第五章-水环境规划

第五章水环境规划5.1水环境规划的内容和类型5.2水环境规划基础5.3水环境规划的技术措施5.4水环境规划方案的综合评价5.5水环境规划实例5.1水环境规划的内容和类型5.1.1水环境规划的内容•对象：河流、湖泊、水库、地下水、海洋等水体及影响水体利用的因素。•目的：发展经济同时保护好水质，合理开发和利用水资源。5.1.1水环境规划的内容(1)明确问题在对水环境系统综合分析的基础上（污染源调查、水质监测、水环境现状评价---质量、利用状况）找出水环境主要问题.5.1.1水环境规划的内容（2）确定规划目标•水质：根据水环境功能区划，制定满足生活、生产或自然保护要求的水质目标•水量：对有限的水资源进行合理规划，满足当地需要，不足要有引水措施。（3）选定规划方法•单目标---数学规划法：线性规划、非线性规划和动态规划•多目标---模拟比较法：矩阵法、层次分析法、系统动力学法、组合方案比较法系统动力学法：从系统的基本结构入手建立数学模型，模拟分析系统动态行为组合方案比较法：组合各目标下拟采取措施为几个方案，费用效益分析5.1.1水环境规划的内容（4）拟定规划措施•调整经济结构和工业布局；•实施清洁生产工艺；•提高水资源利用率；•充分利用水体的自净能力；•增加污水处理设施。5.1.1水环境规划的内容（5）提出供选方案综合各项措施组成方案，方案优化，决策分析5.1.1水环境规划的内容（6）规划实施•根据目前和将来水体的用途，严格划分保护区，首先要保证饮用水源的水量和水质；•要充分注意流域的用地情况和人口的增长对水量水质的影响；•把流域及其水环境作为一个复合生态系统考虑•要特别注意减免洪水灾害的问题；•不能采取污染搬家的作法，妥善处理干支流、上下游、左右岸及各种水环境的相互关系；•明确水环境保护的方针和政策5.1.1水环境规划的内容5.1.2水环境规划的类型及层次---分两大类：•水污染控制系统规划---水质控制规划---为实现水体的功能要求---基础•水资源系统规划---水资源利用规划---满足经济、社会、生态环境对水量的要求5.1.2.1水污染控制系统规划•水污染控制系统：污染物的产生、排出、输送、处理、在水体中的迁移转化---可大可小（可以是整个流域的水污染综合整治规划或某污水处理厂的规划）（1）流域水污染控制规划:分段进行，统筹兼顾（2）城市（区域）水污染控制规划:满足城市（区域）的用水要求（水量、水质）--应符合全流域整体规划要求（3）水污染控制设施规划:污水处理厂及其进出管道系统规划要求：技术上可行(治理效果好，合理布局）经济上合理(厂内运行成本，输送成本)5.1.2.1水污染控制系统规划5.1.2.2水资源系统规划---水资源(水量)的合理规划使用（1）流域水资源规划•统筹安排全流域的水资源开发利用•注意协调上下游关系、各部门关系、自然和社会关系（2）地区水资源规划:某行政区或经济区水资源的开发利用规划---应满足全流域规划要求（3）专业水资源规划:为满足全流域或某区域某项水资源专业任务需要进行的规划---防洪、水电、灌溉、航运----专业规划应和社会、经济、自然用水规划统筹考虑。5.1.2.2水资源系统规划5.2水环境规划基础5.2.1水环境容量5.2.1.1水环境容量概念――水体在特定环境目标下所能容纳污染物的量。水环境规划的主要环境约束条件，也是污染物总量控制的关键参数。水环境容量的大小和水体特征、水质目标、污染物特性有关。①水体特征---水体的形状、大小、流量、流速、水温、PH值、污染物本底值。②水质目标---用途不同标准不同；地域差异存在地方标准等。③污染物特性--危害性：危害越大容量越小净化特征：污染物在水体中的迁移转化排放方式：集中分散、连续间断、江边江心水环境容量按水环境目标分类自然水环境容量管理水环境容量按污染物分类耗氧有机物水环境容量重金属水环境容量按降解机理分类稀释容量自净容量按可再生性分类可更新容量不可更新容量按可分配性分类可分配容量不可分配容量有毒有机物水环境容量5.2.1.2水环境容量分类5.2.1.2水环境容量分类(1)按可再生性分:可更新容量：可降解污染物的水环境容量――通过污染物降解，环境容量可以不断再生、永续利用。不可更新容量：不可降解或长时间内只能微量降解的污染物容量――容量恢复只表现在污染物的迁移、吸附、沉积和相的转移，在大环境水体中的总数量不变――如重金属水环境容量(2)按可分配性分:•可分配容量――可控污染源所占用的环境容量（点源）•不可分配容量――不可控污染源占用的环境容量（面源、自然污染源）5.2.1.2水环境容量分类(3)按降解机制分类:•稀释容量是污染物进入水环境之后由稀释扩散作用引起的，它与水的体积、净污比有关。•自净容量是指水体通过物理、化学及生物作用等对水体中污染物所具有的降解或无害化能力,反映水体对污染物的自净能力。又称同化容量。5.2.1.2水环境容量分类(4)按水环境规划目标分:•自然水环境容量•管理水环境容量•规划环境容量5.2.1.2水环境容量分类自然水环境容量以污染物在水体中的基准值为水质目标。•基准值――是环境中污染物对特定对象（人或其他生物）不产生不良或有害影响的最大剂量或浓度（由污染物和特定对象之间的剂量反应关系确定）。•E=∫K自（ρB基-ρ）dV=K自（ρB基-ρ）V5.2.1.2水环境容量分类自然水环境容量反映了水体和污染物的客观性质，反映水体以不造成对水生生物和人体健康不良影响为前提的污染物容纳能力，与人们的意愿无关，不受人为社会因素的影响，具有客观性。**管理水环境容量•以污染物在水体中的标准值为水质目标.•E=∫K自（ρB标-ρB）dV=∫K自（K标ρB基-ρB）dV•ρB标=K标ρB基•K标---以技术经济指标为约束条件的社会效益参数，K≥1（非生活用水）5.2.1.2水环境容量分类***规划环境容量---以水污染损害费用和治理费用之和最小为约束条件，所允许的排污量。人为因素的影响更大。5.2.1.2水环境容量分类费用排污量污染损失治理费用x0排污量和费用的关系5.2.1.3水环境容量的设计条件――确定水环境容量计算的参数根据以往的环境条件和污染情况，考虑未来的发展变化情况，找出污染控制最不利的自然环境条件，并提出这种自然环境条件下的环境目标及其他约束条件――从而计算环境容量。（1）设计条件的类型和内容•设计自然条件:水量、水温、流速和上游设计断面及其水质浓度、横向混合系数和纵向混合系数等---自然环境的客观参数•设计排污条件:排污流量、浓度、排放地点、排放方式和排放强度等---现在或计划中的排污参数•设计目标条件:污染控制因子、控制区段与断面和水质标准及达标率等---规划指标、目标•设计约束条件:经济投资约束条件、工业布局及城市规划约束条件等---经济、社会方面的影响因素5.2.1.3水环境容量的设计条件•参数多变,确定设计条件的主要过程是平均化过程.•在概率分布或稳态条件下平均化.5.2.1.3水环境容量的设计条件（2）随机设计条件将河流流量、河水本底浓度、污水排放量和污水浓度这四个变量为作随机变量，计算出它们的概率分布，从而确定下游河水中污染物浓度的概率分布――从而计算环境容量。5.2.1.3水环境容量的设计条件（3）稳态设计条件---忽略变量的波动过程，取变量的平均值来进行计算。•设计保证率---90%,污染最严重情况；•设计流量---流量的设计时期---根据拟解决问题发生的时间确定•设计时段---7、15、30天5.2.1.3水环境容量的设计条件（3）稳态设计条件•设计流速---根据实测值、设计流量或曼宁公式：n—粗糙系数；R—水力半径；S—水力坡度12231VnSR5.2.1.3水环境容量的设计条件（3）稳态设计条件•设计排污条件---代表性时段和代表性生产过程的排污量和排放条件•设计水温---根据设计流量、排污条件所处的时期，确定平均水温。5.2.1.3水环境容量的设计条件5.2.1.4水环境容量的计算水环境容量=稀释容量＋自净容量水环境容量排放方式自净容量稀释容量W自净W稀释W稀释容量是指在给定水域的本底污染物浓度低于水质目标时，依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量自净容量是指由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。(1)零维模型•污染物进入水体后污染物完全均匀混合•计算稀释容量。•符合下列两个条件之一的环境问题可概化为零维问题：1）河水流量与污水流量之比大于15；2）不需考虑污水进入水体的混合距离；QP、CPQE、CE(QP+QE)、C河流零维模型EpEEppQQQCQCC河流零维模型EpEEppQQQCQCC•C≤S•CP*QP+CE*QE≤S（QP+QE）•环境容量=允许排放量=CE*QE=S（QP+QE）-CP*QP河流一维模型对于河流而言，一维模型假定污染物浓度仅在河流纵向上发生变化，满足以下条件：•浅河段；•污染物在较短的时间内基本能混合均匀;•污染物浓度在断面横向变化不大，横向和垂向的污染物浓度梯度可以忽略。河流一维模型***QP、CPQE、CE控制断面C≤S一维模型自净容量uKxeCC0自净容量=［河段初始浓度－段末浓度］×流量=[S-S*exp(-Kx/u)](QP+QE)河流二维模型•水中污染物浓度在一个方向上是均匀的，而在其余两个方向是变化的，采用二维模型。河流二维模型通常假定污染物浓度在水深方向是均匀的，而在纵向、横向是变化的。2(,)exp()4yymyuxCxyKExuxhuEu5.2.2水环境功能区划分目的：•水体功能区的合理布局；•确定水环境规划目标；•便于环境规划目标的管理和执行；5.2.2.1水环境功能区划原则(1)集中式水源地优先保护;(2)不得降低现状使用功能;(3)统筹考虑专业用水标准要求;(4)上下游、区域间相互兼顾，适当考虑潜在功能要求；5.2.2.1水环境功能区划原则（5）合理利用水体自净能力和环境容量；（6）与陆上工业合理布局相结合；（7）考虑对地下引用水源地污染的影响（8）实用可行，便于管理。5.2.2.2水环境功能分区依据•自然保护区及源头水•生活饮用水区•渔业用水•风景游览区•工农业用水区及一般景观用水区建立排污量与环境质量标准间的定量关系，污染源影响评价分析实现目标可供选择的方法，规划不同的总量控制途径，进行指定功能可达性分析现状功能可达性分析确定主要人工污染源选择相应的环境质量标准功能分区提出保护目标负责分配、工程规划、环境、技术、经济综合优化政策协调行政决策IIIIIIIVVVIVII5.2.2.3水环境功能区划的方法和步骤确定环境保护目标的系统分析过程5.2.2.3水环境功能区划的方法和步骤（1）技术准备•收集汇总现有的基础资料、数据；•确定工作方案。（2）定性判断•分析水体现状使用功能；•提出功能区划分的初步方案。5.2.2.3水环境功能区划的方法和步骤（3）定量计算•水质预测，功能可达性分析。（4）综合决策阶段•以上划分过程以水质目标为核心，而规划中必须同时考虑社会目标、经济目标，因此需要对各种目标进行统一的协调，经过行政决策、综合评价后确定切实可行的水环境功能区划方案。5.2.3水污染控制单元(1)概念---由污染源和污染物排放水域两部分组成的可操作实体。•可操作实体：可单独进行环境评价、污染控制、环境管理的较完整的体系5.2.3水污染控制单元包括污染源、污染物排放和迁移转化途径、污染的影响对象。可能是“污染源+某个水环境功能区”也可能“污染源+多个水环境功能区”5.2.3水污染控制单元(2)作用•可以在水污染控制单元内建立起源与水域目标间的输入响应关系;•方便进行总量控制;•方便进行水污染控制管理.5.2.3水污染控制单元(3)划分原则（1）每个单元有单独进行评价、实施不同控制路线的可能；（2）针对不同的污染物、不同的保护目标，同一地区可以有多种控制单元划分方案，以适应解决不同环境问题的需要，即对于不同的控制目标，能够有不同的