第5章_水环境规划

1、第五章第五章 水环境规划水环境规划 流域水污染防治的特点：流域水污染防治的特点： 一是涉及地域宽，跨多个省域、市县区域；一是涉及地域宽，跨多个省域、市县区域； 二是河流（或湖泊）水文条件复杂，变化大；二是河流（或湖泊）水文条件复杂，变化大； 三是同一水体兼具多种功能；三是同一水体兼具多种功能； 四是污染源种类多、情况复杂。四是污染源种类多、情况复杂。主要内容： 第一节第一节 流域水环境规划的内容和工作程序流域水环境规划的内容和工作程序 第二节第二节 水环境功能区划的基本原则和方法水环境功能区划的基本原则和方法 第三节第三节 水环境容量与水环境保护目标水环境容量与水环境保护目标 第四节第四节 流

2、域水污染控制规划流域水污染控制规划 第五节邕江水环境综合整治规划第五节邕江水环境综合整治规划 一、流域水环境规划的内容一、流域水环境规划的内容 二、流域水环境规划的工作程序二、流域水环境规划的工作程序第一节第一节 流域水环境规划的内容和工作程序流域水环境规划的内容和工作程序1 一、流域水环境规划的内容一、流域水环境规划的内容提出水体功能区划和水质控制指标提出水体功能区划和水质控制指标 2 确定水质超标河段和主要污染物确定水质超标河段和主要污染物 3 确定各河段主要污染物的环境容量确定各河段主要污染物的环境容量 4确定各排污口的允许排污量确定各排污口的允许排污量 5 预测污染治理费用，提出最佳规

3、划方案预测污染治理费用，提出最佳规划方案 二、流域水环境规划的工作程序二、流域水环境规划的工作程序 第一，综合分析，找出主要问题。第一，综合分析，找出主要问题。所需所需资料资料 水文与水质现状数据，以及用水现状水文与水质现状数据，以及用水现状 污染源清单污染源清单地图地图水污染控制方法及其技术经济和环境效益资料水污染控制方法及其技术经济和环境效益资料 流域水资源规划、流域范围内的土地利用规划流域水资源规划、流域范围内的土地利用规划和经济发展规划等有关的规划资料和经济发展规划等有关的规划资料 第二，确定规划目标第二，确定规划目标 水量、水质两方面下手。水量、水质两方面下手。 数学规划法、模拟比较

4、法。数学规划法、模拟比较法。 第三，选定规划方法第三，选定规划方法 清洁生产工艺，增加污水处理设施清洁生产工艺，增加污水处理设施 第四，拟定规划措施第四，拟定规划措施 第五，提出供选方案第五，提出供选方案 第六，规划实施第六，规划实施 通过通过费用费用效益分析、方案可行性分析效益分析、方案可行性分析和水环境承和水环境承载力分析载力分析对规划方案进行综合评价，从而为最佳规对规划方案进行综合评价，从而为最佳规划方案的选择与决策提供科学依据。划方案的选择与决策提供科学依据。体现了规划自身的价值与作用。体现了规划自身的价值与作用。 v数学规划法数学规划法是一种最优化方法包括线性规划法、非线性规划是一种

5、最优化方法包括线性规划法、非线性规划法和动态规划法，它是在满足水环境目标，并在与水环境系法和动态规划法，它是在满足水环境目标，并在与水环境系统有关要素约束和技术约束的条件下，寻求水环境最优的规统有关要素约束和技术约束的条件下，寻求水环境最优的规划方案。划方案。v模拟比较法模拟比较法是一种多方案模拟比较的方法，如系统动力学、是一种多方案模拟比较的方法，如系统动力学、层次分析法和组合方案比较法。组合方案比较法是依据所研层次分析法和组合方案比较法。组合方案比较法是依据所研究系统确定的水环境规划目标（近期或远期），在经济技术究系统确定的水环境规划目标（近期或远期），在经济技术可行的前提下，提出为达此目

6、标拟采取的各种控制措施，并可行的前提下，提出为达此目标拟采取的各种控制措施，并由这些措施组合成若干个供选方案；然后通过对每个方案进由这些措施组合成若干个供选方案；然后通过对每个方案进行模拟及费用行模拟及费用- -效益分析和比较，从中选出一二个最佳的或满效益分析和比较，从中选出一二个最佳的或满意的方案供决策部门采纳。意的方案供决策部门采纳。v采用何种规划方法，应视具体的水环境规划类型来确定。采用何种规划方法，应视具体的水环境规划类型来确定。 在进行水环境规划时，特别要注意以下几个问题：在进行水环境规划时，特别要注意以下几个问题： (1) (1)根据目前和将来水体的用途，严格划分保护区，首先要保根

7、据目前和将来水体的用途，严格划分保护区，首先要保证饮用水源的水量和水质；证饮用水源的水量和水质； (2) (2)要充分注意流域的用地与人口的增长对水量、水质的改变，要充分注意流域的用地与人口的增长对水量、水质的改变，以及对水环境污染的影响；以及对水环境污染的影响； (3) (3)应把流域及其水环境作为一个复合生态系统来考虑；应把流域及其水环境作为一个复合生态系统来考虑； (4) (4)要特别注意减免洪水灾害的问题要特别注意减免洪水灾害的问题 (5) (5)在治理上不能采取污染搬家的作法，要妥善处理干支流、在治理上不能采取污染搬家的作法，要妥善处理干支流、上下游、左右岸及各种水环境的相互关系；上

8、下游、左右岸及各种水环境的相互关系； (6) (6)应明确水环境保护的方针和政策。应明确水环境保护的方针和政策。 v总之，水环境规划过程是一个反复协调决策的过程，以寻求总之，水环境规划过程是一个反复协调决策的过程，以寻求一个最佳的统筹兼顾方案。因此，在规划中，要特别处理好一个最佳的统筹兼顾方案。因此，在规划中，要特别处理好近期与远期、需要与可能、经济与环境等的相互关系，以确近期与远期、需要与可能、经济与环境等的相互关系，以确保规划方案的可操作性。保规划方案的可操作性。 三三 、水环境规划的类型及层次、水环境规划的类型及层次 v根据水环境规划研究的对象，可将其大体分为两大类型：根据水环境规划研究

9、的对象，可将其大体分为两大类型：v水污染控制系统规划（或称水质控制规划）水污染控制系统规划（或称水质控制规划）是以实现水体是以实现水体功能要求为目标，是水环境规划的基础；功能要求为目标，是水环境规划的基础；v水资源系统规划（或称水资源利用规划）水资源系统规划（或称水资源利用规划）强调水资源的合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。需要为宗旨，是水环境规划的落脚点。 v水污染控制系统定义：水污染控制系统定义：由污染物的产生、排出、输送、处理到由污染物的产生、排出、输送、处理到水体中迁

10、移转化水体中迁移转化等各种过程和影响因素所组成的系统。等各种过程和影响因素所组成的系统。（1 1）从广义上讲，从广义上讲，它可以涉及到人类的资源开发、人口规划、经它可以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。济发展与水环境保护之间的协调问题。（2 2）从地域上来看，从地域上来看，其可在一条河流的整个流域上进行水资源的其可在一条河流的整个流域上进行水资源的开发、利用和水污染的综合整治规划，也可在一个小区域（或开发、利用和水污染的综合整治规划，也可在一个小区域（或城市、或工业区）内进行水质与污水处理系统，乃至一个具体城市、或工业区）内进行水质与污水处理系统，乃至一个具体

11、的污水处理设施的规划、设计和运行。的污水处理设施的规划、设计和运行。 因此，水污染控制系统可因研究问题的范围和性质的不同而异。因此，水污染控制系统可因研究问题的范围和性质的不同而异。 v水污染控制系统一般可分为三个层次：水污染控制系统一般可分为三个层次：v流域系统、城市（或区域）系统和单个企业系统（如废水处理流域系统、城市（或区域）系统和单个企业系统（如废水处理厂系统）。厂系统）。v相应的水污染控制系统规划分成三个相互联系的规划层次，即相应的水污染控制系统规划分成三个相互联系的规划层次，即流域水污染控制规划流域水污染控制规划城市（区域）水污染控制规划城市（区域）水污染控制规划水污染控制设施规划

12、水污染控制设施规划。 （二）水资源系统规划（二）水资源系统规划v水资源系统水资源系统是以水为主体构成的一种特定的系统，是一个由相是以水为主体构成的一种特定的系统，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。术单元所组成的有机体。v水资源系统规划水资源系统规划是指应用系统分析的方法和原理，在某区域内是指应用系统分析的方法和原理，在某区域内为水资源的开发利用和水患的防治所制定的总体措施、计划与为水资源的开发利用和水患的防治所制定的总体措施、计划与安排。安排。v基本任务：基本任务：根据国家或地区的经济发展

13、计划，改善生态环境要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需求，结合区域内水资源的条件求，以及各行各业对水资源的需求，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。模和开发程序方案。v根据规划的不同范围，可分为以下三个层次：根据规划的不同范围，可分为以下三个层次： 1 1流域水资源规划流域水资源规划 ：是以整个江河流域为对象的水资源规划。：是以整个江河流域为对象的水资源规划。2 2地区水资源规划地区水资源规划：是以行政区或经济区为对象的水资源规划。：是以行政区或

14、经济区为对象的水资源规划。- -依据地区范围的大小、特点、经济发展方向以及对水资源开发治理的要依据地区范围的大小、特点、经济发展方向以及对水资源开发治理的要求，或求，或以防洪灌溉排水以防洪灌溉排水为重点，或为重点，或以工业和城市供水、改善地区水患、以工业和城市供水、改善地区水患、航运或环境为重点航运或环境为重点，或以，或以水力发电为重点水力发电为重点，或兼而有之。，或兼而有之。3 3专业水资源规划专业水资源规划：是以流域或地区某项专业任务为对象的水：是以流域或地区某项专业任务为对象的水资源规划。资源规划。 - -例如，流域或地区的防洪规划、水力发电规划、灌溉规划、航运规划以例如，流域或地区的防

15、洪规划、水力发电规划、灌溉规划、航运规划以及综合利用枢纽或单项工程的规划等。及综合利用枢纽或单项工程的规划等。水体功能区水体功能区: :是指水体使用功能所占有的范围。是指水体使用功能所占有的范围。第二节第二节 水环境功能区划的基本原则和方法水环境功能区划的基本原则和方法水环境功能区划水环境功能区划: :是根据水体不同区段的自然条是根据水体不同区段的自然条件、区域内的用水需求，按照国家和地方的有件、区域内的用水需求，按照国家和地方的有关法规和标准，对水体不同区段按其关法规和标准，对水体不同区段按其功能功能加以加以划分，并确定其相应的环境质量目标。划分，并确定其相应的环境质量目标。地表水环境质量标

16、准（地表水环境质量标准（GB3838-2002GB3838-2002）。地表水环境质量标准基本项目标准限值地表水环境质量标准基本项目标准限值 单位：单位：mg/L 集中式饮用水源地优先保护；集中式饮用水源地优先保护； 不得降低现状使用功能，兼顾规划功能；不得降低现状使用功能，兼顾规划功能； 优质水优用及低质水低用；优质水优用及低质水低用； 统筹考虑专业用水标准要求；统筹考虑专业用水标准要求； 上下游、区域间互相兼顾，上下游、区域间互相兼顾，适当考虑潜在功适当考虑潜在功能要求；能要求； 合理利用水体自净能力和环境容量；合理利用水体自净能力和环境容量； 与工业合理布局相结合；与工业合理布局相结合；

17、 对地下饮用水源地污染的影响；对地下饮用水源地污染的影响； 实用可行，便于管理等。实用可行，便于管理等。一、水环境功能分区原则一、水环境功能分区原则原则原则水环境功能分区应遵循以下原则：水环境功能分区应遵循以下原则：1 1系统分析系统分析- -确定水质目标确定水质目标 水环境保护功能区划分的目的，就是提出明确的水环境保护功能区划分的目的，就是提出明确的水质保护目标并最终加以实现。水质保护目标并最终加以实现。 确定该水质目标的过程是一个系统分析过程，见确定该水质目标的过程是一个系统分析过程，见图图5-3. 5-3. 二、水环境功能区划分的方法与步骤二、水环境功能区划分的方法与步骤功能分区功能分区

18、提出保护提出保护目标目标选择相应选择相应的环境质的环境质量标准量标准建立排污量与环境建立排污量与环境质量标准间的定量质量标准间的定量关系污染源影响评关系污染源影响评价价分析实现目标可供选分析实现目标可供选择的方法，规划不同择的方法，规划不同总量的控制途径，进总量的控制途径，进行指定功能，可达性行指定功能，可达性分析分析负责分配、工程规划、环境负责分配、工程规划、环境、技术和经济综合优化、技术和经济综合优化政策协调政策协调行政决策行政决策现状功能可达性现状功能可达性分析，确定主要分析，确定主要人工污染源人工污染源图图5-35-3 水环境功能区划系统分析过程水环境功能区划系统分析过程2 2划分步骤

19、划分步骤 水环境功能区可分为水环境功能区可分为4 4个阶段，即技术准备、定性判断、定量个阶段，即技术准备、定性判断、定量决策和综合评价。决策和综合评价。(1)(1)技术准备阶段技术准备阶段 收集和汇总现有的基础资料、数据收集和汇总现有的基础资料、数据 确定工作方案：初步划分工作范围与工作深度；对需补测确定工作方案：初步划分工作范围与工作深度；对需补测的项目，制定必要的现场监测方案；所需专业与行政管理合的项目，制定必要的现场监测方案；所需专业与行政管理合理组合。理组合。 (2)(2)定性判断阶段定性判断阶段 分析使用功能及其影响因素：分析使用功能及其影响因素：分析水体现状使用功能，对水环境现状进

20、行评价，分析水体现状使用功能，对水环境现状进行评价，确定影响确定影响使用功能的污染因子和污染时段使用功能的污染因子和污染时段；分析污染源优先控制顺序，；分析污染源优先控制顺序，将现状功能区中水质要求不符合标准的水域，依据污染因子将现状功能区中水质要求不符合标准的水域，依据污染因子列出相应污染源；提出规划功能及相应水质标准，预测污染列出相应污染源；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。物排放量的增长与削减。 提出功能区划分的初选方案或多种供选方案。提出功能区划分的初选方案或多种供选方案。 (3)(3)定量计算阶段定量计算阶段 确定设计条件：确定设计条件：设计条件必须在定量计算

21、前进行，其主要包括设计流量、设计条件必须在定量计算前进行，其主要包括设计流量、设计水温、设计流速、设计排污量、设计达标率与标准设计水温、设计流速、设计排污量、设计达标率与标准和设计分期目标。和设计分期目标。 选择水质模型及计算选择水质模型及计算 。 计算混合区范围：计算混合区范围：在削减排污量方案费用较高、技术不可行时，为了保证在削减排污量方案费用较高、技术不可行时，为了保证功能区水质符合要求，可考虑改变排污去向至低功能水功能区水质符合要求，可考虑改变排污去向至低功能水域，或减少混合区范围以及利用大水体稀释扩散能力。域，或减少混合区范围以及利用大水体稀释扩散能力。 优化模拟：对功能区达到各个环

22、境目标的技术方案及投资优化模拟：对功能区达到各个环境目标的技术方案及投资进行可达性分析。进行可达性分析。 (4)(4)综合决策阶段综合决策阶段 通过对水环境功能区的综合评价，确定切实可行的区划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。方案。 拟订分期实施方案。拟订分期实施方案。 一、水环境容量一、水环境容量定义定义 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。的量。 在给定水域和水文、水力学条件，排污口位置的条件下，在给定水域和水文、水力学条件，排污口位置的条件下，满足水域某一水质标准的排污口最大排放量，叫做该水域满足水

23、域某一水质标准的排污口最大排放量，叫做该水域在上述条件下的所能容纳的污染物质总量，通称水域允许在上述条件下的所能容纳的污染物质总量，通称水域允许纳污量或水环境容量。纳污量或水环境容量。排放水污染总量控制技术规排放水污染总量控制技术规范范第三节第三节 水环境容量与水环境保护目标水环境容量与水环境保护目标 水环境容量指在给定水域的本底污染指在给定水域的本底污染物浓度低于水质目标时，物浓度低于水质目标时，依靠稀释作用达到水质目依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量标所能承纳的污染物量指由于沉降、生化、吸附指由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所

24、给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。能自净的污染物量。 决定因素？决定因素？自净容量自净容量稀释容量稀释容量+ (1)(1)自然水环境容量：自然水环境容量：以污染物在水以污染物在水体中的体中的基准值基准值为水质目标，则水体的允为水质目标，则水体的允许纳污量称为自然环境容量。其模型为：许纳污量称为自然环境容量。其模型为： 式中：式中：EE水环境容量；水环境容量；B B基基污染污染物在水体中的基准值；物在水体中的基准值；B B污染物在污染物在水体中的背景浓度；水体中的背景浓度；VV水的体积；水的体积；K K自自水体自净系数。水体自净系数。 ( (二二) )水环境容量分类水环境容量分类BBEKd

25、V基自1 1、按水按水环境环境目标目标分类分类(2)管理管理(或规划或规划)环境容量环境容量 以污染物在水体中的以污染物在水体中的标准标准值值为水质目标，则水体的为水质目标，则水体的允许纳污量称为允许纳污量称为管理环境管理环境容量。容量。 当以水污染损害费用与治当以水污染损害费用与治理费用之和最小为约束条理费用之和最小为约束条件，规划允许排污量时，件，规划允许排污量时，称为称为规划环境容量规划环境容量。BBBBEKdVKKdV基自标自标2污染物性质分污染物性质分312、按污染物性质分类耗氧有机物的耗氧有机物的水环境容量水环境容量有毒有机物的有毒有机物的水环境容量水环境容量重金属的重金属的水环境

26、容量水环境容量(1)(1)耗氧有机物的水环境容量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耗氧有机物能被水中生物氧化分解为简单的无机物 ，其有，其有较大的水环境容量。该容量即是通常所说的水环境容量。较大的水环境容量。该容量即是通常所说的水环境容量。 (2)(2)有毒有机物的水环境容量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。机物的同化容量极小，一般只考虑水体的稀释作用。 但是，有毒有机物主要应消除在污染源，而不易开发利用水但是，有毒有机物

27、主要应消除在污染源，而不易开发利用水体的环境容量。体的环境容量。 (3)(3)重金属的水环境容量重金属的水环境容量 重金属也可被水体稀释到阈值以下。如从这个意义上讲，重金属也可被水体稀释到阈值以下。如从这个意义上讲，重金属有环境容量。重金属有环境容量。 但是，重金属是保守性污染物，它只发生赋存状态和空间但是，重金属是保守性污染物，它只发生赋存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。位置的变化，而不能被分解。因此，重金属没有同化容量。对于重金属污染物更要严格控制在污染源。对于重金属污染物更要严格控制在污染源。自然水自然水环境容量环境容量管理水管理水环境环境容量容量按水按水环

28、境环境目标目标分类分类耗养耗养有机物有机物水环境水环境容量容量有毒有有毒有机物水机物水环境环境容量容量重金属重金属水环境水环境容量容量稀释稀释容量容量自净自净容量容量可更新可更新容量容量不可更新不可更新容量容量按污染按污染物物分类分类按降解按降解机制机制分类分类按可再按可再生性生性分类分类图5-2二、水环境保护目标二、水环境保护目标 水环境目标水环境目标 水环境质量目标水环境质量目标 水污染物总量控制目标水污染物总量控制目标 环境质量目标环境质量目标是依据水体功能分区，执行相应的国家环境质是依据水体功能分区，执行相应的国家环境质量标准，在此基础上，结合规划的具体要求，确定各水域的量标准，在此基

29、础上，结合规划的具体要求，确定各水域的主要水质指标。环境质量目标是水域功能的保证。主要水质指标。环境质量目标是水域功能的保证。 总量控制目标总量控制目标是以功能区环境容量为基础，确定水域内可接是以功能区环境容量为基础，确定水域内可接受的某种污染物的总量。总量控制目标通常以水质模型为基受的某种污染物的总量。总量控制目标通常以水质模型为基础，结合不同流域内的水文、水质条件、以及污染源的位置、础，结合不同流域内的水文、水质条件、以及污染源的位置、排放方式等，计算出达到预定水质目标条件下，河段内可接排放方式等，计算出达到预定水质目标条件下，河段内可接纳的污染物量。总量控制目标是制定流域污染控制规划的基

30、纳的污染物量。总量控制目标是制定流域污染控制规划的基础，是水体水质目标得以实现的保证。础，是水体水质目标得以实现的保证。第四节第四节 流域水污染控制规划流域水污染控制规划1 1、清洁生产工艺、清洁生产工艺 定义为对生产过程和产品实施综合防治战略，以减少对人定义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。类和环境的风险。 水环境污染防治的途径主要有两种：水环境污染防治的途径主要有两种：一是减少污染物的排一是减少污染物的排放，二是提高或充分利用水体的自净能力。放，二是提高或充分利用水体的自净能力。( (一一) )减少污染物排放负荷减少污染物排放负荷 一、水污染控制的技术措施一、水

31、污染控制的技术措施 对人为污染源排入环境的污染物浓度所作的限量规定，对人为污染源排入环境的污染物浓度所作的限量规定，以达到控制污染源排放量之目的。以达到控制污染源排放量之目的。 2 2、浓度控制、浓度控制 总量控制总量控制 依据某一区域的环境容量确定该区域污染物依据某一区域的环境容量确定该区域污染物容许排放总量，再按照一定原则分配给区域内容许排放总量，再按照一定原则分配给区域内的各个污染源，同时制定出一系列政策和措施，的各个污染源，同时制定出一系列政策和措施，以保证区域内污染物排放总量不超过容许排放以保证区域内污染物排放总量不超过容许排放总量。总量。补充：总量控制负荷优化分配补充：总量控制负荷

32、优化分配 -将环境容量（允许排污量）不均等分配给各污将环境容量（允许排污量）不均等分配给各污染源。染源。 总量控制负荷分配原则总量控制负荷分配原则 原则上主要基于如下两种策略：一是原则上主要基于如下两种策略：一是公平性策略公平性策略；二是；二是效效率策略率策略。 公平性策略公平性策略的出发点就是追求各个污染源之间污染物分配的出发点就是追求各个污染源之间污染物分配的公平性，通常认为，等比例削减污染物量属于公平分配之列；的公平性，通常认为，等比例削减污染物量属于公平分配之列； 效率策略效率策略则是追求污染物削减过程达到最高的效率，例如则是追求污染物削减过程达到最高的效率，例如典型效率策略目标是区域

33、污水处理费用最小。典型效率策略目标是区域污水处理费用最小。分配方法分配方法非数学优化分配非数学优化分配 (1)(1)等比例分配等比例分配 -以现状排污量为基础按相同削减比例分配允许排以现状排污量为基础按相同削减比例分配允许排污量。污量。非数学优化分配非数学优化分配(2)(2)排污标准加权分配排污标准加权分配 -考虑各行业排污情况的差异，以考虑各行业排污情况的差异，以“污水综合排放污水综合排放标准标准”所列的各行业污水排放标准为依据，按不同的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。权重分配各行业的容许排放量，同行业按等比例分配。 如如: :污水综合

34、排放标准二级标准中污水综合排放标准二级标准中,BOD,BOD标准标准, ,制糖业制糖业:100mg/l;:100mg/l;皮革业皮革业:150mg/l.:150mg/l.(3)(3)行政协商分配行政协商分配 - -已知目标削减量，根据环保管理人员了解的已知目标削减量，根据环保管理人员了解的情况，和排污单位反复协商，由行政决策分配排情况，和排污单位反复协商，由行政决策分配排污指标。污指标。非数学优化分配非数学优化分配数学优化分配数学优化分配 已知目标削减量，通过各污染源削减方案的投资已知目标削减量，通过各污染源削减方案的投资效益分析，按投资最小，污染物削减量最大的原效益分析，按投资最小，污染物削

35、减量最大的原则进行排污总量的数学优化分配。则进行排污总量的数学优化分配。 1minnjjjZC xXj0数学优化分配数学优化分配 目标函数: 几种常见的污染物总量分配策略几种常见的污染物总量分配策略根据国外在污染物排放总量控制中的经验，在污染负荷分配过程中，最小费根据国外在污染物排放总量控制中的经验，在污染负荷分配过程中，最小费用模型已被逐渐放弃，究其根本原因在于优化负荷分配的不公平性。被誉为用模型已被逐渐放弃，究其根本原因在于优化负荷分配的不公平性。被誉为经典水环境规划的美国特拉华河口污染控制规划，在考虑均匀处理、分区均经典水环境规划的美国特拉华河口污染控制规划，在考虑均匀处理、分区均匀处理

36、与最小费用污染负荷削减的三种污染物削减方案中，选择的是分区均匀处理与最小费用污染负荷削减的三种污染物削减方案中，选择的是分区均匀处理的折中方案。匀处理的折中方案。 4 4、污水处理、污水处理 ( (二）提高或充分利用水体纳污容量二）提高或充分利用水体纳污容量 1 1、人工复氧、人工复氧 借助于安装增氧器来提高河水中的溶解氧浓度。借助于安装增氧器来提高河水中的溶解氧浓度。如：苏州河如：苏州河综合整治，嚗气复氧，且成景观。综合整治，嚗气复氧，且成景观。 苏州河苏州河整治工整治工程图程图2 2、污水调节、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，在河流水量低的时期，用蓄污池把污水暂时

37、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。提高河流的水质。3 3、河流流量调控、河流流量调控 提高河流的枯水流量成为水质控制的一个重要措施。实提高河流的枯水流量成为水质控制的一个重要措施。实行流量调控可利用现有的水利设施，也可新建水利工程。行流量调控可利用现有的水利设施，也可新建水利工程。另：流域水资源规划另：流域水资源规划南水北调二、水污染控制单元二、水污染控制单元水污染控制单元水污染控制单元是指源与是指源与水域组成的可操作实体。水域组成的可操作实体。水域是根据水体不同水域是根据水体不同的使用功能并结合行

38、的使用功能并结合行政区划而定政区划而定。源则是排入相应受纳源则是排入相应受纳水域的所有污染源的水域的所有污染源的集合集合( (一一) )水污染控制单元的划分水污染控制单元的划分每个单元有单独进行评价、实施不同控制路线的可能；每个单元有单独进行评价、实施不同控制路线的可能； 在每个控制单元内，污染物排放清单应齐全，水域水质控制在每个控制单元内，污染物排放清单应齐全，水域水质控制断面应有常规监测资料；断面应有常规监测资料； 针对不同的污染物、不同的保护目标，同一地区可以有多种针对不同的污染物、不同的保护目标，同一地区可以有多种控制单元划分方案，以适应解决不同环境问题的需要，即对于不控制单元划分方案

39、，以适应解决不同环境问题的需要，即对于不同的控制目标，能够有不同的控制单元与之对应；同的控制目标，能够有不同的控制单元与之对应； 各控制单元之间的相互影响，应能通过污染物的输入、输出各控制单元之间的相互影响，应能通过污染物的输入、输出来定量表达，做到水量平衡、物质量平衡。来定量表达，做到水量平衡、物质量平衡。 划分原则：划分原则：（二）水污染控制单元解析归类（二）水污染控制单元解析归类 水污染控制单元的解析归类包括以下几个方面的内容：水污染控制单元的解析归类包括以下几个方面的内容： 1 1水污染控制单元划分水污染控制单元划分 2 2对各控制单元的主要功能进行分析说明对各控制单元的主要功能进行分

40、析说明包括单元控制范围内的主要功能区及其所在位置和范围等，包括单元控制范围内的主要功能区及其所在位置和范围等，以及各功能区应执行标准的类别或专业用水标准。以及各功能区应执行标准的类别或专业用水标准。 3 3水质现状及控制断面，水质现状及控制断面，包括单元控制范围内设立的控制断包括单元控制范围内设立的控制断面及其作用和水质情况。面及其作用和水质情况。 4 4排放情况和主要污染源排放情况和主要污染源分析各单元内排污源的位置、排放方式、排放强度和排放量，不分析各单元内排污源的位置、排放方式、排放强度和排放量，不同污染物的主要污染源，以及水体污染现状，确定各个单元间的同污染物的主要污染源，以及水体污染

41、现状，确定各个单元间的现状排放情况。现状排放情况。 5 5排污量与水质预测排污量与水质预测 说明预测年控制单元内污染物的排放情况，利用水量说明预测年控制单元内污染物的排放情况，利用水量 、质量平衡、质量平衡关系预测设计水文条件下控制断面的水质。关系预测设计水文条件下控制断面的水质。6 6主要水环境问题诊断主要水环境问题诊断 根据水质监测数据，以地面水水质标准为依据，对各控制单元水根据水质监测数据，以地面水水质标准为依据，对各控制单元水质状况进行评价，明确现阶段单元的主要水环境问题。质状况进行评价，明确现阶段单元的主要水环境问题。 7 7控制路线的制定控制路线的制定 分析单元内各污染源不同污染指

42、标的控制路线。控制路线即指浓度分析单元内各污染源不同污染指标的控制路线。控制路线即指浓度控制、总量控制或浓度控制与总量控制相结合。控制、总量控制或浓度控制与总量控制相结合。 8 8容许排放量的确定容许排放量的确定 在设计条件下，根据各控制断面控制因子应达到的标准值，计算单在设计条件下，根据各控制断面控制因子应达到的标准值，计算单元内各排放口排入受纳水域的容许纳污量元内各排放口排入受纳水域的容许纳污量 通过对各个控制单元的解析与评价，然后给出所研究水域内通过对各个控制单元的解析与评价，然后给出所研究水域内各单元的总体综合性结论。各单元的总体综合性结论。 规划规划 排排污污口处理最优规划以每个口处

43、理最优规划以每个区域区域的排的排放口为基础，放口为基础，在水体水质条件的约束下在水体水质条件的约束下，求解各求解各排放口的污水处理效率排放口的污水处理效率的最佳组合，的最佳组合，目标是各排放口的污水处理费用之和最低。目标是各排放口的污水处理费用之和最低。在进行排放口处理最优规划时，各个污水在进行排放口处理最优规划时，各个污水处理厂的处理规模不变，它等于各小区收处理厂的处理规模不变，它等于各小区收集的污水量。其数学模型为：集的污水量。其数学模型为： 1 1、排污口最优规划模型、排污口最优规划模型( (水质规划模型水质规划模型) )三、水污染控制系统规划数学模型三、水污染控制系统规划数学模型排污口

44、最优规划模型排污口最优规划模型 目标函数：目标函数： 约束条件：约束条件：vUL + m LUL + m L0 0vVL + n OVL + n O0 0vL OL Ovi i 1 1i ii i2 2 1min()niZCiiiv式中：式中：C Ci i(i i)第第i i个小区的污水处理厂的污水处理费用，它个小区的污水处理厂的污水处理费用，它是污水处理效率是污水处理效率i i的单值函数；的单值函数； L L0 0河流各断面的河流各断面的BODBOD5 5约束组成的约束组成的n n维向量；维向量； O O0 0河流各断面的河流各断面的DODO约束组成的约束组成的n n维向量；维向量； i i

45、1 1,i i2 2第第i i个污水处理厂的处理效率的下限与上限约个污水处理厂的处理效率的下限与上限约束；束； LL输入河流的输入河流的BODBOD向量；向量； U U，VV河流中河流中BODBOD和和DODO的响应矩阵；的响应矩阵； m m，nn起始断面起始断面BODBOD和和DODO对下游各断面影响的向量。对下游各断面影响的向量。 【例题】 有三个化工厂每天分别排放有三个化工厂每天分别排放BODBOD5 5760t760t、110t110t和和250t250t到到河流，河流最后注入湖泊，如图。根据环保要求，进入湖泊河流，河流最后注入湖泊，如图。根据环保要求，进入湖泊的的BODBOD5 5不

46、超过不超过315t/d315t/d。已知三个化工厂排放的。已知三个化工厂排放的BODBOD5 5到入湖口到入湖口时的降解率分别为时的降解率分别为45%45%、30%30%、40%40%；三个化工厂；三个化工厂BODBOD5 5处理费用处理费用分别为分别为1.251.25万元万元/t/t、2.02.0万元万元/t/t和和1.751.75万元万元/t/t。写出既能达到。写出既能达到湖泊污染物控制要求，又使总处理费用最小的各厂处理效率湖泊污染物控制要求，又使总处理费用最小的各厂处理效率的组合。的组合。 化工厂化工厂2 2河流河流化工厂化工厂1 1化工厂化工厂3 3湖泊湖泊 设化工厂、设化工厂、的污染

47、物处理率分别的污染物处理率分别为为x x1 1、x x2 2、x x3 3，则三个，则三个化工厂的处理费用之化工厂的处理费用之和为：和为： 则目标函数为：则目标函数为： MinZ=1.25 MinZ=1.25760 x760 x1 1+2.0+2.0110 x110 x2 2+1.75+1.75250 x250 x3 3 约束条件为：约束条件为：1x01x01x0315)x-150(1 )x-77(1 )x-418(1321321 化工厂化工厂2 2河流河流化工厂化工厂1 1化工厂化工厂3 3湖泊湖泊最优最优规划规划均匀处理最优规划均匀处理最优规划的目的是在区域范围内寻求最佳的目的是在区域范围

48、内寻求最佳的污水处理厂的污水处理厂位置与规模位置与规模的组合，在同一的污水处的组合，在同一的污水处理效率条件下，追求全区域的污水处理费用最低。理效率条件下，追求全区域的污水处理费用最低。均匀处理最优规划也称污水处理厂群规划问题。均匀处理最优规划也称污水处理厂群规划问题。2、均匀处理最优规划 目标函数： 约束条件： Qi,qi 0 Qji,Qij 0i111min()()nnniijZCi QiCij Qij110nnjiqiQjiQijQiii式中：式中：C Ci i(Q(Qi i)第第i i个污水处理厂的污水处理费用，它是污水个污水处理厂的污水处理费用，它是污水处理厂的规模处理厂的规模Q Q

49、i i的单值函数；的单值函数； C Cijij(Q(Qijij)节点节点i i输水至节点输水至节点j j的输水费用，它是输水量的输水费用，它是输水量Q Qijij的函数；的函数； q qi i第第i i个小区本地收集的污水量；个小区本地收集的污水量； Q Qjiji第第j j小区输往第小区输往第i i小区的污水处理厂的水量；小区的污水处理厂的水量； Q Qijij第第i i小区输往第小区输往第j j小区的污水处理厂的水量；小区的污水处理厂的水量； Q Qi i第第i i小区的污水处理厂接受处理的污水量。小区的污水处理厂接受处理的污水量。 3、区域处理最优规划 区域处理最优规划是区域处理最优规划

50、是排放口处理最优规划排放口处理最优规划和和均匀处理最均匀处理最优规划的综合优规划的综合。模型的目标函数既是污水处理规模的函数，。模型的目标函数既是污水处理规模的函数，又是处理效率的函数。在区域处理最优规划中，既要寻求最又是处理效率的函数。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。效率的最佳组合。 采用区域处理最优规划方法既能充分发挥污水处理系统采用区域处理最优规划方法既能充分发挥污水处理系统的经济效能，又能合理利用水体的自净能力。的经济效能，又能合理利用水体的自净能力。区域处理最优区域

51、处理最优规划问题比较复杂，迄今尚未有成熟的求解方法。规划问题比较复杂，迄今尚未有成熟的求解方法。区域区域处理处理最优化最优化规划模型规划模型4、模拟选优（模拟比较法 、情景规划 ） 最优规划的特点是根据污染源、水体、污水处理厂和输水最优规划的特点是根据污染源、水体、污水处理厂和输水管线提供的信息，一次性求得水环境规划的最佳方案。只有在管线提供的信息，一次性求得水环境规划的最佳方案。只有在资料详尽、技术具备的情况下，才能顺利求出最优解，最优方资料详尽、技术具备的情况下，才能顺利求出最优解，最优方案可以被视为理想方案。案可以被视为理想方案。 规划方案的模拟选优与最优规划方法不同，它是先进行规划方案

52、的模拟选优与最优规划方法不同，它是先进行污污水输送与处理设施规划水输送与处理设施规划，提出几种可供选择的规划方案，提出几种可供选择的规划方案，然后然后采用水质模型，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，质，找出比较好的方案。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。规划方案，以供筛选。四、水环境规划系统费用的构成水环境规划系统的费用

53、包括水环境规划系统的费用包括污水处理费用污水处理费用与与污水输送费用污水输送费用。如果以一个地区的污水处理厂数目为变量，污水处理费用和污水输送费用如果以一个地区的污水处理厂数目为变量，污水处理费用和污水输送费用都可以表达为污水处理厂数量的函数。都可以表达为污水处理厂数量的函数。随着污水处理厂数量由大变小，即随着污水处理厂数量由大变小，即由分散处理逐步过渡到集中处理，系统的污水处理费用将会由于规模经济由分散处理逐步过渡到集中处理，系统的污水处理费用将会由于规模经济效应而明显下降，但污水输送的费用将会迅速上升。效应而明显下降，但污水输送的费用将会迅速上升。这种费用的合成称为这种费用的合成称为水污染

54、控制系统的全费用。水污染控制系统的全费用。全费用曲线上的最低点就是系统目标的最优点。全费用曲线上的最低点就是系统目标的最优点。对水污染控制费用有着决定性影响的要素主要有下述三个方面：对水污染控制费用有着决定性影响的要素主要有下述三个方面：水体的自水体的自净能力（环境容量）、污水处理与输送的规模经济效应和污水处理效率的净能力（环境容量）、污水处理与输送的规模经济效应和污水处理效率的经济效应。经济效应。美国人康维尔斯对马力马可河进行的规划，在整个河段上可能建设污水处美国人康维尔斯对马力马可河进行的规划，在整个河段上可能建设污水处理厂的数目由理厂的数目由1 1个递增到个递增到1818个，水污染控制系

55、统的全费用随着污水处理厂数个，水污染控制系统的全费用随着污水处理厂数量的变化而变化，而系统费用的最低点发生在污水处理厂数目等于量的变化而变化，而系统费用的最低点发生在污水处理厂数目等于4 4的时候。的时候。五、污水处理与输送的规模经济效应 污水处理的费用函数反应了污水处理的规模、效率的经济特征。目前，污水处理的费用函数反应了污水处理的规模、效率的经济特征。目前，污水处理的费用函数还只能作为经验模型来处理。下面是采用较多的一种形污水处理的费用函数还只能作为经验模型来处理。下面是采用较多的一种形式：式： 式中，式中，C C表示污水处理费用；表示污水处理费用；Q Q表示污水处理规模：表示污水处理规模

56、： 表示污水表示污水处理效率。处理效率。k k1 1、k k2 2、k k3 3、k k4 4表示费用函数的参数。表示费用函数的参数。22413kkkCk Qk Q在污水处理效率不变，即在污水处理效率不变，即 为常数时，上式可以写成：为常数时，上式可以写成：2kCaQ 式中，式中，a=ka=k1 1 均为常数。均为常数。, , 根据国内外的研究成果，参数根据国内外的研究成果，参数k k2 2的值在的值在0.70.70.80.8之间。由于之间。由于k k2 21 1 1。由于。由于k k4 4 1 1，处理单位污染物所需的费，处理单位污染物所需的费用将会随着污水处理效率的提高而增加。污水处理费用

57、与处理效率之间的这用将会随着污水处理效率的提高而增加。污水处理费用与处理效率之间的这种关系称为种关系称为污水处理效率的经济效应污水处理效率的经济效应，k k4 4称为污水处理效率的经济效应指数。称为污水处理效率的经济效应指数。 由于污水处理效率经济效应的存在，在规划水污染控制系统时，由于污水处理效率经济效应的存在，在规划水污染控制系统时，应首先应首先致力于解决那些尚未处理的污水的处理，或者首先提高那些低水准处理的污致力于解决那些尚未处理的污水的处理，或者首先提高那些低水准处理的污水的处理程度，然后再进行更高级的污水处理。水的处理程度，然后再进行更高级的污水处理。水体的自净能力、污水处理规模的经

58、济效应和污水处理效率的经济效应在水体的自净能力、污水处理规模的经济效应和污水处理效率的经济效应在水污染控制系统规划中相互影响、相互制约。例如，为了充分利用污水处水污染控制系统规划中相互影响、相互制约。例如，为了充分利用污水处理规模经济效应，需要建设集中的污水处理厂，但是污水的集中排放不利理规模经济效应，需要建设集中的污水处理厂，但是污水的集中排放不利于合理利用水体的自净能力；另一方面，为了满足水体的水质要求，有必于合理利用水体的自净能力；另一方面，为了满足水体的水质要求，有必要提高污水处理程度，但是又受到污水处理效率的经济效应的制约。因此，要提高污水处理程度，但是又受到污水处理效率的经济效应的

59、制约。因此，对于一个具体的污水处理系统来说，在适当的位置建设具有适当规模和适对于一个具体的污水处理系统来说，在适当的位置建设具有适当规模和适当污水处理程度的污水处理厂（或厂群），就是水污染控制系统规划的出当污水处理程度的污水处理厂（或厂群），就是水污染控制系统规划的出发点与归宿。发点与归宿。七、规划方案的综合评价 评价方案一般从评价方案一般从水环境质量目标的可达性、污水处理水环境质量目标的可达性、污水处理投资的可行性投资的可行性两个方面进行。两个方面进行。 1 1、水环境目标的可达性、水环境目标的可达性 水环境质量目标的可达性，可利用已建立的水质水环境质量目标的可达性，可利用已建立的水质模型，

60、对各个方案实施可能对水质产生的影响进行模模型，对各个方案实施可能对水质产生的影响进行模拟，来检验规划方案是否能达到预定的水环境质量目拟，来检验规划方案是否能达到预定的水环境质量目标。标。 2 2、污水处理投资的可行性、污水处理投资的可行性 对于污水处理所需的费用，一般采用费用对于污水处理所需的费用，一般采用费用- -效益分析方法。在效益分析方法。在水污染控制系统中，规划方案的费用主要由整个系统的污水水污染控制系统中，规划方案的费用主要由整个系统的污水处理费用与污水输送费用组成。处理费用与污水输送费用组成。 第一步：建立费用函数首先应收集污水处理厂的费用数据，第一步：建立费用函数首先应收集污水处