水环境容量是指在给定水域和水文水力学条件排污口

水环境容量是指在给定水域和水文﹑水力学条件﹑排污口位置的情况下，水域在水环境质量达到环境标准的前提下所能容纳污染物的最大量，或称之为最大允许排放负荷量。改善水环境质量是未来几年我国环境保护的主要任务之一，实施流域或者区域水环境污染物总量控制是改善水环境质量的重要措施。我国对水污染物排放总量控制先后经过了浓度控制和目标总量控制，现已逐渐进入到容量总量控制阶段。目前有关水环境容量的理论研究方法比较多，但由于水环境的特殊性和污染物在水环境中降解的复杂性，限制了这些理论和方法在实际中的应用。水环境容量的确定是区域环境评价和建设项目环境评价中污染物总量控制的重要内容，也是国家对建设项目实施污染物总量控制中的技术关键问题。只有了解和掌握水域的环境容量，确定水域的允许纳污量，才能建立起环境总量目标与污染排放源的输入响应关系，将水域的污染负荷量合理地分配到各排放源，从而达到有效控制区域水污染和改善水环境质量的目的。汾河是黄河的一级支流，发源于山西省宁武县的管芩山。汾河干流自北向南从太原市域穿过，边山各大支流由东西向中部汇集于汾河，城市各大排退水系统及工矿企业工业废水和城市污水或直接排退于汾河，或就近排退于边山各支流后最终汇集排入汾河。汾河沿途支流径流主要靠大气降水补给，多属季节性河流，河流的季节性变化较大，部分支流如天池河、阳兴河、玉门沟、冶峪沟等起着向汾河排放工业废水和生活污水的排污沟作用，有清水流量的河流比例很少。汾河在太原市区内全长约188km，自1958年建库以来，除汛期和灌溉放水外，实际上为主要纳污河流，使汾河的污染程度逐年加重。监测评价结果表明，兰村以下至下兰铁桥段，接纳了兰村造纸厂和北部地区的工业废水，水质属中度偏重污染；铁桥以下城区到小店桥段，受纳了太原市绝大部分工业废水和城市生活污水，水质成分比较复杂，属严重污染区段。由于汾河水库和汾河二库的截流，在该河段常年无稀释清水来源，河段基本上就是一条排污沟，因此毫无稀释容量可言。为了确定汾河太原市段区域地表水的环境容量，依据2004年太原市环境保护局和太原市环境科学研究设计院《关于山西省太原市地表水环境容量的核定与总量分配报告》，根据现有文献[1-4]中水环境容量计算方法，从中选择一种适合于目前汾河太原市段地表水环境容量计算的模型，以确保此次研究的科学性与合理性，为流域环境规划、建设项目环境管理提供科学依据。1汾河流域水质现状及主要排放源1.1流域及水质现状汾河太原段流域包括太原市尖草坪区、杏花岭区、迎泽区、万柏林区、小店区及晋源区等六大城区。选择有国控和省控有常年监测资料的四个段面（上兰村﹑胜利桥﹑迎泽桥﹑小店桥）的监测资料。各段面水质基本情况见表1。表1汾河太原市段流域水质现状监测数据及评价结果造段面恰名称槐CO晋D究均值兴评价里标准犹*数达标膝情况渗上兰册村辫10盏.7虑2剂Ⅲ荒达标任胜利波桥猎32抱.2渠0例Ⅳ唯不达饱标奔迎泽株桥隶24旱.0姥7淘Ⅳ絮达标唯小店欢桥花66旷.1从2瑞Ⅳ砖不达回标注：*《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）.1.2主要排放源汾河太原市段的污染源主要可分为点源和面源两大类，点源有工业、城市生活；面源有农村生活、农田径流、畜禽养殖、城市径流及矿山径流等；点、面源共七种。从已有资料可知太原市废水排放源主要有三处，一是尖草坪区（以太钢排水为重点）；二是晋源区（以太化公司排污水为重点）；其次为小店区（主要以太原市城区生活污水为重点）。COD的排放总量基本上与废水排放量成正比。汾河上兰断面清水不进汾河，农灌期汾河水库放水进入东、西干渠用于农田灌溉。流域范围内的主要排污河流为杨兴河，其它废水及污水全部进入东、西暗涵，从南内环桥开始由暗涵排入汾河城区下游断面主河道。2汾河流域水体水质模型选用2.1河流稀释混合模型险如昨果污桌染物吉进入拌水域错后，足在一牲定范秃围内破经过扣平流吩输移宰﹑严纵向欧离散营和横滔向混桌合后图达到舰充分助混合旬，或误者根帽据水黄质管歼理的购精度汁要求膀允许蛋不考低虑混贴合过线程而赚假定西在排俊污口葬段面胞瞬时脊完成任均匀曲混合声，即咳假定归水体破在某符一断次面处催或某酿一区懒域之拥外实怨现均仪匀混迹合，封可以授采用雕混合侧模型脂进行僵计算化：确式中支：赛—完施全混筝合后文的水艳质浓呜度（罢mg失/L蚀）；炭搞Qp挂鬼﹑谊Cp贩—河产流流佣量（滨m乒3史/s钻）与什水质最浓度音（m燃g/纷L）洪；撕以Qe范扭﹑得Ce晚—污剃水流资量（柜m欧3绪/s浑）与猜排放倡浓度丙（m巡g/振L）摘。怨2.弟2另零悉维模狭型坚所谓础零维凤水体粗是指兵最简告单的晃﹑惧水质越完全梦混合调均匀盐的厅﹑角理想堪状态姿下的胸水体趴。零懂维模宿型视菊水体认水质爱为完净全均协匀混魄合类贺型，氧故不互考虑踏污染恼物在导空间拿方向挡上的狂浓度械梯度少。该戴模型岗常用萝的表栏现形框式为栋稳态犬设计手条件墨与概称率分幻布设荷计条连件下嫌的河岗流稀涛释混担合模急型。已如果纤将所箱研究稳的环绩境看雷成一鼻个存席在边浮界的盯单元容(图恢1)肺,咱Q测代痰表环蓬境介制质的启流量友，反添映了卧推流塔的作暑用；纽S球代表绵进入饺环境予的污健染物筝总量水；C妻0鱼代谊表环张境介亿质中冶某种字污染属物的前原始计浓度宗；C蠢代貌表环急境介果质中欺污染偏的允晚许浓遥度(闸即某育种环疲境标童准值培)；逃r代燕表单形位容蔬积的银污染南物衰菜减量术。SSVQC0QC拳图1谷桥完全帜混合穷反应型器村完全存混合妇模型通可以广写成寿：湖当系朋统的酿出水新满足根环境承质量颜目标都时,侄进锋入环丈境的兴污染堤物总孕量S录就是腊该单昼元的顺环境驴容量轧：原如果棋讨论疑的是章稳态妙问题抱,则绝：局如果久反应糟项只炭考虑驻污染就物的奏衰减疏,即待r熄=拔-艰kC拘,莲那么亿,环总境容杰量S唯可点以表幸达为困：惕式中谊：局—污等染物敢降解幼速度倡常数抗。画由式物(4鹿)寒可以恰看出岔，环继境容脉量由夸两部针分构穿成，青第一膊部分握称之室为目砖标容动量，摔决定指于水早体的尸流量邪、环必境质镰量目凝标与陪本底意值之票差；调第二现部分阔称之枕为降芹解容姜量，霉与污肯染物晚的降不解性完能有煮关，赛降解吼速度睡越大俩，降芒解容霜量越锯大。激由于热视污乒染物市在河朋段中泰为均屡匀分览布，证因此偿环境挡容量碰与河羡段的仆分割倡方式续无关山。迫当不招考虑喇衰减医作用毫，即服降解而容量口为0远时，叹河段蜂的环钥境容棚量即绑为其却目标倾容量缩：航符合马下列伐两个产条件哲之一晶的环截境问顿题可次概化毯为零里维问嫁题：果水流均量与类污水本流量跑之比粘大于私10邪～2夸0；单不需酬要考沿虑污驱水进售入水探体的宰混合蹄距离茅。轮对于件河流绑常用选零维膏模型份解决嫩的问锦题有犹：唤不考暗虑混适合距团离的邻重金捆属污夫染物礼、部肝分有行毒物瘦质等烘其它跟保守碰物质布的下要游浓蓝度与择允许罢纳污缴量的参估算野；御当有偏机物疾降解充性物替质的寿降解醒项可堆忽略列时，鼠可采葛用零唱维模朋型；葬对于假有机政物降装解性岛物质币，当闪需要哑考虑谁降解泽时，护可采忠用零划维模湾型分秤段模它拟，战但计折算精洪度和城实用料性较芽差，赔最好拳用一猪维模佳型求殖解。补2.轻3奶一宵维模包型演所谓围一维炒水体古是指晒河流将宽度钩与深亭度不仰大的宵水体旨。该悼模型话视污落染物祝在河甚流各号段面纤的宽粱度与句深度深方向袋分布男均匀慰，即堤认为突污染隙物在温y嫂与z姜方棒向的纳浓度适梯度搞为零仿，仅苍考虑彻纵向卖方向息(x谢方向浙)的拔浓度革变化指。姨在忽盐略离馅散作阳用时垃，河副流的振污染筑物一返维稳膜态混孙合衰宽减的亮微分棋方程污为：夺式中清：玻—河采流断掩面平傲均流作速，话m/赛s；态—沿苹程距帖离，吉m；工—衰盏减系聋数，凳1/苗d；疤—污签染物冠沿程肤浓度武，m绘g/敬L.哲积分瘦解得趣：组厚嫂勾缓摩这需式中监：温—前恼一个命节点长后的惜污染贺物浓耗度，样mg智/L次.尽其余弹符号魔含义航同上哗。饭一维稀稳态壳混合挂条件糖下C遥OD绿容量屠的计波算一肤般采馒用稀烫释容泛量与黄自净哥容量定求和郑的方初法。侧稀释暗容量怒可按连下式久计算飘：妥式中仪：W火稀释志—河峡流稀咐释容蜻量（凤g/丈s）下；伤C迈s仿—控宋制断贯面水阻质标叉准（械mg精/L思）；德阴猜屠Q散0必—上禁游来悉水设脉计水扰量（粱m锦3丛/s软）；族第革茶q服w孙—污准水设败计排裹放流仆量（版m拥3输/s孩）；吗C老0碧—上稳游来涛水设田计水饭质（勒mg药/L柱）。带对可种降解煤的有铲机污喇染物戒质，考其降歌解速辽率符经合一轻级反猪应动族力学悼规律狡，因环而自撒净容咏量可颈按下骗式计患算：气式中诱：W料自净哗—叹河流消自净炒容量蹈（g紫/s绵）；军86宰.4负—换梁算系竞数。跟其余锤符号萌含义寸同上肌.字所以汁，当匹同时芬考虑穷稀释蝴作用裁与自丑净作播用时票，排脂污口丸与控拒制断鼓面之暖间水朱域的煮有机矿物允扎许纳肠污量螺按下崇式计虚算：铸式中匀：W情—排笋污口己与控夫制断敞面之午间水疑域允我许纳漫污量接（g鲁/s萝）；拨其余武符号纲含义欣同上符。厘一维匪模型寻主要概适用俩于宽若深比辆较小摘，污懒染物莫在较计短的针河段数内基鞋本上广均匀壤混合安，且劝污染滋物浓壳度在亭断面沫横向杰方向挣变化诉不大帝或者党是计絮算河涂段不废长，父横向盲和垂在向污笼染物星浓度式梯度脏可以馋忽略萍的河裁段。徒2.梁4疾二景维模恼型收该模孟型视衡污染蜜物在喜河流吼各断驶面的艺深度谷方向曲分布粒均匀宝，即耍认为卖污染嗓物在街z叛方向它的浓桨度梯高度为狸零，歉而在穴x景方向福和y仁方肠向都胆存在炸着迁岁移和提扩散岸。俯利用戒二维冶模型初按照酿如下偷步骤熔推求研污染结物允严许排赖放量京（假毙定为圣岸边旧排放恨）。棚岸边淘排放制的二遗维水呆质模桨型可素以写奉作：惩式中躺：C肝0习—河东流水待质本锤底浓臭度；世C—拔水质望标准堵；勇D百y茫—横领向弥蒸散系露数；兵Q—大单位驱时间萄内的买污染延物排暖放量昼，即舱允许枪排放舞量；门其余易符号屯含义滨同前逃。驱混合垮区的喊宽度迹可以碧定义昼为河飞流宽骨度的陪分数伙，例停如河臂宽的敞1/啄2,厌1/斤3等积。假抢定限桨定混取合区志的宽流度为雅y，厚那么辱在y短处歼应该霞满足崇水质汽标准滋的要各求，骆在宽墨度小稼于y招范围睬内的奔水质千，允左许劣爆于目龄标水畅质。望为了棚求得余混合坛区边晃界处结达到伐最大祝值润(蔑水质初目标边值肝)塔时的谈纵向楚距离歌，令臭：剪简化痒上式竹得：岸求解捐上述按二次伸方程奥得:袖显然兼x＜辆0不播合理顶解，预于是单：荡将其盐代入后允许钉排放那量计阔算式馅，可裂以得毒到：恭上式具即为致二维浸环境峰下污俊染物陵允许峰排放护量的兼计算团式。沈此模仰型由赢于考为虑了旷污水潜在河厨流中扛沿横奴向方虎向上愉的扩融散稀攻释作盲用，环因此兔适用态于较绑大河毙流的肾水环盲境容触量计毙算，扔而不轰适用齿于目袜前汾丙河太漠原市职段的遵水环把境容租量计弱算。纳污染装物进崭入环蛇境以拼后，企主要恨存在励三种捕运动叫形态成：随柱环境金介质职的推垂流迁面移，啄污染总物质伐点的盒分散家以及做污染拥物的蹄转化换与衰捎减。讯水体浆中污聚染物攀降解嚼的规挣律可陷以用丘一定浮的数患学模霞型来搏描述蜻，数昂学模拦型是碧水体僚纳污跨能力竟定量夏化必拿不可瓶少的婚技术贺手段权。从椒选取肥模型伙方法捡本身德来说浑，无副论是骆零维秆模型首、一酬维模吊型、便还是稼二维暗模型风，在乞理论茅上相共对而井言已滋经比纹较完诱善。傻关键豆的问排题是幕，如屑何针夹对不赛同水准域的俘具体劝情况矩，科墨学地拖选取斜恰当匆的评赢价方滋法使千量化黄结果杨符合殿实际批情况虫，避氧免过鹿分夸注大水猜体纳匪污能冶力而但造成倾水资倡源保清护工累作的催失误弱。客震观上版，由悬于经岗济条啊件、驻技术且力量穷、资它料不救足等判方面敬条件换的限笋制，肢一般效采用柄较简为单的秀模式期进行缠纳污高能力杏的评欣价兔[8扁]节。爽根据都汾河涉太原澡市段钓的水东文蜓﹑心水质侮资料吃﹑疑河流桌特点友﹑熟污染唱物在歇水体桨中的岛稀释葱扩散卖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