CN105184110A - 一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法 - Google Patents

Abstract

一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，它涉及一种入河排污口建设方法。本发明的方法为：依据指标赋分模型进行排污口建设，所述的指标赋分模型指标体系共分为三层：第一层为目标层；第二层为准则层；第三层为指标层；具体排污口建设方法为：通过层次化分析法建立层次结构模型，依据层次结构模型构造判断矩阵，然后计算权向量，一致性检验；依据上述分析结果，在通过一致性检验的基础上，我们采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序，依据排序结果进行排污口建设。本发明应用于入河排污口布设。

Description

一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法

技术领域

本发明涉及一种入河排污口建设方法。

背景技术

入河排污口的监督管理是《水法》确立的一项重要的水资源保护制度。管好入河排污口也就是抓住了解决江河湖库水污染的关键。国务院在2012年下发了《关于实行最严格水资源管理制度的意见》，要求“严格入河湖污染物总量控制”，“严格入河湖排污口监督管理，在饮用水源保护区内设有排污口的，由所在地县级人民政府限期拆除。对排污量超出水功能区限排总量的地区，限制或者禁止审批入河湖排污口和建设项目新增取水”。做好入河排污口管理工作对保障供水安全，实现水功能区水质目标，维护河流良好健康的水生态系统有着重要意义，也是水行政主管部门依法履行水资源保护职责的具体体现。水利部提出要把保障饮水安全、维护人民群众的生命健康作为今后一个时期水利工作的首要任务，而水质安全是保障饮水安全的重要组成部分。

入河排污口在污染源和水环境之间起桥梁作用，如果入河排污口管理不善、设置不当，就会对河流等水体环境造成严重污染，因此管好入河排污口也就是抓住了解决江河湖库水污染的关键。入河排污口是污染物排放系统的出口，对河流而言则是入口。要维护河流的健康生命，必须从入河排污口抓起，防止河流病从“口”入。由于沿江企业排污口、城市综合排污口和取水口设置无序，加之部分废污水未经有效处理直接排放，导致嫩江干流沿江城市多个主要取水口均已不同程度地受到岸边污染带的影响。对入河污水实施治理的前提是全面掌握入河排污口及污染源的布局、规模、性质、污水排放规律及其对江河水体的污染程度。因此，查清入河排污口分布及布局，掌握废污水及污染物入河量，分析入河排污口布局的合理性，对做好入河排污口的监督管理工作很有必要。

开展入河排污口设置论证工作是防止水污染的重要环节，也是将入河污染物控制总量及削减量指标落实到各个入河排污口的重要手段，有利于实现入河排污口的有效监督和管理。论证入河排污口设置对水功能区水质、水生态和第三者权益的影响，根据受纳水体纳污能力、排污总量控制、水生态保护等要求，对排污口设置的合理性进行论证分析，优化入河排污口设置方案，并提出水资源保护措施，有利于保障所在水域生活、生态和生产用水安全。通过对入河排污口设置合理性的论证，为各级水行政主管部门审批入河排污口以及建设单位合理设置入河排污口提供科学依据。

当前，我国水环境面临的形势非常严峻，虽然经过多年治理，但当前许多江河湖泊的入河污染物量仍远超出水功能区的纳污能力及水生态的承载能力，导致部分水体功能丧失。目前，水资源短缺、水生态环境恶化等问题已经直接影响到我国的用水安全、公众健康和社会稳定，成为制约经济社会可持续发展的重要瓶颈。

目前存在如下问题：

(1)入河排污口管理工作上的空白现象长期存在，入河排污口没有统一管理，将入河排污口的监督管理机制引入河流排污口的管理，丰富了入河排污口管理的理论内容；

(2)入河排污口分类管理简单明了，是减少水污染的一个很好的解决方法。同时明确的区分了各管理部门之间的管理权限，有利于各级主管部门更好的对嫩江流域进行管理。

发明内容

本发明针对以上存在的问题，而提供了一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法。

本发明的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，它是按照以下步骤进行的：

依据指标赋分模型进行排污口建设，所述的指标赋分模型指标体系共分为三层：第一层为目标层；第二层为准则层；第三层为指标层；具体排污口建设方法为：

通过层次化分析法建立层次结构模型，依据层次结构模型构造判断矩阵，然后计算权向量，一致性检验；依据上述分析结果，在通过一致性检验的基础上，我们采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序，依据排序结果进行排污口建设。

本发明包含以下有益效果：

(1)对嫩江流域从石灰窑到尼尔基坝下断面之间的排污口进行普查，逐年2011年～2013年对相关流域、支流上的排污口进行普查，记录。

(2)对嫩江从尼尔基坝下到石灰窑断面的水质状况、水功能区分区、相关监测点位的水质情况，记录水质相关变化数据等。

(3)对嫩江从石灰窑断面到尼尔基水库沿岸宽50m内的土地状况进行分析记录，记录土地利用类型、高程、坡度等数据。

(4)建立嫩江流域排污口建设适宜性评价指标体系，参考《地表水环境质量标准》等，设立嫩江流域排污口建设适宜性评价指标体系，与权重结合计算最优的排污口建设位置。

附图说明

图1为水功能区排污口位置优化层次分析模型结构图；

图2为研究区排污口分布图；

图3为嫩江县污水处理厂排污口污染物排放量图；

图4为嫩江镇喇叭河排污口污染物排放量图；

图5为加格达奇防洪闸排污口污染物排放量图；

图6为松岭排污口污染物排放量图；

图7为九三分局局直排污口污染物排放量图；

图8为尼尔基水库上游水系图及排污口分布图；

图9为研究范围图；

图10为排污口处单因子(高锰酸钾浓度)分布图；

图11为排污口处单因子(氨氮浓度)分布图

图12为排污口处单因子(总氮浓度)分布图；

图13为排污口处单因子(总磷浓度)分布图；

图14为排污口处单因子(水功能区)分布图；

图15为排污口处的单因子(高程)分布图；

图16为排污口处的单因子(坡度)分布图；

图17为排污口处单因子(土地利用)分布图；

图18为排污口单因子(污染物排放)分布图；

图19为排污口处河段距入库点单因子(距离)分布图；

图20为综合评价结果图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，它是按照以下步骤进行的：

依据指标赋分模型进行排污口建设，所述的指标赋分模型指标体系共分为三层：第一层为目标层；第二层为准则层；第三层为指标层；具体排污口建设方法为：

通过层次化分析法建立层次结构模型，依据层次结构模型构造判断矩阵，然后计算权向量，一致性检验；依据上述分析结果，在通过一致性检验的基础上，我们采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序，依据排序结果进行排污口建设。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：准则层为影响排污位置性能的因素，其指标为：排污口特性，水域纳污特性，土地建设适宜性。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：指标层的指标包括：COD排放量，氨氮排放量，总磷排放量，距水库距离，水域COD浓度，水域氨氮浓度，水域总氮浓度，水域总磷浓度，水域水功能区，高程，坡度，土地利用。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：目标层为在给定水功能区两岸区域选定最佳的排污点位置组合。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：层次结构模型为将目标层、指标层、方案层、措施层，用框图形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系模型。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：依据层次结构模型构造判断矩阵是指：从层次结构模型最上层要素开始，依次以上一层某要素小作为判断准则，对下一层要素两两比较，建立判断矩阵，判断矩阵为B＝(bo)。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：判断矩阵B中的元素b_ij表示以A_k为判断准则，要素B_i对B_j的相对重要度为

式中：w_i、w_j分别表示要素B_i、B_j的重要性量度值。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：计算权向量的步骤为:

第一步，求判断矩阵B每行元素之积M_i

$M_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Π}}{b}_{ij},(1,2,...,n);$

第二步，计算M_i的n次方根

${\stackrel{\‾}{w}}_i=\sqrt[n]{M_i};$

第三步，对向量归一化，求得向量归一化结果就是B_i关于A_k的相对重要度(权重)w_i，即权重向量：

其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：一致性检验步骤如下：

一、计算最大特征根，公式如下：

${\mathrm{\λ}}_{max}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\left(BW\right)}_i}{{\mathrm{nW}}_i};$

其中，(BW)_i是权重向量W右乘判断矩阵B得到的列向量BW中的第i个分量，即BW的第i个元素；

二、计算一致性指标，公式如下：

$CI=\frac{{\mathrm{\λ}}_{max}-n}{n-1};$

三、计算相对一致性指标CR

其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：采用权重逐级相乘的方法是指：依据准则指标列出不同指标之间的比较矩阵，经过运算后，求得比较向量，解算比较矩阵的特征向量与特征值，对特征向量进行处理求得在某一准则层下的权重值，并通过特征向量进行一致性检验，在通过一致性检验的基础上，采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序。其它与具体实施方式一相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1

1、模型与方法

1.1层次化模型

排污口的布设要遵循可持续发展思路，使水生态系统功能尽量不受影响。一是敏感区优先保护原则，即优先保护饮用水源保护区、鱼类产卵场、育肥场和洄游通道、旅游景区等生态敏感区，使排污口的设置不会对生态敏感区产生不良影响。二是合理利用河流稀释和自净能力原则。三是考虑排污口改造经济性原则。根据以上原则分析，可将排污口位置优化布设问题归结为在给定连续区域内排污点的选择问题。

排污口优化布设采用指标赋分模型，模型指标体系共分为三层，第一层是目标层，即在给定水功能区两岸区域选定最佳的排污点位置组合；第二层是准则层，也就是考虑影响排污位置性能的主要因素，归纳为三类：一是水域纳污适宜性因素，二是排污口建设适宜性因素，三是排污口改造经济性因素。第三层是指标层，是根据准则层细分出来的干项指标，入河排污口优化布设赋分模型指标体系见图1。

1.1.1准则层指标解释

①排污口特性：

排污口改造经济性指标，就是指如果涉及到排污口搬迁，包括距离现有排污口的距离和网格内现有排污负荷的大小。拟选排污点距离现有排污口的位置越近，改造费用就越低；拟选排污点区域内现有排污负荷愈大，说明在此区域设置排污口的应用效率越高。

②水域纳污特性：

影响水域纳污能力的有水体的污染物背景值。污染物背景值越大，水域纳污能力越小；同时，排污口距离水库的距离，也是限制水域纳污的重要因素，排污口距离水库的距离越远，则越适宜作为排污口的布设点位。

③土地建设适宜性

影响排污口建设的指标有自然指标，包括坡度、地势、土地利用类型；社会指标，包括距离旅游风景区的距离，距离居民生活区的距离。坡度越平缓，地势越平坦，土地现状越低，距离旅游风景区和居民生活区越远，对设置入河排污口而言越有利。

1.1.2指标层指标解释

①COD排放量

COD排放量越大，说明排污口的利用效率越高，同时也说明其进行优化搬迁的潜力越小。为负向指标，取值为排污口的COD排放浓度。

②氨氮排放量

氨氮浓度越大，同样说明排污口的利用效率越高，说明其进行优化，搬迁到其他地区的可能性越小，为负向指标，取值为排污口的COD排放浓度。

③总磷排放量

总磷浓度越大，同样说明排污口的利用效率越高，由于研究区内尼尔基水库的富营养化问题，营养元素应纳入排污口优化考虑，取值为排污口的总磷排放浓度。

④总氮排放量

总氮浓度越大，说明排污口的利用效率越高，说明其进行优化搬迁的潜力越小。由于研究区尼尔基水库的富营养化问题，营养元素应纳入排污口优化考虑，取值为排污口的总氮排放浓度。

⑤距水库距离

距水库距离越近，对尼尔基水库生态风险的影响越大，说明其进行优化搬迁的必要性越大。为正向指标，取值采用ArcGIS软件计算不同单元到尼尔基水库的距离。

⑥水域COD浓度

不同单元包括水域的COD浓度越高，那么在一定水环境容量下，水体可接纳的COD排放量越小，该单元越不适合作为排污口的地点，取值采用距离该单元最近的监测点位的监测值，该指标为负向指标。

⑦水域氨氮浓度

不同单元包括水域的氨氮浓度越高，那么在一定水环境容量下，水体可接纳的氨氮排放量越小，改单元越不适合作为排污口的地点，取值采用距离该单元最近的监测点位的监测值。

⑧水域总氮浓度

不同单元包括水域的总氮浓度越高，那么在一定水环境容量下，水体可接纳的总氮排放量越小。同时考虑到尼尔基水库的生态风险，水域的总氮浓度的重要性要高于氨氮与COD。

⑨水域总磷浓度

不同单元包括水域的总磷浓度越高，那么在一定水环境容量下，水体可接纳的总磷排放量越小。

⑩水域水功能区

不同单元包括水域的水功能区划分情况，按照地表水功能区划分，确定不同单元可以建设排污口预防。为先决条件指标，若水功能区为一级保护区，则其他指标不起决定作用，避免层次分析法均权效应带来的影响。

高程

当高程越大的时候，那么在建设排污口的投资越高，越不适合建设。取值采用SRTMDEM数据。

坡度

当坡度越大的时候，那么在建设排污口的投资越高，越不适合建设。取值采用SRTMDEM数据。

土地利用

建设排污口应与土地利用类型相匹配，当单元格为建设用地时，较单元格为其他类型用地更为适宜建设排污口。取值采用LANDSAT遥感影像进行解译。

1.2评价标准

表1土地适宜性评价标准

指标	优	良	中	差
					评价分值	100	80	60	40
坡度	i<＝10	10<i<＝20	20<i<＝30	i>30
					高程	i<＝100	100<i<＝200	200<i<＝300	i>300
土地利用	荒地	林地、草地	农田、公路	房屋

表2受纳水体状况评价标准

指标	优	量	中	差
					评价分值	100	80	60	40
CODMn	i<＝6	6<i<＝10	10<i<＝15	i>15
					氨氮	i<＝1	1<i<＝1.5	1.5<i<＝2	i>2
TN	i<＝1	1<i<＝1.5	1.5<i<＝2	i>2
					TP	i<＝0.2	0.2<i<＝0.3	0.3<i<＝0.4	i>0.4
水功能区	开发区	缓冲区	保留区	其他

表3排污口状况评价标准

指标	优	良	中	差
					评价分值	100	80	60	40
COD排放量	i＝0	100>＝i>0	500>＝i>100	i>500
					氨氮排放量	i＝0	25>＝i>0	40>＝i>25	i>40
TN排放量	i>200	200>＝i>100	100>＝i>0	i＝0
					TP排放量	i>15	15>＝i>5	5>＝i>0	i＝0
距离	i>10000	10000>＝i>5000	5000>＝i>1000	i<＝1000

1.3层次分析法

层次分析法(AHP)是一种有效的多目标规划方法，也是一种最优化技术。方法的本质是一种决策思维方式。把决策规划过程中定性分析与定量分析有机地结合起来，用一种统一方式进行优化处理。

AHP法具有可将分析人员的思维过程系统化、数学化和模型化。分析时虽然所需要的数据量不多，但要求分析人员对问题所包含的要素及其相关关系非常清楚、资源规划分析、人员素质测评、明确的特点、多目标的复杂问题的分析和评价、适用于多准则、被广泛用于经济发展比较、科学技术成果评价。层次分析方法把复杂物流系统问题涉及的因素分组形成有序的层次结构模型，然后通过构造判断矩阵的方式反映每一层次中各因素的相对重要性，并进行一致性检验，具体步骤如下：

1.3.1建立层次结构模型

在深入分析决策的问题之后，将问题中所包含的因素划分为目标层、指标层、方案层、措施层，用框图形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系。

1.3.2构造判断矩阵

从最上层要素开始，依次以上一层某要素小作为判断准则，对下一层要素两两比较，建立判断矩阵。记判断矩阵为B＝(bo)，其形式如表4。

表4比较矩阵

Ak

B1

B2

..

Bj

..

Bn

B1

b11

b12

..

b1j

..

b1n

B2

b21

b22

..

b2j

..

b2n

..

..

..

..

..

..

..

Bi

bi1

bi2

..

bij

..

bin

..

..

..

..

..

..

..

Bn

bn1

bn2

..

bnj

..

bnn

判断矩阵B中的元素b_ij表示以A_k为判断准则，要素B_i对B_j的相对重要度

$b_{ij}=\frac{w_i}{w_j};$

式中：w_i、w_j分别表示要素B_i、B_j的重要性量度值。

在此，b_ij一般采有萨坦教授提出的1～9及其倒数的标度方法，具体见表5。

表5标度值表

标度	含义
		1	表示两个因素相比，具有同样重要性
3	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素稍微重要
		5	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素明显重要
7	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素强烈重要
		9	表示两个因素相比，一个因素比另一个因素极端重要
2、4、6、8	上述两相邻判断的中值
		倒数	因素Bi与Bj比较的判断bij，则因素j与i比较的判断bji＝1/bij

1.3.3计算权向量

我们还需找到求解某一层上不同元素对相邻上一层的各元素所产生影响的方法，通常采用一种近似计算方法方根法，其计算步骤为：

第一步，求判断矩阵B每行元素之积M_i

$M_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Π}}{b}_{ij},(1,2,...,n);$

第二步，计算M_i的n次方根

$\stackrel{\‾}{w_i}=\sqrt[n]{M_i};$

第三步，对向量归一化，求得向量归一化结果就是B_i关于A_k的相对重要度(权重)w_i，即权重向量

$w_i=\frac{{\stackrel{\‾}{w}}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\stackrel{\‾}{w}}_i},(i=1,2,...,n).$

1.3.4一致性检验

在层次分析法实际工作中，由于人们认识上的多样性和客观因素的复杂性会产生各种不同看法，每个判断矩阵具有完全的一致性是不可能的。特别是对于因素多规模大的问题。因此需要对判断矩阵进行一致性检验检验层次分析法所得的结果是否基本合理，一般认为，l或2阶判断矩阵总是具有完全一致性的。但是对于2阶以上的判断矩阵就需进行一致性检验。一致性检验步骤如下：

1.3.5计算最大特征根

${\mathrm{\λ}}_{max}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\frac{{\left(BW\right)}_i}{{\mathrm{nW}}_i};$

其中，(BW)_i是权重向量W右乘判断矩阵B得到的列向量BW中的第i个分量。即BW的第i个元素。

1.3.6计算一致性指标

$CI=\frac{{\mathrm{\λ}}_{max}-n}{n-1};$

查表6得同阶的平均随机一致性指标RI值

表6RI值

判断矩阵	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										RI值	0.00	0.00	0.58	0.90	1.12	1.24	1.32	1.41	1.45

计算相对一致性指标CR

$CR=\frac{CI}{RI};$

一致性指标CR愈小，判断矩阵的一致性愈好，当CR<0.1时，一般认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则需要调整判断矩阵，使其具有满意的一致性。

1.3.1权重计算结果

根据排污口特性，收纳水体等特点，土地利用适宜度情况，列出不同指标之间的比较矩阵，经过运算后，求得比较向量，解算比较矩阵的特征向量与特征值，对特征向量进行处理求得在某一准则层下的权重值，并通过特征向量进行一致性检验，在通过一致性检验的基础上，我们采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序。

准则层矩阵：

$\begin{array}{c}A=\\ \begin{array}{ccc}1& 0.25& 0.33\\ 3& 1& 2\\ 3& 0.5& 1\end{array}\end{array}$

准则层-指标层1矩阵：

10.50.3330.3330.25

$\begin{array}{cccccc}B1=& 2& 1& 0.5& 0.5& 0.333\\ & 3& 2& 1& 1& 0.5\\ & 4& 3& 2& 2& 1\end{array}$

准则层-指标层2矩阵：

$\begin{array}{c}B2=\\ \begin{array}{ccccc}1& 0.5& 0.333& 0.333& 0.25\\ 2& 1& 0.5& 0.5& 0.333\\ 3& 2& 1& 1& 0.5\\ 4& 3& 2& 2& 1\end{array}\end{array}$

准则层-指标层3矩阵

$\begin{array}{c}B3=\\ \begin{array}{ccc}1& 0.5& 0.25\\ 2& 1& 0.33\\ 4& 3& 1\end{array}\end{array}$

表7权重表

2.研究区及排污口概况

2.1研究区概况

嫩江是松花江最大支流，发源于大兴安岭伊勒呼里山，自北向南流经黑龙江省的黑河市、大兴安岭地区、嫩江县、讷河市、富裕县、齐齐哈尔市、大庆市，内蒙古的呼伦贝尔盟和吉林省的白城市等县市区，在三岔河汇入松花江。嫩江流域处于北温带，地理坐标为119°12′～127°54′E，44°02′～51°42′，全长1490公里，流域面积29.7万平方公里，占松花江流域面积的52％。嫩江流域三面环山，地势北高南低，西高东低，呈喇叭口状。流域西部以大兴安岭与额尔古纳河分界，海拔高程1000m～1400m；北部以小兴安岭与黑龙江接壤，海拔高程1000m～2000m；东部小兴安岭西坡，海拔高程600m～1000m；东南侧为广阔的松嫩平原，海拔高程110m～160m；整个流域地形由北向南倾斜。

嫩江干流按地形、地势、河谷等特征分为上、中、下三段。嫩江河源至嫩江县为上游段，属山区，山高林密，是我国著名的大、小兴安岭林区，河流穿行于大、小兴安岭支脉延伸构成的山岳地带，从河源到库莫屯(联兴乡)河谷狭窄，河谷宽一般为1km，流经长度为661km；嫩江县以下到内蒙古自治区的莫力达瓦达斡尔自治旗为中游段，地形逐渐过渡到丘陵地带，沟谷相间，河谷宽5km～10km，流经长度为122km；莫力达瓦达斡尔自治旗至三岔河口为下游段，由丘陵区逐渐过渡到广阔的松嫩平原，河流蜿蜒曲折，河道平缓，河滩宽阔，最宽达10km以上，在齐齐哈尔以下进入松嫩平原区，下游段流经长度为587km。嫩江两岸水系呈不对称扇形分布，右岸支流众多，坡陡流急，水量丰富，较大支流有甘河、诺敏河、阿伦河、音河、雅鲁河、绰尔河、洮儿河、霍林河等；左岸支流相对较少，坡度较缓，水量较少，主要支流有讷谟尔河、乌裕尔河。

项目研究的区域为嫩江流域中上游，选择的示范区为石灰窑水文站到尼尔基水库库末段，示范区内水系关系如图1所示。尼尔基水利枢纽位于嫩江干流中游的内蒙古自治区莫力达瓦达斡尔族自治旗尼尔基镇与黑龙江省讷河市二克浅乡交界处，地理坐标为东经124°24′08″～125°12′55″，北纬48°27′54″～49°19′02″，左岸为黑龙江省讷河市二克浅镇，距离下游工业重镇齐齐哈尔市约189km。枢纽于2001年6月开始施工，至2005年12月全部工程完工，水库总库容83.74亿m³，库区涵盖本旗额尔河乡、腾克镇、登特科镇、尼尔基镇。尼尔基水库是嫩江从大兴安岭山区流向松嫩平原的最后一道隘口，控制流域面积6.64万km²，占嫩江流域面积的22.4％，是嫩江流域水资源开发利用和防治水旱灾害的控制性工程，同时具有工农业供水、发电、航运、调水、渔苇等综合利用效益，其水质安全事关民生福祉，也是未来实现“北水南调”的重要水源工程。但随着社会经济的发展，尼尔基水库面临着上游水土流失、采矿、城市工业及生活污水排放、农牧业发展的影响。

2.2排污口概况

2.2.1排污口概况

根据目前收集的资料，示范区重要入河排污口如下：嫩江干流入河排污口为嫩江县污水处理厂排污口、嫩江镇喇叭河排污口；甘河(嫩江一级支流)入河排污口为加格达奇防洪闸排污口、白桦排污口、鄂伦春阿里河镇西小河铁路涵排污口、鄂伦春旗嵩天薯业排污口、鄂伦春旗阿里河镇清源污水垃圾处理厂排污口、鄂伦春旗大杨树镇益民河排污口、鄂伦春旗光明热电排污口、鄂伦春旗大杨树镇清泉污水垃圾处理厂排污口；多布库尔河(嫩江一级支流)入河排污口为松岭排污口；窝里河(嫩江一级支流)入河排污口为嫩江县多宝山铜矿排污口；科洛河(嫩江一级支流)入河排污口为山河农场场直排污口、嫩北农场生活排污口；固固河(嫩江一级支流)入河排污口为建边农场场直排污口；老莱河(嫩江二级支流)入河排污口为九三分局局直排污口、鹤山农场生活排污口；加西河(加格达奇区河流)入河排污口为西小河排污口；何大泡子(嫩江农场嫩岗区)入河排污口为三马路排污口；尖山沟(尖山农场)入河排污口为尖山农场场直排污口。

表8嫩江流域示范区重要入河排污口

(1)嫩江县污水处理厂排污口

嫩江县污水处理厂排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县嫩江镇(125°13′37″E，49°11′54″N)，水功能一级区为嫩江黑蒙缓冲区1，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳嫩江县的城市生活污水，污水排入嫩江干流。

(2)嫩江镇喇叭河排污口

嫩江镇喇叭河排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县嫩江镇(125°13′30″E，49°11′50″N)，水功能一级区为嫩江黑蒙缓冲区1，属于连续排放式工业废水排放口，主要排污单位为嫩江啤酒厂等，污水排入嫩江干流。

(3)加格达奇防洪闸排污口

加格达奇防洪闸排污口位于黑龙江省大兴安岭地区加格达奇区(124°8′30.0″E，50°24′4.1″N)，水功能一级区为甘河加格达奇市开发利用区，水功能二级区为甘河加格达奇排污控制区，属于连续排放式混合污水排放口，主要接纳加格达奇区生活污水及主要工业企业污水，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(4)白桦排污口

白桦排污口位于黑龙江省大兴安岭的加格达奇区白桦乡(124°12′11″E，50°13′47″N)，水功能一级区为甘河加格达奇市开发利用区，水功能二级区为甘河白桦过渡区，属于县级生活污水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(5)鄂伦春阿里河镇西小河铁路涵排污口

鄂伦春阿里河镇西小河铁路涵排污口内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春旗阿里河镇(123°44′22.99″E，50°33′24.16″N)，水功能一级区为甘河鄂伦春自治旗开发利用区，水功能二级区为甘河鄂伦春自治旗农业用水区，属于县级生活污水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(6)鄂伦春旗嵩天薯业排污口

鄂伦春旗嵩天薯业排污口位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春旗阿里河镇工业园区(123°46′17″E，50°33′54″N)，水功能一级区为甘河鄂伦春自治旗开发利用区，水功能二级区为甘河鄂伦春自治旗排污控制区，属于县级工业废水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(7)鄂伦春旗阿里河镇清源污水垃圾处理厂排污口

鄂伦春旗阿里河镇清源污水垃圾处理厂排污口位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春旗阿里河镇(123°44′22.99″E，50°33′24.16″N)，水功能一级区为甘河鄂伦春自治旗开发利用区，水功能二级区为甘河鄂伦春自治旗排污控制区，属于县级混合污水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(8)鄂伦春旗大杨树镇益民河排污口

鄂伦春旗大杨树镇益民河排污口位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春旗大杨树镇(124°35′48″E，49°43′24″N)，水功能一级区为甘河鄂伦春自治旗、莫力达瓦达斡尔族自治旗保留区，属于县级生活污水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(9)鄂伦春旗光明热电排污口

鄂伦春旗光明热电排污口位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春旗大杨树镇东(124°37′57″E，49°40′50″N)，水功能一级区为甘河鄂伦春自治旗、莫力达瓦达斡尔族自治旗保留区，属于县级工业废水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(10)鄂伦春旗大杨树镇清泉污水垃圾处理厂排污口

鄂伦春旗大杨树镇清泉污水垃圾处理厂排污口位于内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春旗阿里河镇(123°44′22.99″E，50°33′24.16″N)，水功能一级区为甘河鄂伦春自治旗、莫力达瓦达斡尔族自治旗保留区，属于县级混合污水排放口，污水排入甘河(嫩江一级支流)。

(11)松岭排污口

松岭排污口位于黑龙江省大兴安岭地区松岭区小扬气镇(124°17′34.9″E，50°46′30.4″N)，水功能一级区为多布库尔河松岭区保留区，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳松岭区生活污水，污水排入多布库尔河(嫩江一级支流)。

(12)嫩江县多宝山铜矿排污口

嫩江县多宝山铜矿排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°13′37″E，49°11′54″N)，水功能一级区为嫩江黑蒙缓冲区1，属于连续排放式混合污水排放口，接纳的废水主要来源于多宝山铜矿，污水排入窝里河(嫩江一级支流)。

(13)山河农场场直排污口

山河农场场直排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°45′58″E，49°15′41″N)，水功能一级区为科洛河嫩江县源头水保护区，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳山河农场排放的生活污水，污水排入科洛河(嫩江一级支流)。

(14)嫩北农场生活排污口

嫩北农场生活排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°31′42″E，49°29′18″N)，水功能一级区为科洛河嫩江县保留区，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳嫩北农场排放的生活污水，污水排入科洛河(嫩江一级支流)。

(15)建边农场场直排污口

建边农场场直排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°23′45″E，49°57′24″N)，水功能一级区为嫩江黑蒙缓冲区1，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳建边农场排放的生活污水，污水排入固固河(嫩江一级支流)。

(16)九三分局局直排污口

九三分局局直排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°15′01″E，48°52′10″N)，水功能一级区为讷谟尔河讷河市开发利用区，水功能二级区为讷谟尔河讷河市农业用水区，属于连续排放式混合污水排放口，主要接纳九三分局排放的生活污水，污水排入老莱河(嫩江二级支流)。

(17)鹤山农场生活排污口

鹤山农场生活排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°12′44″E，48°57′41″N)，水功能一级区为讷谟尔河讷河市开发利用区，水功能二级区为讷谟尔河讷河市农业用水区，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳鹤山农场排放的生活污水，污水排入老莱河(嫩江二级支流)。

(18)西小河排污口

西小河排污口位于黑龙江省大兴安岭地区加格达奇区(124°06′14.1″E，50°25′04.0″N)，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳加格达奇区生活污水，污水排入加西河(加格达奇区河流)。

(19)三马路排污口

三马路排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°39′18″E，49°07′31″N)，水功能一级区为科洛河嫩江县源头水保护区，属于连续排放式生活污水排放口，污水排入何大泡子(嫩江农场嫩岗区)。

(20)尖山农场场直排污口

尖山农场场直排污口位于黑龙江省黑河市嫩江县(125°26′35″E，48°52′29″N)，水功能一级区为讷谟尔河讷河市开发利用区，水功能二级区为讷谟尔河讷河市农业用水区，属于连续排放式生活污水排放口，主要接纳尖山农场排放的生活污水，污水排入尖山沟(尖山农场)。

2.2.2排污口污染物排放量分析

根据目前收集的资料，我们初步掌握了13个入河排污口的污水排放量及污染物的排放量，具体情况如下。

(1)嫩江县污水处理厂排污口

目前收集了嫩江县污水处理厂排污口2011年、2012年、2013年的污水排放量以及污染物排放量(图3)。由图1的分析可知，嫩江县污水处理厂排污口三年的污水排放量保持不变，为547.5万m³/a；化学需氧量排放量逐年增加，2012年和2013年的分别增长了35.0％和27.5％；五日生化需氧量在2012年的排放量最高为242.0t，2013年减少了46.5t；氨氮、总氮和总磷的排放量呈现逐年递增的趋势，2012年比2011年有少量增长，在2013年出现较大幅度增长，较2012年分别增长了21.2倍、6.7倍和6.1倍；挥发酚的排放量2012年最大为136.9kg，比2011年增加了130.3kg，2013年的排放量比2012年减少了101.3kg。

(2)嫩江镇喇叭河排污口

目前收集了嫩江镇喇叭河排污口2011年、2012年、2013年的污水排放量以及污染物排放量(图4)。由图4的分析可知，嫩江镇喇叭河排污口2011年的污水排放量为335.9万m³，2012年和2013年逐年增加，较2011年分别增加了37.9万m³和121.4万m³；化学需氧量排放量在2011年和2013年基本保持稳定，2013年比2011年增长2.4t，2012年的排放量最大为130.8t；五日化学需氧量排放量在2012年和2013年较2011年分别增加了14.1t和1.6t；氨氮的排放量在2011年为3.4t，2012年和2013年逐年增加，较2011年分别增加了2.7t和4.4t；总氮的排放量呈逐年递增的趋势，在2012年和2013年分别增加了39.4％和55.2％；总磷的排放量在2012年出现少量增加，增加了0.08t，在2013年减少了0.28t；挥发酚的排放量在2013年最大为32.0kg，较2011年和2012年分别增加了9.7倍和2.4倍。

(3)加格达奇防洪闸排污口

目前收集了加格达奇防洪闸排污口2011年、2012年、2013年的污水排放量以及污染物排放量(图5)。由图5的分析可知，加格达奇防洪闸排污口污水排放量最大为2011年的4068.1万m³，2012年和2013年的排放量逐年减少，较2011年分别减少了178.5万m³和1356万m³；化学需氧量2012年排放量最大为6534.5t，其次是2011年的4108.8t和2013年的2956.2t；五日生化需氧量2012年排放量最大为2812.1t，其次是2013年的1913.4t和2011年的1366.9t。如图2所示，氨氮、总氮、总磷和挥发酚的最大排放量为2011年，2012年和2013年呈逐年减少的趋势，具体情况如下：氨氮2011年的排放量为614.3t，2012年和2013年分别降低了47.8％和44.8％；总氮2011年的排放量为1063.8t，2012年和2013年分别减少了34.2％和48.6％；总磷2011年的排放量为133.2t，2012年和2013年分别减少了60.0％和61.5％；挥发酚2011年的排放量为1958.8kg，2012年和2013年分别减少了84.1％和47.7％。

(4)松岭排污口

目前收集了松岭排污口2011年和2012年的污水排放量以及污染物排放量(图6)。由图6的分析可知，松岭排污口2012年的污水排放量和污染物排放量均比2011年有所减少，其中污水排放量减少了57.6％，化学需氧量排放量减少23.9％，五日生化需氧量排放量减少33.7％，氨氮排放量减少83.6％，总氮排放量减少23.0％，总磷排放量减少51.6％，挥发酚排放量减少98.5％。

(5)嫩江县多宝山铜矿排污口

目前收集了嫩江县多宝山铜矿排污口2012年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表9。

表9嫩江县多宝山铜矿排污口污染物排放量

(6)山河农场场直排污口

目前收集了山河农场场直排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表10。

表10山河农场场直排污口污染物排放量

(7)嫩北农场生活排污口

目前收集了嫩北农场生活排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表11。

11嫩北农场生活排污口污染物排放量

(8)建边农场场直排污口

目前收集了建边农场场直排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表12。

表12建边农场场直排污口污染物排放量

(9)九三分局局直排污口

目前收集了九三分局局直排污口2011年和2013年的污水排放量以及污染物排放量(图7)。由图7的分析可知，九三分局局直排污口2013年的污水排放量比2011年减少18.3万m³。污染物排放量中，除总磷增加0.8t，其他污染物在2013年均比2011年有所减少，其中化学需氧量减少188.2t，五日生化需氧量减少217.7t，氨氮减少8t，总氮减少24.6t，挥发酚减少56.3t。

(10)鹤山农场场直排污口

目前收集了鹤山农场场直排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表13。

表13鹤山农场场直排污口污染物排放量

(11)西小河排污口

目前收集了西小河排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表14。

表14西小河排污口污染物排放量

(12)三马路排污口

目前收集了三马路排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表15。

表15三马路排污口污染物排放量

(13)尖山农场场直排污口

目前收集了尖山农场场直排污口2013年的污水排放量以及污染物排放量，具体情况见表16。

表16尖山农场场直排污口污染物排放量

3.排污口优化

3.1研究范围

根据2.2.1部分及尼尔基水库上游相关排污口的地理坐标，我们绘制了图8，从图中可以看到，汇入尼尔基上游的河流，主要有多布库尔河、固固河、欧肯河、门鲁河、科洛河、科洛河与甘河，而老莱河是讷谟尔河的支流，汇入讷谟尔河后流入尼尔基水库的下游，因此老莱河上的三个主要排污口九三分局局直排污口、尖山农场直排污口、鹤山农场直排污口不在我们的研究区范围之内，因此，本项目的主要优化对象为位于科洛河上的两个排污口(三马路排污口、嫩北农场排污口)、门鲁河上的一个排污口(多宝山铜矿排污口)、固固河上的一个排污口(建边农场排污口)、多布库尔河上的一个排污口(松岭排污口)、甘河上的两个排污口(西小河排污口、加格达奇防洪闸排污口)以及嫩江干流上的两个排污口(喇叭河排污口、嫩江污水厂排污口)。

而由于本项目研究范围较大，河流与河流之间距离较远，从工程量及成本的角度出发，不考虑跨河流之间的排污口优化。因此在尼尔基水库上游主要水系中，欧肯河与奎勒河没有排污口，即不存在排污口优化的问题，因此，欧肯河与奎勒河不在本研究范围内。门鲁河的情况较为特殊，嫩江县多宝山铜矿排污口位于门鲁河支流泥鳅河上，因此门鲁河源头到泥鳅河汇入点段也不在本研究项目范围内。

综上，本项目的研究范围如图9所示。

3.2河段单元划分

确定本项目的研究范围之后，针对本项目研究范围内的河流进行河段段元划分，一般而言，当河段划分约为精细时，其优化效果越好，而从本项目的实际情况出发，由于研究范围较大，河流较长，同时，现有数据的空间分布情况较差，仅仅进行高精度的河段段元划分显然将增大工作量，且难以达到较好的优化效果。因此，从本项目的实际情况出发，借鉴前人的相关研究，本项目将研究区内河段按长度100m，宽度单侧20m，两侧40m划分，研究区内共有12917个单元，其中嫩江干流为1727个，多布库尔河2394个，科洛河2286个，甘河4315个，固固河547个，门鲁河1648个。

3.3指标数据的获取

3.3.1排污口排放数据

根据2011～2013年研究区内排污口的COD，氨氮，总氮，总磷的排放数据，取三年平均值作为排污数据，通过GIS将排污口的排放数据与河段单元连接。

表17河段单元排污口排放数据表(单位：t/a)

3.3.2各单元距离尼尔基水库的距离

各河段单元距离尼尔基水库的距离计算，以尼尔基水库库末点位入库点，记为距离0，在嫩江干流石灰窑到入库点河长为准，计算干流上各单元到入库点的距离，同样在以各支流河长为基准，计算各支流上单元到支流汇入干流汇合口的距离，即可计算出研究区内任意一个单元到达入库点的距离。

表18各支流距入库点距离(单位：米)

3.3.3水域纳污特性

水域纳污特性指标中的高锰酸钾指数、氨氮、总磷、总氮的值分别采用嫩江干流与各支流的水质监测数据。

表19嫩江干流、支流水质状况(单位：mg/L)

3.3.4水功能区指标

一级功能区分4类，即保护区、保留区、开发利用区和缓冲区。保护区指对水资源保护、自然生态及珍稀濒危物种的保护具有重要意义的水域，保留区指目前开发利用程度不高，为今后开发利用和保护水资源而预留的水域，开发利用区主要指具有满足工农业生产、城镇生活、渔业和游乐等多种用水要求的水域，缓冲区指为协调省际间、矛盾冲突的地区间用水关系，以及在保护区与开发利用区相接时，为满足保护区水质要求而划定的水域。

本研究以嫩江流域水功能区划分情况为基础，结合嫩江流域水功能区划分图，将水功能分区情况与河段单元连接。

表20嫩江流域水功能区划分情况

3.3.5高程指标

高程指标采用SRTM数据的数字地面高程数据，经ArcGIS软件处理后获得研究区内的高程数据。

将处理过的高程数据，通过ArcGIS软件，提取河段单元的高程值，将提取的高程值与河段单元的信息连接，得到不同河段单元的高程值。从图中可以看到，研究区内高程起伏较大，整体的高程值变化在海拔-200米左右到2000米，研究区河段的海拔较为平缓，多在200米以下。

3.3.6坡度指标

通过ArcGIS软件与获得到的高程图，对高程数据进行处理，将DEM高程数据转化为坡度数据，并通过ArcGIS软件提取河段单元的坡度数据，将得到的坡度数据与河段单元的信息连接，从而得到不同河段单元的坡度值。

可以看到，研究区内坡度情况，整体较为平缓，坡度变化范围自0～77度之间，从图中还可以看出，研究区内河段单元所在区域较为平缓，除多布库尔河与甘河上游坡度变化较为剧烈外，整个区域坡度较缓。

3.3.7土地利用数据

采用LandSAT5卫星的TM影像数据，对研究区范围的土地利用状况进行解译，结合研究区土地利用类型的实际情况，运用ENVI软件采用最大似然法与监督分类，对研究区土地利用状况进行分类，而后运用决策树方法对研究区的土地利用类型进行了归类，主要分为了林地、草地、荒地、水体、水浇地、望天田等23类。而后再土地利用分类的基础上进行重分类，依据排污口优化评价标准，将23类指标划分成荒地、草地、林地、农田、建设用地、水体等五类。而后利用ArcGIS软件提取出研究区域的土地利用信息，将土地利用信息，与河段单元相关联，获得各河段单元的土地利用状况。

可以看到，目前在研究区内，主要以四种用地类型为主，在北部与西部主要为林地、南部临近尼尔基库区主要为农田为主。

3.4评价结果

提取以上数据后，与河段单元数据相关联，在ArcGIS软件下将河段单元的链接数据提取出来，按照1.2部分中的评价标准对各河段单元中的十三个评价因子进行单因子评价，从而完成评价因子的去量纲化，将不同取值范围与量纲的数据转化为0～100之间的分值，避免由量纲及取值范围变化引起的误差。

3.4.1单因子评价结果

将单因子评价结果的分值进行模糊化处理，归为优、良、中、差的评语集，从而将连续的评分转化为离散的评价等级。而后将单因子评价结果输入ArcGIS软件，与河段单元数据相关联，得到不同因子的单因子评价结果的空间分布图，针对排污口建设适宜性的单因子进行分析与研究，找到目前制约嫩江排污口建设的主要影响因素，从而为排污口的空间优化打下基础。

(1)高锰酸钾浓度

之前已经介绍了高锰酸钾浓度指标，指示水体本身的理化性质，是对水体纳污能力的定量化指标，嫩江上游区，沿江高锰酸钾浓度的空间分布情况，结合排污口的空间分布位置，可以拍段排污口建设的合理性。

由图10可以看到，在高锰酸钾浓度单因子指标下，只有科洛河上的三个排污口，山河农场、三马路排污口以及嫩北农场排污口不适宜，主要由于科洛河水质高锰酸钾浓度较高，相应地，其化学需氧量环境容量较小，同时需要注意的是，嫩江干流上的两个排污口嫩江县污水厂排污口与嫩江县喇叭河排污口虽然所在区域水质较好，存在较大的环境容量，接纳两个排污口的排放量，但是需要注意的是，其下游3公里左右水质较差，且距离尼尔基水库入库点较近。

(2)氨氮浓度

氨氮浓度与高锰酸钾浓度指标相同，是表示纳污水体本身的环境容量对排污口排放量的支持程度，图11给出了排污口处氨氮浓度分布图，与高猛酸碱浓度分布情况类似，嫩江上游区水质情况良好，氨氮浓度较低，各河段单元有较大的环境容量，供排污口排污。

根据图11可以看到，各排污口处水体氨氮浓度较小，具有较大的排污潜力，仅有嫩江干流两个排污口下游约3公里处的水体，呈现出氨氮浓度较大的现象，不适宜建设排污口，同时干流上两排污口距离不是建设河段较近，且距离入库点较近，因此应当考虑适当优化。

(3)总氮浓度

总氮与氨氮存在一定关系，氨氮是总氮的一部分，但是仅仅依靠铵态氮并不能很好地表示水中营养元素的浓度，因此采用总氮与总磷浓度表示水体环境容量对排污口排放营养元素的支持程度，图12反映出嫩江上游各个排污口处总氮浓度的分布情况，从图中可以看到，嫩江上游地区的总氮浓度较高，各个排污口处的总氮浓度较高，其中科洛河上的总氮浓度最高，其最不适宜容纳排污口排放的总氮，因此在总氮浓度单因子条件下，其排污口建设适宜性较差；嫩江干流上的两个排污口处的总氮浓度同样较高，其总氮环境容量较小，同时其下游3公里处水体的总氮浓度较大，因此其建设排污口的适宜性评价结果为中，说明其建设排污口具有一定局限性，同样位于门鲁河上游支流的多宝山铜矿排污口，其总氮浓度同样较高，其总氮浓度单因子评价结果为中，显示其建设排污口具有一定的局限性，而在甘河上游的西小河排污口与加格达奇防洪闸排污口处的总氮浓度尚可，其总氮浓度评价结果为良，可以容纳一定量的总氮污染物排放。

(4)总磷浓度

水体中的营养元素，出总氮外还有磷元素，本研究采用总磷浓度指示水体中磷元素的含量，定量标明水体中的营养元素的含量，指示水体对于总磷排放的可容纳情况，图13给出了排污口处总磷浓度的分布情况。如图所示，可以看到，整个流域内总磷指标较好，水质情况理想，仅有嫩江干流排污口下约3公里处至尼尔基水库入库点位总磷浓度较高，不适宜建设排污口，其他各排污口处的总磷浓度较低，仅从总磷浓度单一指标而言，较为适合排污口的建设。

(5)水功能区

由于本项目研究区域，地处嫩江水系上游，按照水功能区划，有较多的保护区、缓冲区与保留区并不适合排污口的建设，因此我们对水功能区划的空间分布进行了量化，使其能够直观标示排污口建设的适宜性，如图14所示。从图中可以看出，目前现有排污口较为适宜的是甘河上的两处排污口，西小河排污口与加格达奇防洪闸排污口，恰好建设在水功能区为开发区的河段，而最不适宜的是山河农场、三马路排污口与嫩北农场三处位于科洛河上的排污口，因为就水功能区而言，从科洛河源头到下游科后水文站断面为保护区，不建议进行任何影响水环境的开发活动，因此不适合进行排污口建设，而嫩江干流处与固固河上建边农场排污口所在河段水功能区为保留区，即为社会经济发展而预留的可开发的区域，一定程度上适宜进行排污口建设，而门鲁河上游的多宝山铜矿、以及多布库尔河上游的松岭排污口，由于所在河流为黑蒙缓冲区，按照建议不建议进行对水质有较大冲击的开发活动，因此建设排污口有较大限制。

(6)高程

图15展示了排污口出的高程情况，就地理常识而言，河流上游往往是海拔较高的区域，如此河流才能顺势而下，但是高海拔往往带来工程建设的困扰，意味着更多的材料需要运送到高海拔地区。因此从图15中可以看出，河流上游区的排污口建设适宜性较差，其甘河上游的两处排污口，西小河排污口与加格达奇防洪闸排污口的建设适宜性都为差，不适宜进行建设，同属大兴安岭地区的多布库尔河上的松岭排污口同样由于海拔较高，不适宜进行排污口建设。门鲁河上游的多宝山铜矿排污口同样不适宜进行排污口建设。而在河流中下游地区往往由于地势较低更适宜进行排污口建设，例如嫩江干流，由于河段流经地海拔较低，具有更好的排污口建设适宜性，其适宜性状况为中，同样在固固河下游的排污口建设适宜性较高，科洛河中下游的建设适宜性也较好。

(7)坡度

图16显示了排污口处坡度情况，从图中可以看出排污口建设区域坡度较为小，地势较为平坦，避免了排污口建设中由于地势起伏较大带来的提升、挖掘等工作带来的相关成本，从图16可以看出，嫩江流域上游区较为适合建设排污口。

(8)土地利用情况

除高程与坡度以外，土地覆盖是另外一个对排污口建设产生较大影响的因素，如果河段所在区域土地覆盖情况为荒地，则不需要进行任何开发(例如伐木、除草)或进行用地征用补偿(例如农田、公路、房屋)，同时也可以避免排污口建设对原有生态系统的影响，图17展示了嫩江上游典型区各排污口处的土地利用情况，由图中可以看出，仅从土地利用情况的单因子分析，可以看出，嫩江干流的两个排污口以及甘河上的两个排污口，由于所在区域的土地利用情况皆为建设用地，因此其排污口建设适宜性较差，而科洛河上的山河农场、嫩北农场由于其排污口所在区域为农田，因此其排污口建设适宜性由一定限制，评价结果显示为中，多宝山铜矿、建边农场与松岭排污口所在河段的地表覆盖状况较好，评价结果显示为良。

(9)污染物排放情况

图18显示为各排污口排放情况，若河段的水环境容量是一定的，那么当排污口排放量越大，剩余的水环境容量则越小，由此在其河段内再建设排污口的适宜性则越差，由图18可以看到，嫩江县污水厂生活污水的污染物排放量较大，而其他排污口的排污口尚可。

(10)距离

各个河段距离入库点距离是主要的排污口建设适宜性指标，当各河段距离入库点距离越近，其排污口对于水库的影响越明显，相反各河段距离入库点越远，其排污口对于水库的影响越小，从图19中可以看出，嫩江干流上两个排污口距离入库点距离较近，其河段建设排污口的适宜性较低，可以看到其距离单因子评价结果显示为中，而其他排污口由于距离入库点较远，其评价结果为优，较为适宜建设排污口。

3.4.2综合评价结果

将以上单因子评价结果与之前层次分析法计算权重结合，在ArcMap平台下进行空间加权叠加，可以获得嫩江流域上游的排污口建设的建设适宜性，如图20所示。

如图20所示，可以看到，目前已有的排污口的适宜性情况，嫩江干流上的两个排污口为嫩江污水厂排污口与嫩江喇叭河排污口其适宜性为良，从单因子评价结果中可以知道，主要受到总氮浓度、距入库点距离、土地利用、高程等影响。可以考虑向上游迁移700米左右，河段的建设适宜性较好，而科洛河上游的山河农场排污口以及三马路排污口的适宜性较差，其评价结果为差，从单因子分析，主要的影响限制因素为高程以及水功能区，从整个流域而言，可向下游迁移19.5公里。而门鲁河上游的多宝山铜矿排污口的适宜性为良，但是这里需要注意的是门鲁河的适宜性为良与差，无法进行空间优化，只能进行相关的跨流域优化。而多布库尔河上的松岭排污口、固固河上的建边农场排污口、以及甘河上的西小河排污口的适宜性较好，可以进行排污口建设，不必进行相关优化，而甘河上的加格达奇防洪闸排污口主要受到排污口排放的影响，使其适宜性评价结果为良，由于其不是河段本身的理化性质影响，而是排污口自身影响，因此无法进行空间优化，而应进行排污量优化。

Claims (10)

1.一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：

依据指标赋分模型进行排污口建设，所述的指标赋分模型指标体系共分为三层：第一层为目标层；第二层为准则层；第三层为指标层；具体排污口建设方法为：

通过层次化分析法建立层次结构模型，依据层次结构模型构造判断矩阵，然后计算权向量，一致性检验；依据上述分析结果，在通过一致性检验的基础上，我们采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序，依据排序结果进行排污口建设。

2.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于准则层为影响排污位置性能的因素，其指标为：排污口特性，水域纳污特性，土地建设适宜性。

3.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于指标层的指标包括：COD排放量，氨氮排放量，总磷排放量，距水库距离，水域COD浓度，水域氨氮浓度，水域总氮浓度，水域总磷浓度，水域水功能区，高程，坡度，土地利用。

4.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于目标层为在给定水功能区两岸区域选定最佳的排污点位置组合。

5.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于层次结构模型为将目标层、指标层、方案层、措施层，用框图形式说明层次的递阶结构与因素的从属关系模型。

6.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于依据层次结构模型构造判断矩阵是指：从层次结构模型最上层要素开始，依次以上一层某要素小作为判断准则，对下一层要素两两比较，建立判断矩阵，判断矩阵为B＝(bo)。

7.根据权利要求6所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于判断矩阵B中的元素b_ij表示以A_k为判断准则，要素B_i对B_j的相对重要度为

式中：w_i、w_j分别表示要素B_i、B_j的重要性量度值。

8.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于计算权向量的步骤为:

第一步，求判断矩阵B每行元素之积M_i

$M_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Pi;}}{b}_{ij}(1,2,...,n);$

第二步，计算M_i的n次方根

${\stackrel{\&OverBar;}{w}}_i=\sqrt[n]{M_i};$

第三步，对向量归一化，求得向量归一化结果就是B_i关于A_k的相对重要度(权重)w_i，即权重向量：

9.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于一致性检验步骤如下：

一、计算最大特征根，公式如下：

${\mathrm{\&lambda;}}_{max}=\underset{i=1}{\overset{n}{\&Sigma;}}\frac{{\left(BW\right)}_i}{{\mathrm{nW}}_i};$

其中，(BW)_i是权重向量W右乘判断矩阵B得到的列向量BW中的第i个分量，即BW的第i个元素；

二、计算一致性指标，公式如下：

$CI=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_{max}-n}{n-1};$

三、计算相对一致性指标CR

$CR=\frac{CI}{RI}.$

10.根据权利要求1所述的一种嫩江流域示范区内入河排污口建设方法，其特征在于采用权重逐级相乘的方法是指：依据准则指标列出不同指标之间的比较矩阵，经过运算后，求得比较向量，解算比较矩阵的特征向量与特征值，对特征向量进行处理求得在某一准则层下的权重值，并通过特征向量进行一致性检验，在通过一致性检验的基础上，采用权重逐级相乘的方法，求得不同准则层下指标的层次总排序。