郑州市是我国重要的交通枢纽、商品生产及货物集散地，水资源严重短缺，时空分布不均。多年平均水资源量13.2×108m3(未计黄河引水量)，人均水资源量仅有185m3，不足全国人均水资源量的1/10。郑州市水污染严重，约50％的地表水水质为劣V类，基本丧失了使用功能。地下水水质也呈恶化趋势，30％的浅层地下水水质不符合《生活饮用水标准》(GB5749-2006)。水资源严重污染带来的水质型缺水，进一步加剧了水资源供需矛盾。由于水资源缺乏和过度依靠开采地下水，已造成一系列与水相关的生态环境问题，如水土流失、土地沙化、河道断流(干枯)、湖泊与湿地萎缩等。据统计，郑州市现有水土流失面积3705.4km2，沙区面积526.0km2，两项合计4231.4km2，占全市总面积的56.8％。2005年生态环境用水量仅为9470.0×104m3，远远少于生态环境需水量，导致部分河道断流(干枯)、湖泊与湿地萎缩，河流生态功能严重退化。 水资源已成为制约郑州市快速发展的关键因素。从水资源、社会经济和环境相协调的角度来看，目前郑州市的社会经济规模已经超出了水资源承载能力。因此，为适应郑州市社会经济发展的需要，必须科学合理地保护水资源，缓解严峻的水污染问题和由此引发的水资源供需矛盾，确保水资源可持续利用。 本文针对郑州市具体情况，突破地表水与地下水割裂研究的传统模式，运用现状调查与系统分析、室内外实验和数学模型、定性判断与定量决策等方法，从地表水与地下水联合水功能区划分、地表水与地下水环境容量计算、地表水与地下水污染物总量联合控制与分配、水污染防治对策与措施等4个方面入手，把地表水系统与地下水系统联合起来开展水污染物总量控制研究，为郑州市水资源保护与管理提供科学依据。 本次研究得出如下主要结论： (1)郑州市地跨黄河、淮河两大流域，总面积7446.3km3；黄河流域面积1685.0km2，占全市总面积的22.6％；淮河流域面积5761.3km2，占全市总面积的77.4％。全市有大小河流124条，流域面积较大(≥100km2)的河流有29条，黄河和伊洛河为过境河流。根据流域水系、地形地貌条件和河川径流特点，郑州市共划分为5个地表水资源分区，即伊洛河区、黄河干流区、颖河区、双洎河区、贾鲁河区。 (2)郑州市地下水含水层系统内有多个含水层单位，按照含水层的地质时代、贮水介质类型可划分为松散孔隙含水层系统、碎屑岩裂隙含水层系统、基岩裂隙含水层系统、碳酸盐岩岩溶含水层系统4种类型。根据流域水系、地质构造、地貌条件以及区域性地下水分水岭，郑州市共划分为5个地下水亚系统，即伊洛河区地下水亚系统、黄河于流区地下水亚系统、颖河区地下水亚系统、双洎河区地下水亚系统、贾鲁河区地下水亚系统。 (3)郑州市主要河流和水库水质污染严重。黄河流域总评价河长338.9km，水质类别占总河长的比例分别为Ⅲ类44.3％，V类11.6％，劣V类44.1％。总评价库容0.3125×108m3；V类水0.0420×108m3，占13.4％：劣V类水0.2705×108ms，占86.6％。淮河流域总评价河长396.2km，Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类、劣Ⅴ类水占总河长的比例分别为0.9％、10.2％、10.0％、17.096和61.9％。总评价库容4.2504×108m3；Ⅱ类水2.6870×108m3，占63.2％；Ⅲ类水0.4840×108m3，占11.4％：Ⅳ类水0.3666×108m3，占8.6％；V类水0.2010×108m3，占4.7％；劣V类水0.5118，占12.1％。全区约有50％的地表水被严重污染，基本丧失了使用功能。 (4)郑州市山丘区浅层地下水质类别大部分为Ⅲ类，仅在登封市、巩义市及新密市境内局部出现Ⅳ、Ⅴ类劣质区。平原区东北部郑州城区至中牟县境内以及东南部新郑市境内浅层地下水水质普遍较差，大部分为Ⅳ类水，局部为劣Ⅴ类水。 (5)在地表水与地下水水资源分区统一的基础上，进行地表水与地下水联合水功能区划分。按水资源分区统计，郑州市共划分24个一级水功能区，区划面积7446.3km2，区划河流总长度775.0km。其中，保护区7个，保留区12个，开发利用区5个。在5个开发利用区中共划分出47个二级水功能区，其中，集中式饮用水源区7个，分散式饮用水源区6个，分散式农业用水区12个，景观娱乐用水区5个，功能过渡区10个，排污控制区7个。 (6)郑州市地表水总的环境容量为：COD 16270.0t/a，氨氮1402.0t/a。按水资源分区统计为：伊洛河区COD 972.0t/a，氨氮217.0t/a；黄河干流区COD 719.0t/a，氨氮63.0t/a；颍河区COD 2814.0t/a，氨氮112.0t/a；双洎河区COD 3053.0t/a，氨氮245.0t/a；贾鲁河区COD 8712.0t/a，氨氮765.0t/a。 (7)郑州市地下水总的环境容量为：COD 668964.3t/a，氨氮21204.9t/a。按水资源分区统计为：伊洛河区COD 83187.7t/a，氨氮983.5t/a；黄河干流区COD 55173.4t/a，氨氮3410.2t/a；颍河区COD 163014.1t/a，氨氮1786.0t/a；双洎河区COD 163588.0t/a，氨氮5853.8t/a；贾鲁河区COD 204001.1t/a，氨氮9171.4t/a。 (8)在污染源调查与预测的基础上，对区域水环境容量进行分析，确定郑州市总量控制目标方案为：2010年实施目标总量控制管理，在2005年现状排放量的基础上削减10％以上，污染物总量控制目标为COD 56305.4t/a，氨氮9458.5t/a。2020年实现容量总量控制，污染物总量控制目标为COD 17607.2t/a，氨氮1392.0t/a。 (9)选择区域—流域—区域的总量分配主线，采用基尼系数分配法，将郑州市总量控制目标分配到各水资源区，再由水资源区分配到各县市(区)。分配方法较传统的方法更为合理、公平，分配结果可直接用于各行政区的环境目标管理。 (10)为保障郑州市总量控制目标的实现，采取工程与非工程措施对污染源进行有效控制。工程措施主要包括推行清洁生产工艺、加大污废水处理与达标排放、水质监测网络布设等。非工程措施主要包括调整工业布局和产业结构、关停污染严重企业、环境监察与环境执法、建立水质保护机构和应对突发事件机制等。 本文的主要特色在于以系统理论为指导，突破地表水与地下水割裂研究的传统模式，将郑州市水资源系统和水环境系统作为一个整体，进行地表水与地下水污染总量联合控制研究。具体有： (1)改进现有地表水功能区与地下水功能区分割划分的模式，尝试了地表水与地下水联合水功能区划分技术方法； (2)揭示污染物在地表水—土壤—地下水中的迁移转化规律，选取合适的水质模型和参数，以水功能区为单元，进行地表水与地下水环境容量计算； (3)将污染源—地表水稀释、扩散能力—地表水环境质量—保护层(土壤)特性与自净能力—地下水环境质量作为一个系统，确定污染物总量控制目标。采用基尼系数分配法将郑州市总量控制目标分配到各水资源区，再由水资源区分配到各县市(区)。分配方法较传统的方法更为合理、公平，分配结果可直接用于各行政区的环境目标管理。