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近年来，随着沿岸社会、经济的快速发展，人口趋海化、经济趋海化形势日益加剧，近岸水体环境污染面临着严峻的形势。入海污染物总量控制作为一种有效连接陆域、海域的管理措施，已成为近岸水体污染防治的一项重要举措，是进行近岸污染控制规划的基础。本文以中国北方受人为活动影响较为显著的典型海湾—胶州湾为研究对象，针对目前研究中存在的时间尺度、动力过程、不确定性等研究不足，在分析胶州湾水质及污染负荷现状基础上，从季节尺度、潮周期尺度研究入海污染物总量控制。针对夏季水动力过程、污染负荷的季节特征和潮过程的周期性特征，采用基于POM的三维漫滩水质模型与优化模型，计算了夏季和潮周期的胶州湾入海污染物总量及其优化分配量，讨论了源强随机变化和响应系数场的不确定性，并借助情景分析、决策分析探讨了污染物总量控制的管理措施。主要工作和结论如下：1、在对胶州湾历史资料和文献资料分析的基础上，总结胶州湾面临的主要环境压力。为全面了解胶州湾环境状态，根据2010年8月多船58小时同步观测资料，分析胶州湾夏季主要水质因子的空间分布特征。结果表明，2010年夏季胶州湾DIN、PO4-P、COD、SiO4-Si的平均浓度分别为31.41±17.07μmol L-1、1.63±0.96μmol L-1、1.36±0.15mg L-1和9.01±3.88μmol L-1，NH4-N、NO3-N和NO2-N所占DIN比例分别为45.6%、47.2%和7.16%，其中NO3-N比例较历史平均结果明显偏高，观测前期由于降水过程引起的地面非点源径流输入是导致NO3-N比例增大的主要原因，改变了营养盐结构；各类水质因子空间分布规律相似，表现为湾东北部为高值区、西北部为次高值区，并向湾中部和湾口呈递减趋势。水质评价结果表明，胶州湾氮磷比约为19.28±2.02，夏季胶州湾富营养化指数E平均值为7.13，从北向南，从东北、西北向湾中心，呈现富营养—中度营养—贫营养过渡，胶州湾总体呈现轻度磷限制。根据文献资料等，总结胶州湾陆源污染物输入的主要方式是河流输入，其次是污水处理厂输入。并估算了八大排污单元主要污染物的夏季入海通量。2、在对胶州湾水质及污染负荷评估的基础上，采用耦合水动力模型的水质模块，数值模拟了胶州湾夏季余流特征和水质因子分布特征。水动力模型基于POM建立，综合考虑风、潮（M2、S2、O1、K1）、径流、斜压效应等过程，水质模块包含营养盐、浮游植物、浮游动物等10个生态变量。通过与同潮图、验潮站水位、典型观测站流速对比等手段验证了水动力模型的可靠性；通过生态变量的年内变化（年尺度）、平面分布（月尺度）以及与观测值（潮周期尺度）对比验证了水质模型的可靠性。同时，分析了胶州湾余流特征，并通过与仅有潮过程的余流对比，证实了将多种水动力过程纳入夏季污染物总量控制分析的必要性。3、利用已建立的水质模型，在选取水质控制点的基础上，采用基于响应系数场的线性规划方法，以排海污染物总量最大为目标函数，以海洋功能区划水质标准和排海通量非负为约束函数，计算出夏季胶州湾DIN、DIP、COD的环境容量分别为1848.1t、182.0t和35456.1t，并在各排污单元进行优化分配，其中团岛排污单元分配的容量最大。数值验证结果表明该分配方案合理，满足海洋功能区划要求。进而，考虑排污单元的经济、社会、地理等因素差异，引入公平性，再次分配的DIN、DIP、COD海洋环境容量均有所降低，各排污单元中，团岛排污单元减少量最大，大沽河、墨水河排污单元分配量有所提高，符合实际需求。4、考虑到胶州湾是典型的潮控型海湾，水质要求不仅是潮周期内平均值达标，也要保证潮周期达标率，且污染源强是随机变化的。采用源强为对数正态分布的优化分配模型，将潮周期达标率作为约束条件，利用遗传算法求解。计算的分配结果与传统的分配方法有明显差异，各排污单元排污量均有不同程度的减少。5、考虑到海洋生态系统中各元素转化的复杂机制属非线性过程，讨论了基于响应系数场线性叠加原理的优化分配可能带来的误差。分析表明，当某一元素处于限制状态时，会导致分配结果和环境容量偏大，当处于过量状态时，会导致分配结果和环境容量偏小。6、将数值模型、优化分配与情景分析法结合，应用胶州湾三维漫滩水质模型，采用情景分析法，进行数值实验，评估各方案环境影响，并综合环境、经济、社会效益进行情景方案的决策分析。结果表明污染负荷转移方案环境治理效果最好，可作为备选方案；湿地建设方案各方面效益均较高，是首选的决策方案；污可与湿地建设配合，分别针对河流非点源和污水处理厂点源实施；深水排放方案暂不推荐实施。污染负荷随潮位相排放方案，各种排放方式的湾口通量差异并不显著，不推荐实施。直排外海方案可作为极端条件下的备选方案。最后，从陆海统筹、以海定陆，重点实施、先易后难，终端-源头过程控制，跨界补偿、交易机制和公众参与等角度提出了陆源污染物总量控制的减排建议，尤其是加强不同时间尺度上的入海污染物总量控制与管理。