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基于不确定性的流域TMDL及其安全余量研究
基于不确定性的流域TMDL及其安全余量研究
摘要：传统的流域污染控制方法通常采用总量目标(MassLoadTarget,TMDL)作为保护水体的流域管理工具，然而，由于流域污染输入的多样性和复杂性，以及监测数据的不确定性，导致TMDL的制定与执行存在较大的不确定性。因此，本文以不确定性为切入点，研究流域TMDL的不确定性来源以及如何通过设置安全余量来提高TMDL的可操作性和保护水体的效果，为提高流域污染控制的科学性和准确性提供理论依据。
1.引言
流域污染是全球性的环境问题，严重影响着水资源的可持续利用和生态系统的健康。为了保障水体的水质，许多国家和地区采用了TMDL方法来管理流域污染。然而，传统的TMDL方法忽视了流域污染输入的不确定性，导致制定的TMDL目标和控制措施可能存在一定的偏差，从而影响水体的保护效果。
2.TMDL的不确定性来源
TMDL的不确定性主要来自以下几个方面：
（1）流域污染输入的不确定性：流域污染源的分布、类型和排放强度都存在一定的不确定性，这会直接影响到TMDL的制定和执行。
（2）监测数据的不确定性：监测数据是制定TMDL目标的依据，但由于监测手段和方法的限制，监测数据存在误差和缺失，从而影响TMDL的可靠性。
（3）模型的不确定性：TMDL的制定通常基于模型模拟流域的水动力和污染物迁移，而模型本身存在参数不确定性和结构不确定性，这会对TMDL的精度和可靠性产生影响。
3.安全余量的引入
为了提高TMDL的可操作性和减小不确定性对水体保护效果的影响，可以引入安全余量的概念。安全余量即是制定TMDL时考虑不确定性因素后设置的额外的控制标准，它可以对流域污染的输入进行预留，以弥补不确定性对TMDL制定的影响。
4.安全余量的确定方法
（1）随机模拟方法：通过随机模拟流域污染输入的不确定性，结合水动力和水质模型，可以对TMDL的不确定性进行评估，并确定相应的安全余量。
（2）多源排放方法：通过确定主要污染源并分析其排放特征，设计相应的控制策略，并给予相应的安全余量，以保证TMDL的可操作性。
（3）多目标优化方法：将TMDL的制定转化为一个多目标优化问题，通过寻找最优解集合，可以确定相应的控制措施和安全余量。
5.安全余量对TMDL的影响
（1）提高TMDL的可操作性：通过设置安全余量，可以考虑流域污染输入的不确定性，避免过高或过低的控制效果，从而提高TMDL的可操作性和可执行性。
（2）增强水体保护效果：安全余量的引入可以补偿TMDL制定中的不确定性造成的偏差，从而提高水体保护效果，并保证水质标准的达标率。
（3）减小流域污染的风险：通过设置适当的安全余量，可以降低流域污染输入与TMDL目标之间的接近程度，从而减小流域污染对水体的风险。
6.结论
本文以不确定性为切入点，研究了流域TMDL的不确定性来源以及通过设置安全余量来提高TMDL的可操作性和保护水体的效果。实践证明，引入安全余量可以对TMDL的制定和执行过程中的不确定性进行补偿和控制，提高流域污染控制的科学性和准确性，为保护水资源和生态环境提供了有效的管理工具。
参考文献：
[1]HughesRM,MagdoffF,MitschWJ.Uncertaintyandriskinenvironmentalplanningforwater[J].FrontiersinEcologyandtheEnvironment,2011,9(3):161-166.
[2]U.S.EnvironmentalProtectionAgency.Totalmaximumdailyloadprogram:TMDLprogramoverview.2008.
[3]LineDE,LeggettDJ,ArnoldJG.AnadaptiveTMDLimplementationframework[J].JournalofEnvironmentalManagement,2004,73(4):315-326.
[4]SchouW,SonnenborgTO,Schaarup-JensenK,etal.AddressinguncertaintyinTMDLimplementationplans[J].JournalofEnvironmentalManagement,2016,180:232-240.
[5]FuchsB,ChavesHML,SurbeckCQS,etal.DealingwithuncertaintyinthedevelopmentofTMDLsforthePassaicRiverBasin[J].JournalofEnvironmentalManagement,2017,201:1-13.