水环境污染防治规划

第八章水环境污染防治规划东南地区水质型缺水北方地区水量型缺水安徽巢湖红豆生南国,春来发几枝。愿君多采撷,此物最相思。却在河北用来煮汤，太浪费了。“可抵千年一遇洪水”的三峡大坝还帮我们抵挡了无数垃圾，可见这个坝修得好啊！水环境规划的任务站在全局的角度，科学地划分不同水体的功能，科学地分析水体的环境容量，合理利用水体的自净能力，确定可行的污染物排放方案，提出水污染防治措施，以满足流域内各功能区对水质的要求，促进流域经济的可持续发展。目前正在实施的重要规划《长江中下游流域水污染防治规划（2011—2015年）》《重点流域水污染防治规划(2011－2015年)》……明确问题确定规划目标规划实施拟定规划措施一、水环境规划的内容第一节水环境规划的内容和类型预测污染治理费用，提出最佳规划方案依据国家有关法规和各种标准，提出水体功能区划和水质控制指标。确定水质超标河段和主要污染物；确定各河段主要污染物的环境容量；确定各排污口的允许排污量。选定规划方法提出供选方案二、水环境规划的类型1、水污染控制系统规划水污染控制系统是由污染物的产生、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。从广义上讲涉及到人类的资源开发、人口规划、经济发展与水环境保护之间的协调问题。从地域上来看，在一条河流的整个流域进行水资源的开发、利用和水污染的综合整治规划，也可在小流域（城市、工业区）内进行水质与污水处理系统，也可以是具体的污水处理设施的规划、设计和运行。根据水污染控制系统的特点分为三个层次（1）流域水污染控制规划（2）城市水污染控制规划（3）水污染控制设施规划2、水资源系统规划是以水为主题构成的一种特定系统，是一个由相互联系、相互制约及相互作用的若干水资源工程单元和管理技术单元所组成的有机体。水资源规划系统的基本任务：根据国家或地区的经济发展计划，改善生态环境要求，以及各行各业对水资源的要求，结合区域内水资源的条件和特点，选定规划目标，拟定合理开发利用方案，提出工程规模和开发程序方案。根据水资源系统规划的不同范围分为三个层次：（1）流域水资源规划（2）地区水资源规划（3）专业水资源规划水污染控制系统规划和水资源系统规划区别水污染控制系统规划，以实现水体功能要求为目标，是水环境规划的基础；水资源系统规划，强调水资源的合理开发利用和水环境保护，它以满足国民经济和社会发展的需要为宗旨，是水环境规划的落脚点。水环境区划分为两个层次即水环境功能区划和水污染控制单元划分。水环境功能区是指水体使用功能所占有的范围。水环境功能区划的主要任务就是将水体按照其功能加以划分，并依据功能的重要程度和污染危害程度确定相应的环境质量目标。水污染控制单元是指一个水环境功能区与其相关污染源所占的区域总和，对这些区域进行划分，即水污染控制单元划分。第二节水环境规划基础一、水域功能区分类与相应标准水环境功能区划的对象主要是针对具有一定使用功能的地面水域。一般将地表水域分为以下几类水环境保护功能区：1、自然保护区及源头水（地面水环境质量标准Ⅰ类）（1）国家、省、市已法定的自然保护区；（2）源头水2、生活饮用水水源区（地面水环境质量标准Ⅱ类及生活饮用水卫生标准）（1）必须是城镇居民生活饮用水的集中取水点；（2）取水点是自然水域（河流、湖库、运河等）和人工蓄水单元。3、水产养殖区（地面水环境质量标准Ⅱ类及渔业水质标准）（1）珍贵鱼类及主要经济鱼类的产卵、索饵、洄游通道；（2）历史悠久或新辟人工放养和保护的渔业水域；（3）自然水域（河流、河汊、湖库等）。4、旅游区（地面水环境质量标准Ⅲ类及海水水质标准）（1）游泳功能区；（2）景观功能区；（3）划船功能区5、工业用水区（地面水环境质量标准Ⅳ类）（1）各工矿企业生产用水的集中取水点；（2）自然水体6、农业灌溉区（地面水环境质量标准Ⅴ类及适用于农灌区的农灌用水标准）（1）灌溉对象：粮食、蔬菜、水果等食用性作物；（2）自然水域；（3）长期或习惯使用的。7、排污口附近混合区(带)(不执行地面不环境质量标准)(1)污染物能进行初始稀释;(2)排污口附近有限水域。二、水环境功能区划分原则水环境污染功能区划分是根据地表水环境质量标准，划定水域的功能类型及其所占范围，并确定相应的水质保护目标，同时制定控制水体污染的各种可行措施和方案。划分的目的在于保护水质、合理利用水资源，有效地控制污染源，强化环境目标管理。一、饮用水源地和生物资源优先保护原则二、地表水环境质量宏观控制原则三、优质水优用、低质水低用原则四、现状功能原则五、技术、经济约束原则六、合理利用水环境容量原则七、允许混合区和缓冲区存在原则八、突出陆上合理布局、综合规划原则九、便于管理、实用可行原则三、水环境功能区划分方法与过程1、功能区划分方法—系统分析系统分析是针对系统的整体、组成系统的各个要素及其外部条件进行全面的、相互联系的和发展的研究，确定系统所应具备的功能和相应的环境条件，以找出实现系统目标的最佳或替代方案。系统分析过程必须具有整体性、最优性、阶层性、动态性和环境适应性。整体性是指构成系统的各个元素是从系统最优为总目标结合在一起的，各个元素的状态及状态之间的联系都必须服从这一总目标。最优性是指系统分析的结果应力求系统的最优解，通过调整各元素之间的相互联系来寻求最佳的结构。阶层性是指任何一个系统都存在着层次结构，这种结构形成了系统内部各要素的主次和重要性程度，是形成有序系统的最佳依据。动态性是指一个系统总是处在不断运动发展之中，必须用发展的观点来探寻系统的最优解。环境适应性是指一个系统总是处在外部环境的约束之中，只有适应环境才能生存和发展，环境适应性是建立系统约束的重要依据。通常系统分析过程可分为六个方面：明确问题的范围和性质、设立目标、建立模型、提出各种可选用方案、模拟优化和综合分析。功能分区提出保护目标选择相应的环境质量标准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，规划不同总量的控制途径，进行指定功能，可达性分析负责分配，工程规划，环境、技术和经济综合优化政策协调行政决策现状功能可达性分析确定主要人工污染源ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦ四、水环境功能区划分的方法与步骤划分过程分为4个阶段，即确定目标、定性判断、定量决策和综合评价。综合评价定性判断定量决策划分步骤（1）明确目标阶段1）综合调查、汇集现有基础资料，调查内容主要包括：①区域自然条件：②区域经济状况与经济发展规划③水资源④污染源⑤环境目标⑥政策、法规2）根据系统分析条件，分析现有资料，确定初步划分的范围、工作深度。3）分析地方政府有关要求和水环境使用状况，初步划分功能区，提出水质保护目的。（2）定性判断阶段1）分析水体的现状使用功能，以相应的水质标准为依据，确定影响使用功能的污染因子和污染时段。2）污染控制单元优先控制顺序分析。3）提出规划功能及相应水质标准，预测污染物排放量的增长与削减。（3）定量分析阶段1）确定设计条件2）建立水质模型，进行功能区水质模拟和环境目标可达性分析。3）计算混合区范围4）环境、技术、经济条件优化模拟5）对拟定的比较方案进行投资效益分析，运用各种最优方法求出最佳方案（4）评价决策阶段1）协调各部门意见，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分方案。2）拟定分期实施方案第三节水环境容量及其分配一、水环境容量的定义指某水体在特定环境目标下所能容纳污染物的量。在理论上，水环境容量是环境的自然规律参数与社会效益参数的多变量函数；它反映污染物在水体中的迁移、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。水环境容量主要与哪三个因素有关？水体特征水质目标污染物特征容量涵义图示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。污染物排放方式的改变将影响水域的环境容量，因此水环境容量往往是一组数值。在实践上，水环境容量是环境目标管理的基本依据，是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。二、水环境容量分类根据应用机制的不同进行分类自然水环境容量管理水环境容量按水环境目标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稀释容量自净容量可更新容量不可更新容量按污染物分类按降解机制分类按可再生性分类（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。其模型为：式中：E——水环境容量；K自——水体自净系数；ρB基——污染物在水体中的基准值；ρB——污染物在水体中的背景浓度；V——水的体积。dVKEBB)(ρρ基自污染物同特定对象之间的剂量－反应关系1、按水环境目标分类（2）管理（或规划）环境容量类以污染物在水体中的标准值为水质目标，则水体的允许纳污量称为管理环境容量；以水污染损害费用与治理费用之和最小为约束条件，规划允许排污量时，称为规划环境容量。式中：K自——水体自净系数；K标——以技术经济指标为约束条件的社会效益参数，一般K标≥1；ρB标——污染物在水体中的标准值。ρB——污染物在水体中的背景浓度；V——水的体积。dVKKdVKEBBBB)()(ρρρρ标标自标自以环境质量基准为依据，并考虑社会、经济、技术等因素。1,2,1iiQQiiiQQQ,1,2iiiiiiQCQCQC,1,1,2,2iQ：由断面i处流入河流的污水流量iC：由断面i处流入河流的污水的污染物浓度iQ,1：上游流到断面i的河水流量iC,1：上游流到断面i的河水的污染物浓度iQ,2：从断面i向下游流出的河水流量iC,2：从断面i向下游流出的河水的污染物浓度Q1，iC1，iQ2，iC2，iuQiCiQ2，i－1C2，i－1i-1i-11,2,1xC=Cexp[-K()]86400uii式中，xi-1为区段长度（m）；ui-1为区段的平均流速（m/s）；K为污染物衰减系数（d－1）。q1C1Q0C0C1Q1QiCiQiCiCi01i•段首控制中的段是指沿河任何两个排污口断面之间的河段，而段首则是指各段的上游第一个排污口断面。•段首控制就是控制上游断面（也即段首）的水质达到功能区段的要求，那么由于有机物的降解，则在该段内的水质处处达到或高于功能区段的控制指标。•段首控制严格控制了功能区段的水质不超标。段首控制容量计算示意图Csqi-2Ci-2i-2qi-1Ci-1qiCiqi+1Ci+1i-1i+1iQi-1QiQi+1Ci-1CiCi+100s0E=Q(C-C)式中：E0为功能区段段首的稀释容量（t/d）；Cs为功能区段水质标准（mg/L）；Q0，C0分别代表来水的流量（m3/s）及浓度（mg/L）。式中：E—水环境容量；S—控制断面水质标准mg/L；QP—上游来水设计流量m3/s；QE—污水设计流量m3/s；CP—上游来水污染物浓度mg/L。ppEpCCQQQSW)(E例题：沮河平均径流量取25m3/s，生活和工业废水排放径流量设为800万立方米/年（0.254m3/s），上游来水污染物COD浓度为8mg/L,沮河水质标准是II类，求沮河COD的环境容量约为多少t/a。COD二类水质标准为15mg/L5670t/a2、按污染物性质分类（1）耗养有机物的水环境容量（2）有毒有机物的水环境容量（3）重金属的水环境容量三、水环境容量的设计条件（1）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。（2）设计排污条件包括设计排污流量、浓度、排放地点、排放方式和排放强度等。（3）设计目标条件主要包括设计污染控制因子、控制区段与断面和水质标准及达标率等。（4）设计约束条件包括与确定总量控制指标及控制方案有关的约束性因素，如经济投资约束条件、工业布局及城市规划约束条件等。时期、时段和保证率是建立这些条件必不可少的三要素。四、水环境