环境规划课程讲义第四章水环境规划第一节水环境规划的内容和类型一、水环境规划的内容水环境规划是对某一时期的水环境保护目标的措施所作出的统筹安排和设计。其目的是为了在发展经济的同时保护好水质,合理地开发利用水源,充分发挥水体地多功能用途,在达到水环境目标地基础上,寻求最小(较小)地经济代价或最大(较大)的经济和环境效益。明确问题确定环境目标选定规划方法拟定规划措施规划方案提出供选方案二、水环境规划的类型及层次根据水环境规划研究的对象,可大体分为两类:1、水污染控制系统规划——水环境规划基础是指有污染物的产生、排出、输送、处理到水体中迁移转化等各种过程和影响因素所组成的系统。根据水污染控制系统的特点,可将其分成三个相互联系的规划层次。流域水污染控制规划研究收纳水体控制的流域范围内的水污染治理问题。城市(区域)水污染控制规划对某个城市地区内的污染源提出控制措施,以保证该区域内水污染总量控制目标的实现。水污染控制设施规划对某个具体的水污染控制系统做出的建设规划。2、水资源系统规划——水环境规划落脚点是指应用系统分析的方法和原理,在某区域内为水资源的开发利用和水患的防治所制定的总体措施、计划和安排。根据水资源系统规划的不同范围,可分为三个层次:流域水资源规划以整个江河流域为对象的水资源规划。地区水资源规划以行政区或经济区为对象的水资源规划。专业水资源规划以流域或地区某项专业任务为对象的水资源规划。第二节水环境规划基础一、水环境容量是指水体在特定的环境目标下所能容纳污染物的量。它反映污染物在水体重的迁移、转化规律,也满足特定功能条件下水环境对污染物的承受能力。是水环境规划的主要约束条件,也是污染物总量控制的目标参数。水环境容量的大小与以下因素有关:水体特征几何参数、水文参数、水化学参数、水体的自净作用水质目标随水体功能和用途要求不同而变化污染污特性污染物种类、排放方式、排放时空分布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有毒有机物水环境容量重金属水环境容量按降解机制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分配性分类可分配容量不可分配容量二、水环境容量分类三、水环境容量的设计条件水环境容量的设计条件是根据已出现过的各种环境条件和污染条件,考虑各种可预测到的未来变化范围,寻求最不利于控制污染的自然条件,并提出这种自然条件下的环境目标条件及其它约束条件。设计条件的内容设计自然条件:设计水量、水温、流速、混合系数设计排污条件:流量、浓度、排放地点等设计目标条件:设计污染控制因子、水质标准及达标率等设计约束条件:经济投资约束条件、工业布局及城市规划约束条件等设计条件的类型随机条件设计:河流流量、河水浓度、污水排放量、污水浓度稳态条件设计:设计保证率、设计流速、设计排污条件、设计水温二、水环境功能区划分1、水环境功能分区原则集中式饮用水源优先保护不得降低现状使用功能统筹考虑专业用水标准要求区域间互相兼顾,适当考虑潜在功能要求合理利用水体自净能力和环境容量与陆上工业合理布局相结合对地下饮用水源地污染的影响实用可行,便于管理2、水环境功能分区依据据GHZBI-1999标准规定,地表水保护功能区名目如下:自然保护区及源头水执行II类标准生活饮用水区执行III类或IV类标准渔业水域执行II类或III类标准风景游览区执行III类或IV类标准工农业用水区及一般景观用水区执行III类或IV类标准3、水环境功能区划分的方法与步骤(1)系统分析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负责分配、工程规划、环境、技术和经济综合优化建立排污量与环境质量标准间的定量关系,污染源影响评价政策协调行政决策选择相应的环境质量标准功能分区提出保护目标确定环境保护目标的系统分析过程图IIIIIIIVVVIVII(2)划分步骤技术准备阶段收集和汇总现有的基础资料、数据确定工作方案定性判断阶段分析使用功能及其影响因素提出功能区划分的初选方案或多种供选方案定量计算阶段确定设计条件选择水质模型及计算计算混合区范围优化模拟综合决策阶段通过对水环境功能区的综合评价,确定切实可行的区划方案拟定分期实施方案三、水污染控制单元水污染控制单元的划分根据对水环境污染的分析,并考虑行政区划、水域特征、污染源分布等特点,将源所在区域与受纳水区域划分为不同的水污染控制单元。水污染控制单元解析归类包括以下内容:水污染控制单元划分对各控制单元的主要功能进行分析说明水质现状及控制断面排放情况和主要污染源排放量与水质预测主要水环境问题诊断控制路线的确定容许排放量的确定四、水环境污染控制模型1、最优化问题利用数学规划方法,科学地组织污染物的排放或协调各个治理环节,以便用最小的费用达到所规划的水质目标。排污口最优化处理以各小区的污水处理厂为基础,在水质条件的约束下,寻求满足水体水质的各污水处理厂最佳处理效率的组合。最优化均匀处理在污水处理效率固定的条件下,寻求区域的污水处理和管道输水费用最低时,污水处理厂的最佳位置和容量的组合。模拟选优问题要求综合考虑水体自净、污水处理和管道输水三种因素。2、模拟选优问题由于进行最优化的条件不尽具备,或由于采用了某特殊的处理方式和排放方法,致使问题不易被纳入最优化的目标与约束之中。此时可选用模拟选优方案。与最优规划方法不同,此方法是先进行污水输送和处理设施规划研究,提出各种可选择比较的规划方案,这时,可先不考虑污水输送和处理系统与水体之间的关系,然后对各种方案中的污水排放与水体之间的关系进行水质模拟计算,检验规划方案的可行性,最后从可行方案找出比较好的方案。第三节水环境规划的技术措施一、减少污染物排放负荷清洁生产工艺浓度控制法总量控制法容量总量控制目标总量控制行业总量控制污水处理污灌氧化塘(oxidationpond)二、提高或充分利用水体纳污容量人工复氧(artificialaeration)借助安装增氧器来提高河水中的溶解氧浓度(在我国尚未开展)。污水调节在河流枯水期用蓄污池把污水暂时蓄存起来,待河流的纳污容量高时释放,由于更合理地利用了河流的同化容量,从而提高了河流的枯水水质。河流流量调控(streamflowregulation)利用现有水利工程提高河流枯水流量造成的损失。第四节规划方案的综合评价为了检验和比较各个方案的可行性与可操作性,可以通过规划方案的综合评定来为最佳规划方案的选择与决策提供科学依据。费用-效益分析方案可行性分析水环境目标的可达性分析:建模模拟检验污水处理投资的可行性分析:根据城市环保投资占国民生产总值的百分比或根据工业总产值和固定淄川投资率确定。水环境承载力分析