简要信息
【获奖类型】应用二等奖
【任务来源】黄河万家寨水利枢纽有限公司
【课题编号】环-020312
【课题起止时间】2002年8月～2007年7月
【完成单位】水环境所
【主要完成人】陈凯麒、李贵宝、张士杰、陈渠昌、刘兰芬、刘来胜、殷淑华
立项背景
黄河万家寨水利枢纽位于黄河干流托克托至龙口河段峡谷内，是山西省万家寨引黄入晋工程的水源龙头工程，水库于1998年10月1日下闸蓄水，工程主要功能为供水，其次为调峰发电。万家寨水库水功能区规划水质目标为地表水Ⅲ类水。1998~2000年工程试运行期间和2001年工程竣工环境保护验收环境调查时，水库水质均未达到规划水质标准，对未来供水功能的正常运用可能产生制约。受黄河万家寨水利枢纽有限公司的委托，我单位于2002年8月展开了“万家寨水源工程及其影响区水质分析与对策研究”的科研工作，旨在全面调查、研究分析万家寨水库及其上游黄河河道的水质状况、水库水污染原因，提出相应污染控制措施和对策，为万家寨供水水质的保护和保证提供技术支撑和决策支持。
该课题研究核心是分析万家寨水库水污染成因，这与水库上游黄河干流水文、水质和水资源开发利用情况等密切相关，而黄河水文、水质变化过程的复杂性、资料收集艰巨性等都增加了项目研究的难度和长期性。在黄河万家寨水利枢纽有限公司、黄河流域水资源保护局等单位的大力支持和配合下，课题组收集了大量万家寨水库及其上游黄河的相关水文、水质等基础资料，查阅整理了大量相关已有研究成果，并对黄河上游银川至万家寨库区干流沿线进行了现场考察调研和进行万家寨库区水温现场观测，在课题执行期间还不断补充、增加最新水库水质监测数据，对研究技术路线和研究内容进行不断完善和改进，经过2002~2007年5年时间的深入研究，取得了众多实用和有价值的研究成果。
研究内容
主要研究内容包括：
（1）万家寨水库及其上游水质水量时空变化规律研究，通过收集和整理黄河上游及万家寨库区的水文、水质和污染源数据，对水质、水量和污染排放量的历史变化过程进行统计、分析；（2）万家寨水库水污染成因分析，采用水质模型模拟分析方法，识别和确定影响万家寨水库水质的外部因素和影响区域，确定影响库区水质的主要因子；（3）万家寨水库水温结构研究，在水温现场观测数据基础上，对万家寨库区水温分布结构进行数值模拟计算，分析库区水温分布特征；（4）万家寨水库及其上游水环境承载力研究，在现有水环境承载力理论基础上，针对万家寨水库及黄河上游水质污染现状和变化趋势，提出黄河万家寨水库及其上游水环境承载力计算方法和分析成果；（5）万家寨水库水环境信息管理系统的建立，开发基于GIS的具有友好界面、方便实用的水环境信息管理系统，建立包括水文、气象、水质、污染源、社会经济、工农业用水等各类数据的水环境信息数据库，提供水质预测、水质评价等专业功能，为万家寨水库供水水质保证和安全提供决策支持；（6）万家寨水库水质保证对策与措施研究，提出保护万家寨水库水质和保障供水水质安全的措施与对策。
创新点
主要创新点包括：
（1）与工程实践紧密结合，注重数据更新
课题研究过程中，及时补充和更新水库水质变化情况，与工程运行的实践活动紧密结合，坚持以实测数据为依据，根据水库水质实时变化过程，不断完善和改进研究工作技术路线，用工程运行实际效果来检验研究成果的科学性和可靠性，实现了科学研究和工程应用的成功配合。
（2）研究成果实用性强，具有较高的技术指导作用
该课题针对实际工程的具体环境问题，以指导万家寨水库水环境管理工作为目标，研究成果既能够满足水库管理部门日常水环境管理的需要，也能为黄河流域管理机构宏观决策提供科学依据。
（3）全面和系统分析了黄河万家寨水库水环境问题
全面分析了万家寨水库及其上游黄河干流水质时空变化规律，系统揭示了万家寨水库水环境演变规律。为万家寨水库水环境保护管理和规划工作提供技术支持和科学依据，为万家寨水库水源保护的长远发展规划以及黄河流域水资源保护提供科学依据。同时，对于解决省界水污染、黄河上游水环境承载能力与生态需水的关系、实施总量控制和流域水资源综合管理等方面也具有十分重要的意义。
（4）利用水质模型模拟分析万家寨水库水污染成因
利用MIKE11水环境模拟商业软件建立了研究区域内的一维水质数值模拟模型，对青铜峡来水水质、黄河上游污染排放、青铜峡来水水量、万家寨水库自净能力、水库蓄水位、库区上游来水污染负荷、库周支流污染负荷等因素改变引起的万家寨水库水质变化进行了定量分析，确定出影响万家寨水库水质的影响区域和主要影响因子。
（5）建立基于生态、人口和社会经济的复合系统水环境承载力分析模型
根据水环境承载力的内涵，综合考虑水环境在生态、人口和经济三方面的价值，建立了基于生态承载力、人口承载力和经济承载力三个分承载力的综合水环境承载力计算和评价模型，确定出合理的指标体系和标准体系来进行万家寨水库及其上游综合水环境承载力的计算和评价。
应用前景及社会经济效益
研究成果已用于万家寨水库水环境管理工作中，为水库水质保护工作提供技术支持和科学依据。项目研发的万家寨水库水环境信息管理系统应用软件，将数据库技术和GIS技术成功结合应用，实现了水库水环境信息管理的自动化和现代化。对于万家寨水库水质改善和保护具有极大的促进作用。该研究成果对于黄河流域水环境管理工作也具有重要的指导意义，对流域水量统一调度、污染综合治理、总量控制等提供了决策支持。
