第五章-水环境规划ppt课件

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1、第五章第五章 水环境规划水环境规划 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第一节 水环境规划的内容和类型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

2、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 基础资料 地图：应标明规划流域范围及河流分段情况。水文与水质现状数据。污染源清单。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。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。有关规划年限

3、（一般20、10或5年等）的要求。基本内容水体用途目标和水质控制指标。不同河段的使用目标及其水质要求。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。确定各河段主要污染物的环境容量。把各河段的环境容量分配到各排污口。估计各治理措施的总费用。2.城市（区域）水污染控制规划 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。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。提出经处理后的废水和污泥的处置途径和方法。估算实现规划所需的费用，并制定实施规划的进度表。建立执行规划的管理系统。3、水污染控制设施规划 拟建设施的可行性

4、报告。拟建设施与现有设施的关系，以及现有设施的基本情况；第一期工程初步设计、费用估计和执行进度表。对被推荐方案和其他可选方案的费用效益分析。对被推荐方案的环境影响评价；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

5、、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。第二节第二节 水环境规划基础水环境规划基础一、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

6、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GB 3838-2002的规定：类：主要适用于自然保护区及源头水、国家自然保护区。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；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；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；类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。（三

7、）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。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

8、，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（GB 3838-2002）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

9、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（一）水环境容量的定义 （二）水环境容量分类（二）水环境容量分类（三）水环境容量的设计条件（三）水环境容量的设计条件（四）最大日负荷总量（四）最大日负荷总量（TMDLTMDL）（一）水环境容量的定义（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。

10、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（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。n式中：E水环境容量；B基污染物在水体中的基准值；B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。VKEd)(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：VKKdVK

11、Ed)()(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；B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

12、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（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

13、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（total maximum daily load）。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（一）最优化问题 1.排污口最优规划模型n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

14、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n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。n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n在许多情况下，采用数学方法进行最优化的条

15、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。n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）模拟选优第四节第四节 水环境规划的技术措施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

16、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

17、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有集中式生活饮用水水源、工业用水、农业灌溉、航运、渔业、娱乐和纳污等功能。随着南宁市实行沿海开放城市政策，经济发展比较快，工农业用水和生活用水也不断增加。除市区固定用水人口80万、非农业用水人口74万外，还有一定数量的流动人口。因此，集中式生活饮用水水源成为邕江南宁段的首要功

18、能。随着城市经济的发展，污水量会越来越多，纳污也成为邕江的重要功能。如何协调不同层次的用水需求，是规划面临的主要任务。二、确定规划目标与水域功能区划分规划的总体目标，是保证邕江的多种水体功能的实现。首先需要进行水体功能的划分。根据水域功能区划的依据、原则、方法与步骤，以及邕江水质现状、社会经济发展对水资源的要求，将邕江水域的功能划分为五大类：心圩江以上流域为类，心圩江至二坑为-类，大坑至青秀山风景区为类，青秀山至莲花为-类，莲花至六景为类，邕江各支流、心圩江、竹排冲为-类，大坑、二坑、水塘江为-V类，良风江为类，八尺江-类。控制各河段水质达到相应的水质标准，是规划的具体目标。三、确定规划方法1

19、.混合区划分规划中常用的混合区标准有两类，一类是面积控制标准，另一类是距离控制标准，后者应用较广泛。距离控制标准允许排污口下游若干距离内水质超标，允许距离的长短，视河段的功能和所处位置的重要性而定。邕江混合区的划分采用距离控制标准。以竹排冲河段为例，由于数十千米范围内无集中供水水源吸水口，排污口下游2000m处的岸边污染物最大浓度达到功能区水质标准即可满足要求。n南宁市污水是通过几条排污沟流入邕江的，因此，控制排污沟与邕江入口处的排放量是水污染控制的关键。污水排放有两种方式，一是通过工程措施使断面均匀混合排放，二是岸边直接排放。前者的控制排放量可通过全江段一维模型进行计算，后者的控制排放量可通

20、过污染带模型进行计算。根据南宁市水系分布特点，确定可能纳污点为马巢河口、可利江口等（共10个）。根据邕江的污染特点，确定代表性水质指标为COD和BOD。2.水质模型与水质指标的确定四、拟定规划措施邕江上已有四座饮用水厂，其中，凌铁水厂处在水质较差的支流大坑入口下游、亭子冲入口对面，受污染威胁较大，水质较差。拟对排入大坑支流的污水采取截流措施，将污水引至下游，经处理后排入邕江；亭子冲入口的污染带形成的原因，是南宁电厂的锅炉冲灰水、南宁制糖厂和造纸厂的工业废水，拟采取工程措施，要求其削减排污量。为满足水体其他功能要求，拟通过各个河段的水环境容量的计算，确定相应污染源的污染物削减量。五、计算水环境容

21、量与提出供选方案 1.水文条件设计n江段水文条件是决定河道稀释自净能力的主要因素。根据国家标准规定，采用保证率为90%的最小月平均流量作为计算条件，同时选用保证率为50%的年均流量作为比较研究的计算条件。邕江南宁站90%保证率最小月平均流量为170m3/s，50%保证率年均流量为1330m3/s。2.允许排放量的计算竹排冲口的允许排放量 单位：g/s排放方式90最枯月50平水年BODCODBODCOD断面均匀混合74.1107.5220.0296.0岸边排放62.190.6172.0238.4n南宁市的绝大部分工业废水和生活污水主要通过六条排污沟流入邕江。因此，控制六条排污沟的污染物总量，就能

22、基本控制邕江水体的总纳污量。水污染控制单元的划分以各条排污沟为单位。厂名COD现状排放量允许排放量削减量削减率/茅桥造纸厂19894.7910089.593805.2027.49茅桥玻璃厂9.599.5900毛巾被单厂22.1222.1200市翻胎厂28.7828.7800针织厂86.7786.7700第二化工厂1136.98783.95353.0331.043.提出允许排污量分配方案六、规划方案实施 根据规划提出的各污染源的污染物削减量，限定时间，要求工厂采取必要的工程措施，减少污染物排放，同时采取经济措施，通过征收排污费，推动污染治理。阅读材料：外秦淮河水环境综合整治规划阅读材料：外秦淮河

23、水环境综合整治规划 资料来源：http:/ 秦淮河是长江下游南岸的一条支河，上游由溧水河、句容河两源组成。溧水河源自溧水县东庐山，长约35km，集水面积680km2；句容河源自句容县宝华山和茅山，河长约41km，集水面积1260km2；两源在江宁区西北村汇合后称为秦淮河干流，以下北流至南京三汊河入长江。秦淮河干流长约34km，流域总面积2631km2。溧水河上段一干河的天生桥支河，为明代人工开挖而成，沟通了秦淮河水系与石臼湖水系。秦淮新河为20世纪70年代末人工开挖的分洪道，上起江宁区河定村与秦淮河干流分汊，向西流经铁心桥、西善桥，在雨花台区双闸乡金胜村附近入长江，长约17.0km。流域内现已

24、建成中型水库8座(其中本市境内4座)，控制面积 390km2。干流上有武定门水利枢纽（节制闸、抽水站），秦淮新河上在距入江口1.75 km有水利枢纽（节制闸、抽水站、船闸），天生桥支河上建有节制闸控制河道水位。秦淮河干流武定门闸下至三汊河口段习惯上称为外秦淮河，河长12.8km。随着城市规模的扩大，河西地区建设经济的发展，外秦淮河已成为城市的中心河，而目前该河的现状与其所在总体发展的要求已很不适应，改善外秦淮河水质与环境，进行水环境综合治理已迫在眉睫。二、存在问题（1）河道排洪未达标：按规划，外秦淮河排洪标准为600m3/s。现状河道行洪能力与规划的600 m3/s仍有一定差距，武定门闸实测最

25、大下泄流量为465 m3/s（1991年6月14日）。（2）水质严重污染：秦淮河干流及部分支流河道水质已有不同程度的污染，局部河段污染比较严重。（3）两岸景观差：由于“文化大革命”后期“下放户”回城等历史原因，沿河两岸的居民与单位在河道内违章搭建现象众多，向河内倾倒垃圾的现象普遍存在，河岸杂乱无序，严重影响沿河居民生活质量及南京城市景观现象。（1）防洪堤建设：按照南京城市防洪规划，外秦淮河三汊河口至运粮河口段两岸堤防长约30.97km，目前已实施防洪堤（墙）的长度约为19.47km，尚未实施的长度为11.50km应加大投入，加快实施城市防洪工程。在今后的河道堤防建设中，对尚未进行治理的河段，防

26、洪工程的规划设计要结合河道环境综合考虑；对已建的防洪墙（堤），也要进行改造，使其在首先满足防洪功能的条件下，同时兼顾绿化、美化、环境、景观等方面的功能要求，建成复式河坡断面，营造亲水的人文空间。三、水环境综合整治措施(2)河道清障、清淤：按该河段分洪流量600 m3/s，相应水位组合：三汊河口9.69m、武定门闸上10.37m，作为设计控制标准，对外秦淮河（运粮河口至三汊河口）进行清障、清淤。据初步测算，工程土方量291104m3，改建阻水桥梁7座。(3)调水改善河道水质，加快河道水体流动和置换。调水方案分为三条线路，线路一为引石臼湖水自流冲洗，流量约为20至30 m3/s。线路二为利用已建成

27、的秦淮新河抽水泵站抽长江水冲洗，流量约为20至30 m3/s。线路三为引秦淮新河水冲洗南河（外秦淮河污染较严重的支流之一）流量10至15 m3/s。优点：可充分利用石臼湖的天然水资源和现有的河道设施。运行费用低。缺点：是每年都有约半年的时间水位不满足自流条件。在线路一因水位条件不满足而无法运行时，可以按线路二运行。因需要秦淮新河抽水站开机翻水，运行费用会高于线路一，应考虑作为对线路一的补充。另外，对内秦淮河的南段东水关至西水关长约km的河道，也可采用上述水源（调用2至3个流量）进行冲洗，做到内河、外河一起冲。线路三的服务对象主要是南河，与线路一、二有所区别，其水源也视流域的情况而定。规划工程总

28、投资4.0亿元，计划分四年实施。习题1.举例说明流域水环境规划的主要特点。规划的主要内容和主要工作程序有哪些？2.你认为划分水环境功能区有什么意义？与流域水环境规划有什么关系?3.进行水环境功能区划应遵循哪些原则？根据国家有关标准，地表水环境保护功能区分为哪几类？应如何进行水环境功能区划？4.什么是水体的自净能力？你能解释为什么水体具有自净能力吗？5.一般将水环境污染物分成哪几大类？你能举出常见的河流与湖泊污染物吗？6.什么是水环境容量？水环境容量在流域水环境规划与管理中有什么作用？7.影响水环境容量的主要因素有哪些？如何确定一定水域的水环境容量？8.请举例分析我国流域水环境污染应该进一步采取的措施。9.请分析排放口最优规划、均匀处理最优规划、区域处理最优规划与模拟选优各有哪些特点？各适用于什么情况？10.什么是水污染控制单元？如何将水污染控制单元应用于流域水环境规划中？11.污水处理的规模经济效应和处理效率的经济效应在制定区域水污染控制方案中有什么作用？如何进行方案的综合评价？