水环境规划与管理

1第一节水环境规划与管理基础一、水环境规划的程序二、水环境规划与管理的时空尺度三、水环境规划与管理目标与指标框架四、水环境容量与总量控制五、水环境功能区划与污染控制单元六、水生态系统健康与修复第二节水环境规划的模型和方法第三节水环境规划与管理的案例第五章水环境规划与管理2第一节水环境规划与管理基础水环境规划是对某一时期内的水环境保护目标和措施所作出的统筹安排和设计。其目的是在发展经济的同时保护好水环境，合理地开发和利用水资源，充分发挥水体的多功能用途，在达到水环境目标的基础上，寻求最小的经济代价或最大的经济效益和环境效益。水环境规划是区域规划和城市规划的重要组成部分，在规划中必须贯彻经济建设与环境保护协调发展的原则。3一、水环境规划的智育一水环境规划的程序4（一）空间尺度流域水环境规划与管理：流域具有时间上的稳定性、空间上的可识性，是实施水环境规划与管理的最佳且合理的单元，对其进行规划与管理，界限明确，既有利于综合考虑整个流域的水环境容量及水资源承载力，又有利于兼顾上下游、左右岸之间关系。区域水环境规划与管理：一般以行政区划为单元，易于获取统计性资料，方便信息分析与处理，当前实践较多，但同区域自然属性的协调性差。企业水环境规划与管理：对企业用水、污水处理、清洁生产、再生水循环利用、排污控制等进行规划与管理。二、水环境规划与管理的时空尺度5长期（10年）；中期（5-10）；短期（5年）。（二）时间尺度61.水环境规划与管理目标水环境规划与管理目标是社会经济系统对水环境的期望与涉水科学决策准则之间相协调的结果；通过科学手段，把水环境规划与管理目标与水环境系统属性、水环境规划与管理措施等联系起来从类别上看，水环境规划与管理的目标大致可分为水资源利用、水环境保护、水生态建设、社会经济发展4个方面三、水环境规划与管理目标与指标框架7水资源利用如水资源循环利用率、工业产值用水量、农业灌溉用水率等。水环境保护侧重于水质的保障，如饮用水水源水质达标率、表地水COD平均值等。水生态建设则从水生态系统完整性的角度提出具体要求，如水生生物数量、水文状况等。社会济发展目标约束社会经济发展规划与模式，是对水环境胁迫的规范与要求，以上4个方面互相补充与支持，对4个方面的概括与界定，构成一个完整的水环境规划目标。82.指标体系框架水环境规划与管理指标体系是一个整体，既应全面反映水环境系统及与其相关的社会经济系统的发展特征，包括水环境系统相关的社会济系统的主要特征和状态指标，又要涵盖水环境各要素的发展现状与趋势，还要有以上各要素间相互协调的动态变化和发展趋势的指标，并反映水环境系统与社会经济系统相互支持与制约的关系。910（一）水环境容量1、水环境容量含义水环境容量是指在水环境功能不受破坏的条件下，水体所能受纳污染物的最大数量。是水环境的自然规律参数与社会效益参数的多变函数，反映了污染物在水体中的迁移、转化规律。四、水环境容量与总量控制11污染物进入水环境之后，会受到水体的稀释，迁移和同化作用，因此水环境容量实际由三部分组成。水环境对污染物的总容量WT等于水环境对污染物的稀释容量Wd和水环境对污染物的迁移容量Wt以及水环境对污染物的净化容量Ws三者之和，即WT=Wd＋Wt＋Ws水环境对污染物的稀释容量是由水体对污染物的稀释作用所引起的，它与水的体积和污径比有关。水环境对污染物的迁移容量是由水体的流动引起的，它与流速、扩散等水力学特征有关。水环境对污染物的净化容量，主要是由于水体对污染物的生物或化学作用使之降解而产生的，所以净化容量是针对可降解污染物而言的。水体对于难降解污染物只有稀释容量和迁移容量，而无净化容量。在不考虑水体的扩散作用时，不存在迁移容量和净化容量，水环境的总容量就等于稀释容量。2、水环境容量组成123、水环境容量的类型（1）自然水环境容量以污染物在水体中的基准值为水质目标，则水体的允许纳污量称为自然环境容量。（2）管理水环境容量以污染物在水体中的标准值为目标，则水体的允许纳污量称为管理环境容量。（3）规划环境容量当以水污染损害费用与治理费用之和最小为约束条件时，所规划的允许向水体中排放污染物的量，称为规划环境容量。134、水环境容量的大小与下列因素有关：水体特征：水环境单元的稀释能力取决于环境对象的容积与污染物在环境介质中的运动状态，决定水环境容量的水体特征包括几何参数(水体形状、河宽等河流形态参数)、水文参数(流量、流速、水温等)、水化学参数(pH、离子含量)等。污染物特性：有毒有害有机物、重金属等具有高毒性、难降解性和生物富集性，不宜提出开发利用它们的环境容量，应严禁超标排入各类水体。水质目标：接纳污染物的水环境单元存在一定的使用功能，不同的环境功能目标对应不同的环境标准，其污染物承载能力也不同。排污方式：集中排放的水环境容量比分期排放小，瞬时排放比连续排放的水环境容量小，岸边排放比江心排放的环境容量小。因此，排污方式优化是提高水环境容量的一个重要措施。14（二）水污染物总量控制1、基本概念指在一定时间、空间范围，根据区域环境目标的要求，确定达到环境目标所允许的污染物负荷总量然后通过优化计算将污染物指标分配到各个控制单元根据控制单元内各个污染源的特点和可控性协调分担治理污染物。15每日最大负荷量（TMDL，TotalMaximumDailyLoad）：在满足水质目标的条件下，水体能够接收的某种污染物的最大日负荷量。包括污染负荷在点源和非点源之间的分配，同时还要考虑安全临界值和季节性变化。污染负荷可表示为单位时间质量、毒性和其他适合测定的指标。162、总量控制的技术方法（1）行业总量控制首先进行环境问题、产业结构及污染源分析;确定主要控制污染物、重点控制行业及主要控制污染源；综合考虑经济技术水平确定总量控制目标。17（2）容量总量控制计算可分配环境容量或污染物削减目标;总量控制目标分配至污染源；确定削减目标。18（3）目标总量控制确定目标值，通常有以下方法：以某一时期污染物排放水平作为基本目标；为维持环境质量确定的目标总量；受经济投资约束的目标总量；配合政府行政管理所确定的目标总量。19五、水环境功能区划与污染控制单元（一）水环境功能区划分水环境功能区划是水资源合理开发利用与有效配置的重要手段，也是环境容量计算，实施总量控制，进行区域水环境质量评价的重要依据，是水资源与水环境目标管理、分类管理的基础；合理的区划有利于产业发展、城市建设与人口布局的优化，有利于规避与周边地区水污染冲突。201、水环境功能区划分的原则集中式饮用水源地与具有生物学与科研价值的敏感水域，如自然保护区、珍贵鱼虾产卵场等为优先保护对象。统筹考虑、合理组合，适当考虑潜在功能要求立足流域整体性与生态完整性，局部服从整体，在划分各功能断面时，要注意上、下游功能组合的合理性，避免矛盾，具有达标可行性。不降低现状使用功能，兼顾规划功能水体现状使用功能间接反映了水体受污染影响的程度，也是城市与经济发布局现状的体现。21合理利用水体自净能力和环境容量合理的功能分区应有利于最大限度地利用水体容量资源，降低污染削减与治理费用，引导城市与工业的优化合理布局，实现社会、经济与环境效益的统一。与城市发展与产业布局相协调水环境功能区划必须与陆域的工业布局相适应，划分功能区要层次分明。要考虑现状与规划经济与城市发展布局对水体质量的可能影响及对不同质量水资源的需求，考虑现状经济与城市布局，明确规划对水资源数量及质量的需求。22要考虑经济技术约束充分研究经济技术条件的约束，研究功能目标可达性，对污染负荷削减费用，给水处理的费用等进行综合评估，实施多方案比较、筛选与优化。实用可行，便于管理功能区划分方案应有利于强化目标管理，有利于解决有关部门利益冲突与上下游、左右岸矛盾，解决实际问题。232、水环境功能区划分的类型根据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)划分，依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为5类（1）Ⅰ类：主要适用于源头水、国家自然保护区；（2）Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；（3）Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、徊游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；（4）Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；（5）Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准243、水环境功能区划分的方法与步骤（1）收集基础资料、综合分析与调查阶段区域自然环境调查：如气候、地质、地貌、植被、流量、流速和径流量等；区域发展现状与规划调查：人口数量与分布、产业规模现状与规划、产业布局现状与规划等；水环境质量现状、污染源、水污染治理措施调查：水质的季节变化、污染源强度及分布、水污染治理效率等水质监测调查：监测断面分布、监测项目和采样频率等水利设施调查：工农业和生活取水、蓄水、防洪、水力发电等设施及运行情况；水资源开发利用情况调查：包括取水口及水厂位置、各部门用水量及对水质的要求，各用水部门间、上下游间用水矛盾现状；水环境质量管理政策和法规调查：如正在执行与拟颁布的水环境质量管理领域标准或管理条例等。25（2）定性判断与分析阶段水环境现状进行评价，预测污染源及污水量的增加与削减量，分析水体的现状使用功能、规划功能；确定影响使用功能的污染因子和污染时段；分析各类水质监测控制断面、点位的实测资料是否合理配套，是否可靠而具有代表性；分析污染源优先控制顺序，将现状功能区中不符合水质标准要求的水域，依据污染因子列出相应污染源；在考虑上下游、左右岸关系基础上，提出功能区划替代方案。26（3）定量模拟阶段重点解决水环境功能可达性分析、混合区范围划定、技术经济评价和方案选择等需要定量解决的问题。①确定设计条件。包括设计流量、水温、流速、排污量、达标率与标准、分期目标。在概化设计条件时有两种方法：一种是定常条件下平均；一种是在概率分布条件下平均。②选择水质模型及计算：对流域水环境功能区划，在河道与排污口概化的基础上，一般采用一维稳定态模型，涉及潜在的污染冲突的河段，也可考虑用二维模型，提高划分的精度。③计算混合区范围：在排污削减方案费用较高、技术不可行时，为保证功能区水质符合要求，可考虑改变排污去向至低功能水域，或扩大混合区范围。④优化模拟：对功能区各个指标达到环境目标的技术方案及投资进行可达性分析，提供决策依据。27（4）综合决策阶段①结合以上定性分析与模拟，确定切实可行的区划方案。②拟订保障区划目标的分期实施方案。28（二）水污染控制单元是由源和水域两部分组成的可操作实体。水域根据水环境功能区划并结合行政管理需求而定，源是排入受纳水域的所有污染源的集合。291、水污染控制单元划分的原则相对独立性：由于水陆交互、上下游的水力传导作用，水污染控制单元相互影响，又具有独立性，要求每一控制单元都可进行环境评价、实施污染控制对策方案，并尽可能与现有行政管理区划相衔接。与目标相联系，具有针对性：针对不同水质目标和污染物类型，同一区域可有多种控制单元划分方案，以解决不同问题，控制单元的划分与水环境规划与管理的目标密切相关。基础数据完备，有较为完善的监控系统：要求单元内污染排放资料齐全，水文资料序列性好，控制断面具有水质监测资料，各控制单元间的输入输出及相互影响可定量化，满足水量与物质平衡的要求。302、水污染控制单元的作用是开展水环境容量计算、落实水污染控制目标、实施总量控制与污染控制方案的基本单元。是实施环境目标责任制、综合整治与定量考核的基本单元。作为可操作实体，可在单元内与单元间建立量化的水质模型，反映出源与目标间、区域与区域间的相互作用，建立污染源与水环境质量的输入响应关系。为优化决策方案的实施提供载体，使复杂的水环境系统问题分解为单元问题，最终解决整个系统的问题。313、水污染控制单元应用的技术流