第1章绪论
　　1.1　区域自然环境概况
　　1.1.1　区域简况
　　太湖流域（浙江片区）位于浙江省北部，北邻江苏省，东邻上海市，西面为安徽省，区域位置介于30°6′～31°10′N，119°14′～121°16′E之间。流域面积为12272km2，涉及行政区有杭州市、嘉兴市及湖州市3个市，又称杭嘉湖流域，包括杭州市区（主城区）、余杭区（部分区域）、临安区（部分区域）、嘉兴市区、桐乡市、海盐县、嘉善县、平湖市、海宁市、湖州市区、安吉县、长兴县、德清县13个县（市、区）。受地势制约，水流由西南向东北自然流入太湖和黄浦江。杭嘉湖河网区高程图见图1-1。
　　2013年太湖流域（浙江片区）总人口约为965.7万人，人口密度达787人/km2。地区生产总值9033.82亿元，约占全省的24.1%，人均地区生产总值达到93547元，比浙江省人均高25216元，是浙江省内经济*发达的地区之一。
　　图1-1　杭嘉湖河网区高程图（30m×30m）
　　资料来源：2009年中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站
　　1.1.2　地形地貌
　　区域西部为苕溪流域，天目山将其一分为二，东、西苕溪分别发源于天目山的南、北麓，向北流入太湖。流域地势呈南高北低。上游为构造剥蚀低山丘陵区，山峰海拔一般在500m以上，山势相对峻峭。中下游为剥蚀堆积丘陵平原区，地形平坦，地面高程2～6m，局部有孤山、残丘分布。土壤主要有中低山黄壤、低山丘陵红壤、丘陵灰泥土、水稻土等。流域内植被属亚热带常绿针阔混交类型。
　　区域东部为杭嘉湖平原河网区，地势低平，平均海拔在3m左右。地面形成东、南高起而向西、北降低的以太湖为中心的浅碟形洼地。平原河网稠密，河网密度平均12.7km/km2，为中国之冠。平原表层沉积物以细颗粒泥沙（细粉沙、黏土）为主，属河流湖泊堆积物，其南缘属潮滩相沉积物，土质粗而疏松，地面缺少湖泊、水系变稀，地形相对高亢。
　　1.1.3　气候特征
　　区域地处亚热带季风气候区，四季分明、温和湿润、降水丰沛，多年平均温度为15.5～15.8℃，*低月平均气温（1月）为1.2～0.2℃，*高月平均气温（7月）为32.6～33.6℃。全年无霜期在224～246天。受海洋气流影响，风向季节变化明显，夏季盛行东南风，冬季盛行西北风。
　　区域多年平均降水约为1336mm，其中浙西区和杭嘉湖平原河网区的多年平均降水量分别为1452.3mm及1214.1mm。受大气环流影响，流域内的降水量年际变化较大，年内分配不均。5～6月受梅雨影响，8～9月又受台风暴雨影响，降水强度大，5～10月降水量占全年降水量的2/3以上。流域西南部天目山区是浙江省暴雨区之一，流域性洪水主要由梅雨和台风雨造成。多年平均水面蒸发量在800～900mm，平原区气温高，蒸发量较大。
　　1.2　社会经济概况
　　1.2.1　人口
　　杭州市2013年年末户籍人口数706.61万人，其中，农业人口312.73万人，非农业人口393.88万人；常住人口884.4万人，其中城镇人口662.42万人，城镇人口比例74.9%②。
　　嘉兴市2013年年末户籍人口345.93万人，其中，农业人口186.7万人，非农业人口159.23万人；常住人口455.80万人，城镇人口比例57.1%③。
　　湖州市2013年年末户籍人口262.49万人，其中，农业人口169.59万人，非农业人口92.90万人；常住人口291.60万人，城镇人口比例43.3%④。
　　1.2.2　经济状况
　　杭州市2013年实现地区生产总值8343.52亿元，比上年增长8.0%。第一产业增加值265.42亿元，第二产业增加值3661.98亿元，第三产业增加值4416.12亿元，分别增长1.5%、7.4%和9.0%。人均生产总值94566元，增长7.4%。按国家公布的2013年平均汇率折算，为15271美元。三次产业结构由上年的3.3∶45.8∶50.9调整为2013年的3.2∶43.9∶52.9⑤。
　　嘉兴市2013年实现地区生产总值3147.66亿元，比上年增长9.3%，增幅比上年提高0.6个百分点。第一产业增加值155.62亿元，增长0.8%；第二产业增加值1726.73亿元，增长9.9%；第三产业增加值1265.31亿元，增长9.4%。按常住人口计算，人均地区生产总值69164元（按年平均汇率折算为11169美元），增长8.9%。三次产业结构由上年的5.2∶55.5∶39.3调整为4.9∶54.9∶40.2⑥。
　　湖州市2013年实现地区生产总值1803.2亿元，比上年增长9.0%。第一产业增加值125.6亿元，增长0.7%；第二产业增加值953.2亿元，增长10.1%，其中工业增加值861.1亿元，增长10.8%；第三产业增加值724.4亿元，增长9%。三次产业结构比例为7.0∶52.8∶40.2。按户籍人口计算的人均地区生产总值为68839元，增长8.7%，折合11116美元；按常住人口计算的人均地区生产总值为61953元，增长8.7%，折合10004美元⑦。
　　1.3　河流水系及分区
　　1.3.1　河流水系分区
　　区域水系包括长兴水系、苕溪水系、运河水系和上塘河水系（图1-2）。
　　长兴水系：长兴区域内北部水系发源于西部山区，由西向东入太湖。北部干流水系有合溪港、长兴港、泗安塘等31条，全长417.4km，流域面积约为1735km2。
　　苕溪水系：是太湖流域内*有代表性的山区性河流，发源于浙西的天目山南北麓，分东苕溪和西苕溪两支，分别向北流，于湖州市杭长桥会合（李恒鹏等，2004），后由小梅口、新港口、大钱口等注入太湖。苕溪水系向东与杭嘉湖平原河网相通。东苕溪干流长150km，集水面积为2265km2，西苕溪干流长143km，集水面积为2267km2。
　　图1-2　杭嘉湖河网区主要水系分区图
　　运河水系：浙江省境内水面面积近633km2，河道总长度24600km，河网密度3.8km/km2。河网平坦密度约10%，南部杭州湾沿岸一带较疏，为4%～6%，北部滨湖临浦一带较密，为12%～17%。运河水系中重要的流域或地区性骨干河道按排水方向有北排入太湖、东排入黄浦江及南排入杭州湾（钱塘江）等河道（胡尧文，2010）。运河水系本地产水及西部山区来水（东苕溪导流港东泄）主要通过河网调蓄后向东、向北泄入黄浦江。入黄浦江的水流大体又分成三路：一路承转杭州市城区、余杭区、德清县、桐乡市、湖州市郊来水，经由頔塘、澜溪塘为主的北排通道河道，在太浦河芦墟以西南岸汇入太浦河，排泄入黄浦江；另一路承转桐乡市、嘉北地区（嘉兴市秀洲区及嘉善县）来水，经由嘉北水系汇入圆泄泾入黄浦江；再一路承转铁路以南地区的嘉兴市郊、海宁市、海盐县、平湖市等来水由上海塘、广陈塘等汇入大泖港入黄浦江（王江飞，2015）。
　　上塘河水系：面积约398km2，主流上塘河北岸筑有堤防及闸堰，控制上塘河水位高出运河水系1.5m左右，形成单独小水系。历史上上塘河地区产水通过堰闸大部分排入运河水系（黄可谈，2008）。
　　随着一批水利工程，特别是“引江济太”工程的实施，太湖流域的水情格局发生了一些新的变化，浙江省环湖断面发生倒流的频率明显提高。杭嘉湖地区水资源总量为79.2亿m3（不含太湖补水量），占全省的8.3%；人均水资源占有量为743.4m3，远低于全省水平（1760m3/人）（王江飞，2015）。
　　1.3.2　主要入太湖及黄浦江河道
　　区域入太湖河道（溇港）历史上有34条，现今尚保留22条，主要有大钱港、罗溇、幻溇、濮溇、汤溇等5条。入湖溇港现状河道总底宽约100m，底高程0.84～2.34m，河道总长度约101km。
　　区域入黄浦江河道主要分为三部分：一是排水走廊系统（现称北排通道），主要有南横塘、北横塘、頔塘、双林塘、练市塘、九里塘、白马塘、金牛塘及澜溪塘等，总长度近690km，现状河道在江浙边界的总过水断面约690m2；二是嘉北水系，东西向骨干河道有三店塘、清凉港、新景港、红旗塘、横枫泾、俞汇塘及凤家圩港等；南北向骨干河道有苏嘉运河、梅潭港、芦墟塘、红菱塘、坟墩港、丁栅港等，总长度近230km；三是沪杭铁路以南入大泖港水系，主要有平湖塘、乍浦塘、上海塘、广陈塘等骨干河道，总长度约105km。
　　1.3.3　引调水工程布局
　　区域引调水工程包括环湖河道整治工程、太嘉河工程、平湖塘延伸拓浚工程、扩大杭嘉湖南排工程和清水入湖工程。其中，环太湖河道整治工程主要整治杭嘉湖东部平原两条入湖河溇——罗溇和濮溇；太嘉河工程主要整治杭嘉湖东部平原两条主要入湖骨干河道——幻溇和汤溇；平湖塘延伸拓浚工程由独山闸及独山干河、北市河、南市河、东市河、平湖塘、南郊河等配套河道组成；扩大杭嘉湖南排工程主要由长山河排水泵站、南台头排水泵站（包括南台头干河防冲加固工程）、杭州排涝枢纽工程（包括三堡排水泵站、八堡排水泵站）、长山河延伸拓浚工程、盐官下河延伸段整治工程、长水塘和洛塘河整治工程组成；清水入湖工程包括西苕溪整治工程、东苕溪整治工程、长兴港整治工程和杨家浦港整治工程（胡尧文，2010）。
　　1.4　水文情势分析
　　区域水文资料主要有76个水文站、水位站数据，以及77个雨量站日雨量数据，14个蒸发站日蒸发数据⑧。
　　区域11月至次年4月是非汛期，非汛期流域内河道保持了由南向北、由西向东的总体态势。区域主要入杭州湾及入太湖河流均建有闸站，主要作用是为当地的防洪排涝及供水服务。闸门的启闭根据当地水位决定，尽量维持在适宜水位范围内。非汛期一律采用自引或自排，不动用泵站。因此，非汛期河道由于兼具引水、排水功能，其流向受人为影响较大。
　　区域5～10月为汛期，主要排水去向东入黄浦江、南排杭州湾通道，充分利用太湖及上游水库调蓄。
　　1.5　水环境质量
　　2013年，区域44个省控地表水监测断面水质为Ⅱ类～劣Ⅴ类，其中Ⅱ类和Ⅲ类水质断面18个，占40.9%（Ⅱ类9.1%，Ⅲ类31.8%）；Ⅳ类7个，占15.9%；Ⅴ类和劣Ⅴ类19个，占43.2%（Ⅴ类25.0%，劣Ⅴ类18.2%）；满足功能要求断面占43.2%；总体水质为轻度污染，主要超标指标为氨氮、石油类和总磷，超标断面比例分别为45.5%、45.5%和43.2%。与2012年相比，达到或优于Ⅲ类水质断面比例下降2.3个百分点，劣Ⅴ类下降13.6个百分点；总体水质有所好转，但满足功能要求断面比例下降4.5个百分点⑨。
　　从各水系水质看，苕溪和泗安溪水质较好，均达到或优于Ⅲ类；湖州河网和运河水质为Ⅲ类～Ⅴ类；杭州河网水质为劣Ⅴ类；嘉兴河网水质为Ⅳ类～劣Ⅴ类（表1-1）。
　　2005～2013年，区域Ⅱ类～Ⅲ类水质断面比例在18.2%～43.2%，Ⅴ类～劣Ⅴ类水质断面比例在40.9%～59.1%，满足功能要求断面比例在18.2%～47.7%；

目录
前言
第1章　绪论　1
1.1　区域自然环境概况　2
1.1.1　区域简况　2
1.1.2　地形地貌　2
1.1.3　气候特征　3
1.2　社会经济概况　3
1.2.1　人口　3
1.2.2　经济状况　4
1.3　河流水系及分区　4
1.3.1　河流水系分区　4
1.3.2　主要入太湖及黄浦江河道　6
1.3.3　引调水工程布局　6
1.4　水文情势分析　6
1.5　水环境质量　7
1.6　地表水环境自动监测系统建设情况　8
1.7　环境管理需求及技术路线　12
1.7.1　拟解决的管理需求　12
1.7.2　技术路线　13
参考文献　15
第2章　太湖流域（浙江片区）农业非点源产排污研究　17
2.1　稻田非点源产排污核算方法　18
2.1.1　核算方法原理与应用范围　18
2.1.2　核算方法数据资料准备　23
2.1.3　稻田氮磷降雨径流流失负荷估算模型构建　25
2.1.4　平原区稻田非点源产排污系数核算实例　26
2.2　规模化养殖场产排污系数测算方法　43
2.2.1　核算方法原理与应用范围　43
2.2.2　核算方法数据资料准备　45
2.2.3　规模化养殖场产排污系数测算　48
2.2.4　规模化养殖场产排污系数测算实例　49
2.3　农村生活污水产排污系数核算方法　54
2.3.1　核算方法原理　54
2.3.2　核算方法数据资料准备　55
2.3.3　农村生活污水产排污系数核算实例　58
2.4　小流域非点源污染负荷输出规律　63
2.4.1　小流域概况　63
2.4.2　水质监测点布设　63
2.4.3　降雨及流量变化特征　64
2.4.4　小流域监测结果分析　64
2.5　大尺度流域非点源产排污规律　69
2.5.1　研究区域概况　69
2.5.2　基础数据库构建　69
2.5.3　SWAT模型率定　72
2.5.4　SWAT模型输出结果分析　75
参考文献　86
第3章　太湖流域（浙江片区）多源水污染物总量核算　89
3.1　城镇非点源产排污系数核算方法　90
3.1.1　核算方法原理　90
3.1.2　国内外研究进展　91
3.1.3　核算方法数据资料准备　92
3.1.4　城镇非点源产排污系数核算实例　98
3.2　大气氮、磷沉降对区域水环境的影响　102
3.2.1　核算方法原理　102
3.2.2　大气沉降监测　104
3.2.3　区域大气氮磷湿沉降　105
3.2.4　太湖流域（浙江片区）大气氮磷总沉降及干沉降变化规律　120
3.3　太湖流域（浙江片区）出入省境水污染物通量　126
3.3.1　核算方法原理　126
3.3.2　核算数据资料　127
3.3.3　太湖流域（浙江片区）出入省境水污染物通量　129
3.4　太湖流域（浙江片区）多源水污染物总量核算　132
3.4.1　核算方法原理　132
3.4.2　核算方法数据资料准备　134
3.4.3　太湖流域（浙江片区）多源水污染物总量核算　135
参考文献　137
第4章　基于数学模型的控制单元水环境容量核算　143
4.1　模型构建基础工作　144
4.1.1　基础数据　144
4.1.2　水文、水质同步监测　145
4.2　基于MIKE11水环境数学模型构建研究　152
4.2.1　MIKE11模型基本方程　152
4.2.2　模型组成及计算范围　153
4.2.3　模型陆域宽度概化水质误差分析及订正技术　160
4.2.4　杭嘉湖水环境数学模型参数率定与验证　163
4.3　控制单元划分与水环境容量核算　176
4.3.1　控制单元划分研究　176
4.3.2　水环境容量概念及计算方法　179
4.3.3　水环境容量计算结果及合理性分析　182
4.3.4　水环境容量分配　184
4.4　水污染排放许可证发放与管理　189
4.4.1　排污许可企业界定及*大允许排放量确定原则　189
4.4.2　排污许可量确定方法　190
4.4.3　排污许可企业*大允许排放量计算结果及示范区许可证发放　192
4.4.4　基于控制单元水质目标的排污许可证管理体系　193
参考文献　194
第5章　太湖流域（浙江片区）水环境风险评估及预警技术体系　197
5.1　河网区水环境氮磷污染物累积风险预警　198
5.1.1　氮磷污染物累积风险评估目的和风险指标　198
5.1.2　氮磷污染物累积风险评估　203
5.2　基于生物毒性的突发水环境事件风险预警　212
5.2.1　突发水环境事件风险评估目的和风险指标　212
5.2.2　突发水环境事件风险评估　220
5.3　跨行政区断面水环境污染物通量超标风险预警　223
5.3.1　跨行政区断面水环境污染物通量预警目的　223
5.3.2　跨行政区断面水环境污染物通量计算及阈值　224
参考文献　228
第6章　太湖流域（浙江片区）水环境综合管理平台　229
6.1　平台概述　230
6.1.1　设计目标　230
6.1.2　系统配置　230
6.2　系统总体设计　231
6.2.1　设计原则　231
6.2.2　逻辑架构　232
6.2.3　技术路线　233
6.2.4　用户设计　234
6.2.5　接口设计　234
6.2.6　安全设计　235
6.3　数据库设计　236
6.3.1　数据库总体设计　236
6.3.2　数据库的技术实现　242
6.4　平台功能模块设计　242
6.4.1　公用模块　242
6.4.2　首页模块　244
6.4.3　基础数据模块　245
6.4.4　监测监控体系模块　251
6.4.5　功能分区模块　252
6.4.6　容量总量及排污许可证管理　253
6.4.7　预警预报模块　255
6.4.8　C/S客户端模块　258
6.4.9　系统管理模块　263
第7章　总结和展望　265
7.1　成果总结　266
7.1.1　非点源产排污系数核算及验证技术　266
7.1.2　区域点源、非点源及跨区域通量为一体的水污染物总量平衡核算技术　266
7.1.3 “水环境+水资源+水生态”为一体动态更新的生态环境大数据库　266
7.1.4　基于控制单元的容量总量分配及排污许可管理　267
7.1.5　基于水安全的多要素风险预警技术　267
7.1.6　太湖流域（浙江片区）水环境综合管理平台　267
7.2　展望　268
7.2.1　推进实施以环境容量为基础的排污许可管理制度　268
7.2.2　建立生态环境大数据共享机制　268