第四章水环境规划

第四章水环境规划第四章水环境规划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。目的：发展经济的同时保护好水质；在达到水环境目标的基础上，寻求最大（或较大）的经济和环境效益；第一节水环境规划的内容和类型第二节水环境规划的基础（重点）第三节水环境规划的技术措施第四节规划方案的综合评价第五节水环境规划案例第一节水环境规划的内容和类型一、水环境规划的内容（1）明确问题在对水环境系统综合分析的基础上找出问题：水量—水资源供需平衡；水质—污染现状，水质对生活生产的影响；水资源是否得到合理利用（2）确定规划目标根据水环境功能区划，制定满足生活、生产或自然保护要求的水质目标；对有限的水资源进行合理规划，满足当地需要。（3）选定规划方法单目标-数学规划法；多目标-模拟比较法。一、水环境规划的内容（4）拟定规划措施调整工业结构和工业布局；实施清洁生产工艺；提高水资源利用率；充分利用水体的自净能力；增加污水处理设施。（5）提出供选方案根据目前和将来水体用途，严格划分保护区，保证饮用水源的水量和水质；要充分注意流域的用地情况和人口增长对水量水质的影响，把流域及其水环境作为一个复合生态系统考虑，不能采取污染搬家的做法，妥善处理干支流、上下游、左右岸及各种水环境的相互关系；要特别注意减免洪水灾害。（6）决策实施水环境规划过程可概括如图水环境规划过程图明确问题确定规划目标选定规划方法拟定规划措施提出供选方案决策实施二、水环境规划的类型根据水环境规划研究的对象，分为两大类型（一）水污染控制系统规划（或称水质控制规划）1．流域水污染控制规划2.城市（区域）水污染控制规划3.水污染控制设施规划(二)水资源系统规划(或水资源利用规划)1．流域水资源规划2．地区水资源规划3．专业水资源规划，如防洪规划、水力发电规划第二节水环境规划基础在进行水环境规划时，涉及水环境容量的确定、水环境功能区和水污染控制单元的划分一、水环境容量确定二、水环境功能区划分三、水污染控制单元划分四、水污染物总量控制与分配五、水污染控制规划模型一、水环境容量确定水环境容量是指某水体在特定的环境目标下所能容纳污染物的量。主要环境约束条件，也是污染物总量控制的关键参数（一）水环境容量分类（二）水环境容量影响要素（三）区域水环境容量调查分析的程序和方法（四）水环境容量计算步骤（一）水环境容量分类分类依据水环境目标污染物性质降解机制可再生性可分配性内容自然水环境容量（以污染物在水体中的基准值为水质目标）管理水环境容量（以污染物在水体中的标准值为水质目标）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（污染物进入水环境后由稀释扩散作用引起）自净容量（水体通过物理、化学及生物作用等对水体中污染物所具有的降解或无害化能力，同化容量）可更新容量（可降解污染物的水环境容量）不可更新容量(只表现在污染物的迁移、吸附、沉积和相的转移，在大环境水体中的总数量不变)可分配容量（可控污染源所占用的环境容量，点源）不可分配容量（面源，自然污染源）（二）影响水环境容量的因素水体特征几何特征（岸边形状、水底地形、水深或体积）；水文特征（流量、流速、水温、径流、降雨等）；化学性质（pH、离子含量、硬度等）；物理自净能力（挥发、稀释、沉降、扩散、吸附）；化学自净能力（氧化、水解等）；生物自净能力（光合作用、呼吸作用）；环境功能要求水质要求高的水域，水环境容量小；水质要求低的水域，水环境容量大。污染物质不同污染物具有不同的物理化学特性和生物反应规律，不同类型的污染物对水生生物和人体健康的影响程度不同。不同污染物具有不同的环境容量。排放方式一般来说，在其他条件相同的情况下：集中排放的环境容量比分散排放小；瞬时排放比连续排放的环境容量小；岸边排放比河心排放的环境容量小；限定排污方式是确定环境容量的一个重要因素。（三）区域水环境容量分析的程序和方法划分评价单元将欲进行水环境容量调查分析的水域分为若干评价单元并编号，评价单元的划分要考虑到与水环境功能区划分相一致。确定评价水环境容量的污染物水环境容量分析评价是对确定的主要污染物的现状逐个进行评价（COD等）。通常对全市域、省域或大的流域内进行水环境容量分析评价时，主要选COD作为主要污染物。选定适当的模型进行评价分析水环境容量评价分析，主要是分析划定的评价单元某污染物的水环境容量，是已被过度开发利用或尚存有开发利用的可能（有剩余的水环境容量）。被开发利用的程度可用水环境容量开发利用评价值（Sc）来表示。Sc=Pc/Woc式中Sc---COD水环境容量开发利用评价值；Pc---COD水环境容量开发利用强度（实际进入水环境容量评价单元的污染物COD总量）；Woc---评价单元COD最大允许排放量。计算评价值（Sc）评分及评价逐个计算各评价单元的COD水环境容量开发利用评价值，并将评价值分为5级。评价Sc分级表画出分布图以不同的颜色或标志表示不同的级别，画出水环境容量分布图，或利用适当的表格来显示。Sc≤0.60.6＜Sc≤0.90.9＜Sc≤11＜Sc≤1.2Sc＞1.2分级大可开发利用尚可利用平衡过度开发利用严重开发利用（四）水环境容量的设计条件1.设计条件的类型和内容：设计条件的内容主要包括：(1)设计自然条件(2)设计排污条件(3)设计目标条件(4)设计约束条件时期、时段和保证率是建立这些条件必不可少的三要素（四）水环境容量的设计条件2.随机设计条件这类设计条件主要针对河流流量、河水浓度、污水排放量和污水浓度4个变量。3.稳态设计条件稳态设计条件主要包括：(1)设计保证率(3)设计流速(4)设计排污条件(5)设计水温二、水环境功能区划分(一)水环境功能分区原则地表水环境功能区划分的原则可归纳以下几点：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.统筹考虑专业用水标准要求4．上下游、区域间互相兼顾，适当考虑潜在功能要求5．合理利用水体自净能力和环境容量6．与陆上工业合理布局相结合7.对地下饮用水源地污染的影响8．实用可行，便于管理(二)水环境功能分区依据根据《中华人民共和国地表水环境质量标准》GB3838-2002：1.源头水、国家自然保护区执行Ⅰ类标准保护；2.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、仔稚幼鱼的索饵场执行Ⅱ类标准；3.集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域或游泳区执行Ⅲ类标准；4.一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区执行Ⅳ类标准；5.农业用水区及一般景观要求水域执行Ⅴ类标准。(三)水环境功能区划分的方法与步骤1.系统分析法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方案不合理2．划分步骤水环境功能区可分为4个阶段，即：（1）技术准备阶段①收集和汇总现有的基础资料、数据；②确定工作方案（2）定性判断阶段①分析使用功能及其影响因素②提出功能区划分的初选方案或多种供选方案（3）定量计算阶段①确定设计条件②选择水质模型及计算③计算混合区范围④优化模拟（4）综合决策阶段①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②拟订分期实施方案三、水污染控制单元（一）概念由污染源和污染物排放水域组成的可操纵实体。（二）作用建立起源与水域目标间的输入响应关系；方便进行总量控制和水污染控制。（三）水污染控制单元划分注意事项具有相对独立性：可单独进行环境评价、污染控制、环境管理。针对性：不同的控制目标，要有不同的水污染控制单元相对应。有完善的监控系统。保持现有沟、渠和管路系统的完整性，并根据水环境功能分区、城市布局进行优化调整。具有联合治理、集中处理或资源化的环境条件。四、水污染物总量控制与分配（一）总量指标的选择选择原则：1.环境危害大、国家重点控制的主要污染物；2.环境监测和统计手段能够支持的；能够实施总量控制的。“十一五”期间国家对2种污染物实行排放总量控制：二氧化硫（大气）、化学需氧量（水）（二）总量控制负荷优化分配将环境容量（允许排放量）分配给各污染源（1）非数学优化分配：已知目标消减量或水环境容量，但不必或不能做各污染源控制的投资效益分析时。（2）数学优化分配：已知目标消减量，通过各污染源消减方案投资效益分析，按投资最小，污染物消减量最大的原则进行排污总量的数学优化分配。非数学优化分配（1）等比例分配----以现状排污量为基础。按相同消减比例分配排污标准加权分配（考虑行业差异）----以“污水综合排放标准”所列的各行业污水排放标准为依据，按不同的权重分配各行业的容许排放量，同行业按等比例分配。----不考虑现有排放量的大小。（3）分区加权分配（考虑区域差异）----根据各控制单元的不同环境目标、排污现状、治理现状与技术经济条件，确定各区域的消减权重，由此确定各区域的允许排污量。（4）行政协商分配----已知目标消减量，根据环保管理人员了解的情况，和排污单位反复协商，由行政决策分配。数学优化分配0,3,2,1)(Aminn1jij1jijjojnjjxmiBxxxcZ约束条件：目标函数：。控制断面的环境目标值第污染源的现有排放量；第控制断面上的响应值；放在第污染源的单位污染物排第；污染源的污染物消减量第的费用；污染源单位污染物消减第费用；消减污染物排放所需总式中iBjxijAjxjc:ijoijjjZ五、水环境污染控制规划模型目标：到达水质控制目标----约束条件经济合理----控制费用尽量小----目标函数包括：根据解决水污染问题的途径，可将水污染控制系统规划分为两大类;(一)系统的最优化问题(二)规划方案的模拟选优问题系统的最优化问题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定的水质目标。（1）排污口最优化处理----满足水体水质要求，处理效率达到最佳（费用最少）（2）最优化均匀处理----污水处理效率固定，污水处理厂的位置和处理量最佳（区域污水处理和管道输送总费用最低）（3）区域最优化处理----综合考虑水体自净、污水处理和管道输送三种因素，最佳效率、最佳位置和处理量最优化模拟选优规划方案的模拟选优与最优规划方法不同，其是先进行污水输送与处理设施规划研究，提出各种可供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，最后从可行方案中找出比较好的方案。该方法将定性分析与定量计算结合在一起，先定性确定模拟的范围再进行定量的模拟计算，最后选优确定最佳实用方案。第三节水环境规划的技术措施减少污染物排放负荷清洁生产工艺浓度控制总量控制污水处理污水引灌氧化塘土地处理系统河内人工复氧提高或充分利用水体的自净能力污水调节河流流量调控清洁生产定义清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。为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；对产品来说：要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。对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。(联合国环境规划署)清洁生产工艺清洁生产的内容(1)清洁的能源采用各种方法对常规的能源如煤采取清洁利用的方法，如城市煤气化供气等