水环境容量及其模型分析

2020/2/10佳木斯大学理学院07地理1分析水环境容量及其模型齐飞2009.112020/2/10佳木斯大学理学院07地理2一.水环境容量的概念水环境是由生态系统、外界物质输入、能量交换、信息反馈和自我调节综合作用的结果,水环境容量则是反映水生态环境与社会经济活动的密切关系的度量尺度,是一个比较复杂含糊的概念,学术界至今未达成共识,主要有以下几种观点2020/2/10佳木斯大学理学院07地理3•①水环境容量是指在一定的水质目标下,水体环境对排放于其中的污染物质所具有的容纳能力。•②水环境容量源于环境容量,是指某一水环境单元在特定的环境目标下所能容纳污染物的量,也就是指环境单元依靠自身特性使本身功能不至于破坏的前提下能够允许的污染物的量。2020/2/10佳木斯大学理学院07地理4•③在一定的环境目标条件下,某一水域能承担外加的某种(类)污染物的最大允许负荷量•④水环境容量是指保持水环境功能用途的前提下,受纳水体所能承受的最大污染物排放量2020/2/10佳木斯大学理学院07地理5•水环境容量的定义表述不尽相同,但本质都是一致的,都强调了三个要素:•1.环境目标•2.一定水体•3.纳污能力2020/2/10佳木斯大学理学院07地理6二.水环境容量的特征1.自然属性2.社会属性3.时空属性4.动态性5.多变性6.多层面性2020/2/10佳木斯大学理学院07地理7•是水体的自然属性在社会发展到一定程度的附属概念。水环境容量不能独立存在,而是依附于一定的水体和人类社会,水环境容量的存在性及其附属性即为自然属性的表征。•1.自然属性水环境容量2020/2/10佳木斯大学理学院07地理8•是自然属性的社会化水环境容量是描述自然水体和人类需求之间关系的度量名词,没有人类社会,水环境容量就毫无意义。•2.社会属性水环境容量2020/2/10佳木斯大学理学院07地理9•要明确水域范围与研究时段,具有明显的时空内涵。•3.时空属性水环境容量时间性空间性2020/2/10佳木斯大学理学院07地理10时间内涵表现在同一水体在不同历史阶段的水环境容量是变化的,社会经济发展水平、污水处理率等在不同历史发展阶段均有可能不同,从而不同程度地影响水生态系统,导致水环境容量不同。2020/2/10佳木斯大学理学院07地理11空间内涵体现在不同区域社会经济发展水平、人口规模及水资源量等方面的差异,致使资源量相同、存在于不同区域的水体在相同时间段上的水环境容量是不同的。2020/2/10佳木斯大学理学院07地理12•影响因素分为内部因素和外部因素。内部要素主要包括水文特征、水动力条件、理化特征等,水生态系统是一个处于相对稳定的变化系统;外部因素涉及社会经济、环境目标、科学技术水平等诸多发展变化的量,社会经济的发展不可避免地带来污水排入河道,致使内部因素变化。•4.动态性水环境容量2020/2/10佳木斯大学理学院07地理13•容量大小除受水生态系统和人类活动的影响外还取决于社会发展需求的环境目标。水体变化受气候、土壤、生物和人类活动影响,是不确定的随机过程;人类活动产生的污染物进入水体后,其成分和数量是随时间和空间而变化的不确定函数;•5.多变性水环境2020/2/10佳木斯大学理学院07地理14•多个变量可以归结到:•经济、社会、环境、资源四个不同层面,各个层面彼此关联、相互影响。•6.多层面性水环境容量2020/2/10佳木斯大学理学院07地理15三.水环境容量的主要作用水环境容量的主要作用是：1.对排污进行控制2.利用水体自净能力进行环境规划2020/2/10佳木斯大学理学院07地理16四.水环境容量计算模型水质模型—可较好描述污染物在水环境中的复杂规律及其影响因素之间的相互关系，因此水质模型是研究水环境的重要工具。2020/2/10佳木斯大学理学院07地理17•根据水环境功能区的实际情况，环境容量计算一般用一维水质模型。•对有重要保护意义的水环境功能区、断面水质横向变化显著的区域或有条件的地区，可采用二维水质模型计算。•在模型计算时尤其是对于大江大河的水环境容量计算，必须结合混合区或污染带的范围进行容量计算。2020/2/10佳木斯大学理学院07地理18零维模型•计算稀释容量。•对河流，零维模型常见的表现形式为河流稀释模型；对于湖泊与水库，零维模型主要有盒模型。•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10~20；•2）不需考虑污水进入水体的混合距离；2020/2/10佳木斯大学理学院07地理19河流零维模型•点源，河水、污水稀释混合方程•对于点源，河水和污水的稀释混合方程为：•EpEEppQQQCQCC2020/2/10佳木斯大学理学院07地理20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，主要适用于同时满足以下条件的河段：1）宽浅河段；2）污染物在较短的时间内基本能混合均匀；3）污染物浓度在断面横向方向变化不大，横向和垂向的污染物浓度梯度可以忽略。uKxeCC02020/2/10佳木斯大学理学院07地理21河流二维模型•当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情况下，一维模型不再适用，必须采用二维模型。河流二维对流扩散水质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。)4exp(),(2uxKxEuzuxEhumzxCyy2020/2/10佳木斯大学理学院07地理22零维计算结果2020/2/10佳木斯大学理学院07地理23一维计算结果2020/2/10佳木斯大学理学院07地理24二维计算结果2020/2/10佳木斯大学理学院07地理25确定环境容量•环境管理规定；•考虑二维，利用一维确定总容量。•扣除面源、内源，考虑安全系数，得出环境容量。2020/2/10佳木斯大学理学院07地理26•一切的未知还期待您的深入研究....