湖泊水污染控制技术

第一篇：湖泊水污染控制技术

湖泊水污染控制技术

摘要

本文阐述了湖泊水体污染的现状，湖泊数量缩减，水体富营养化以及生物多样性遭到破坏，简要说明了产生湖泊污染的原因，并介绍了湖泊水污染治理的物理、化学、生物方法。包括前置库技术、底泥疏浚、物理除藻、引水换水、化学除藻、化学除磷等。这些方法均对应不同的工程实际有各自的优势，但也存在不少缺点和局限性。湖泊水污染的治理不光是技术问题，也需要引起全社会的重视和关注以及加强立法和监管，才能达到所预期的治理效果。

关键词：湖泊水污染治理，物理方法，化学方法

绪论

湖泊是由湖盆、水体、生物群落、非生物溶解质共同构成的水生态系统和积蓄地，在人类发展的过程中扮演着重要的角色。对于人均水资源量仅为世水平1／4的中国而言，湖泊资源的利用和保护显得尤为重要。然而，随着中国发展中对湖泊资源非理性开发程度的加剧，湖泊资源生态环境遭受到极大害和破坏。

1.1湖泊生态环境退化现状

（1）湖泊数量缩减

从上个世纪50年代以来，全国围垦湖泊滩地面积达1．3万km，这使得我国大于1km

22的湖泊数量从建国初期的2848个，减少为现在的1762个，每年平均有接近20个的湖泊消失。20世纪50年代的湖泊总面积为8．18198万km，20世纪末锐减到6．86517万 km。湖泊缩减的面积超过了目前太湖、洪泽湖、鄱阳湖、洞庭湖、巢湖五大淡水湖面积的总和，其中，洞庭湖总围垦面积约在1700km以上，占了洞庭湖总面积的1／3，湖面积由建国初期的4350km，减少到现在的2432km：鄱阳湖面积由1949年的5200km，减少到目前的2933km；湖北省历史上号称千湖之省，但是现在和20世纪50年代相比，湖泊数量从1066个减少到309个，面积减少了2657km。（2）水体富营养化

目前，据有关部门对84个代表性的湖泊富营养化状况进行评价，结果表明，有44个湖泊呈富营养化状态，占评价湖泊总数的52．4％；有40个湖泊呈中等营养化，占评价湖泊总数的47．6％。据水利部水文局公布的调查报告，太湖水质为IV类和劣于IV类的水域面积占湖泊总面积的83％左右，富营养化指数达到62；滇池的水质以IV类为主，占评价面积的69％，劣于IV水质的水域面积占评价面积的31％，富营养化指数高达69-78；巢湖的中部湖区水质为Ⅳ类，西半湖的多数水域水质劣于lV类，富营养化指数达到58；绝大多数城郊湖泊也已经富营养化，杭州西湖经过清淤和换水，水质刚刚达到IV类，仍属富营养化；山东大明湖水质属劣V类，南京玄武湖水质介于IV类和V类之间；武汉东湖水质主要是V类和劣V类。多数湖泊生态系统的结构和功能退化，蓝藻水华频繁暴发，水质性缺水日趋严重。

（3）生物多样性遭到破坏

湖泊生物多样性的破坏具体表现为挺水植物及湿生群落逐渐退化零散的分布，沉水和浮水类植物急剧减少，物种单一的现象越来越明显，导致原有的湿地生态系统最终崩溃，破坏了生物多样性，改变了生物群落结构，弱化了生态功能。根据对云南滇池生物多样性的调查，水生植被在湖泊面积中的分布比重从20世纪60年代的90％，下降到了1．8％；大型水生植物的种类从20世纪50年代的28科44种，减少到12科5种；浮游植物属数由87属降

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2至45属；土著鱼种数由15种降至4种，其物种破坏程度可见一斑。

1.2湖泊水体污染的来源

湖泊水体污染的来源主要有有农业生产使用的化肥、农药污染；畜禽水产养殖中的废弃物污染；工业生产废水、冲洗废水；工业废气进入大气形成的酸雨；居民日常生活产生的洗浴等污染等。国际上按照污染物排放的特点将水体污染源划分为点源污染和非点源污染两类。点源污染是指通常有固定的排污口集中排放、排污途径明确的点状分布污染，主要包括工业企业生产废水排放污染和建有排污管网的居民生活污水排放污染；非点源污染是指没有固定污染排放点的污染，即溶解的和固体的污染物从非特定的地点，以广域的、分散的、微量的形式，在降水(或融雪)冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等)并引起水体的富营养化或其它形式的污染。非点源污染主要包括农业污染和没有建设排污管网的居民生活污染。此外，大气干湿沉降、底泥二次污染和生物污染也属于非点源污染。由于我国城市居民规模较大且相对集中，排污管网建设较为发达，而农村地域广袤，居民点分散，一般没有建设排污管网，因此，我们将城市生活污染归入点源污染，农村生活污染归入非点源污染。据此，我国湖泊水体污染源类型可以分为包括工业污染、城市生活污染的点源污染和包括农业污染、农村生活污染的非点源污染。湖泊水污染治理技术

湖泊水污染的治理技术主要包括物理方法、化学方法和生物方法以及多种方法联用。本文主要叙述物理和化学方法。

2.1物理方法

(1)前置库技术

污水进入湖泊前设置前置库，可以延长水力停留时间，促进水中泥沙及营养盐的沉降，同时利用前置库中藻类或大型水生植物进一步吸收、吸附、拦截营养盐，使营养盐成为有机物或沉降于库底，其作用相当于水处理中的初沉池。该技术不仅需要足够的场地，同时还要控制80％左右的入流水和可达到一定去除率的水力停留时间。其优点为费用较低，适应性强；缺点为在运行期间，前置库区经常出现水生植物的季节交替问题，因此，前置库技术的主要困境是植物的选取以及如何保证在温度较低的天气下的净化效率。除此之外，前置库的净化功能与河流的行洪功有时候会矛盾，所以有必要寻求一种将两者有效结合协调的方法。（2）底泥疏浚

底泥疏浚根据不同的工程目标可以大致分为以下几类：a航道疏通，旨在去除水底淤积的泥沙，加大通航水深； b水库、湖泊等增容，旨在达到贮水、排涝泄洪，调整水系、改善水流条件、改善景观等目的；c渔业应用，旨在捕获表层沉积物中亢居的鱼类和贝类；d水质改善，旨在去除湖泊、水库和河流表层沉积物中的污染物，使水体达到景观效果或饮用水源的标准。前一类为一般工程疏浚，而后一类为改善环境为目标的疏浚，即环保疏浚。环保疏浚除清除水体中污染底泥的作业外，有时还要求为水生生态系统的恢复创造条件，并防止污染物的扩散。（3）物理除藻

在蓝藻的富集区，通常采用机械除藻措施，即采用同定式除藻设施和除藻船对区域内湖水进行循环处理。这种方法能够在短期内快速有效地去除湖泊内的藻类植物，有些有商业价值的藻类还可以充分利用，但这种法通常需要耗费大量的人力与物力，而且随着藻类的不断生长，收割过程得一直持续。对于低浊高藻的湖泊水可用直接过滤除藻、微滤机除藻、膜过滤等，但原水中的试验运行工况条件、藻类特征可以接影响对藻类的去除效果。活性炭吸附对藻类、藻毒素的去除效果比较好，但水中的有机物会影响活性炭的吸附效果，且活性炭再生也较困难，其处理成本很高。此外，湖面遮光、曝气和超声抑藻技术等也有所应用，在一定程度上抑制了生物的增长，但是都很难从根本上解决水体富营养化得问题。总而言之，物理除藻虽然效果不错、无污染、无毒副作用，但一次性投入成本较高、工作量大、时间周期也比较长。（4）引水换水

通过引水、换水的方式来稀释水中的污染物质可以达到净化效果的作用。例如，苏州河在其治理过程中，就用到了调水工程且取得了较好的水处理效果；此外还有杭州西湖在1986年开始的引水换水工程，目前的引水量已达到1．2亿m3，并取得了初步的成效。对于水量小的水体来说，这不失为一种非常有效的方法，但对于蓄水量较大的水域，补水量太小起不到净化效果，反而会造成大量浪费，且引水释污后往往会呈现藻类生长加剧的趋势，因此对于富营养化严重的湖泊，还需要谨慎使用。（5）底泥覆盖

底泥覆盖指采用薄膜或颗粒材料(如粉煤灰、沸石等)覆盖湖底的淤泥，可以有效控制底泥中氮、磷等营养盐的释放，也可控制重金属及苯酚等持久性有机物的释放；此法的主要缺点是湖底表层新富营养层释放源会迅速形成。在我国，覆盖技术处于试验与探索阶段，大规模湖泊水体中的实践还较少。国内覆盖工程的首例是1999年巢湖市环城河河道采用了底泥疏浚后覆盖0．5米厚清洁细沙的工艺；2005年昆明在大清河整治中也采用了疏浚后覆盖卵石的工艺进行该河道底泥污染的治理。

2.2化学方法

（1）化学除藻

目前，国内外普遍采用絮凝、抑制和综合方法进行化学除藻，它是利用化学药剂对藻类进行杀除。化学药剂一般要求为：高效、低(无)毒、无污染、无腐蚀；同时具有缓蚀、阻垢作用或能与缓蚀剂、阻垢剂配合使用，成本低，生产及运输安全，投药方便。目前，常用的杀藻剂主要有CuSO4、KMnO4、液氯、ClO2、O3和H2O2等。化学法的辛要优点是除藻速度快、效果明显、操作简便及一次性使用成本低。缺点是长期使用一种低浓度的化学药物会使藻类产生抗药性；且可能对环境产生污染，死亡藻类所产生的二次污染及化学药品的生物富集和生物放大对整个生态系统的负面影响较大；可以说这是一种短视行为或是一种权宜之计。因此，除非应急和健康安全许可，化学杀藻目前一般不宜被采用。1999年昆明世博会期间，采用了生化、微生物和化学的“综合抑藻法”的应急除藻试验，在滇池草海进行了大面积开放性生产试验，湖水透明度明显提高，藻类数量显著降低，水质感观和景观等均好于往年。（2）化学除磷

化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应。对于较大型的湖泊，改方法不但效果不好，而且费用昂贵。

2.3生态方法

例如，以浮游动物、鱼类控制浮游植物生物调控手要有以下途径：一，先向水体中投放适当密度的鲢、鳙鱼，藻类吸收水体中的氮磷，放养鱼类摄食含氮磷的藻类，捕捞成鱼带出氮磷，从而遏制水华、减轻水体富营养化；二，放养食鱼性鱼类如鳜鱼等，抑制野杂鱼(食用浮游动物)，增加浮游动物生物量(食用浮游植物)，减少浮游植物等现存量，从而提高水体透明度并增加水体自净能力；三，放养滤食性双壳类，即蚌类(滤食能力极强)，从而使其食物——浮游植物、细菌、腐屑和小型浮游动物减少，增加水体透明度，提高水体的自净能力。较典型的生物调控是用于小而浅的、相对封闭的湖泊系统，在营养盐管理已经失败的富营养化湖泊中，生物调控已显示出明显的治理效果，且费用低。但生物调控的稳定性不够，往往仅短期有效，因此其有效性仍存在很大的争议。而且，就技术本身而言也存在一些问题，例如难以保证有足够数量的食色性鱼类来控制食植物性鱼类种群。在富营养化藻型湖泊中，不存在食鱼动物产卵及栖息场所，食鱼动物、浮游动物种群并不稳定。因此，生物调控技术也有待发展和完善。国内应用较多的是放养鲢、鳙鱼，每平方米水体放养鲢、鳙鱼40～50克，可以有效控制水华，该方法在东湖、滇池、巢湖的水华治理中得到实际应用。

滨湖带指位于水体和陆地生态态系统之间的生态交错带具有过滤、缓冲器功能，它不仅可吸附和转移来自面源的污染物、营养物，改善水质，而且可截留固定颗粒物，减少水体中的颗粒物和沉积物。同时湿地可以提供生物繁育生长的柄息地，对于保护生物多样性、减少洪水危害、保持水土等具有重要意义。可以肯定的是，在湖泊周边建立和修复水陆交错带，是整个湖泊生态系统恢复的重要组成部分。湖滨带是湖泊的重要组成部分和最后的保护屏障，加强管理和重建湖滨带工程是湖泊环境保护的重要工作。湖滨带湿地恢复应该选取当地生长适宜性强污染物净化能力较强、经济价值较好以及与周围环境协调性好的植物。湖泊周围一般有很多坑塘或藕塘等，可改造为湿地净化系统，增设配水和排水系统。湿地区的综合利用，既可净化废水，又可开发利用。结语

随着现代科学技术的发展，我国的农业、工业生产方式发生了巨大的改变，以采力、畜力、手工工具、铁器等为主的手工劳动方式，靠世代积累下来的传统经展，以自给自足的自然经济居主导地位的传统农业，逐渐向以广泛应用现代科术、现代工业提供的生产资料和科学管理方法为特征的现代农业工业转变。这一转然使农业工业劳动生产率不断提高，农业工业生产力水平达到前所未有的高度，农工产品大幅度增长，但转变过程中，一味追求经济效益、忽视生态环境的行为，带来业污染日益严重的负面影响，对生态环境尤其是湖泊水体环境构成了巨大威胁生了一系列诸如蓝藻爆发、水质退化引起的饮用水源地水质性缺水的问题。治理农业工业污染，保护湖泊生态环境，促进入与自然的和谐发展，需要我们找到污结的根源及其深层次原因，才能对症医治。

参考文献

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第二篇：世界水污染现状及控制技术

世界水污染现状及控制技术

<一>世界水污染现状

硬由“水援助”和“泪水基金”这两家国际性慈善机构发表的最新调查报告指出，目前，全球每天有多达6000名少年儿童因饮用水卫生状况恶劣而死亡。水污染问题已经成为目前世界上最为紧迫的卫生危机之一。报告还说，水污染问题在那些人口急剧增长的发展中国家尤为严重。比如，在20世纪70年代时，孟加拉首都达卡市的人口只有25万左右。但是，30年后的今天，住在这座城市中的居民已经超过1000万人。该市的一位政府官员日前抱怨说：“如今，达卡市的许多地区简直成了污水坑和化粪池，成千上万的市民长期喝不到清洁的卫生用水。而且，上述情况每分钟都在恶化„„”报告认为，农村人口大幅度地向城市集中，是导致全球水污染现象日益严重的主要原因。据统计，最近几年，全世界的农村人口向城市移民的规模，正在以每天16万人的速度增加。近日，世界卫生组织主席布伦特兰女士说：“干净的饮用水和恰当的卫生条件是最基本的人权。”据悉，世界卫生组织已经制定出一项解决全球水污染问题的“两步走”发展规划，即：在2015年之前，使全世界长期喝不到卫生用水的人口减少一半左右；在2025年之前，力争使全世界绝大多数人口都能喝上卫生用水。这份评估报告主要依据的是对各国地表及地下水质量、废水处理回收利用程度以及有关水资源保护、分配等方面的立法和执行情况等内容的考核。评估报告称，由于在水资源保护方面投入不足，印度每天有200多万吨工业废水直接排入河流、湖泊及地下，造成地下水大面积污染，所含各项化学物质指标严重超标，其中，铅含量比废水处理较好的工业化国家高20倍。此外，未经处理的生活用水的直接排放也加剧了水污染程度。俗话说，一方水土养一方人。水污染严重影响老百姓的健康。流经印度北方的主要河流——恒河已被列入世界污染最严重的河流之列。当地居民饮用和在烹饪时使用受污染的地下水已经导致了许多健康问题，例如腹泻、肝炎、伤寒和霍乱等。在印度首都新德里，有条件的家庭都给自家的自来水设施安装了净水器，桶装纯净水也日益受到人们的青睐。由于地下水污染严重，目前在印度市场上销售的12种软饮料，有害残留物含量超标。有些软饮料中杀虫剂残留物含量超过欧洲标准10倍至70倍。其实，印度政府早就认识到水管理对社会、经济发展的重要性。早在1987年，印度就制定了《国家水资源政策》。该政策明确规定，有关机构必须定期对全国的地下水资源进行评估，并提出建议。根据这一要求，印度已经逐步建立起一个较为完整的地下水资源调查统计和水位、水质监控网络。据印度水资源部提供的资料介绍，印度全国现有约5万个地下水水位、水质监控站，在不同地区打了近1.5万口监测井，每个监控站每年4次定期检查当地的地下水水位和水质，并向有关部门提交报告。在地下水水位下降到警戒线的地区，政府机构会禁止开掘新井。此外，印度政府近年来开始限制使用造成水污染的化肥、农药，对属于“排污大户”的工业企业也发出了限期整改的通知。印度环境部及地下水资源管理局还有权审查所有矿业和基建项目对地下水资源的可能影响，作为政府审批项目的参考。但是，印度水资源部的库尔马认为，尽管采取了诸多措施，但印度水污染问题仍未解决，其中的重要原因是印度过去的水管理理念只将水作为一种消费性资源，主要着眼于如何向当代社会提供足够的水资源，忽视了“细水长流”。其实水资源可持续利用对国民经济可持续发展起着关键作用，水质差、水量不足都会制约社会朝可持续发展的方向前进。印度有关人士呼吁，政府应用创新方法保障“21世纪的水安全”。人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法为人所用。据统计，目前水中污染物已达2千多种(2221)主要为有机化学物、碳化物、金属物，其中自来水里有765种(190种对人体有害，20种致癌，23种疑癌，18种促癌，56种致突变：肿瘤)。在我国，只有不到11%的人饮用符合我国卫生标准的水，而高达65%的人饮用浑浊、苦碱、含氟、含砷、工业污染、传染病的水。2亿人饮用自来水，7000万人饮用高氟水，3000万人饮用高硝酸盐水，5000万人饮用高氟化物水，1.1亿人饮用高度水。

<二>世界治理水污染的先进技术

重金属废水生物制剂法深度处理与资源化技术、树脂吸附法处理难降解有机废水及资源化技术、氮肥企业废水超低排放技术、固定化微生物污水处理技术，ABS装臵压缩排污、提高产品收率技术，炼油二级出水回用技术，碱渣废水处理技术，水处理系统受污染滤料原位再生技术，钛白废酸资源化回收再利用成套，化学氧化:曝气生物滤池废水深度处理工艺.四、面源污染控制技术，人工快速渗滤污水处理系统，塔式蚯蚓生态滤池农村生活污水处理技术，农村雨污分流面源污水土地生态处理集成技术，用于畜禽养殖污水处理工程的红泥塑料装臵及技术，北方农村污水处理。沼气生产-中水利用协同技术，五、水体修复技术，湖岸带水体生态修复的方法，用于岸边防护并有利于多种生物繁育的潜水丁坝技术，迷宫螺旋泵纳米微气泡水体环境修复技术，复合型湿地自流净化污染河水技术，一种收集蓝藻水华的装臵系统，河湖清淤底泥资源化利用技术，改性土壤湖泊综合修复技术及自动化治理专用船舶，六、水质分析与监测技术，氨氮水质自动分析仪，总磷在线分析仪，水质在线分析系统，水质安全在线生物预警系统，重金属在线监测技术，突发性环境污染事故应急监测决策系统，微囊藻产毒特性的快速测试技术，环境内分泌干扰物快速生物监测技术 第二部分：技术简介

一、饮用水安全保障技术

1、复合金属氧化物一步法除砷技术，（、高（纳米）聚合铝及其系列絮凝剂产业，化制备与应用技术，高效节能净水工艺及成套设备，优质饮用水净化技术与成套设备，基于碟管式反渗透过滤的移动式应急供水设备，粉末活性炭应急吸附技术，双控制膜层陶瓷膜管净水材料及成套装臵，高亲水纳滤膜组件及直饮水净化成套装臵。

二、城镇生活污水处理与资源化技术，无外加碳源达一级，A排放标准的工艺与过程控制技术，序批式活性污泥法达到一级，A标准升级改造技术，低能耗污水处理过程优化控制技术，雨污联合调蓄技术，臭氧-生物活性炭再生水处理反应器，新型城市污水深度处理-电厂回用成套技术，污水高效处理及回用同程化技术一体式膜-生物反应器污水处理技术，高效节能型氧化沟技术，高效好氧生物流化反应器，强化污泥过滤一体化污水处理技术，垃圾填埋场渗滤液浸没燃烧蒸发技术与设备，城市粪便减量化无害化资源化处理成套设备及工艺技术，污泥干化焚烧处理集成技术。

三、工业废水处理、回用与减排技术，苎麻脱胶废水高效处理技术，麦草制浆黑液挤压-扩散臵换集成提取技术，印染废水生尾水深度处理与回用技术，高温纺织印染废水处理回用技术与成套设备，蜡染废水处理及资源循环利用新技术，含硝基、亚硝基和偶氮基化合物的工业废水处理工艺，选矿废水处理设备，高浓度泥浆法处理金属废水新技术，重金属废水生物制剂法深度处理与资源化技术，树脂吸附法处理难降解有机废水及资源化技术，氮肥企业废水超低排放技术、固定化微生物污水处理技术，ABS装臵压缩排污、提高产品收率技术，炼油二级出水回用技术，碱渣废水处理技术，水处理系统受污染滤料原位再生技术，钛白废酸资源化回收再利用成套技术与装臵，化学氧化-曝气生物滤池废水深度处理工艺。

四、面源污染控制技术：人工快速渗滤污水处理系统，塔式蚯蚓生态滤池农村生活污水处理技术，农村雨污分流面源污水土地生态处理集成技术，用于畜禽养殖污水处理工程的红泥塑料装臵及技术，北方农村污水处理-沼气生-中水利用协同技术。

五、水体修复技术： 湖岸带水体生态修复的方法，用于岸边防护并有利于多种生繁育的潜水丁坝技术，迷宫螺旋泵纳米微气泡水体环境修复技术，复合型湿地自流净化污染河水技术 一种收集蓝藻水华的装臵系统 河湖清淤底泥资源化利用技术，改性土壤湖泊综合修复技术及自动化治理专用船舶。

六、水质分析与监测，氨氮水质自动分析仪，总磷在线分析仪，水质在线分析系统，水质安全在线生物预警系统，重金属在线监测技术，突发性环境污染事故应急监测决策系统，微囊藻产毒特性的快速测试技术，环境内分泌干扰物快速生物监测技术。

第三篇：《水污染控制技术》课程课堂教学改革与实施

《水污染控制技术》课程课堂教学改革与实施

《水污染控制技术》是环境监测与治理技术专业的主干专业课程，本文通过对课程教学内容、教学方法、教学手段等做了一些经验总结。

水污染控制技术 课堂教学 改革

《水污染控制技术》是环境监测与治理技术专业的主干专业课程，其教学效果和教学改革直接关系到该专业学生的理论知识水平和工程技能水平。同时，水污染控制技术新理论和新技术不断涌现、城镇污水排放标准被修订和执行，而相应的教材却未能及时跟上，从而对专业主干课程《水污染控制技术》的课程教学带来了很大的影响。为应对这种挑战，改善《水污染控制技术》的教学效果，我们对课程教学内容、教学方法、教学手段等进行了一些研究探索和实践，取得了一些效果，并作必要的总结。

一、该课程课堂教学存在的问题

1.教学内容多

本课程教学内容方面主要是《水污染控制技术》基础理论知识，讲解有关污水处理的各种方法及其原理，污水厂的设计、工作程序，污水厂平面及高程布置原则，单体构筑物设计要点等几部分内容。由于学时少、内容多，要求教师既要精简课堂内容又要达到教学目标，因此在教学过程中不可避免地存在一些的矛盾。

2.教学方法落后

传统的传授式教学方法注重教师的“教”而忽视了学生的“学”，没有发挥学生的主体地位，结果教师教得很累而教学效果却不一定很好。

3.教学手段单一

一般专业课的教学都是采用传统教学方式，教师在讲台上讲，学生在下面记，课堂信息量有限，板书的图形示意也很难反映复杂的空间概念，容易造成学生对某些知识点的困惑，从而影响其学习的积极性和效果。

二、课堂教学改革与实施

1．改革教学内容

在《水污染控制技术》教学中，一是应重视本专业相关课程的知识整合与衔接，加大理论学时，加厚基础理论学习。通过对流体力学、化工原理等课程理论知识的回顾，对水泵运行特征、水头损失和流量计算、水泵选型以及水泵站联合运行的水力学计算等进行系统的对比归纳，引导学生把不同水泵类型与污水泵站、雨水泵站的选型有机结合起来；二是多综合，重能力，把现代技术与先进的理论适时适地地传授给学生。结合水污染控制理论和工艺技术的进步，以及我国规范、标准的改进，及时更新过时工艺技术，压缩了AB法、生物转盘、污泥厌氧消化等教学时数，增补了生物脱氮理论、化学除磷技术(包括一级强化工艺)、曝气生物滤池等新技术，并对人工湿地的技术经济性进行了分析。同时结合近年毕业设计中工艺方案选择、构筑物计算与图件绘制等方面存在的共性问题，针对性地进行了城市生活污水和工业废水工艺方案选择的教学讨论和工程设计出错的原因剖析。

2．重视教学方法

为深入开展《水污染控制技术》教学改革，教师应一直积极从事本课程建设，坚持教学研究，逐步形成了严谨的治学氛围。主讲教师认真备课、进行多媒体课件制作，精心设计板书、课堂提问、讨论、案例教学、习题课等各个教学环境，并通过创新思维、严谨治学、生动教学驾驭课堂，启发、教育和感染学生；在教学中，倡导少、精、新的教育理念，改变传统的传授式教学，将启发式、互动式和开放式的教学方法应用于课堂，通过归纳对比精简知识点，提供精心组织的教学内容，增补具有前瞻性的新理论和实用工艺技术，组织学生课上交流和课下讨论，布置大作业，引导学生归纳和消化所学知识，形成了师生互动交流和同学间的合作，提高了学生的学习兴趣，培养了学生的创新思维和团队精神，并借助参观――学习――实践(含课程设计)的教学过程，把水污染控制理论和工程设计紧密地联系起来，提高教学效果。此外，在教学中有针对性的进行教学问卷调查，检查教学中存在的不足，并及时改进教学。

3．营造多元教学模式

为营造多元教学模式，我们将多媒体教学和常规教学有机结合起来，合理选择和应用现代多样化教学手段组织教学。为提高多媒体质量，课件设计制作严格以教学大纲、适宜教材、成熟教案为基础，充分整合课程体系的知识结构和理论体系，使教学内容具有科学性、先进性和创新性。由于《水污染控制技术》为专业技术课，我们在教学中采用了传统板书辅以多媒体课件进行教学，工整板书和推导计算利于学生充分理解和消化课堂知识。同时，公式和工艺流程多，基本原理和工程技术应用多，针对这一特点，教学中选择了传统板书和多媒体课件并重的教学方式，以加大教学信息量；同时课堂视频播放单体构筑物、污水处理厂工艺流程、工业废水处理站工艺流程等教学DV片，提高课堂教学直观性、动态性和交互性，拓展学生积累知识和利用知识的能力，改善学生的主动学习状态，从而提高教学效率和教学质量。

4．强化实践教学

推进实践教学模式改革，引导学生主动实践、创造性实践。实践教学模式改革的措施包括，不断优化实验教学内容，及时将科研成果引入教学，开发、增设综合性、设计性实验，在实验过程中，鼓励学生充分发挥想象力和创造力；鼓励独创性实验，支持以问题为中心的团队探究性实验；通过引导大学生参与教师科学研究项目或自主确定选题开展研究等多种形式，进行探索性研究工作等。

实验方案的确定：实验分组进行，各实验小组根据实验要求，自行设计实验方案，在与老师进行讨论的基础上，确定实验方案，然后进行实验；对实验数据进行整理与分析；最后在实验讨论课上进行报告。教师职责引导和启发：学生分组进行实验，理论课主讲教师在实验课前与每组学生进行方案讨论；实验现场指导实验，及时解答学生问题；参与课堂讨论，点评学生实验。这种开放和研究型的实验教学模式，可收到良好的教学效果。学生通过自己对实验的设计和分析，加深对理论课基本原理的理解。同时学生还扩充自学许多课外知识，扩展了知识面，提高了分析问题和解决问题的能力，对主讲教师提出了更严格的要求。很多学生认为这种开放型实验教学非常有趣，提供了充分发挥才能和创新性思维的空间，激发了学习兴趣和主动性。

参考文献：

[1]成官文，解庆林，朱义年等.《水污染控制工程》课程改革与实践[J].理工高教研究，2006，25（1）：102-103.[2]王中华，曹建.高职《水污染控制工程》课程教学改革与实践[J].泰州职业技术学院学报，2008，8（2）：64-65.[3]赵慧，谢希栋.深化教学改革推进创新教育――加强水污染控制工程课程教学改革与实践[J].化工高等教育，2008，（1）：93-95.

第四篇：水污染控制课程论文

课 程 论 文

学 号： XX13020300XX 姓 名： XXX 专 业： 水利水电工程 指导老师： 朱亮老师 任课老师： 朱亮老师

水质水量联合调度研究现状与发展趋势

水质水量联合调度研究现状和发展趋势

XXX

（河海大学水利水电工程学院，江苏 南京

210098）

摘要：水资源短缺和水质恶化等问题是当前制约我国社会经济发展的重要因素之一，可通过水质水量联合调度方式解决我国当前水资源问题。介绍了水质水量联合调度的概念和重要性，简析了国内外水质水量联合调度的研究现状。针对现有的调度模型进行了分析，提出了水质水量联合调度中存在的水质水量相互影响考虑不足缺少统一有效的模型空间分配模型欠缺等问题，并对我国水质水量联合调度研究工作进行了展望。关键词：水质水量；联合配置；研究进展；调度模型 引 言

水资源短缺是制约经济社会可持续发展的主要因素之一，缺水很大程度上是由于资源得不到科学分配和合理利用所造成，因此加强水资源的管理调度是提高水资源利用效率的重要方向。水量调度管理是一个逐渐发展的过程，从最初的用水量控制为主到总量与用水效率并重。随着社会生活水平和工业化程度的提高，水质恶化逐渐成为缺水的重要原因，频繁发生的水污染事件使得环境质量降低，生态系统退化。从水务一体化管理的发展趋势来看，水量和水质的联合调度是未来水量调配和水污染控制的主要决策技术。

从配置的角度分析，水量和水质是水资源的二重属性，二者相互影响不可分割，不同用水对水量水质的要求不同，需要结合水质要求对水量进行分配。从污染控制的角度考虑，水资源开发利用影响水循环，进而影响到水污染的治理，因此污染控制应和水资源开发利用统一考虑才能实现流域水环境质量的根本改善，通过水质水量联合模拟的模型和方法，实现对区域水量和水质的联合调度，达到水资源利用与区域环境保护的双重目标。实现水质水量统一合理的配置，必将有利于水环境与生态的改善和保护，最终实现水资源开发利用的良性循环。

本文联系最新发展动态归纳总结了水质水量联合调度的具体概念，通过对国内外水质水量联合调度的研究现状发现现有的问题。并针对现有的调度模型进行分析，从而提出我国水量水质联合调度过程中存在的问题和急需改进之处。水质水量联合调度研究概况

水质水量联合调度的基本思路是：根据水资源管理的需求，水量水质联合调控的目标包括污染控制、水量配置和水生态保护。根据不同目标给出相应的控制方案，最后进行水量水质联合配置，形成总量控制方案，并进行方案后评估分析。2.1 国外研究概况

水质水量联合调度是指按照流域水资源综合管理的理念，以防洪安全保证为前提，以流域水生态功能目标需求为导向，依托各种水利工程或非水利工程调度措施，优化调整径流的时空分配特征，从而实现水资源的经济、社会和生态环境综合效益最大化的一种水资源开发利用模式。按照调度目标指向可以分为以提高水环境容量改善水质状况为目标的水质调度和以保障环境流量为目标的生态调度，按照调度所依托的水工程类型可以分为水库（群）调度、闸坝（群）调度及流域综合调度，按照时段划分可以分为常规调度和应急调度。

国外对于水质水量联合调度的研究较早。从20世纪80年代后期，随着水资源研究中量与质统一管理理论研究的不断深入，国际上从单纯的水配置研究发展到水量、水质统一配置模型研究，从追求流域经济最优到追求流域总体效益最优为目标的合理配置研究，更加重视生态环境与社会经济的协调发展。

Afzal Javaid等人于1992年提出了针对某个地区的灌溉系统建立了线性规划模型，对不同水质的水量使用问题进行优化该模型能得到一定时期内最优的作物耕种面积和地下水开采量等成果，在一定程度上体现了水质水量联合调度的思想[1]。Lind.Owen.T等人，在2002年对查帕拉湖进行水质分析时，发现水质问题明显取决于水量，这就决定了水质水量问题必须统一协调考虑[2]。Gines.Munoz.J，2006提出将水质水量协调统一的方法用于解决水质有问题的大坝，建立系统评价模型决定大坝下泄水量等数据，该实例详细描

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水质水量联合调度研究现状与发展趋势

述了解决水质问题的方法[3]。Vink.S等人在2009年针对Bowen盆地进行的研究中，分析了水质水量中存在管理与被管理脱节的问题，而后者作为一个单独的环境问题正越来越明显，由此得出水质水量问题必须作为一个综合系统进行管理[4]。

综上所述，国外对水资源配置的研究从地表水和地下水的联合调度开始，在水量调度的基础上，逐渐将水质加入对水量调度的分析中在对不同的湖泊河流的研究中，发现了水质和水量之间存在着不可忽略的互相影响关系，得出了水质水量联合调度在水资源调度中的重要性针对不同河流湖泊的具体情况，国外学者综合考虑了水质水量的联合合理配置，也提出了解决相应问题的水质水量联合调度模型。2.2 国内研究概况

20世纪90年代，随着社会经济发展对水资源优化配置的需求变化，我国的水质水量联合调度研究逐步开展。在1996年，徐贵泉等研制出适应性较强的河网水量水质统一模型——Hwqnow模型，提出了调水改善水环境的措施，并应用于上海浦东新区河网水环境而进行的调水方案研究[5]。同年樊尔兰等在分析水库水温、水质与取水水位的基础上，建立了分层型水库水量水质综合优化调度的动态确定性多目标非线性数学模型，运用逐次逼近的逐步优化法对数学模型进行求解计算[6]。

张文鸽于2003年在《区域水质水量联合优化配置研究》中，以可持续发展为基础，以社会、经济、环境综合效益最大为目标，建立了区域水质水量联合优化配置模型。模型中考虑了社会目标、经济目标、环境目标的识别和度量方法，给出了三类目标的具体表达式[7]。在2004年，王好芳等则提出基于量与质的多目标配置模型，在水资源配置中嵌套了水质分析模型，为了使有限的水资源更为有效地发挥其使用价值，在其合理配置时应充分考虑水资源的水质，使不同水质的水资源尽量满足不同行业或用户的生产、生活需要[8]。

在2005年，郭新蕾结合岐江河及相关水系的实际情况，建立了相应的水动力模型，并与反映耗氧有机物的BOD5-DO水质模型相耦合，形成了水动力水质模型[9]。同年曹茜建立目标函数为绿色效益最大的水资源配置模型，将水质状况代入模型，构建了以水资源价值为基础的分质供水引导模式，初步实现了分质供水，实现了配置过程中水质与水量的耦合[10]。在2006年，吴浩云提出了水量水质一、二维模型耦合模拟的逐时段嵌套模式，建立了考虑供水保证、水质改善、防洪安全等多目标选择的优化调度模型，并以交互方式实现水量水质模型与调度模型间的耦合[11]。2007年，牛存稳在分布式水文模型（WEP-L）的基础上建立了流域水量水质综合模拟模型。该模型描述了不同点源和面源污染物的产生过程、入河过程及其在河道中的迁移转化过程，为水量水质综合调度提供了很好的工具[12]。

2010年，游进军等总结了水量水质联合调度的思路，提出根据不同目标给出相应的控制方案，最后进行水量水质联合配置，形成总量控制方案并进行评估[13]。2012年，朱磊等针对干旱半干旱地区的重度污染河流，建立了水质水量响应关系程序，对不同频率来水条件下的丰、平、枯水期的水质水量响应关系做了定量研究[14]。

综上所述，国内水质水量联合调度始于平原河网和湖库的水环境整治工作。在2003年全国水资源综合规划工作中，水资源数量与质量联合评价方法已作为研究的重点之一。2005年的第四届环境模拟与污染控制学术研讨会上，明确指出水质水量的联合配置和调度是水资源优化配置的研究方向。但“十二五”以前，国内对水质性缺水及水质水量联合配置研究还比较少，在配置过程考虑水质影响主要体现在分质供水思想，以水质作为约束条件来进行水资源优化配置。水质水量模型建立的研究

国外以水资源系统分析为手段，水资源合理配置为日的的研究始于20世纪40年代，随着大系统分析理论、数学规划和模拟优化技术等在水资源领域的应用，促进了水资源优化配置模型的不断发展。本文主要介绍以下几种配置模型：基于地理信息系统的水质水量联合配置模型、基于数值模拟的水质水量联合调度模型、基于生态经济学的水质水量联合调度模型。3.1 基于地理信息系统的水质水量联合配置模型

在对传统的流域水质评估方法的改进中，可采用地理信息系统（GIS）进行野外数据采集和水质水量模拟。该技术包含两个方面：①基于GIS的数据采集；②模型拟合。

基于GIS的数据采集是指通过便携式电脑、无线通信和互联网技术实现采集数据。模型拟合是指采用基于GIS的分布式模拟预测流域的水质和水量。这种模型的建立主要着眼于解决水质水量测量问题，通过

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水质水量联合调度研究现状与发展趋势

选择合适的野外站点，这种方案可以将各站点采集到的水质参数图形化，并将这些数据与当地的土地土壤类型和河流水文特征结合起来。这些成果形成的数据体系在各方面都较为全面可信，为水质水量的联合调度提供有利的条件。

3.2 基于数值模拟的水质水量联合调度模型

该模型针对水质水量模型优化的复杂性，对水质水量数值模拟的格式算法、优化调度的目标函数及约束条件、模拟与优化模型的协调衔接等关键环节，提出了合理可行的处理方法。该模型的目标函数为：

minFi1ni((Git)Cit)（1）

式中：n为分区数；i为第分区水质改善的权重系数；Cit为第t时段第i分区的水质控制指标；Git为第t分区第i时段的分水量；(Git)为第t时段第i分区引入Git水量时水质指标的状态响应函数。

模型的约束包括水量平衡约束、水质控制约束和工程控制方面的约束。在模型求解方面，可采用动态规划进行求解。在动态规划递推过程中，对每一组合策略需调用水量水质模拟模型进行浓度计算；递推与回代计算完成后，得到各分区分水方案。据此确定主要水工建筑物的运行方案，然后利用水量水质模拟模型进行模拟计算得到受水区控制点水量水质的分布状态，转入下一时段计算。如此循环，得到整个调度时段的配水方案。

这一模型适用于水资源空间分配上实现宏观调度与微观模拟的结合。但该模型只在时段内水量空间分配上实现了水资源的宏观调度与水量水质微观模拟的结合，还有待在整个调度期进行深化。3.3 基于生态经济学的水质水量联合配置模型

该模型以生态经济系统结构优化限制因素原理，由配置方案生成模型和配置方案效果评价模型组成，考虑生态经济系统的生态经济阈和水质水量联合配置可行方案拟定。该模型侧重于在生态经济学的指导下协调生态环境效益、经济效益和社会效益，因此是一个复杂的多目标模型。

为保证其可行性，借助多个模型组成的模型体系来实现，该模型体系分为成水质水量配置方案的核心模型和辅助模型两类。而在每个模型的建立中，由于水资源生态经济系统的社会效益和生态环境效益构成复杂，很多效益方面无法进行量化，也即定量的评价无法满足要求，需要有不确定性评价来做补充和完善。保证生态经济学的水质水量联合配置模型的优越性。现有研究存在的不足及解决途径

4.1 存在的不足

（1）水量调度和水质模拟的过程结合不足

目前，水质水量联合调度技术在流域中的应用较少，现有水质水量联合调度实践主要是以减污和环境流量控制的应用为主，或以水质为约束目标进行水量分配调度研究为主，即水质和水量的模拟存在机理层面的分离。且目前对水资源的调度分析主要是基于静态的水资源评价结果，未考虑人工水循环系统和天然水循环系统之间的动态作用关系，需对水量和污染负荷双重平衡关系进行交互式分析。

（2）流域整体调度研究尚显不足

现有水质水量联合调度研究主要集中于平原河网地区，侧重于利用水动力学模拟，在河网概化上提出对局部区域治理目标的应对措施。尚未考虑以流域整体为研究对象的调度方案，当上下游边界条件关系变化时，不能较好地揭示流域整体条件下水质水量之间的动态响应关系。

（3）宏观目标和微观控制措施之间缺乏有机的耦合关联

水资源管理及污染控制目标通常是以流域和区域为制定对象，但实际模拟过程中必须考虑不同类别措施的组合性影响。未来管理中需将用水总量控制目标与微观管理定额相结合、污染负荷排放总量指标与纳污能力条件相结合，这就要求更好地分析流域层面目标控制与模拟层面具体措施影响效应之间的作用方式和关联效应。

（4）缺乏对调度方案有效性评估方面的深入研究

水质水量联合调度的最终目的是寻求经济社会发展、生态环境保护、水资源可持续开发利用间的动态

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水质水量联合调度研究现状与发展趋势

平衡，实现水资源综合效用最大化。由于水质和水量相关调度措施具有多样性，不同侧重的措施之间具有同向和异向的影响作用，同时对生态系统也具有不同影响。如何分析措施的综合效应，建立综合的调度方案费用效益评价体系和相应评估方法具有较大的研究空间。4.2 解决途径

针对上述问题，在实践中需对水资源水质水量联合调度做进一步改进和完善。（1）调度方案实施方面

现在的水质水量统一调度模型大多与计算机技术结合不够紧密，使得一系列的数学模型难以做到令决策者满意，这就阻碍了水质水量统一模型的应用和推广。因此，针对数学模型的局限性，可研究ES和DSS技术。对此类决策支持系统的研究，可以加大理论与实际的联系，加强数学模型在实际运用中的适应性。计算机技术在优化调度模型建立中的运用，也可以令调度方案更能适合环境要求和决策要求.（2）从流域层面综合考虑

从流域层面综合考虑水质水量联合调度的思路。根据水质水量联合调度的实践需求，流域调度越来越强调综合性管理需求。因此，须从“人工—自然”二元循环间的相互作用、流域的整体性、流域宏观层面的目标控制和流域微观层面的具体模拟等方面来综合考虑，以便更好地对流域进行水质水量的联合调度研究。

（3）完善水资源调度制度建设

依法、依规调度是保障水资源调度顺利开展的前提和基础。因此，要抓紧制定和完善水资源调度法规体系，依法规范调度程序、制度、手段，加强配套规章制度建设，增强水资源调度可操作性。对于应急调度要结合实际情况着手研究相应的管理办法，逐步规范调度，建立长效机制，使应急调度的管理方式趋于常规化。

（4）建立水污染防治新思路

将达标排放和总量控制结合起来，将污染减排和水量调控结合起来，进一步加强陆域污染负荷产生排放与水质日标的整体调控管理，加强水量和水质的整体调控，形成现代流域治理新理念。一方而，需要根据各个流域污染总量控制日标和流域经济发展结构特征，反推制定更为严格的行业排放标准及污水处理标准；另一方而，按照水量调控的要求，制定更为严格的行业和用户节水标准，同时按照水功能区的要求，适当调整水利工程调度运行规则，合理增加水环境容量

（5）加强动态监测和管理

提高水质水量监控管理水平，并将管理需求与监测点、断而的监控紧密结合，实现对污染负荷、排放和迁移转化的点线而立体监测。通过对水质水量总体调控的日标、可行手段和水环境量化评价关键因子进行模型标准化分析，提出基于分行业、涵盖点而源污染负荷的源头示踪分析技术，在机理过程分析和全而监测的基础上实现水环境不达标的溯源追踪，进而为污染动态监管提供支持

（6）开展水质水量联合调度关键技术研究示范工作

以协调“生产、生活、生态”用水为切入点，以在维持湖库河流主体功能基础上的河流生态基流保障、水体功能达标、水生态完整性保护为低、中和高日标，以流域水质水量联合调度模型为平台，以多类型水源开发利用、库群调度、闸坝调控等为手段，在流域控源基础上，结合河流流域水文水资源状况与水系湖库特点，钊一对重污染河流(段)和生态基流严重匾乏河流，发展水质和水量优化调配技术并开展示范工作。进而形成而向水生态完整性的环境流量计算技术体系，为环境流量适应性管理提供支持。结 论

本文联系水质水量联合调度的最新发展动态归纳总结了水质水量联合调度的具体概念，通过对国内外水质水量联合调度的研究现状发现现有的问题。并针对现有的调度模型进行分析，从而提出我国水量水质联合调度过程中存在的几点问题和并针对提出的问题提出了相应的改进与解决措施。水质水量联合调度与人们的生产生活息息相关，在进行建设或者改革的过程中，宣传教育是十分必要的，一定要充分调动人们的积极性，保护我们共同的水资源是每个人应尽的责任。

但由于水质水量联合调度尚在建设当中，各种模型技术都存在不确定性，本文的研究内容需要随着水改革的不断进行而加以深入。

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水质水量联合调度研究现状与发展趋势

参考文献：

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第五篇：水体污染控制与治理-湖泊科学

关于“水体污染控制与治理”专项

国务院总理温家宝12月26日主持召开国务院常务会议，审议并原则通过“新一代宽带无线移动通信网”、“水体污染控制与治理”和“重大新药创制”3个国家科技重大专项实施方案。

“水体污染控制与治理”科技重大专项由环保总局牵头组织实施，环保总局为组长单位，科技部、发改委、财政部、建设部、水利部、农业部、教育部、中科院、工程院等九个单位为成员单位，国家将投入一定数量的资金予以支持。这是迄今为止我国资金投入总量最大的环境科研项目。

国家环保总局局长周生贤表示，“水体污染控制与治理”科技重大专项要突出三个重点，一是饮用水安全，二是流域性环境治理，三是城市水污染治理。他说，“水体污染控制与治理”科 技重大专项，要围绕国家环保目标，通过研究，提出解决中国水环境问题的战略思路和技术措施，为改善中国水环境质量、确保饮用水安全提供技术支撑。要通过实 施重大专项，实现科技发展的局部跃升和突破，带动相关领域技术水平的整体提升和环境治理的跨越式发展。要搞清水污染对经济、社会发展的主要制约因素，基本 阐明中国区域性、流域性重大水环境问题形成的机理和机制，以解决关键技术为核心，攻克一批具有全局性、带动性的饮用水安全保障技术、水污染治理关键共性技 术，并通过开展工业废水治理技术研发与示范，开展区域、流域水污染治理技术集成与示范，全面推进水污染防治工作。

由八十六位在中国环保领域享有盛誉的专家学者组成的“环保智囊团”今日亦在京成立。这个“智囊团”，由国家环境咨询委员会和环保总局科学技术委员会组成。

“十一五”期间，建设部将会同相关部委共同实施“水体污染控制与治理”国家科技重大专项，“水体污染控制与治理”（以下简称“水专项”）是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》（以下简称“纲要”）确定的16个 重大科学技术研究专项之一，该专项实施关系到主要污染物减排和水污染治理目标的完成，关系到人民群众的切身利益，责任重大，任务紧迫。水专项目标定位于为 水环境改善、水体污染物减排和饮用水安全保障提供强有力的科技支撑，将水专项实施任务与国家重点污染治理工程和流域水污染治理规划有机衔接，与地方治污工 作密切结合，紧扣《纲要》要求，精心组织，周密部署，合力推进，积极推动专项的启动，目前专项工作已取得阶段性进展。《水专项实施方案》紧紧围绕《纲要》要求，以水环境质量改善和水体污染物减排国家目标为导向，在河流水环境整治、湖泊富营养化控制、城市水环境综合整治、饮用水安全保障、水环境综合管理与监控预警等五个主题开展研究，分三个阶段（2007－2020年，共15年）予以实施。

目前，水专项在围绕《纲要》要求的基础上，与国 务院节能减排工作方案相结合，充分考虑了近期我国水体污染的总体形势和发展趋势，在专项重点任务设置上，注重了污染源控制与治理共性技术的创新和集成，从 而为减排目标的实现提供技术支撑和储备；在水专项项目示范地的选择上，注重与近期国务院节能减排工作安排和地方重大污染控制计划相衔接，重点考虑了“三河”（淮河、海河、辽河）、“三湖”（太湖、滇池、巢湖）、“一江”（松花江）、“一库”（三峡水库）在内的国家水污染重点控制区域，以及珠三角、长三角和环渤海等城镇发展密集地区。