校有权保留并向国家有关部门送交学位论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。同意学校及国家有关机构可以公布论文的全部或部分内 容，可以 采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。论 文 作 者 签 名 : 案 t4tQ1 ,指导教师签名日期: WD3 年 犷月和 日日 期: 公 . 弃 r月 日提要本研究采用近年来伊通河的水质监测结果，提出决定污染因子和归一化单因子污染指数的概念，对伊通河水环境质量进行评价;分析伊通河水环境污染的趋势; 通过分析伊通河的水环境污染特征及原因，提出改善其水环境质量的根本措施; 根据灰色系统理论建立数学模型，采用灰色预测法对未来伊通河水环境污染的趋势进行预测研究。 研究结果表明:伊通河除上游断面水质较好之外，市区及市区以下河段均属严重污染河段，而且在枯水期污染最严重，其最主要的决定污染因子为化学需氧量;伊通河截流后，市区内主要污染断面的水质略有好转，但下游断面的污染仍很严重;长春市区排放的工业废水和生活污水是造成伊通河水质污染的 最主要原因;按目前的态势进行预测，伊通河部分断面的水质将呈恶化趋势，但随着城市的发展会有所好转。建议在对伊通河的治理工作中，应从控制污染物的排入和改善伊通河的环境容量两方面入手。伊通河水环境污染趋势研究1前言1 . 1河流水环境污染及其研究现状河流是最主要的地表水体之一， 河流的水环境状况对人类社会影响巨大。目 前我国主要河流有机污染普遍， 特别是流经城市的河段普遍受到污染。凡是国际上著名的 城市， 几乎都有一条著名的河流与之相伴。 在欧洲， 多瑙河孕育了两岸的城市群: 在中国， 黄浦江与东海滋润和催生了上海， 使之迅速崛起成为一座国际化大都市。 在城市形成和发展过程中， 河流作为重要的资 源和环境载体， 关系到城市生存， 制约着城市发展， 是影响城市风格和美化城市环境的 重要因素。 城市河流具 有供应水源、 提供绿地保护环境、 旅游娱乐、 交通运输等各项生态功能 在城市生态建设、 拓展城市发展空间 方面显示出 不可替代的作用。随着我国城市化步伐加快， 大量城市工业用水、 生活污水不经处 理直接入河， 造成河水污染， 水质恶化， 河流生态环境遭到严重破坏， 使河流功能遭到损害。 水污染对人体健康、 农业生产、渔业生产、工 业生产以 及生态环境都有负面影响， 都会表现为经济损失， 制约着经 _ 济、 社会的 发 展 1 1 。 因 此， 研究 河流的 水环 境 污染现状与 趋势， 对于 合理地进行污染防治，改善环境质量， 促进经济、 社会的发展， 无疑 具有重要的意义。对河流水环境污染的研究， 主要包括对河流水环境质量进行评 价， 判定环境质量的优劣; 研究污染物在水中的迁移转化规律， 并对 河流的污染状况进行模拟， 对未来的环境质量进行预侧，以 便采取相 应的对策， 对河流污染的 综合防治进行研究等方面。国内 外环境质量评价方法很多， 但大体上可分为几类: 专家评价 法、指数评价法、经济分析法、运筹学评价法、 模糊综合评价法等。 尽管已 形成了 许多种环境质量评价方法， 但关于环境质量评价方法学 的研究正方兴未艾。 如关于环境质量指标体系的研究， 评价指标应是 能反映环境质量状况的因子， 其数量值要体现明确的价值意义， 然而 目 前所选择的评价指标多数为反映污染程度的因子。指数评价法12 是最早用于环境质量评价的一种方法， 是一种决定 论评价法，具有一定的客观性和可比性，并可提供一些量化的结果。 近年来得到了 广泛的应用， 并有了 很大的发展。目 前很多流域的环境 质量评价都以 该法作基础。 环境质量指数可分为单因 子指数和综合指 数， 但综合指数掩盖了最大值的影响， 不能准确地反映环境污染程度 的高 低， 现在地表水环境质量评价中己 不允许直接使 用。 李钟山 等3 对综合污染指数评价法进行了改进， 运用特征分析法对江河水质进行 评价， 该法在均衡地考虑了 每种污染物对整条河流水质污染程度的 基 础上， 用数学手段综合概括形成的一种参数 ( 联系度) ， 可在宏观上 评价河流的整体污染程度。在水环境质量预测的研究中， 多数学者采用数学或物理模型对水 环境的 未来状况进行预测。 自S t r e e t e r - P h l e p s 算 起， 水质模型已 被研究 了 近B O 年。 从水质模型发展的时间 上看， 经历了以 下几个阶段: S t r e e t e r - P b l e p s , (2 T h o m a s , D o b b i n - C a m p ,O c o n n e r ; N e c k a t , S i m u c e v ,Q u a l II ; . W a a s p ,B a s in s ,S M S 等 4 1 。 这 些 模 型 从 根 本 上 讲， 都是应用对流扩散方程， 在此基础上进行各种修正。 在解法上多采用 有限差分法或有限元法。 按水质是否随时间变化可分为稳态和动态模 型， 按空间维数可分为一维、 二维和三维水质模型; 按模型的水质组 分来分类可分为单组分、 藕合组分、 多组分和水生生态模型等。 应用 最多的是B O D - D O祸合模型， 这是因为 它既对水污染控制具有普遍 的重要性。而且它的模型也能较为真实 地反映实际。 在国家 “ 六五” 重点攻关项目 黄浦江污染综合防治规划研究中， 就是建立了黄浦 江水质模型， 应用该水质模型建立了 黄浦江水体纳污容量及河段纳污 优化分配程 序，为黄浦江污染综合防治 规划的 制订提供了 科学依据; 该模型还用于黄浦江上游地区废水排放标准的制订及上游污水系统 区域规划系统分析; 用在上 海市区 污水治理方案研究中， 通过输入不 同的设计条件，得出 不同的预测结果， 从而经比 较选择最优方案阎 。蒋忠锦等s 呀天然河流一维水质模型 进行了 改进， 分析和研究了 河流污染浓度控制中广泛应用的一维水质 模型结构和应用条件， 根据 总量控制的需要，以河流中瞬时面源排放的一维水质模型为出发点，采用叠加原理和积分法重新推导了连续稳定面源排放的一维水质模 型结构，并通过实际应用，检验了模型的精确性和实用性。污染物经排污口 排入河道后，在排口处顺流下方常形成污染带， 污染带内各点的污染物浓度值变化， 通常采用二维确定性水质模型来 模拟。 但由于污染物在水流中的扩散、 迁移与降解是一个复杂的过程， 且排污口的排污量及河道流量的大小也具有无规律的波动性， 因此污 染带内任一点的浓度值变化是一个不确定的量， 要精确模拟， 须依赖 二维随机水质模型的 建立。 黄平川 等在以 往研究的 基础上， 对二维水 质的随机模拟进行了初步探索。随机方法应用于水质污染与环境监测的研究开始于2 0 世纪6 0 年 代中 期， 这些年 来取得了 不 少的 研究 成果 ( B e c k , M B , 1 9 8 7 ; S h i h , C .S , 1 9 7 5 ; S a n g , Q , a n d B r o w n .L .C , 1 9 9 0 ; Z i e iu ld P .A , 1 9 9 1 ) r - t n 但都存在一个问 题， 即 模拟采用实际序列数值间相关系数作为主要因 子， 因 而受数值间自 相关性 影响 较大。 张学 成0 2 1 提出 的M F A M模型 则是基于序列均值派生出 来的函数进行模拟分析，从某种意义上讲， 消除了 序列中个别极值点的影响， 使建立的模型更具稳健性。 这是时 间序列分析的一个新途径， 以此建立的模型能够反映时间序列的发展 趋势和存在的周期。 经对黄河下游花园口 断面的1 9 8 5 1 9 8 9 年实测 水质污染指标溶解氧、 氨氮、 化学需氧量、 五日 生化需氧量等序列模 拟，结果表明该模型能较好地模拟河流水质污染指标的变化趋势， 用 于预测1 9 9 0 1 9 9 1 年水质污染指标变化，预测精度达8 5 % 以上。但 该MF A M模型用于水质污染指标的模拟，是纯时间序列的分析，而 没有考虑影响水质污染的因素， 如废水、 废渣排入河流， 河流径流和 泥沙含量等。因 此有待于进一步改进和完善。朱颜明 等 1 3 对图 们江地区的 水环境质量进行了 研究， 先是采用等 标污染负荷法、 综合指数法、 模糊数学法、 灰色关联分析法， 对该地 区5 条河流 1 8 个断面的地表水环境进行综合评价，将各方法所得结 果进行比较后， 确定其综合结论; 然后建立灰色系统模型对图们江地 区水环境质量进行了预测研究， 并结合区域开发， 对区域开发激励模 式下水环境质量进行了预测， 为制定该地区开发战略时须制定的环境 保护政策提供了参考。1 . 2伊通河水环境污染研究现状 1 . 2 . 1伊通河的自 然概况伊通河， 古时称一秃河、易屯河、 伊敦河， 都是满语音译， 意思 是“ 洪大、 汹涌” 。 它发源于伊通满族自治县最南端的板石庙乡青顶山 北麓， 流经伊通满族自 治县、 长春市城区和农安县， 且是这些地区的 唯一过境河流， 在农安县境内 靠山 镇附近汇入松花江的一级支流饮马 河， 属于松花江水系的二级支流。 伊通河全长3 5 7 公里， 在伊通县境 内长度为6 7 公里， 有2 3 公里河段从长春市区流过。 伊通河流域面积 约8 4 4 0 k m , 流域平均宽度2 2 . 7 k m ， 河道坡度。 .0 0 0 3 1 “ ? ，河床宽 度 1 5 - 3 0 m ， 多年平均流 量6 . 2 5 m 3 1 s , 最大流量2 5 6 m3/s ， 最小 流量为。 ， 平水期最大水深2 .5 m , 最小水深小于l m 51 。 伊通河属于季节性河流， 流量随季节和降 水量而变化， 局部河段甚至干枯断流， 河流本身的稀 释净化能力很弱，从而导致伊通河的水质受到了严重的影响。据 清史稿记载， 康熙二十年 ( 1 6 8 2 年) ， 清政府为抵御沙俄 侵犯黑龙江流域，开通了 伊通河航道， 运输粮草辐重， 这条河把辽河 与松花江、黑龙江连了 起来， 有力地支援了 抗击沙俄的战争。 那时候 的伊通河河宽水深， 可以行驶三丈五尺的大船，每船可装米六十石， 是一条真正的汹涌、 洪大的河。 到了 道光年间，伊通河河水大减， 规 模航运就此中断， 水文状况也有所改变， 但汛期经常泛滥成灾。 从 1 8 6 5 年到1 9 8 5 年的1 2 0 年间， 共发生了洪涝灾害3 8 次， 其中对城区危害 较大的有5 次。1 9 6 3 年9 月1 1 日， 新立城水库工程正式交付使用。 伊通河的防 洪能力大大的提高。 但由于人们长期在河道内 乱挖、 乱建、 乱倒垃圾， 使河道变窄， 泻洪能力降低。 解放后， 伊通河四次泛滥成灾。离现在最近的一次发生在1 9 8 5 年8 月份，那次水灾冲毁道路2 6 万平方米， 冲垮房屋1 3 0 0 多间， 4 5 个工厂停工， 全市受灾人口1 7 9 6 0 人，直接 经济损失 1 0 4 9 万元。伊通河作为长春市的 “ 母亲河” ，养育着数百万中华儿女，曾经 为长春市的社会、经济发展做出了巨大的贡献。但近年来污染严重。 长春市属于北方内陆城市， 环境条件不具备天然优势。 近几年市政府投资 3 8 .5 亿元实施“ 蓝天工程” 、 “ 碧水工程” 、 “ 安静工程” 、“ 绿色工 程” ， 使环境状况得到很大改善。 2 0 0