第五章 水环境规划

第五章水环境规划第一节水环境规划的内容和类型第二节水环境规划基础第三节水环境规划的技术基础第四节规划方案的综合评价第五节邕江水环境综合整治规划第一节水环境规划的内容和类型一、水环境规划的内容二、水环境规划的类型及尺度一、水环境规划的内容（1）明确问题找出水环境的主要问题包括水量、水质、水资源利用等方面的问题，并查明问题的根源所在。（2）确定规划目标从水质和水量两个方面拟定规划目标。（3）选定规划方法数学规划法和模拟比较法。（4）拟定规划措施包括：调整经济结构和工业布局、实施清洁生产、提高水资源利用率、充分利用水体的自净能力和增加污染处理设施等。（5）提出供选方案通过费用—效益分析、方案可行性分析和水环境承载力分析对规划方案进行综合评价。（6）规划实施二、水环境规划的类型及尺度（一）水污染控制系统规划（二）水资源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，可分为三个层次：流域水污染控制规划、城市（区域）水污染控制规划和水污染控制设施规划。（一）水污染控制系统规划1.流域水污染控制规划⑴基础资料①地图：应标明规划流域范围及河流分段情况。②水文与水质现状数据。③污染源清单。④流域水资源规划、流域内土地利用规划和经济发展规划等原始规划资料，现状用水情况。⑤可考虑使用的水污染控制方法及其技术经济和环境效益资料。⑥有关规划年限（一般20、10或5年等）的要求。⑵基本内容①水体用途目标和水质控制指标。②不同河段的使用目标及其水质要求。③列出水质超标或可能超标的河段（或水体），并指出相应的项目。④确定各河段主要污染物的环境容量。⑤把各河段的环境容量分配到各排污口。⑥估计各治理措施的总费用。2.城市（区域）水污染控制规划⑴拟建的城市和工业废水处理厂、市政下水道、工业企业与水污染控制有关的技术改造或厂内治理设施等清单。⑵确定与农业、矿业、建筑业、工业等有关的非点源污染源，并提出控制措施。⑶提出经处理后的废水和污泥的处置途径和方法。⑷估算实现规划所需的费用，并制定实施规划的进度表。⑸建立执行规划的管理系统。3、水污染控制设施规划⑴拟建设施的可行性报告。⑵拟建设施与现有设施的关系，以及现有设施的基本情况；⑶第一期工程初步设计、费用估计和执行进度表。⑷对被推荐方案和其他可选方案的费用—效益分析。⑸对被推荐方案的环境影响评价；⑹当地有关部门、专家和公众代表的评议，并经地方主管机构批准。（二）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。可以分为三个层次：流域水资源规划、地区水资源规划和专业水资源规划。1.流域水资源规划（1）大的江河流域规划，主要在于统筹兼顾、合理安排，从整体上制定流域开发治理的战略方案、步骤和某些关键性措施，以达到防洪、灌溉、排涝、发电、航运、工业和城市供水、养殖、旅游、环境改善和水土保持等方面协调的目的。（2）对于中小河，多以服务农业为目标。2、地区水资源规划以行政区或经济区为对象的水资源规划。或以防洪灌溉排水为重点；或以工业和城市供水、改善地区水患、航运或环境为重点；或以水力发电为重点；或兼而有之。3、专业水资源规划防洪规划、水力发电规划、灌溉规划、航运规划、综合利用枢纽或单项工程规划。第二节水环境规划基础一、水环境功能区划二、水污染控制单元三、水环境容量四、水环境污染控制规划模型一、水环境功能区划（一）水环境功能区划原则(1)集中式饮用水源地优先保护。(2)不得降低现状使用功能。(3)优质水优用及低质水低用。(4)统筹考虑专业用水标准要求。(5)上下游、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。(6)与工业合理布局相结合。(7)实用可行，便于管理等。(二)水环境功能分区依据《地表水环境质量标准GB3838-2002》的规定：Ⅰ类：主要适用于自然保护区及源头水、国家自然保护区。Ⅱ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源区一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；Ⅲ类：主要适用于集中式生活饮用水地表水源区二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；Ⅳ类：主要适用于一般工业用水区及人体非接触的娱乐用水区；Ⅴ类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。（三）水环境功能区划分的方法与步骤（1）对环境保护目标进行全面分析，既考虑环境保护的需要，又考虑经济、技术的可行。（2）将环境目标具体化为环境质量标准中的数值。（3）对功能可达性进行分析，确定引起污染的主要人为污染源。（4）建立污染源与水质目标之间的响应关系，将各种污染源排放的污染物输入各类水质模型，以评价污染源对水质目标的影响；（5）分析减少污染物排放的各种可能的途径和措施；（6）通过对多个可行方案的优化决策，确定技术、经济最优的方案组合；（7）通过政策协调和管理决策，最终确定环境保护目标和水环境功能区划分方案。2选择相应的环境质量标准6负荷分配工程规划技术和经济综合分析7政策协调行政决策3现状功能可达性分析确定主要人为污染源5污染控制措施分析4建立排污量与水环境质量间的定量关系1提出水环境保护目标水环境功能区划系统分析过程二、水污染控制单元（一）划分（1）对于每一个控制单元，可单独进行环境评价，实施不同的控制路线。（2）针对不同的水质目标和污染物，在同一区域可以有多种控制单元的划分方案。（3）在每个控制单元内，污染物排放清单应该齐全，水域控制断面应有常规监测资料。（4）对各控制单元间的相互影响，应根据水量和质量平衡关系，通过污染物的输入和输出来定量表达。（二）水污染控制单元解析归类（1）水污染控制单元划分；（2）对各控制单元的主要功能进行说明，包括主要功能、位置、范围以及各功能区应执行（GB3838-2002）的类别或专业用水标准；（3）水质现状及控制断面的确定；（4）排放状况和主要污染源情况分析，包括污染源的位置、排放方式、排放强度和排放量等。（5）排放量与水质预测。（6）主要水环境问题诊断。（7）控制路线的制定，包括浓度控制、总量控制或浓度控制与总量控制相结合。（8）允许排放量的确定。三、水环境容量（一）水环境容量的定义（二）水环境容量分类（三）水环境容量的设计条件（四）最大日负荷总量（TMDL）（一）水环境容量的定义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。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。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1.按水环境目标分类（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。式中：E——水环境容量；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；K自——水体自净系数。VρρKEd)(BB基自（2）管理（或规划）环境容量：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；当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。其模型为：VρρKKdVρρKEd)()(BBBB标标自标自式中：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。（1）耗氧有机物的水环境容量：耗氧有机物能被水中生物氧化分解为简单的无机物，其有较大的水环境容量。（2）有毒有机物的水环境容量：有毒有机物是指人工合成的毒性大、难降解有机物。这类有机物的同化容量极小，一般只考虑水体的稀释作用。有毒有机物应主要在污染源中消除，而不宜利用水体的环境容量。2.按污染物性质分类（3）重金属的水环境容量：重金属也可被水体稀释到阈值以下。重金属是保守性污染物，它只发生状态和空间位置的变化，而不能被分解，因此，重金属没有同化容量。且由于重金属易于在环境和生物体内积累，因此，要严格控制利用水体的环境容量。（三）水环境容量的设计条件设计条件的内容主要包括自然条件、排污条件、目标条件和约束条件等。时期、时段和保证率是建立这些条件必不可少的三要素。具体内容归纳如下：（1）设计自然条件：主要包括设计水量、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。（四）最大日负荷总量（TMDL）在满足水质标准的条件下，水体能够接受的某种污染物的最大日负荷总量（totalmaximumdailyload）。TMDL由四部分组成：点源污染负荷、非点源污染负荷、水体本底负荷和边际安全值。四、水环境污染控制规划模型（一）最优化问题（二）模拟选优问题（一）最优化问题1.排污口最优规划模型排污口最优规划是以各小区的污水处理厂为基础，以总处理费用最低为目标，在水体水质条件的约束下，寻求各处理厂处理效率的最佳组合，其数学模型为：iLOnVLLmULstCZiiiniii21010.)(min0在均匀处理最优规划问题中，污水处理效率是已知值，处理费用只是污水处理规模的函数。在约束条件中不出现水质约束。模型表示为：jiQQqQQQQqstQCQCZjiijiiiniijnjjiiijniijnjniii,0,,,0.)()(min111112.均匀处理最优规划区域处理最优规划是排放口处理最优规划和均匀处理最优规划的综合。在区域处理最优规划中，既要寻求最佳的污水处理厂的位置和处理量，又要寻求污水处理厂处理效率的最佳组合。区域处理规划模型求解比较复杂，目前还没有比较成熟的技术求解这一类问题。试探分解法是较常用的方法。试探法的基础是“全部处理或全不处理”的策略。3.区域处理最优规划在许多情况下，采用数学方法进行最优化的条件难以具备，这时，规划方案的模拟选优就成为水污染控制系统规划的主要方法。规划方案的模拟选优与最优规划方法不同，它是先进行污水输送与处理设施规划，提出几种可供选择的规划方案，然后采用水质模型，计算各种方案中污水排放后水域控制断面的水质，找出比较好的方案。这种方法选优的结果，在很大程度上取决于规划人员的经验，因此，采用模拟选优方法时，要求尽可能多提出一些初步规划方案，以供筛选。（二）模拟选优第四节水环境规划的技术措施一、清洁生产和循环经济二、污水处理三、提高或充分利用水体纳污容量四、生态修复技术五、水资源开发利用与保护技术一、清洁生产和循环经济清洁生产是指对生产过程和产品实施综合防治战略，以减少对人类和环境的风险。对生产过程，包括节约原材料和能源，革除有毒材料，减少所有排放物的排污量和毒性。对产来说，减少从原材料到最终处理的产品的整个生命周期对人类健康和环境的影响。二、污水处理建立污水处理厂。一、二、三级处理。建立生态工程，如：人工湿地等。三、提高或充分利用水体纳污容量1.人工复氧人工复氧是改善河流水质的重要措施之一，它是借助于安装增氧器来提高河水中的溶解氧浓度。2.污水调节在河流水量低的时期，用蓄污池把污水暂时蓄存起来，待河流水量高时释放，可以更合理地利用河流的自净能力来提高河流的水质。3.河流流量控制四、生态修复技术1.恢复水系环境包括水系的形态、结构和自然特征。2.恢复水生态系统的结构和功能。3.维护和改善水系的景观效果。五、水资源开发利用与保护技术节水优先、治污为本、多渠道开源第五节邕江水环境综合整治规划一、明确问题二、确定规划目标与水域功能区划分三、确定规划方法四、拟定规划措施五、计算水环境容量与提出供选方案六、规划方案实施一、明确问题邕江水域具