水环境容量计算
水环境容量计算
水环境容量:反映流域的自然属性(水文特性),又反映人类对环境 的需求(水质目标) W自净 水环境容量= 稀释容量(W稀) +自净容量(W自净) 自净 两部分 稀释 稀释 排放方式 稀释容量:在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时,依靠稀 释作用达到水质目标所能承纳的污染物量 自净容量:由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用,给定水域 达到水质目标所能自净的污染物量
排放方式 自净 稀释 W自净 W稀释 W 水环境容量:反映流域的自然属性（水文特性），又反映人类对环境 的需求（水质目标） 水环境容量= 稀释容量（W稀释） +自净容量（W自净） 两部分 稀释容量:在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀 释作用达到水质目标所能承纳的污染物量 自净容量:由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域 达到水质目标所能自净的污染物量
■水环境容量基本特征 ˉ资源性水环境容量是一种自然资源—能容纳一定量的 污染物也能满足人类生产、生活和生态系统的需要;水环 境容量是有限的可再生自然资源。 区域性受各类区域的水文、地理、气象条件等因素的影 响,不同水域对污染物的物理、化学和生物净化能力存在 明显的差异,导致水环境容量有明显的地域性特征。 系统性河流、湖泊等水域一般处在大的流域系统中,水 域与陆域、上游与下游、左岸与右岸构成不同尺度的空间 生态系统,因此,在确定局部水域水环境容量时,必须从 流域的角度出发,合理协调流域内各水域的水环境容量
水环境容量基本特征 ◼ 资源性 水环境容量是一种自然资源—能容纳一定量的 污染物也能满足人类生产、生活和生态系统的需要；水环 境容量是有限的可再生自然资源。 ◼ 区域性 受各类区域的水文、地理、气象条件等因素的影 响，不同水域对污染物的物理、化学和生物净化能力存在 明显的差异，导致水环境容量有明显的地域性特征。 ◼ 系统性 河流、湖泊等水域一般处在大的流域系统中，水 域与陆域、上游与下游、左岸与右岸构成不同尺度的空间 生态系统，因此，在确定局部水域水环境容量时，必须从 流域的角度出发，合理协调流域内各水域的水环境容量
影响要素 ■水域特性 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、降雨、径流等); 化学性质(pH值,硬度等); 物理自净能力(挥发、扩散、稀释、沉降、吸附); 化学自净能力(氧化、水解等); 生物降解(光合作用、呼吸作用)。 ■环境功能要求 不同功能区划,对水环境容量的影响很大: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
影响要素 ◼ 水域特性 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、降雨、径流等）； 化学性质（pH值，硬度等）； 物理自净能力（挥发、扩散、稀释、沉降、吸附）； 化学自净能力（氧化、水解等）； 生物降解（光合作用、呼吸作用）。 ◼ 环境功能要求 不同功能区划，对水环境容量的影响很大：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；
影响要素 ■污染物质 不同污染物本身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。不同的污染物具有不同的环境容量 排污方式 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 因此,限定的排污方式是确定环境容量的一个重要确定 因素
影响要素 ◼ 污染物质 不同污染物本身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。不同的污染物具有不同的环境容量； ◼ 排污方式 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 因此，限定的排污方式是确定环境容量的一个重要确定 因素
计算步骤1 水域概化将天然水域(河流、湖泊水库)概化成计算水域 基础资料调查与评价 水域水文资料(流速、流量、水位、体积等) 水域水质资料(多项污染因子的浓度值) 收集水域内的排污口资料(废水排放量与污染物浓度) 支流资料(支流水量与污染物浓度) 取水口资料(取水量,取水方式) 污染源资料等(排污量、排污去向与排放方式) 并进行数据一致性分析,形成数据库
计算步骤1 ◼ 水域概化 将天然水域（河流、湖泊水库）概化成计算水域 ◼ 基础资料调查与评价 水域水文资料（流速、流量、水位、体积等） 水域水质资料（多项污染因子的浓度值） 收集水域内的排污口资料（废水排放量与污染物浓度） 支流资料（支流水量与污染物浓度） 取水口资料（取水量，取水方式） 污染源资料等（排污量、排污去向与排放方式） 并进行数据一致性分析，形成数据库
计算步骤2 选择控制点(或边界)根据水环境功能区划和水域内的水 质敏感点位置分析,确定水质控制断面的位置和浓度控制 标准。如存在污染混合区,则需根据环境管理的要求确定 污染混合区的控制边界。 建立水质模型选择零维、一维或二维水质模型,并确定模 型所需的各项参数。 容量计算分析应用设计水文条件和上下游水质限制条件进 行水质模型计算,利用试算法(根据经验调整污染负荷分 布反复试算,直到水域环境功能区达标为止)或建立线性 规划模型(建立优化的约束条件方程)等方法确定水域的 水环境容量 环境容量确定在容量计算分析基础上,扣除非点源污染影 响部分,则为实际环境管理可利用的水环境容量
计算步骤2 ◼ 选择控制点（或边界）根据水环境功能区划和水域内的水 质敏感点位置分析，确定水质控制断面的位置和浓度控制 标准。如存在污染混合区，则需根据环境管理的要求确定 污染混合区的控制边界。 ◼ 建立水质模型 选择零维、一维或二维水质模型，并确定模 型所需的各项参数。 ◼ 容量计算分析 应用设计水文条件和上下游水质限制条件进 行水质模型计算，利用试算法（根据经验调整污染负荷分 布反复试算，直到水域环境功能区达标为止）或建立线性 规划模型（建立优化的约束条件方程）等方法确定水域的 水环境容量。 ◼ 环境容量确定 在容量计算分析基础上，扣除非点源污染影 响部分，则为实际环境管理可利用的水环境容量
设计条件 计算单元 水环境容量计算单元的划分,采用节点划分法 从保证重要水域水体功能角度出发,以大中城市及重要工 业区、工业企业生活等重要和敏感的区域或断面作为划 分节点,把河道划分为若干较小的计算单元进行水环境 容量计算
设计条件 ◼ 计算单元 水环境容量计算单元的划分，采用节点划分法 从保证重要水域水体功能角度出发，以大中城市及重要工 业区、工业企业生活等重要和敏感的区域或断面作为划 分节点，把河道划分为若干较小的计算单元进行水环境 容量计算
■控制点 φ一般情况下,计算单元内可以直接按照水环境功能区 上下边界、监测断面等设置控制点或节点。 某一功能区划水域内存在多个常规性监测断面, 选取最高级别的监测断面 最有代表性的监测断面 最能反映最大取水量取水口水质的监测断面。 φ功能区划水域没有常规性监测断面,可以选择功能 区的下断面或者重要的用水点作为控制节点
◼ 控制点 一般情况下，计算单元内可以直接按照水环境功能区 上下边界、监测断面等设置控制点或节点。 某一功能区划水域内存在多个常规性监测断面， 选取最高级别的监测断面 最有代表性的监测断面 最能反映最大取水量取水口水质的监测断面。 功能区划水域没有常规性监测断面，可以选择功能 区的下断面或者重要的用水点作为控制节点
控制断面的选取要注意以下几个问题 断面不要设在排污混合区内(由排放浓度过渡到功能 区标准的排污混合区或过渡区); ■断面一定要反映敏感点的水质。大部分水环境功能区内 都允许有取水口(饮用水、工业用水、农业用水)或鱼 类索饵、产卵等活动区存在,断面设置应考虑这些敏感 点的水质保护,以保证功能区真正达标 断面要保证出境水质达标
控制断面的选取要注意以下几个问题 ◼ 断面不要设在排污混合区内（由排放浓度过渡到功能 区标准的排污混合区或过渡区）； ◼ 断面一定要反映敏感点的水质。大部分水环境功能区内 都允许有取水口（饮用水、工业用水、农业用水）或鱼 类索饵、产卵等活动区存在，断面设置应考虑这些敏感 点的水质保护，以保证功能区真正达标。 ◼ 断面要保证出境水质达标