第七章流域水環(huán)境規(guī)劃

第七章流域水環(huán)境規(guī)劃第七章流域水環(huán)境規(guī)劃湖北省第一測(cè)繪院流域水污染防治的特點(diǎn)

一是涉及地域?qū)?，跨多個(gè)省域、市縣區(qū)域

二是河流(或湖泊)水文條件復(fù)雜，變化大三是同一水體兼具多種功能

湖北省第一測(cè)繪院流域水污染防治規(guī)劃的任務(wù)

就是要站在全流域的角度，科學(xué)地劃分不同水體的功能，科學(xué)地分析水體的環(huán)境容量，合理利用水體的自凈能力，確定可行的污染物排放方案，提出水污染防治措施，以滿足流域內(nèi)各功能區(qū)對(duì)水質(zhì)的要求，促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

概述府河湖北省第一測(cè)繪院1第一節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和工作程序一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容依據(jù)國(guó)家有關(guān)法規(guī)和各種標(biāo)準(zhǔn)，提出水體功能區(qū)劃和水質(zhì)控制指標(biāo)

如前所述，一個(gè)水域往往需要滿足多種用水需求，如作飲用水水源、農(nóng)業(yè)灌溉水源、工業(yè)用水水源、水產(chǎn)養(yǎng)殖水源等。對(duì)每一種用途，國(guó)家都有相應(yīng)的管理法規(guī)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。如國(guó)家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)、《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB11607—89)、《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084—92)等。這些標(biāo)準(zhǔn)都是進(jìn)行規(guī)劃的依據(jù)。根據(jù)河段的位置、水質(zhì)與水文狀況、用水需求、輸送與處理費(fèi)用等，確定不同河段的功能，選擇表征水質(zhì)狀況的水質(zhì)指標(biāo)，如地表水的水溫、pH、溶解氧濃度、COD、BOD5等。湖北省第一測(cè)繪院2第一節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和工作程序一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容

根據(jù)河水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用恰當(dāng)?shù)姆治?、評(píng)價(jià)方法，判斷各河段水質(zhì)是否能滿足目標(biāo)要求，確定超標(biāo)的河段和主要污染物。確定水質(zhì)超標(biāo)河段和主要污染物湖北省第一測(cè)繪院3第一節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和工作程序一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容確定各河段主要污染物的環(huán)境容量

根據(jù)各河段的位置、水文狀況、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等，確定在滿足水體功能要求的前提下，河段內(nèi)可接納的污染物的量。

湖北省第一測(cè)繪院4第一節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和工作程序一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容確定各排污口的允許排污量

一般每個(gè)河段范圍內(nèi)，都有多個(gè)排污口。根據(jù)污染源所在位置、排污種類、排污量、排污方式和污染物的擴(kuò)散規(guī)律等信息，并考慮河段相關(guān)區(qū)域的發(fā)展規(guī)劃，將確定的河段內(nèi)可接納的污染物總量，分配給每個(gè)排污口。湖北省第一測(cè)繪院5第一節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和工作程序一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容預(yù)測(cè)污染治理費(fèi)用，提出最佳規(guī)劃方案

為了達(dá)到河段的不同功能要求，除了合理利用水體自凈能力外，還需采取措施治理污染。因此，流域水污染防治規(guī)劃需在考慮滿足各河段水質(zhì)要求的同時(shí)，對(duì)不同治理方案的費(fèi)用進(jìn)行分析、比較，選擇經(jīng)濟(jì)上可行的最佳方案。湖北省第一測(cè)繪院第一

在進(jìn)行流域水環(huán)境規(guī)劃時(shí)，應(yīng)對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，找出水環(huán)境的主要問題，包括水量、水質(zhì)、水資源利用等方面的問題，并查明問題的根源所在。一般情況下，需要獲得以下基礎(chǔ)性資料：二、流域水環(huán)境規(guī)劃的工作程序

確定規(guī)劃目標(biāo)。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展要求，同時(shí)考慮客觀條件，從水質(zhì)和水量?jī)蓚€(gè)方面擬定水環(huán)境規(guī)劃目標(biāo)。規(guī)劃目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)與水環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綜合體現(xiàn)，是水環(huán)境規(guī)劃的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。

選定規(guī)劃方法。在水環(huán)境規(guī)劃中，通?？梢圆捎脙深愐?guī)劃方法：數(shù)學(xué)規(guī)劃法和模擬比較法。采用何種規(guī)劃方法，應(yīng)視具體的水環(huán)境規(guī)劃類型和資料的情況來確定。

擬定規(guī)劃措施。在制定水環(huán)境規(guī)劃的方案中，可供考慮的措施包括：調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和工業(yè)布局，實(shí)施清潔生產(chǎn)工藝，提高水資源利用率，充分利用水體的自凈能力和增加污水處理設(shè)施等。第二

第三

第四

湖北省第一測(cè)繪院①

②

③④第一節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和工作程序二、流域水環(huán)境規(guī)劃的工作程序規(guī)劃范圍內(nèi)水體的水文與水質(zhì)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以及用水現(xiàn)狀；

污染源清單，包括排入各段水體的污染源一覽表(最好以重要性順序排序)、各排污口位置、排放方式、污染物排放量、治理現(xiàn)狀和規(guī)劃，以及非點(diǎn)污染源的一般情況；

轄區(qū)排水為雨污分流，整個(gè)排水系統(tǒng)屬高灌低排明渠暗管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。雨水入渠，污水經(jīng)處理后經(jīng)暗管排入境外府環(huán)河水系。地圖，圖上應(yīng)標(biāo)明擬作規(guī)劃的流域范圍和河流分段情況；

⑤

可考慮采用的水污染控制方法及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的資料。湖北省第一測(cè)繪院第六

第五，提出供選方案第六，規(guī)劃實(shí)施

提出供選方案。將各種措施綜合起來，提出可供選擇的實(shí)施方案。為了檢驗(yàn)和比較各種規(guī)劃方案的可行性和可操作性，可通過費(fèi)用—效益分析、方案可行性分析和水環(huán)境承載力分析對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而為最佳規(guī)劃方案的選擇與決策提供科學(xué)依據(jù)。

規(guī)劃實(shí)施。水環(huán)境規(guī)劃的實(shí)施也是制定規(guī)劃的一個(gè)重要內(nèi)容。判斷一個(gè)規(guī)劃的成功與否，就是看最終的規(guī)劃方案能否被采納、執(zhí)行并取得相應(yīng)的效果。規(guī)劃方案的實(shí)施，體現(xiàn)了規(guī)劃自身的價(jià)值與作用。第五湖北省第一測(cè)繪院在進(jìn)行流域水環(huán)境規(guī)劃時(shí)，特別要注意以下幾個(gè)問題：①應(yīng)根據(jù)目前和將來水體的用途，嚴(yán)格劃分保護(hù)區(qū)，首先要保證飲用水水源的水量和水質(zhì)；②要充分注意流域的用地與人口的增長(zhǎng)對(duì)水量、水質(zhì)的改變，以及對(duì)水環(huán)境污染的影響；③應(yīng)把流域及其水環(huán)境作為一個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)來考慮；④要特別注意減免洪水災(zāi)害的問題；⑤在治理上不能采取污染搬家的做法，要妥善處理干流與支流、上游與下游、左右岸及各種水環(huán)境的相互關(guān)系；⑥應(yīng)明確水環(huán)境保護(hù)的方針和政策。注意的問題湖北省第一測(cè)繪院

水環(huán)境功能區(qū)劃，是流域水環(huán)境規(guī)劃的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性工作。水體功能區(qū)，是指水體使用功能所占有的范圍。水環(huán)境功能區(qū)劃，是根據(jù)水體不同區(qū)段的自然條件、區(qū)域內(nèi)的用水需求，按照國(guó)家和地方的有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水體不同區(qū)段按其功能加以劃分，并確定其相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。第二節(jié)

水環(huán)境功能區(qū)劃的基本原則和方法湖北省第一測(cè)繪院上下游、區(qū)域間互相兼顧，適當(dāng)考慮潛在功能要求；合理利用水體自凈能力和環(huán)境容量；與工業(yè)合理布局相結(jié)合；實(shí)用可行，便于管理等。

水環(huán)境功能分區(qū)應(yīng)遵循以下原則：集中式飲用水源地優(yōu)先保護(hù)；不得降低現(xiàn)狀使用功能；優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用及低質(zhì)水低用；統(tǒng)籌考慮專業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)要求；

水環(huán)境

一、水環(huán)境功能分區(qū)原則原則原則湖北省第一測(cè)繪院方法步驟

⑤分析減少污染物排放的各種可能的途徑和措施；⑥通過對(duì)多個(gè)可行方案的優(yōu)化決策，確定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的方案組合；⑦通過政策協(xié)調(diào)和管理決策，最終確定環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和水環(huán)境功能區(qū)劃分方案。系統(tǒng)分析需要經(jīng)過多次反復(fù)，如圖7—1所示。

①對(duì)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)進(jìn)行全面分析，既考慮環(huán)境保護(hù)的需要，又考慮經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的可行；②將環(huán)境目標(biāo)具體化為環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)值；③對(duì)功能可達(dá)性進(jìn)行分析，確定引起污染的主要人為污染源；④建立污染源與水質(zhì)目標(biāo)之間的相應(yīng)關(guān)系，將各種污染源排放的污染物輸入各類水質(zhì)模型，以評(píng)價(jià)污染源對(duì)水質(zhì)目標(biāo)的影響；二、水環(huán)境功能區(qū)劃分的方法與步驟主要方法和步驟

湖北省第一測(cè)繪院二、水環(huán)境功能區(qū)劃分的方法與步驟湖北省第一測(cè)繪院定義分類1、按水環(huán)境目標(biāo)分類

(1)自然水環(huán)境容量：以污染物在水體中的基準(zhǔn)值為水質(zhì)目標(biāo)，則水體的允許納污量稱為自然環(huán)境容量。其模型為：

(7～1)式中：E——水環(huán)境容量；ρB基——污染物在水體中的基準(zhǔn)值；ρB——污染物在水體中的背景濃度；V——水的體積；K自——水體自凈系數(shù)。

水環(huán)境容量是指水體在特定的環(huán)境目標(biāo)下所能容納污染物的量。在理論上，水環(huán)境容量是環(huán)境的自然規(guī)律參數(shù)與社會(huì)效益參數(shù)的多變量函數(shù)。它反映污染物在水體中的遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，也滿足特定功能條件下，水環(huán)境對(duì)污染物的承受能力；在實(shí)踐上，水環(huán)境容量是環(huán)境目標(biāo)管理的基本依據(jù)，是水環(huán)境規(guī)劃的主要環(huán)境約束條件，也是污染物總量控制的關(guān)鍵參數(shù)。一、水環(huán)境容量第三節(jié)水環(huán)境容量與水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)

(一)水環(huán)境容量的定義

(二)水環(huán)境容量分類湖北省第一測(cè)繪院式中：K標(biāo)—以技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為約束條件的社會(huì)效益參數(shù)，一般K標(biāo)≥1；

ρB標(biāo)—污染物在水體中的標(biāo)準(zhǔn)值。(2)管理(或規(guī)劃)環(huán)境容量

以污染物在水體中的標(biāo)準(zhǔn)值為水質(zhì)目標(biāo)，則水體的允許納污量稱為管理環(huán)境容量；當(dāng)以水污染損害費(fèi)用與治理費(fèi)用之和最小為約束條件，規(guī)劃允許排污量時(shí)，稱為規(guī)劃環(huán)境容量。其模型為：

(7-2)比較式(7—1)與式(7—2)，可知二者的主要差別在于式(7—2)中以ρB標(biāo)代替了式(7～1)中的ρB基。ρB基是以科學(xué)研究結(jié)果為基礎(chǔ)的，而ρB標(biāo)則是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定并具有法律約束的標(biāo)準(zhǔn)值。

湖北省第一測(cè)繪院2、按污染物性質(zhì)分類

(1)耗氧有機(jī)物的水環(huán)境容量：耗氧有機(jī)物能被水中生物氧化分解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，其有較大的水環(huán)境容量。(2)有毒有機(jī)物的水環(huán)境容量：有毒有機(jī)物是指人工合成的毒性大、難降解有機(jī)物。這類有機(jī)物的同化容量極小，一般只考慮水體的稀釋作用。有毒有機(jī)物應(yīng)主要在污染源中消除，而不宜利用水體的環(huán)境容量。(3)重金屬的水環(huán)境容量：重金屬也可被水體稀釋到閾值以下。如從這個(gè)意義上講，重金屬有環(huán)境容量。但是，重金屬是保守性污染物，它只發(fā)生狀態(tài)和空間位置的變化，而不能被分解，因此，重金屬?zèng)]有同化容量。且由于重金屬易于在環(huán)境和生物體內(nèi)積累，因此，要嚴(yán)格控制利用水體的環(huán)境容量。湖北省第一測(cè)繪院(三)水環(huán)境容量的設(shè)計(jì)條件主要包括設(shè)計(jì)水量、水溫、流速和上游設(shè)計(jì)斷面及其水質(zhì)濃度、橫向混合系數(shù)和縱向混合系數(shù)等。

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院

設(shè)計(jì)自然條件

1

設(shè)計(jì)排污條件

2

設(shè)計(jì)條件的內(nèi)容主要包括自然條件、排污條件、目標(biāo)條件和約束條件等。時(shí)期、時(shí)段和保證率是建立這些條件必不可少的三要素。具體內(nèi)容歸納如下：

包括設(shè)計(jì)排污流量、濃度、排放地點(diǎn)、排放方式和排放強(qiáng)度等。

3、設(shè)計(jì)目標(biāo)條件

3

主要包括設(shè)計(jì)污染控制因子、控制區(qū)段與斷面和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及達(dá)標(biāo)率等。

4、設(shè)計(jì)約束條件

4

包括與確定總量控制指標(biāo)及控制方案有關(guān)的約束性因素，如經(jīng)濟(jì)投資約束條件、工業(yè)布局及城市規(guī)劃約束條件等。

湖北省第一測(cè)繪院二、水環(huán)境保護(hù)目標(biāo)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)是流域水環(huán)境規(guī)劃的出發(fā)點(diǎn)與歸宿。環(huán)境保護(hù)目標(biāo)通過一系列環(huán)境保護(hù)指標(biāo)來體現(xiàn)。水環(huán)境目標(biāo)通常包括水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)和水污染物總量控制目標(biāo)兩類。

環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)是依據(jù)水體功能分區(qū)，執(zhí)行相應(yīng)的自家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合規(guī)劃的具體要求，確定各水域的主要水質(zhì)指標(biāo)。例如，對(duì)于地表水，常用的水質(zhì)指標(biāo)有溶解氧、BOD5等。環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)是水域功能的保證。

總量控制目標(biāo)是以功能區(qū)環(huán)境容量為基礎(chǔ)，確定水域內(nèi)可接受的某種污染物的總量?？偭靠刂颇繕?biāo)通常以水質(zhì)模型為基礎(chǔ)(參見第五章)，結(jié)合不同流域內(nèi)的水文、水質(zhì)條件，以及污染源的位置、排放方式等，計(jì)算出達(dá)到預(yù)定水質(zhì)目標(biāo)條件下，河段內(nèi)可接納的污染物量?？偭靠刂颇繕?biāo)是制定流域污染控制規(guī)劃的基礎(chǔ)，是水體水質(zhì)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的保證。

湖北省第一測(cè)繪院第四節(jié)流域水污染控制規(guī)劃環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院1、清潔生產(chǎn)工藝清潔生產(chǎn)定義為對(duì)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品實(shí)施綜合防治戰(zhàn)略，以減少對(duì)人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)生產(chǎn)過程，包括節(jié)約原材料和能源，革除有毒材料，減少所有排放物的排污量和毒性；對(duì)產(chǎn)品來說，則要減少?gòu)脑牧系阶罱K處理產(chǎn)品的整個(gè)生命周期對(duì)人類健康和環(huán)境的影響。

實(shí)施清潔生產(chǎn)是深化我國(guó)工業(yè)污染防治工作，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的根本途徑，也是水環(huán)境規(guī)劃中的重要措施。水污染控制的技術(shù)措施

一、

水環(huán)境污染防治的途徑主要有兩種：一是減少污染物的排放，二是提高或充分利用水體的自凈能力。(一)減少污染物排放負(fù)荷湖北省第一測(cè)繪院

濃度控制是對(duì)人為污染源排入環(huán)境的污染物濃度所作的限量規(guī)定，以達(dá)到控制污染源排放量之目的。目前，許多發(fā)展中國(guó)家仍依據(jù)排人水體或城市下水道的污染物濃度征收排污費(fèi)。但經(jīng)若干年的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，實(shí)施濃度控制之后，水體質(zhì)量改善的程度遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的目的。究其原因，是因?yàn)闈舛瓤刂品ㄓ邢率鋈毕荩孩佼?dāng)排放源采用稀釋排放法時(shí)，可以在濃度不超標(biāo)條件下無限制地排放任何污染物；

②濃度控制未考慮區(qū)域環(huán)境的現(xiàn)狀負(fù)荷，如在排放源密集的地區(qū)，即使各個(gè)污染源都符合排放標(biāo)準(zhǔn)，但整個(gè)區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量也可能超過標(biāo)準(zhǔn)；Title2、濃度控制TitleTitle

③濃度控制法未考慮區(qū)域的自然環(huán)境條件。

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院總量控制3

總量控制就是依據(jù)某一區(qū)域的環(huán)境容量確定該區(qū)域污染物容許排放總量，再按照一定原則分配給區(qū)域內(nèi)的各個(gè)污染源，同時(shí)制定出一系列政策和措施，以保證區(qū)域內(nèi)污染物排放總量不超過容許排放總量?？偭靠刂瓶蓜澐譃槿N類型：(1)容量總量控制：從受納水體容許納污量出發(fā)，制定排放口總量控制指標(biāo)。(2)目標(biāo)總量控制：從控制區(qū)域容許排污量控制目標(biāo)出發(fā)，制定排放口總量控制指標(biāo)。(3)行業(yè)總量控制：在行業(yè)中以能源、資源合理利用為控制基點(diǎn)，從最佳生產(chǎn)工藝和實(shí)用處理技術(shù)兩方面進(jìn)行總量控制負(fù)荷分配。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院

建立污水處理廠是水環(huán)境規(guī)劃方案中應(yīng)考慮采用的重要措施。準(zhǔn)確估算污水處理費(fèi)用是評(píng)價(jià)污水處理措施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4、污水處理環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院(二）提高或充分利用水體納污容量2、污水調(diào)節(jié)在河流水量低的時(shí)期，用蓄污池把污水暫時(shí)蓄存起來，待河流水量高時(shí)釋放，可以更合理地利用河流的自凈能力來提高河流的水質(zhì)。污水調(diào)節(jié)費(fèi)用主要是建池費(fèi)用。缺點(diǎn)是占地面積大、有可能污染地下水等。國(guó)外蓄存的污水大都是經(jīng)過處理的水，避免或減輕了惡臭現(xiàn)象的發(fā)生。

1、人工復(fù)氧人工復(fù)氧是改善河流水質(zhì)的重要措施之一，它是借助于安裝增氧器來提高河水中的溶解氧濃度。在溶解氧濃度很低的河段使用這項(xiàng)措施尤為有效。人工復(fù)氧的費(fèi)用可表示為增氧機(jī)功率的函數(shù)。

3、河流流量調(diào)控

國(guó)外對(duì)流量調(diào)控以及從外流域引水沖污的研究較早，并已應(yīng)用于河流的污染控制。世界上很多河流的徑流量時(shí)間上分配不均，在枯水期水質(zhì)惡化，而在高流量期，河流的自凈能力得不到充分利用。因此，提高河流的枯水流量成為水質(zhì)控制的一個(gè)重要措施。實(shí)行流量調(diào)控可利用現(xiàn)有的水利設(shè)施，也可新建水利工程。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院二、水污染控制單元水污染控制單元是指源與水域組成的可操作實(shí)體。水域按不同使用功能劃分，源為排入相應(yīng)受納水域的所有污染源的集合。作為可操作實(shí)體，控制單元既可以體現(xiàn)污染物類型及其時(shí)空分布，又可以在單元內(nèi)及單元之間建立定量化的輸入響應(yīng)模型，反映出源與目標(biāo)之間、區(qū)域與區(qū)域之間的相互作用。這樣，可以將復(fù)雜的方案分解為單元問題來逐一處理，最后使整個(gè)系統(tǒng)的問題得到解決。另外，凡是可供實(shí)施的水污染控制規(guī)劃，必須與城市規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃結(jié)合，而這三個(gè)規(guī)劃的結(jié)合點(diǎn)，就是與之相應(yīng)的一個(gè)個(gè)水污染控制單元。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院(一)水污染控制單元的劃分水污染劃分

①每個(gè)單元有單獨(dú)進(jìn)行評(píng)價(jià)、實(shí)施不同控制路線的可能；③在每個(gè)控制單元內(nèi)，污染物排放清單應(yīng)齊全，水域水質(zhì)控制斷面應(yīng)有常規(guī)監(jiān)測(cè)資料；

染控單元

②針對(duì)不同的污染物、不同的保護(hù)目標(biāo)，同一地區(qū)可以有多種控制單元?jiǎng)澐址桨?，以適應(yīng)解決不同環(huán)境問題的需要，即對(duì)于不同的控制目標(biāo)，能夠有不同的控制單元與之對(duì)應(yīng)；

④各控制單元之間的相互影響，應(yīng)能通過污染物的輸人、輸出來定量表達(dá)，做到水量平衡、物質(zhì)量平衡。

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院(二)水污染控制單元解析歸類水污染控制單元解析歸類包括以下內(nèi)容：

⑥主要水環(huán)境問題診斷；

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院(二)劃分水污染控制單元；

水質(zhì)現(xiàn)狀與控制斷面分析，包括控制斷面的位置、作用、水質(zhì)；

③

②①

對(duì)各單元的主要功能進(jìn)行說明，包括主要功能區(qū)、功能區(qū)的位置與范圍、執(zhí)行的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；

⑤排污量與水質(zhì)預(yù)測(cè)，即根據(jù)預(yù)測(cè)年單元內(nèi)的排污情況，用水質(zhì)模型對(duì)污染物排放對(duì)水質(zhì)的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，以確定一定水文條件下控制斷面的水質(zhì)；

污染物排放情況與主要污染源分析，包括排放位置、排放方式、排放強(qiáng)度與排放量，以及相應(yīng)的排放源；

④

⑦確定控制路線；⑧確定容許排放量。

湖北省第一測(cè)繪院規(guī)劃模型排污口最優(yōu)規(guī)劃是以各小區(qū)的污水處理廠為基礎(chǔ)，以總處理費(fèi)用最低為目標(biāo)，在水體水質(zhì)條件的約束下，尋求各處理廠處理效率的最佳組合，其數(shù)學(xué)模型為：1、排污口最優(yōu)規(guī)劃模型三、水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型(7—3)

湖北省第一測(cè)繪院式中：Ci(ηi)—第i個(gè)小區(qū)的污水處理廠的污水處理費(fèi)用，它是污水處理效率ηi的函數(shù)；L0—河流各斷面的BOD5約束組成的n維向量；O0—河流各斷面的DO約束組成的n維向量；ηi1，ηi2—第i個(gè)污水處理廠的處理效率的下限與上限約束；L—輸入河流的BOD5向量；U，V—河流中BOD5和DO的響應(yīng)矩陣；m，n—起始斷面BOD5和DO對(duì)下游各斷面影響的向量。湖北省第一測(cè)繪院最優(yōu)規(guī)劃

在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)，法律規(guī)定所有排入水體的污水都必須經(jīng)過二級(jí)處理(即物理處理+生化處理)，這是均勻處理最優(yōu)規(guī)劃的基礎(chǔ)。均勻處理最優(yōu)規(guī)劃，以全區(qū)域的污水處理費(fèi)用最低為目標(biāo)，尋求污水處理廠的位置與規(guī)模的最佳組合。在均勻處理最優(yōu)規(guī)劃問題中，污水處理效率是已知值，處理費(fèi)用只是污水處理規(guī)模的函數(shù)。在約束條件中不出現(xiàn)水質(zhì)約束。模型表示為：

規(guī)劃2、均勻處理最優(yōu)規(guī)劃(7—4)

湖北省第一測(cè)繪院式中：Ci(Qi)——第i個(gè)污水處理廠的污水處理費(fèi)用，它是污水處理規(guī)模的函數(shù)；

Cij(Qij)——由i地輸往j地的污水輸送的費(fèi)用，它是輸水量Qij的函數(shù)；

Qij——由i地輸往j地的污水量，Qji=Qij；

qi——在i地收集的污水量；

Qi——在i地處理的污水量。由于費(fèi)用函數(shù)是非線性函數(shù)，均勻處理最優(yōu)規(guī)劃模型也是非線性模型。對(duì)一個(gè)包括n個(gè)小區(qū)的系統(tǒng)，可能污水處理方案數(shù)為(2n—1)個(gè)，當(dāng)n較小時(shí)，可采用枚舉法確定最優(yōu)方案。當(dāng)n較大時(shí)，可以采用數(shù)學(xué)方法(混合整數(shù)規(guī)劃法)求解。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院3、區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃

區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃是排放口處理最優(yōu)規(guī)劃和均勻處理最優(yōu)規(guī)劃的綜合。模型的目標(biāo)函數(shù)既是污水處理規(guī)模的函數(shù)，又是處理效率的函數(shù)。在區(qū)域處理最優(yōu)規(guī)劃中，既要尋求最佳的污水處理廠的位置和處理量，又要尋求污水處理廠處理效率的最佳組合。區(qū)域處理規(guī)劃模型求解比較復(fù)雜，目前還沒有比較成熟的技術(shù)求解這一類問題。試探分解法是較常用的方法。試探法的基礎(chǔ)是“全部處理或全不處理”的策略。根據(jù)這個(gè)策略，可以把每一小區(qū)的污水處理量作為決策變量，對(duì)某一小區(qū)的污水或全部就地處理，或被送往相鄰小區(qū)進(jìn)行處理。在確定一種方案后，就將原問題分解為兩個(gè)子問題：排污口最優(yōu)規(guī)劃和輸水管線費(fèi)用的計(jì)算。這兩個(gè)問題的費(fèi)用之和，就是這一方案的總費(fèi)用。這樣得到的系統(tǒng)的最優(yōu)解和總費(fèi)用，可作為下一方案比較的基礎(chǔ)。如此反復(fù)進(jìn)行，直到確定滿足條件的最優(yōu)解。湖北省第一測(cè)繪院4、模擬選優(yōu)

在許多情況下，采用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行最優(yōu)化的條件難以具備，這時(shí)，規(guī)劃方案的模擬選優(yōu)就成為水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃的主要方法。規(guī)劃方案的模擬選優(yōu)與最優(yōu)規(guī)劃方法不同，它是先進(jìn)行污水輸送與處理設(shè)施規(guī)劃，提出幾種可供選擇的規(guī)劃方案，然后采用水質(zhì)模型，計(jì)算各種方案中污水排放后水域控制斷面的水質(zhì)，找出比較好的方案。這種方法選優(yōu)的結(jié)果，在很大程度上取決于規(guī)劃人員的經(jīng)驗(yàn)，因此，采用模擬選優(yōu)方法時(shí)，要求盡可能多提出一些初步規(guī)劃方案，以供篩選。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院四、規(guī)劃方案的綜合評(píng)價(jià)在制定流域水污染控制規(guī)劃時(shí)，一般應(yīng)有可供選擇的方案，并對(duì)初選方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。目前，評(píng)價(jià)方案一般從水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)的可達(dá)性、污水處理投資的可行性兩個(gè)方面進(jìn)行。1、水環(huán)境目標(biāo)的可達(dá)性水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)的可達(dá)性，可利用已建立的水質(zhì)模型，對(duì)各個(gè)方案實(shí)施可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的影響進(jìn)行模擬，來檢驗(yàn)規(guī)劃方案是否能達(dá)到預(yù)定的水環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。也可根據(jù)規(guī)劃確定的水域污染物總量控制目標(biāo)的可達(dá)性，對(duì)方案進(jìn)行分析。2、污水處理投資的可行性對(duì)于污水處理所需的費(fèi)用，一般采用費(fèi)用一效益分析方法。在水污染控制系統(tǒng)中，規(guī)劃方案的費(fèi)用主要由整個(gè)系統(tǒng)的污水處理費(fèi)用與污水輸送費(fèi)用組成。目前，污水處理的費(fèi)用函數(shù)還只能作為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠硖幚?，表達(dá)形式多種多樣，國(guó)內(nèi)較為普遍應(yīng)用的函數(shù)形式為：(7—5)式中：C——污水處理的費(fèi)用；Q——污水處理的規(guī)模；η——污水處理的效率；K1、K2、K3和K4——費(fèi)用函數(shù)的參數(shù)，對(duì)特定的對(duì)象為定值。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院

在污水處理效率不變時(shí)，上式可以寫作：

(7—6)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)污水處理費(fèi)用函數(shù)的研究，參數(shù)K，的值在0.7至0.8之間。由于K2<1，處理單位污水的費(fèi)用將隨著處理規(guī)模的增大而下降。費(fèi)用與規(guī)模的這種關(guān)系稱為污水處理規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，K2稱為污水處理規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)指數(shù)。污水處理規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的存在，確立了大型污水處理廠在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)地位，是建設(shè)集中的區(qū)域污水處理廠的經(jīng)濟(jì)依據(jù)。輸水管道也存在類似的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，隨著輸水量的增加，輸送單位污水的費(fèi)用下降。

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院如果污水處理的規(guī)模不變，式(7—6)可以寫作：

(7—7)

研究成果表明：K4>1。由于K4>1，去除單位污染物所需的費(fèi)用，將隨著污水處理效率的增加而增加。污水處理費(fèi)用與處理效率之間的這種關(guān)系，稱為污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。K4稱為污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)指數(shù)。由于污水處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的存在，在規(guī)劃水污染控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)首先致力于解決那些尚未處理的污水的治理，或者首先提高那些低水準(zhǔn)處理的污水的處理程度，然后再進(jìn)行污水的更高級(jí)處理。依據(jù)污水處理所需費(fèi)用，并結(jié)合污水處理的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和處理效率的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，可從經(jīng)濟(jì)角度對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。在水質(zhì)目標(biāo)可達(dá)性與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合方案產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)與社會(huì)效應(yīng)進(jìn)行綜合決策。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院——邕江水環(huán)境綜合整治規(guī)劃環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院第五節(jié)流域水環(huán)境規(guī)劃案例邕江是過境河流郁江在南寧市的一段，穿越南寧市城區(qū)中心，為南寧市最大河流。邕江河段全長(zhǎng)133.8km，流域面積6120km2，是南寧市城市及工農(nóng)業(yè)的主要水源，也是通向市內(nèi)外的航運(yùn)干線。一、明確問題邕江水域具有集中式生活飲用水水源、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、航運(yùn)、漁業(yè)、娛樂和納污等功能。隨著南寧市實(shí)行沿海開放城市政策，經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較快，工農(nóng)業(yè)用水和生活用水也不斷增加。除市區(qū)固定用水人口80萬、非農(nóng)業(yè)用水人口74萬外，還有一定數(shù)量的流動(dòng)人口。因此，集中式生活飲用水水源成為邕江南寧段的首要功能。此外，隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，污水量會(huì)越來越多，納污也成為邕江的重要功能。如何協(xié)調(diào)不同層次的用水需求，是規(guī)劃面臨的主要任務(wù)。

湖北省第一測(cè)繪院二、確定規(guī)劃目標(biāo)與水域功能區(qū)劃分規(guī)劃的總體目標(biāo)，是保證邕江達(dá)到多種水體功能。為此，首先需要進(jìn)行水體功能的劃分。根據(jù)水域功能區(qū)劃的依據(jù)、原則、方法與步驟，以及邕江水質(zhì)現(xiàn)狀、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的要求，將邕江水域的功能劃分為五大類：心圩江以上流域?yàn)棰蝾悾嫩捉炼訛棰颉箢?，大坑至青秀山風(fēng)景區(qū)為Ⅲ類，青秀山至蓮花為Ⅱ～Ⅲ類，蓮花至六景為Ⅲ類，邕江各支流、心圩江、竹排沖為Ⅲ～Ⅳ類，大坑、二坑、水塘江為Ⅳ～V類，良鳳江為Ⅲ類，八尺江為Ⅲ～Ⅳ類?？刂聘骱佣嗡|(zhì)達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是規(guī)劃的具體目標(biāo)。

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院三、確定規(guī)劃方法1、混合區(qū)劃分規(guī)劃中常用的混合區(qū)標(biāo)準(zhǔn)有兩類，一類是面積控制標(biāo)準(zhǔn)，另一類是距離控制標(biāo)準(zhǔn)，后者應(yīng)用較廣泛。距離控制標(biāo)準(zhǔn)允許排污口下游若干距離內(nèi)水質(zhì)超標(biāo)，允許距離的長(zhǎng)短，視河段的功能和所處位置的重要性而定。邕江混合區(qū)的劃分采用距離控制標(biāo)準(zhǔn)。以竹排沖河段為例，由于數(shù)十千米范圍內(nèi)無集中供水水源吸水口，排污口下游2000m處的岸邊污染物最大濃度達(dá)到功能區(qū)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)即可滿足要求。2、水質(zhì)模型與水質(zhì)指標(biāo)的確定南寧市污水是通過幾條排污溝流人邕江的，因此，控制排污溝與邕江入口處的排放量是水污染控制的關(guān)鍵。污水排放有兩種方式，一是通過工程措施使斷面均勻混合排放，二是岸邊直接排放。前者的控制排放量可通過全江段一維模型進(jìn)行計(jì)算，后者的控制排放量可通過污染帶模型進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)南寧市水系分布特點(diǎn)，確定可能納污點(diǎn)為馬巢河口、可利江口等(共10個(gè))。根據(jù)邕江的污染特點(diǎn)，確定代表性水質(zhì)指標(biāo)為COD和BOD5。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院四、擬定規(guī)劃措施

首先采取措施保護(hù)飲用水源。邕江上已有四座飲用水廠，其中，凌鐵水廠處在水質(zhì)較差的支流大坑人口下游、亭子沖入口對(duì)面，受污染威脅較大，水質(zhì)較差。擬對(duì)排人大坑支流的污水采取截流措施，將污水引至下游，經(jīng)處理后排入邕江；亭子沖入口的污染帶形成的原因，是南寧電廠的鍋爐沖灰水、南寧制糖廠和造紙廠的工業(yè)廢水污染所造成。擬采取工程措施，要求削減其排污量。為滿足水體其他功能要求，擬通過各個(gè)河段的水環(huán)境容量的計(jì)算，確定相應(yīng)污染源的污染物削減量。

環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院五、計(jì)算水環(huán)境容量與提出供選方案

(一)水文條件設(shè)計(jì)江段水文條件是決定河道稀釋自凈能力的主要因素。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用保證率為90％的最小月平均流量作為計(jì)算條件，同時(shí)選用保證率為50％的年均流量作為比較研究的計(jì)算條件。邕江南寧站90％保證率最小月平均流量為170m3/s，50％保證率年均流量為1330m3/s。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院BOD5模型采用S—P模型：(1)BOD5約束：(二)允許排放量的計(jì)算1、斷面均勻混合允許排放量的計(jì)算(7—8)

式中：L——河水中t時(shí)刻的BOD5濃度，mg/L；L0——初始斷面BOD5濃度，mg/L；t——河水流經(jīng)一定距離花費(fèi)的時(shí)間(t=距離/流速)，當(dāng)流速穩(wěn)定時(shí)，表征河水流經(jīng)的距離，d；

Kd——河水中BOD5衰減(耗氧)速率常數(shù)，d-1。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院

要求距納污斷面最近的下游水質(zhì)控制斷面的BOD5最大濃度(L)不能超過要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值，可得L0，max，并由式：W+qv,s，Ls=L0,max(qv,s+qv,w)，求得允許排放量W(式中，qv,s為上游來水量；Ls為上游來水BOD5濃度；qv,w為污水量；W為BOD5允許排放量)。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省第一測(cè)繪院(2)DO約束：根據(jù)L0,max，由下式計(jì)算：

(7—9)式中：O——河流中t時(shí)刻的溶解氧濃度，mg/L；Os——飽和溶解氧濃度，mg/L；O0——河段起始斷面的溶解氧濃度，mg/L；DO0——河段起始斷面的氧虧值，DO0=Os—O0，mg/L；Ka——河流復(fù)氧速率常數(shù)，d-1。計(jì)算控制斷面的DO值OL，若OL<DO0(溶氧水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))，則減小L0,max的數(shù)值，直至OL≥DO0為止，再計(jì)算對(duì)應(yīng)的W值。環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院湖北省