國家科技重大專項(xiàng) “水體污染控制與治理”子課題 “兩湖一庫”飲用水源地安全保障技術(shù) 示范研究 中國環(huán)境科學(xué)研究院 鄭丙輝 二OO九年九月,主要內(nèi)容,水專項(xiàng)簡介 “兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題 飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線 主要工作任務(wù)及預(yù)期成果 經(jīng)費(fèi)投入,水專項(xiàng)簡介,水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)（簡稱水專項(xiàng)）是我國首次推出的以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，旨在為國家水體污染控制與治理提供全面技術(shù)支撐的重大專項(xiàng)。 水專項(xiàng)將重點(diǎn)圍繞“三河(淮河、海河、遼河）、三湖（太湖、巢湖、滇池）、一江（松花江）、一庫（三峽水庫）”，集中攻克一批節(jié)能減排迫切需要解決的水污染防治關(guān)鍵技術(shù)。,水專項(xiàng)簡介,總體目標(biāo) 針對我國水體污染控制與治理技術(shù)瓶頸問題，通過技術(shù)創(chuàng)新和體制創(chuàng)新： 構(gòu)建我國流域水污染治理技術(shù)和水環(huán)境管理技術(shù)體系 建立適合我國國情的水體污染控制、水環(huán)境質(zhì)量改善的技術(shù)體系 為國家的重點(diǎn)水污染治理工程提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。,水專項(xiàng)簡介,六個主題： 1、湖泊富營養(yǎng)化控制與治理技術(shù)綜合示范 2、河流水污染控制綜合整治技術(shù)示范 3、城市水污染控制與水環(huán)境綜合整治技術(shù)示范 4、飲用水安全保障技術(shù)綜合示范 5、流域水環(huán)境監(jiān)控預(yù)警技術(shù)與綜合管理示范 6、水環(huán)境管理與政策研究及示范,水專項(xiàng)簡介,三個階段： 第一階段-突破水體“控源減排”關(guān)鍵技術(shù) 第二階段-突破水體“減負(fù)修復(fù)”關(guān)鍵技術(shù) 第三階段-突破流域水環(huán)境“綜合調(diào)控”成套關(guān)鍵技術(shù) 水專項(xiàng)是建國以來投資最大的水污染治理科技項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)概算300多億元。 紅楓湖、百花湖為水專項(xiàng)“飲用水安全保障技術(shù)綜合示范”主題中“飲用水安全保障管理技術(shù)體系與示范研究”項(xiàng)目下 “飲用水水源地保護(hù)與管理技術(shù)研究與示范”子課題2-湖庫型水源地保護(hù)與管理研究與示范的技術(shù)示范區(qū)。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,2、主要污染物來源 流域內(nèi)各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)和居民生活污水直接或間接造成“兩湖”營養(yǎng)鹽和有機(jī)物過度積累，造成兩湖水體氮、磷等污染物濃度增加。 “兩湖一庫”的水量補(bǔ)給不足導(dǎo)致水體自凈能力減弱，湖水污染狀況更加嚴(yán)重。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,（二）“兩湖一庫”周邊及上游存在大量的風(fēng)險(xiǎn)源,此外,飲用水源地周邊仍有少量小煤窯生產(chǎn)，廢棄礦井無人治理，富含鐵、錳等有害物質(zhì)的礦井廢水直接排入水體。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,（三）兩湖周邊非點(diǎn)源問題突出,由于對農(nóng)業(yè)面源污染危害性認(rèn)識不夠充分、管理體制不夠明晰，缺乏有效的監(jiān)測和控制等原因，農(nóng)業(yè)面源污染的危害成為影響“兩湖”飲水安全的主要因素之一。 農(nóng)業(yè)面源主要來源于種植業(yè)污染、廢舊農(nóng)膜殘留、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染和大量農(nóng)村生活污水和垃圾污染。,“兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題,（四）湖庫內(nèi)源污染嚴(yán)重,底泥中最為突出的污染物是以Hg為主的重金屬、煤焦油和P。 上游大量化工企業(yè)和氣源廠的長期無序生產(chǎn)還導(dǎo)致“兩湖”沉積物中有機(jī)污染物的污染也非常嚴(yán)重，在底泥中檢測到高濃度的萘、聯(lián)苯、菲、苯并芘、硝基苯等多種持久性有毒污染物。 底泥中高濃度的重金屬、P和有機(jī)污染物會隨水文、季節(jié)變化而釋放到上覆水體中，對“兩湖”的水質(zhì)安全構(gòu)成了巨大的威脅。,主要內(nèi)容,水專項(xiàng)簡介 “兩湖一庫”飲用水源地主要環(huán)境問題 飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線 主要工作任務(wù)及預(yù)期成果 經(jīng)費(fèi)投入,飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,（一）水源地保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀 -國外,德國,1963年德國在內(nèi)的萊茵河流域各國與歐共體代表在保護(hù)萊茵河國際委員會（ICPR）范圍內(nèi)簽訂了合作公約，制定了恢復(fù)河流自然生態(tài)的措施： 拆除不合理的航行、灌溉及防洪工程，拆掉水泥護(hù)坡，以草木綠化河岸，對部分改彎取直的人工河段重新恢復(fù)其自然河道等。 政府投入1萬億歐元的巨資治理河流污染，并立法保障河流治理工作的順利開。 民眾有良好的環(huán)保意識。,飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,（一）水源地保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀-國外,美國,在20世紀(jì)60年代，紐約就已建成當(dāng)時(shí)一流的水源地供水系統(tǒng)。采用防護(hù)區(qū)和緩沖區(qū)將水源與潛在污染源隔離，是“紐約水源地備忘錄”的一個重要舉措。,在濱海邊疆區(qū)南部的兩個大型水源地-什科托沃和什特科沃水源地周圍建立了面積約10萬公頃的衛(wèi)生保護(hù)區(qū)。將對水源地產(chǎn)生積極影響。 同時(shí)制定相關(guān)制度規(guī)定禁止砍伐森林，放牧牲畜，狩獵，旅游，采集野生植物和從事生產(chǎn)活動。,俄羅斯,飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,（二）水源地保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀-國內(nèi),首先，取締保護(hù)區(qū)內(nèi)污染企業(yè)、排污口，特別是一級保護(hù)區(qū)內(nèi)的企業(yè)以及其它與水源地保護(hù)無關(guān)的建構(gòu)筑物，減少污染源及污染物排放。 其次，開展農(nóng)村沼氣建設(shè)，減少農(nóng)村生活、養(yǎng)殖污染源及污染物排放。 第三，修建污水截流溝等污水收集系統(tǒng)，建立污水處理站，使污水達(dá)標(biāo)排放。 第四，開展水源涵養(yǎng)林和生態(tài)防護(hù)林建設(shè)，以達(dá)到涵養(yǎng)水源，建設(shè)水源地的目的 。,針對國內(nèi)水源地保護(hù)存在著諸多弊端（技術(shù)單一，實(shí)施困難，投資大，沒有理論體系及方法支撐，沒有成熟的和完善的示范工程等），國內(nèi)采取了一系列措施加強(qiáng)水源地保護(hù)和建設(shè)：,飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,（一）水源地保護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀-國內(nèi),研究成果不少，但實(shí)際應(yīng)用的不多。 針對性較強(qiáng)，但共性內(nèi)容少，沒有形成一套完整的水源保護(hù)理論與總體控制方案，缺乏示范作用。 迫切需要一套投入少，既能解決污染問題，又能實(shí)現(xiàn)水源保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水源保護(hù)理論與總體控制方案。 計(jì)算機(jī)技術(shù)在水源地保護(hù)的應(yīng)用，如基于GIS建立的預(yù)警應(yīng)急管理信息平臺等，尚處于起步階段。,存在問題：,主要內(nèi)容,水專項(xiàng)簡介 “兩湖一庫”飲用水源地主要問題 飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線 主要工作任務(wù)及成果 經(jīng)費(fèi)投入,目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線,（一）總體目標(biāo),（1）識別影響“兩湖一庫”飲用水源地安全的歷史污染源、新增污染源及潛在風(fēng)險(xiǎn)源等高風(fēng)險(xiǎn)污染源，建立基于風(fēng)險(xiǎn)評估的飲用水源安全保障的監(jiān)控預(yù)警平臺及風(fēng)險(xiǎn)管理模式。 （2）突破“兩湖一庫”風(fēng)險(xiǎn)源和內(nèi)源污染控制的關(guān)鍵技術(shù)，建立湖庫型飲用水水源地污染源削減的技術(shù)體系。,目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線,（一）總體目標(biāo),（3）以水環(huán)境模型為基礎(chǔ)，以GIS技術(shù)為平臺，提出“兩湖一庫” 飲用水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法； （4）建立“兩湖一庫”突發(fā)水環(huán)境污染事件的應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)體系，為湖庫型水源保護(hù)區(qū)劃分和應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)提供示范和借鑒。,目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線,（一）目標(biāo),2015年，“兩湖一庫”飲用水源地水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn) 2020年，“兩湖一庫”飲用水源地水質(zhì)達(dá)國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。,2、階段目標(biāo),目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線,（二）總體思路與技術(shù)路線,以保障飲用水源地水質(zhì)安全為核心，削減紅楓湖、百花湖、阿哈水庫流域重要工農(nóng)業(yè)污染物和生活廢水入湖量，控制內(nèi)源污染，建立飲用水源地風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警應(yīng)急體系，重點(diǎn)突破典型點(diǎn)源污染控制、農(nóng)業(yè)面源污染源的控制技術(shù)和內(nèi)源污染控制技術(shù)，科學(xué)劃分飲用水水源保護(hù)區(qū)，建立飲用水源地風(fēng)險(xiǎn)管理模式，提升“兩湖”飲用水水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率，保障貴陽市飲用水源安全。,總體思路,目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線,（二）總體思路與技術(shù)路線,技術(shù)路線,主要內(nèi)容,水專項(xiàng)簡介 “兩湖一庫“飲用水源地主要問題 飲用水源保護(hù)技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目標(biāo)、總體思路與技術(shù)路線 主要任務(wù)及預(yù)期成果 經(jīng)費(fèi)投入,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),1、流域風(fēng)險(xiǎn)源識別及風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)研究,（1）對污染源特征及水質(zhì)特征調(diào)查研究,對目標(biāo)水源地水質(zhì)狀況進(jìn)行全面的調(diào)查，研究水污染類型及特點(diǎn)，確定流域高風(fēng)險(xiǎn)污染源種類及來源，為水污染治理控制方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 采取實(shí)地調(diào)查，資料收集，數(shù)學(xué)計(jì)算等方法，調(diào)查水源地周邊污染源，識別污染源及其污染物特征，全面了解目標(biāo)水源地污染源狀況及發(fā)展趨勢。 探索規(guī)范的湖庫型水源地污染源調(diào)查技術(shù)方法。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),1、流域風(fēng)險(xiǎn)源識別及風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)研究,（2）流域重點(diǎn)污染源識別及控制目標(biāo)的確定,針對水源地水質(zhì)現(xiàn)狀，重點(diǎn)分析引起水源水質(zhì)變化的主要污染物及來源，明確有毒有害重點(diǎn)污染物指標(biāo)，提出削減任務(wù)與指標(biāo)。,（3）飲用水源地沉積物內(nèi)源污染風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)與控制方案確定,對水源地底泥進(jìn)行采樣分析，分析內(nèi)源污染的特征，污染強(qiáng)度，評價(jià)潛在危害及發(fā)展趨勢等，確定內(nèi)源污染的解決方案。 明確需要治理的內(nèi)源性沉積物指標(biāo)，提出削減任務(wù)與指標(biāo)。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),（4）高風(fēng)險(xiǎn)污染源識別及突發(fā)污染事件應(yīng)急任務(wù)的確定,廣泛地調(diào)查飲用水源區(qū)現(xiàn)存的高風(fēng)險(xiǎn)污染源現(xiàn)狀及存在特點(diǎn)，對高風(fēng)險(xiǎn)污染源進(jìn)行分類，對其發(fā)生的幾率進(jìn)行評估，確定可能的危害和損失，明確水源區(qū)水質(zhì)水源預(yù)警與應(yīng)急技術(shù)系統(tǒng)的主要目標(biāo)、任務(wù)和功能。,1、流域風(fēng)險(xiǎn)源識別及風(fēng)險(xiǎn)評估技術(shù)研究,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),2、重點(diǎn)污染源削減指標(biāo)體系及關(guān)鍵技術(shù)研究,（1）重點(diǎn)排放源毒性消減關(guān)鍵技術(shù)研究與示范,利用生物毒性評價(jià)分析和化學(xué)分析，分析重要污染源與水體和水生生物的相應(yīng)，建立重點(diǎn)污染源毒性削減指標(biāo)體系 采用物理與化學(xué)方法，結(jié)合人工生態(tài)系統(tǒng)和生物操縱方法，研究并應(yīng)用毒性削減的關(guān)鍵技術(shù)，定期觀察削減的效果，以保證飲用水源水質(zhì)。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),（2）重污染沉積物控制技術(shù)與生態(tài)重建技術(shù)示范,詳細(xì)調(diào)查兩湖底泥中P、重金屬、有機(jī)污染物的時(shí)空分布特征，沉積物中養(yǎng)分和污染物的濃度和化學(xué)形態(tài)對季節(jié)變化、水文變化的響應(yīng)機(jī)理。 測算沉積物最大內(nèi)源污染負(fù)荷，建立沉積物的質(zhì)量基準(zhǔn)，沉積物水界面污染物釋放與吸附的預(yù)測模型，評估污染沉積物對庫區(qū)富營養(yǎng)化和二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。,2、重點(diǎn)污染源削減指標(biāo)體系及關(guān)鍵技術(shù)研究,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),2、重點(diǎn)污染源削減指標(biāo)體系及關(guān)鍵技術(shù)研究,（3）重污染沉積物原位掩蔽技術(shù),根據(jù)“兩湖一庫”底泥污染物的種類、污染程度等，確定掩蔽技術(shù)類型。 綜合考慮水力學(xué)、化學(xué)和地質(zhì)工程原理，確定包括掩蔽層中水力保護(hù)層、過濾層、各種活性材料層和基底穩(wěn)定層的厚度和構(gòu)筑方式在內(nèi)的設(shè)計(jì)方案。 構(gòu)筑掩蔽層，研究污染物在掩蔽層內(nèi)的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),2、重點(diǎn)污染源削減指標(biāo)體系及關(guān)鍵技術(shù)研究,（4）入湖口重污染區(qū)的生態(tài)疏浚技術(shù),研究入湖口重污染區(qū)污染物在沉積物中的分布、遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律，界定環(huán)保疏浚的深度、范圍和規(guī)模、環(huán)保疏浚的作業(yè)方式，評估環(huán)保疏浚過程中的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。 研究疏浚沉積物的安全處置技術(shù)，包括研究沉積物脫水技術(shù)、沉積物生物淋濾、植物修復(fù)和污染物固定技術(shù)。 評估沉積物處置過程中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，研發(fā)底泥疏浚后的重建和生態(tài)恢復(fù)技術(shù)。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),3、水質(zhì)與高風(fēng)險(xiǎn)污染源預(yù)警與應(yīng)急控制技術(shù)研究與示范,（1）有毒有害高風(fēng)險(xiǎn)物水質(zhì)數(shù)學(xué)模型,根據(jù)“兩湖一庫”的水域特征、支流入?yún)R、排污口分布，建立河（渠）湖聯(lián)通的水動力學(xué)水質(zhì)數(shù)學(xué)模型，模型包括水動力學(xué)因子和水質(zhì)指標(biāo)。,（2）有毒有害高風(fēng)險(xiǎn)污染物水質(zhì)數(shù)學(xué)模型參數(shù)庫的建立,利用“兩湖一庫”典型特征流域監(jiān)測資料，可采用典型小流域詳細(xì)驗(yàn)證和大流域總量校核的流域非點(diǎn)源模型參數(shù)驗(yàn)證。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),3、水質(zhì)與高風(fēng)險(xiǎn)污染源預(yù)警與應(yīng)急控制技術(shù)研究與示范,（3）高風(fēng)險(xiǎn)污染源突發(fā)事故應(yīng)急專家系統(tǒng),根據(jù)高風(fēng)險(xiǎn)污染源突發(fā)事故對水質(zhì)的影響，擬選應(yīng)急控制措施效果并模擬結(jié)果。 結(jié)合飲用水源區(qū)的人力、物力的調(diào)配以及交通條件等因素，以控制污染危害優(yōu)先為原則，綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本，形成最佳的高風(fēng)險(xiǎn)污染源突發(fā)事故應(yīng)急專家系統(tǒng)應(yīng)急方案。,（4）飲用水源區(qū)水質(zhì)預(yù)警和應(yīng)急,飲用水源區(qū)水質(zhì)預(yù)警可分為：污染排放水質(zhì)預(yù)警和水質(zhì)超標(biāo)水質(zhì)預(yù)警兩部分。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,一、主要任務(wù),3、水質(zhì)與高風(fēng)險(xiǎn)污染源預(yù)警與應(yīng)急控制技術(shù)研究與示范,（5）高風(fēng)險(xiǎn)污染源的預(yù)警與應(yīng)急,高風(fēng)險(xiǎn)污染源的預(yù)警是指高風(fēng)險(xiǎn)源突發(fā)事故的預(yù)警。高風(fēng)險(xiǎn)源的預(yù)警又分為固定污染源突發(fā)事故的預(yù)警，和水源流域內(nèi)移動源（運(yùn)輸車輛、人為的意外事故等）引起的突發(fā)事故的預(yù)警。 對高風(fēng)險(xiǎn)源的預(yù)警和應(yīng)急，首先確定事故的位置、排放的規(guī)模及可能的持續(xù)過程，運(yùn)用預(yù)警和應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)行事故的模擬和預(yù)測，評價(jià)事故的影響范圍。 利用專家評估系統(tǒng)選擇事故控制措施，并對控制措施實(shí)施后的事故進(jìn)行模擬預(yù)測，評估措施的效果，根據(jù)評估結(jié)果，確定最佳的控制措施方案。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,（一）主要任務(wù),3、水質(zhì)與高風(fēng)險(xiǎn)污染源預(yù)警與應(yīng)急控制技術(shù)研究與示范,（6）水質(zhì)和高風(fēng)險(xiǎn)污染源預(yù)警與應(yīng)急系統(tǒng)技術(shù) 集成,該系統(tǒng)可分為系統(tǒng)的前處理模塊、水動力子模型、水質(zhì)子模型、水生態(tài)子模型、突發(fā)性水污染事故應(yīng)急管理專家決策子模塊，交互式數(shù)據(jù)可視化的圖表表達(dá)模塊、以及輔助的高風(fēng)險(xiǎn)污染源的污染物信息數(shù)據(jù)庫，污染物毒性信息數(shù)據(jù)庫，水源信息數(shù)據(jù)庫等支撐數(shù)據(jù)庫等。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,（一）主要任務(wù),3、水質(zhì)與高風(fēng)險(xiǎn)污染源預(yù)警與應(yīng)急控制技術(shù)研究與示范,（7）高風(fēng)險(xiǎn)污染源突發(fā)事故應(yīng)急控制技術(shù)體系及措施,調(diào)查和評估飲用水源地高風(fēng)險(xiǎn)污染源分布、類型，確定高風(fēng)險(xiǎn)污染突發(fā)事故發(fā)生的幾率、程度及有毒有害的物種，利用相關(guān)消防的專業(yè)知識，結(jié)合國內(nèi)外類似的污染突發(fā)事故應(yīng)急控制經(jīng)驗(yàn)，建立高風(fēng)險(xiǎn)源的突發(fā)應(yīng)急控制措施庫，提出流域高風(fēng)險(xiǎn)污染源突發(fā)應(yīng)急硬件工程措施。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,（一）主要任務(wù) 4、“兩湖一庫”保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)研究及風(fēng)險(xiǎn)管理方案設(shè)計(jì) （1）基于GIS的保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)方法研究與示范 利用“兩湖一庫”周邊及上游水文和水污染特征，結(jié)合湖泊水質(zhì)、水溫分層情況和取水口布置，選取優(yōu)先控制污染物，分析不同水文情境下的水質(zhì)響應(yīng)，識別優(yōu)先控制污染物的敏感區(qū)域，提出湖庫型飲用水水源保護(hù)區(qū)劃技術(shù)方法并開展保護(hù)區(qū)劃分的技術(shù)示范，提出科學(xué)合理的湖庫型飲用水水源保護(hù)區(qū)劃分技術(shù)體系。,主要任務(wù)及預(yù)期成果,（一）主要任務(wù) 4、“兩湖一庫”保護(hù)