CN117077445B - 一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地表水环境质量污染控制与管理技术领域，尤其为一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，包括如下步骤：S1：获取历史遗留矿区地表水环境资料；S2：搭建地表水环境数学模型；S3：制定典型情景方案并进行水质达标距离模拟；S4：基于典型情景方案设置污染物河流达标断面；S5：基于地表水环境数学模型计算河流污染控制断面污染负荷；S6：设置河流污染控制断面阈值。本发明构造了历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值的确定方法，设置河流缓冲区，将污染物排放标准与地表水环境质量标准进行有机衔接。通过确定地表水治理界限及明确河流断面管控阈值，合理利用河流纳污能力，减少过度控污的投入。
Description
技术领域
本发明涉及地表水环境质量污染控制与管理技术领域，尤其是一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法。
背景技术
我国是矿产资源消费大国，自上世纪60年代以来，我国便大力开展了矿产资源开采和选矿等生产活动。由于早期矿山开采粗放、技术落后以及环境保护意识不强等问题，矿产资源开采殆尽后，废弃矿山遗留了大量环境问题未得到有效处理。以硫铁矿区为例，废弃矿渣在空气氧化和雨水淋溶等作用下形成的淋溶水和矿硐涌水普遍为酸性废水，多数含有毒有害重金属元素，迁移到附近水体中造成河道水质部分重金属严重超标，严重破坏区域水生态环境质量，对当地居民的健康造成威胁。
历史遗留矿区是指现状废弃，今后不再进行采矿活动，由政府承担治理恢复责任。我国历史遗留矿区多，治理难度较大。目前针对历史遗留区的生态环境问题缺乏明确的环境治理目标及有效的实施路径。以硫铁矿区为例，针对废水中主要污染指标铁来看，矿区污染物排放标准可参考《铁矿采选工业污染物排放标准》(GB28661-2012)，铁的直接排放浓度限值为5mg/L；附近河流地表水水质控制标准要按照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)，铁的浓度限值为0.3mg/L。可见，矿区污染物排放标准与地表水水环境质量标准未有效衔接，可能存在即使废弃矿区污染物治理排放达标情况下，地表水仍存在一段较长距离的超标河段。从另一方面考虑，若要求排放达到地表水标准，则会存在过度治理现象。
因此，考虑到针对目前历史遗留矿区地表水污染治理与管理的空白区，亟需提出一种既能满足地表水环境管理要求，又充分考虑矿区治理的经济可行性，在河流中设置一段缓冲区，明确该段水域地表水控制标准，以明确地表水治理界限及阈值。
发明内容
本发明的目的是通过提出一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。
本发明采用的技术方案如下：
提供一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，包括如下步骤：
S1：获取历史遗留矿区地表水环境资料；
S2：搭建地表水环境数学模型；
S3：制定典型情景方案并进行水质达标距离模拟；
S4：基于典型情景方案设置污染物河流达标断面；
S5：基于地表水环境数学模型计算河流污染控制断面污染负荷；
S6：设置河流污染控制断面阈值。
作为本发明的一种优选技术方案：所述历史遗留矿区地表水环境资料具体包括气象数据、水文数据、水质数据及污染源负荷数据。
作为本发明的一种优选技术方案：所述气象数据、水文数据、水质数据及污染源负荷数据通过数据拟合得到模型输入参数。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S2中，分别搭建水动力模块、降雨径流模块、水质模块、重金属模块的地表水环境数学模型。
作为本发明的一种优选技术方案：所述水动力模块搭建如下：
其中，Q为流量，m3/s；x为沿水流方向空间坐标，m；t为时间坐标，s；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负，m2/s；A为主槽过水断面面积，m2；g为重力加速度，m/s2；C为谢才系数；R为水力半径，m；α为水流速度分布系数；
所述降雨径流模块搭建如下：
其中，Si为地表储水量，m3；Qi为降雨形成的径流量，m3；A为流域面积，m2；rave流域平均降雨量，m；f为产流系数，P为常数。
所述水质模块搭建如下：
其中，c为浓度，mg/L；D为扩散系数，m2/s；A为断面面积，m2；K为线性衰减系数；c2为源(汇)项浓度，mg/L；q为旁侧入流，m2/s；x为空间坐标，m；t为时间坐标，s。
所述重金属模块主要包括金属的吸附和解吸附，吸附的金属随悬浮颗粒沉降，底泥中的金属再悬浮，以及在水和沉积物交界面间金属的扩散运输。
其中：Aadss＝kwKdSHMXSS
Ddess＝kwXHM
式中：XHM为水体中吸附态重金属质量浓度，g/m3；Aadss为吸附过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ddess为解吸过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ssev为沉积过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；Rresv为起悬过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；t为计算时段，s；kw为水体中的解吸率，d-1；Kd为重金属在颗粒态和水之间的分配系数；SHM为水体中溶解态重金属质量浓度，g/m3；XSS为水体中悬浮颗粒SS质量浓度，g/m3；Vvsm为悬浮颗粒SS的沉降速度，m/d；z为计算层厚度，m；Rresrat为悬浮颗粒SS的再悬浮率，g/(m2·d)；XHMS为底泥里吸附态重金属浓度，g/m2；XSED为沉降通量，g/m2。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S3中，在流域长时间序列河流水质分析的基础上，结合历史遗留矿区地表水环境资料进行分析，确定典型设计水文条件，进行地表水环境数学模型的训练。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S3中，基于已筛选的典型情景方案设计水文条件，开展河流水环境质量模拟，分析在典型情景方案下，河流污染物浓度的分布情况及确定污染物指标的达标距离，获得典型情景方案下污染物河流达标断面。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S6中，将河流污染控制断面最大允许污染负荷与矿区废水按照排放标准达标排放的污染负荷进行对比，设置河流污染控制断面阈值。
作为本发明的一种优选技术方案：所述S6中，设置河流污染控制断面至河流达标控制断面为河段缓冲区，河段污染控制断面为矿区污染负荷输入的概化点，基于地表水环境质量标准获取河流污染控制断面阈值要求，设置矿区废水治理目标。
本发明提供的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，与现有技术相比，其有益效果有：
本发明构造了历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值的确定方法。其填补了历史遗留矿区所在流域地表水环境管理目标不明确的现实问题；设置河流缓冲区，有效地将污染物排放标准与地表水环境质量标准进行有机衔接。通过合理的确定地表水治理界限及明确河流断面管控阈值，在一定程度上合理利用河流纳污能力，减少过度控污的投入。总体而言，该方法为历史遗留矿区所在流域水环境管理提供了有力的技术支撑。
附图说明
图1为本发明优选实施例的方法流程图；
图2为本发明优选实施例中流程示意图；
图3为本发明优选实施例中W县地表水流向示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实施例中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参照图1，本发明优选实施例提供了一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，包括如下步骤：
S1：获取历史遗留矿区地表水环境资料；
S2：搭建地表水环境数学模型；
S3：制定典型情景方案并进行水质达标距离模拟；
S4：基于典型情景方案设置污染物河流达标断面；
S5：基于地表水环境数学模型计算河流污染控制断面污染负荷；
S6：设置河流污染控制断面阈值。
所述历史遗留矿区地表水环境资料具体包括气象数据、水文数据、水质数据及污染源负荷数据。
所述S2中，分别搭建水动力模块、降雨径流模块、水质模块、重金属模块的地表水环境数学模型。
所述气象数据、水文数据、水质数据及污染源负荷数据通过数据拟合得到模型输入参数。可以利用流量-水位关系曲线(流量-水位测验)估计水动力模型中的断面流量和水位的参数。降雨径流模型中的参数可以通过降雨和径流数据拟合得到。水质模型中的参数可以通过拟合实测水质数据得到。
所述水动力模块搭建如下：
其中，Q为流量，m3/s；x为沿水流方向空间坐标，m；t为时间坐标，s；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负，m2/s；A为主槽过水断面面积，m2；g为重力加速度，m/s2；C为谢才系数；R为水力半径，m；α为水流速度分布系数；
所述降雨径流模块搭建如下：
其中，Si为地表储水量，m3；Qi为降雨形成的径流量，m3；A为流域面积，m2；rave流域平均降雨量，m；f为产流系数，P为常数。
所述水质模块搭建如下：
其中，c为浓度，mg/L；D为扩散系数，m2/s；A为断面面积，m2；K为线性衰减系数；c2为源(汇)项浓度，mg/L；q为旁侧入流，m2/s；x为空间坐标，m；t为时间坐标，s。
所述重金属模块主要包括金属的吸附和解吸附，吸附的金属随悬浮颗粒沉降，底泥中的金属再悬浮，以及在水和沉积物交界面间金属的扩散运输。
其中：Aadss＝kwKdSHMXSS
Ddess＝kwXHM
式中：XHM为水体中吸附态重金属质量浓度，g/m3；Aadss为吸附过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ddess为解吸过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ssev为沉积过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；Rresv为起悬过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；t为计算时段，s；kw为水体中的解吸率，d-1；Kd为重金属在颗粒态和水之间的分配系数；SHM为水体中溶解态重金属质量浓度，g/m3；XSS为水体中悬浮颗粒SS质量浓度，g/m3；Vvsm为悬浮颗粒SS的沉降速度，m/d；z为计算层厚度，m；Rresrat为悬浮颗粒SS的再悬浮率，g/(m2·d)；XHMS为底泥里吸附态重金属浓度，g/m2；XSED为沉降通量，g/m2。
所述S3中，在流域长时间序列河流水质分析的基础上，结合历史遗留矿区地表水环境资料进行分析，确定典型设计水文条件，进行地表水环境数学模型的训练。
所述S3中，基于已筛选的典型情景方案设计水文条件，开展河流水环境质量模拟，分析在典型情景方案下，河流污染物浓度的分布情况及确定污染物指标的达标距离，获得典型情景方案下污染物河流达标断面。
所述S6中，将河流污染控制断面最大允许污染负荷与矿区废水按照排放标准达标排放的污染负荷进行对比，设置河流污染控制断面阈值。
所述S6中，设置河流污染控制断面至河流达标控制断面为河段缓冲区，河段污染控制断面为矿区污染负荷输入的概化点，基于地表水环境质量标准获取河流污染控制断面阈值要求，设置矿区废水治理目标。
本实施例中，参照图2，以W县的为例进行模型的搭建和训练：
W县境内废弃矿山导致的水环境问题由来已久，上世纪60年代开始，硫铁矿长时间无序开采，现存大量的历史遗留矿山，对周边水体环境造成污染。但由于我国针对历史遗留矿区重金属的水环境污染治理目标一直不明确，治理界限不清晰，造成很长一段时间历史遗留矿区地表水环境治理受到制约，矿区周边河流由于长期受到矿堆淋溶水和矿硐涌水的影响，受到了严重污染。参照图3，本例以W县境内D河流域内历史遗留矿山为例，D河属于矿山废水直接排入的支流，D河汇入H河，H河汇入B河。从现状情况来看，B河已一定程度受到重金属污染。因此，根据本案技术方法，通过构建河流缓冲区，确定地表水环境治理界限及阈值，为历史遗留矿山治理明确目标。
收集W县所在区域1990～2019年近30年逐日降雨数据，2010～2019年近10年每年60min、180min、360min三个降雨历时逐小时过程数据，收集2015～2019年逐月流域考核断面水质数据，以及结合后续提出的不同典型情景方案下矿区污染负荷输出量。本实施例主要针对硫铁矿主要污染指标及流域地表水主要超标指标Fe举例说明。
分别搭建水动力模块、降雨径流模块、水质模块、重金属模块的地表水环境数学模型。
水动力模块搭建如下：
其中，Q为流量，m3/s；x为沿水流方向空间坐标，m；t为时间坐标，s；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负，m2/s；A为主槽过水断面面积，m2；g为重力加速度，m/s2；C为谢才系数；R为水力半径，m；α为水流速度分布系数；
降雨径流模块搭建如下：
其中，Si为地表储水量，m3；Qi为降雨形成的径流量，m3；A为流域面积，m2；rave流域平均降雨量，m；f为产流系数，P为常数。
水质模块搭建如下：
其中，c为浓度，mg/L；D为扩散系数，m2/s；A为断面面积，m2；K为线性衰减系数；c2为源(汇)项浓度，mg/L；q为旁侧入流，m2/s；x为空间坐标，m；t为时间坐标，s。
所述重金属模块主要包括金属的吸附和解吸附，吸附的金属随悬浮颗粒沉降，底泥中的金属再悬浮，以及在水和沉积物交界面间金属的扩散运输。
其中：Aadss＝kwKdSHMXSS
Ddess＝kwXHM
式中：XHM为水体中吸附态重金属质量浓度，g/m3；Aadss为吸附过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ddess为解吸过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ssev为沉积过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；Rresv为起悬过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；t为计算时段，s；kw为水体中的解吸率，d-1；Kd为重金属在颗粒态和水之间的分配系数；SHM为水体中溶解态重金属质量浓度，g/m3；XSS为水体中悬浮颗粒SS质量浓度，g/m3；Vvsm为悬浮颗粒SS的沉降速度，m/d；z为计算层厚度，m；Rresrat为悬浮颗粒SS的再悬浮率，g/(m2·d)；XHMS为底泥里吸附态重金属浓度，g/m2；XSED为沉降通量，g/m2。
经率定验证，水动力模型流量结果率定较好，相对误差均在10％以内，水质模拟(Fe)相对误差基本在35％以内，模型能够较真实反映现实情况，可支撑后续情景方案模拟及控制断面阈值确定。
参照表1，利用1990～2019年逐日降雨数据，分析得到流域平均年降雨量约817.59mm，其中发生暴雨(降雨量≥50mm)的年均天数为2天，暴雨的年降雨均值为121.4mm，占年均总降雨量的14.85％；发生大雨(49.9mm≥降雨量≥25mm)的年均天数为7天，大雨的年降雨均值为240.6mm，占年均总降雨量的29.43％；发生中雨(24.9mm≥降雨量≥10mm)的年均天数为15天，中雨的年降雨均值为244.4mm，占年均总降雨量的29.89％；发生小雨(降雨量＜10mm)的年均天数为126天，小雨的年降雨均值为211.2mm，占年均总降雨量的25.83％。
表1研究区域1990～2019年气象站降雨量统计情况
经分析，流域暴雨具有明显的季节性，暴雨出现的时序有一定的规律。暴雨最早发生在4月，最迟发生在11月，但量级及强度较大的暴雨一般在6～9月。流域大雨在3～11月份均有发生，主要集中在5～10月；中雨全年均有发生，主要集中在3～11月；小雨全年均有发生，各月份发生次数差异相对较小。
利用2010～2019年降雨过程，开展典型降雨过程曲线分析。将雨峰时段定位在出现几率最大的位置，雨峰时段在总雨量中所占的比例定义为各场降雨雨峰在总雨量中所占的比例平均值，其余各时段的具体位置和所占比例采用同样方法原理定义。
根据污染负荷调查情况及流域水环境质量评估，流域在平水期呈现出Fe的污染更为严重的现象，根据降雨在平水期发生的概率来看，各类雨都有可能在平水期发生，但考虑到降雨主要影响淋溶水对河流的污染，筛选暴雨、中雨开展典型情景方案研究，即确定的典型情景方案为平水期+暴雨、平水期+中雨。平水期选取流域平水期多年平均流量。
根据流域典型情景方案平水期+暴雨、平水期+中雨设计水文条件，基于已构建的水环境数学模型，计算得到D河汇入口、H河汇入口及B河汇入口处Fe的浓度值。参照表2，经计算，典型情景方案下以上断面Fe浓度均远远超过地表水环境质量目标要求，河段均受到一定程度污染。
表2典型情景方案下各断面Fe浓度
| 断面 | 平水期+中雨 | 平水期+暴雨 |
| D河汇入口 | 8.50 | 37.33 |
| H河汇入口 | 8.10 | 22.33 |
| B河汇入口 | 1.32 | 3.81 |
达标控制断面即水质目标要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)相关要求，即Fe的浓度限值为0.3mg/L。根据河流达标控制断面设置原则，D河上无水质考核断面，且矿区污染负荷汇入点距离D河汇入H河长度小于10km时，按照筛选原则D河汇入口作为达标控制断面。同时，典型情景方案模拟的达标断面在D河汇入口下游，因此，最终确定D河汇入口为达标控制断面。
基于已构建的水环境数学模型，分别计算在平水期+暴雨、平水期+中雨两种典型设计水文条件下，反算D河汇入口断面Fe浓度达到0.3mg/L时，河流污染控制断面最大允许污染负荷，即历史遗留矿山废水排入D河概化断面。经计算，D河河流污染控制断面Fe的最大允许负荷量为1625mg/s。
D河流污染控制断面Fe的最大允许负荷量为1625mg/s，按照《铁矿采选工业污染物排放标准》(GB28661-2012)计算得到D河片区历史遗留矿区达标排放的污染负荷为54mg/s，可见D河最大允许负荷量较历史遗留矿区达标排放的污染负荷量大，D河污染控制断面多年平均流量为0.05m3/s，计算得到污染控制断面浓度管控限值为32.05mg/L。由于计算的浓度管控限值大于《铁矿采选工业污染物排放标准》(GB28661-2012)中Fe的排放标准5mg/L，因此建议污染控制断面管控浓度按5mg/L进行设定。
实施例2
作为本发明的另外一种实施，与实施例1的不同之处在于：
本实施例中所述地表水环境的水动力模型、降雨径流模型、水质模型、重金属模型中，基于改进海鸥优化算法对各模型的参数进行寻优调整获得最优模型。
所述改进海鸥优化算法具体如下：
yI＝δ×YI(τ)
其中，yI为第I只海鸥个体完成避免碰撞后的位置，δ为表示海鸥个体在搜索空间中的运动行为的附加变量，YI(τ)为第τ次迭代第I只海鸥个体的位置，R1为从2线性递减至0的随机数；
bI＝B×(Yb(τ)-YI(τ))
B＝2×δ×δ×R2
其中，Yb(τ)是第τ次迭代的最优海鸥个体，B为用于平衡算法的全局搜索和局部开发，bI为最优海鸥个体所在的方向，R2为[0，1]之间的随机数；
海鸥根据最优海鸥个体的位置信息更新位置：
ZI＝|yI+bI|
其中，ZI为海鸥个体与最优海鸥个体之间的距离；
海鸥个体在攻击行为中以螺旋的飞行轨迹攻击捕食猎物，在x、y、z平面上，攻击行为为：
x′＝r×cos q
y′＝r×sin q
z′＝r×q
r＝ε×a×eqb
YI(τ)＝(ZI×x′×y′×z′)+Yb(τ)+ε×θ
其中，r为海鸥个体螺旋飞行轨迹每一圈的半径，q为[0，2π]之间的一个随机数，a、b为用于定义螺旋飞行轨迹形状的常数，ε为动态收敛因子，θ为服从Levy分布的随机数向量；
其中，Levy(θ)表示参数θ服从Levy分布，r1、r2分别为服从标准差为σ1、σ2的正态分布随机数，其中，σ2＝1，Γ(1+θ)为Gamma函数。
在具体实现过程中，在算法迭代初期，迁徙行为可以帮助海鸥种群更好地遍历整个搜索空间。在迁徙行为中，相邻海鸥个体之间为避免发生碰撞，通过下式更新位置：
yI＝δ×YI(5)
其中，yI为第I只海鸥个体完成避免碰撞后的位置，δ为表示海鸥个体在搜索空间中的运动行为的附加变量，YI(5)为第5次迭代第I只海鸥个体的位置，R1为从2线性递减至0的随机数；
bI＝B×(Yb(5)-YI(5))
B＝2×δ×δ×R2
其中，Yb(5)是第5次迭代的最优海鸥个体，B为用于平衡算法的全局搜索和局部开发，bI为最优海鸥个体所在的方向，R2为[0，1]之间的随机数；
海鸥根据最优海鸥个体的位置信息更新位置：
ZI＝|yI+bI|
其中，ZI为海鸥个体与最优海鸥个体之间的距离；
海鸥个体在飞行过程中会不断地改变速度和攻击角度。在攻击行为中，海鸥个体以螺旋的飞行轨迹攻击捕食猎物，在x、y、z平面上，攻击行为为：
x′＝r×cos q
y′＝r×sin q
z′＝r×q
r＝ε×a×eqb
YI(5)＝(ZI×x′×y′×z′)+Yb(5)+ε×θ
其中，r为海鸥个体螺旋飞行轨迹每一圈的半径，q为[0，2π]之间的一个随机数，a、b为用于定义螺旋飞行轨迹形状的常数，ε为动态收敛因子，θ为服从Levy分布的随机数向量；
其中，Levy(θ)表示参数θ服从Levy分布，r1、r2分别为服从标准差为σ1、σ2的正态分布随机数，其中，σ2＝1，Γ(1+θ)为Gamma函数，Γ(1+θ)＝θ！；
在算法迭代初期，较大的攻击范围可以帮助海鸥个体更好地探索整个搜索空间，以提高种群的多样性。随着迭代次数的增加，在动态收敛因子ε的作用下攻击范围逐渐减小，海鸥个体围绕最优解进行精细地搜索，算法具备更强的局部开发能力。考虑到算法在迭代末期需要进行精细的搜索，为进一步提高算法的全局寻优能力，将Levy分布与动态收敛因子ε结合并应用到海鸥位置的更新过程。Levy分布中随机游走的特性可以提高算法跳出局部最优的能力，而动态收敛因子ε则帮助海鸥个体在迭代末期围绕最优解进行小范围的随机游走，以进一步强化算法的局部开发能力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：获取历史遗留矿区地表水环境资料；
S2：搭建地表水环境数学模型；
S3：制定典型情景方案并进行水质达标距离模拟；
S4：基于典型情景方案设置污染物河流达标断面；
S5：基于地表水环境数学模型计算河流污染控制断面污染负荷；
S6：设置河流污染控制断面阈值；
所述S2中，分别搭建水动力模块、降雨径流模块、水质模块、重金属模块的地表水环境数学模型；
所述降雨径流模块搭建如下：
其中，Si为地表储水量，m3；Qi为降雨形成的径流量，m3；Ab为流域面积，m2；rave流域平均降雨量，m；f为产流系数,K为线性衰减系数，P为常数；
所述S6中，将河流污染控制断面最大允许污染负荷与矿区废水按照排放标准达标排放的污染负荷进行对比，设置河流污染控制断面阈值；
所述S6中，设置河流污染控制断面至河流达标控制断面为河段缓冲区，河段污染控制断面为矿区污染负荷输入的概化点，基于地表水环境质量标准获取河流污染控制断面阈值要求，设置矿区废水治理目标；
所述S3中，在流域长时间序列河流水质分析的基础上，结合历史遗留矿区地表水环境资料进行分析，确定典型设计水文条件，进行地表水环境数学模型的训练；
所述S3中，基于制定的典型情景方案设计水文条件，开展河流水环境质量模拟，分析在典型情景方案下，河流污染物浓度的分布情况及确定污染物指标的达标距离，获得典型情景方案下污染物河流达标断面。
2.根据权利要求1所述的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，其特征在于：所述历史遗留矿区地表水环境资料具体包括气象数据、水文数据、水质数据及污染源负荷数据。
3.根据权利要求2所述的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，其特征在于：所述气象数据、水文数据、水质数据及污染源负荷数据通过数据拟合得到模型输入参数。
4.根据权利要求3所述的历史遗留矿区地表水环境治理界限及阈值确定方法，其特征在于，所述水动力模块搭建如下：
其中，Q为流量，m3/s；x为沿水流方向空间坐标，m；t为时间坐标，s；q为旁侧入流流量，入流为正，出流为负，m2/s；A为主槽过水断面面积，m2；g为重力加速度，m/s2；C为谢才系数；R为水力半径，m；α为水流速度分布系数；
所述水质模块搭建如下：
其中，c为浓度，mg/L；D为扩散系数，m2/s；A为主槽过水断面面积，m2；K为线性衰减系数；c2为源项浓度，mg/L；q为旁侧入流，m2/s；x为空间坐标，m；t为时间坐标，s；
所述重金属模块主要包括金属的吸附和解吸附，吸附的金属随悬浮颗粒沉降，底泥中的金属再悬浮，以及在水和沉积物交界面间金属的扩散运输；
其中：
Aadss＝kwKdSHMXSS
Ddess＝kwXHM
式中：XHM为水体中吸附态重金属质量浓度，g/m3；Aadss为吸附过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ddess为解吸过程中溶解态重金属浓度，g/(m3·d)；Ssev为沉积过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；Rresv为起悬过程吸附态重金属浓度，g/(m3·d)；t为计算时段，s；kw为水体中的解吸率，d-1；Kd为重金属在颗粒态和水之间的分配系数；SHM为水体中溶解态重金属质量浓度，g/m3；XSS为水体中悬浮颗粒SS质量浓度，g/m3；Vvsm为悬浮颗粒SS的沉降速度，m/d；z为计算层厚度，m；Rresrat为悬浮颗粒SS的再悬浮率，g/(m2·d)；XHMS为底泥里吸附态重金属浓度，g/m2；XSED为沉降通量，g/m2。
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