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水环境承载力是协调经济、社会、环境可持续发展的重要依据,但其研究尚处于起步阶段,还未形成完善的理论体系和定量方法。本文从水环境承载力的基本概念入手,系统评述了水环境承载力的研究进展,全面研究了水环境承载力基本理论及量化方法,并以滦河流域承德地区为例进行了应用研究,为承德市保护地表水环境和制订经济社会发展规划提供了科学依据。
(1)通过系统的分析水环境承载力概念、基本理论与研究方法的研究现状,找出了理论及应用研究中存在的问题,明确了研究方向和目标。
(2)结合水环境与经济社会相互作用的特点,将水环境承载力定义为某一时期,在一定环境质量要求下,流域或区域水环境所能承载的经济社会活动的最大规模。
(3)运用力学平衡分析原理,从水环境和社会经济两方面分析了两者之间的相互作用及其机制,发现前者对后者有支撑能力,且这种支撑能力有极限值,即水环境由能支撑到不能支撑的临界状态处对应的经济社会规模,也就是水环境承载力,并能用下式描述:W=Max{K∫QDi(q)dq}。
(4)通过对水环境承载力状态分析和定量化表征研究,根据水环境质量标准,按照系统分析的方法,建立了如下水环境承载力数学模型,为水环境承载力实际应用奠定了基础。
maxZ=maxn∑i=1ηitXitwktl+wkts-w0≤wk(5)全面分析了承德市经济社会发展现状,利用承德市2003年度的地表水水质监测数据,对7条主要河流水环境质量现状进行了评价,发现承德市产业结构不够合理,工业布局过于集中在城市建成区,污染物排放集中,污水处理设施落后且不能保证正常运行,在一定程度上造成了水体污染。
(6)收集了2002年度滦河流域污染源调查数据,利用46年间的各污染控制单元平均流量作为计算流量,核算出地表水环境容量COD为31892吨/年。根据承德市2002年各行业总产值统计资料,利用本研究测算的各行业万元总产值COD排放量,核算出COD实际排放量为72679吨。证明了承德市地表水环境质量现状超标的根本原因是水污染物实际排放量大于水环境容量。
(7)通过对承德市2002年国民经济投入产出分析,利用本研究建立的数学模型和量化方法,核算了滦河流域承德地区不同条件下的水环境承载力,即在COD排放总量分别是11672.6、14883.3、17994吨/年的限制条件下为3738995、4685969、5448942万元。
(8)利用本研究核算出的水环境承载力,审视承德市“八五”、“九五”、“十五”经济社会发展状况,预测出在保证水环境质量达标前提下,实现“十一五”经济社会发展目标的条件为:①点源全部实现达标排放;②城市生活污染源达标率不低于50﹪;③进行产业结构优化调整。