李興華

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

湖泊及其容許污染負荷量計算分析

李興華

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱 150080)

湖泊是人類重要的自然資源，具有突出的經(jīng)濟、社會和生態(tài)環(huán)境效益。概述了世界和我國湖泊的情況，強調(diào)了要加強保護好湖泊的水質(zhì)和水體周邊環(huán)境，闡述了湖泊容許污染負荷量計算方法。

湖泊;地球湖泊;中國湖泊;功能;污染負荷計算

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，世界和中國湖泊的概況以及湖泊容許污染負荷加以敘述和分析。

1 湖泊的分類

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‰)。湖水的來源主要是降水、地面徑流、地下水，有的則來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 地球上的湖泊簡況

地球上湖泊總面積270萬km2，占陸地面積1.8%，面積＞5 000 km2的湖泊有35個。世界最大的咸水湖為里海，面積37.1萬km2，蓄水容量896 000億m3;最大淡水湖為美國與加拿大邊境的蘇必利爾湖，面積8.21萬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km2，總蓄水容量為221 000億m3。芬蘭的湖泊最多，被稱為“萬湖之國”，擁有大小湖泊6萬多個。俄羅斯的貝加爾湖最深，最大水深為1 620 m。最高的湖為中國西藏自治區(qū)內(nèi)的納木錯，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 中國的湖泊概況

中國有大小湖泊24 000多個，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，其中時令湖約500個;面積在500 km2以上的有28個。外流湖約占全國湖泊總面積的45%，絕大部分為淡水湖;內(nèi)陸湖占全國湖泊總面積的55%，多為咸水湖。中國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湖、太湖、洪澤湖、巢湖并稱中國五大淡水湖。中國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。

我國五大淡水湖等資料詳見表1。

表1 中國馳名湖泊特性表(20世紀80年代末期資料)

另外，我國尚有眾多風景秀麗、地質(zhì)構(gòu)造奇特的天然湖泊，如:長白山天池、新疆阜康縣境內(nèi)的博格達峰下天池，另外還有自然與人工修建的萬壽山昆明湖、寒洲西湖等。

4 湖泊的容許污染負荷量計算分析

湖泊是特殊的洼地地貌，它儲蓄著大量水體，是重要的自然資源，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(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、生態(tài)環(huán)境效益極為明顯。因此，保護湖泊水體不受污染，維持并改善其周邊環(huán)境備受國人和世界關(guān)注，以下就此作以簡要分析。

4.1 湖泊容許污染負荷量的定義

湖泊(水庫)容許污染負荷量是維持湖泊(或水庫，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，又稱湖泊納污容量。

4.2 計算分析

湖泊容許污染負荷量的計算，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，某一時段內(nèi)經(jīng)各種途徑進入湖泊的污染物質(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，即等于該時段湖泊內(nèi)污染物質(zhì)的儲量。湖泊的水質(zhì)模型有完全混合型和非均勻混合型兩種。茲將由簡化的完全混合型的平衡方程反推而得的湖泊容許污染負荷量計算公式介紹如下。

難降解物的容許污染負荷量為:

易降解物的容許污染負荷量為:

式中:W為湖泊最大容許污染負荷量，g/d;△t為湖泊維持其設(shè)計安全水量的天數(shù)，d;Cs為湖泊水環(huán)境質(zhì)量標準濃度，mg/L;C0為湖泊起始時期實測污染物濃度，mg/L;V為湖泊設(shè)計水量，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 計算條件

在進行湖泊容許負荷量的計算時，首先應確定湖泊設(shè)計水量。一般采用分析歷年湖泊水文觀測資料，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)計水量。

K值可以用湖泊水質(zhì)模型反推或采用經(jīng)驗系數(shù)法求得。據(jù)有關(guān)文獻難氧化的化合物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.算出容許污染負荷量后，可求得應削減的污染物總量，即

式中:△W為應削減的污染物總量;W為容許污染負荷量;W0為實際排污量。

若W0＜W，說明世界排污量尚未超過容許負荷量。一般W0不能只考慮當前的實際污染量，在規(guī)劃中應預測一定時段后，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］ 成都科技大學水文教學研究.水體環(huán)境保護［M］.宜昌:葛洲壩水利水電工程學院，1983.

［2］ 高維真.河流水體污染負荷計算分析［M］.宜昌:葛洲壩水利水電工程學院，1983.

［3］ 崔宗培，徐乾清，吳以鰲，等.中國水利百科全書［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，高級工程師。