《环境规划》课件8 水环境规划

单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,单击此处编辑母版标题样式,第,1,章,第,5,章,水环境规划,教学重点,水环境规划的内容和类型,水环境容量与允许排放量,水环境污染控制规划模型,水环境规划是协调人类社会经济发展与水环境保护之间关系的重要途径和手段。,水环境问题：水资源日益枯竭；水环境污染日趋严重。,水环境规划作为解决这一问题的有效手段，在实践中已得到了广泛的应用。,水环境规划的重要性,5.1,水环境规划的内容和类型,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；,5.1.1,水环境规划的内容,水环境规划过程,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,规划方案,内容,借助手段,所作工作,明确,问题,（定性）,明确规划的范围、水环境污染控制的方向和要求；,水资源利用的方向和要求,污染源调查分析,水质监测,水资源利用状况调研,水环境污染现状评价,水资源利用评价,确定规划目标,（定量）,根据需要的水质、水量确定、各种污染因子的容量、与许可排放量，,这是经济与水环境协调发展的综合体现,数学模型、最优化技术（规划方法）,多种目标方案比较和具体措施反复论证,提出供选方案,（定性,-,定量）,费用,效益分析,方案可行性分析,水环境承载力分析,数学规划法（线性规划、非线性规划、动态规划等）；,模拟比较法（系统动力学、层次分析法、组合方案比较法）,检验和比较各种规划方案的可行性和可操作性；,水环境规划系统由污染物发生子系统、污水收集输送子系统、污水处理与回用子系统和接受水体子系统四部分组成。,5.1.2,水环境规划系统组成,5.1,水环境规划的内容和类型,污染源,污水收集与输送,污水处理与中水回用,接受水体,按规划层次分类,5.1,水环境规划的内容和类型,5.1.3,水环境规划类型,流域规划,城市（或区域）规划,设施规划,5.1.3,水环境规划类型,按规划方法分类,最优规划,情景规划,排放口处理最优规划,均匀处理最优规划,区域处理最优规划,情景规划：根据水环境规划的各种可能情景，对各个情景进行水质模拟，以检验情景的可行性，并对情景效益进行分析。,多次求解,5.1.3,水环境规划类型,规划类别,目标,规划条件,排放口处理最优规划,（水质规划）,求解各排放口污水处理效率最佳组合,各个污水处理厂处理规模一定的条件下，各小区排放口污水处理费用之和最低,均匀处理最优规划,（污水处理厂群规划）,在区域范围内寻求最佳的污水处理厂位置与规模组合,污水处理效率一定的条件下，追求全区域污水处理费用最低,区域处理最优规划,既要寻求最佳的污水处理厂位置与容量，又要寻求最佳的污水处理效率组合,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,水环境容量,源于环境容量，是指某水体在特定的环境目标下所能容纳污染物的量。在环境容量的约束下，污染源的最大排放量称为允许排放量。,5.2,水环境规划基础,5.2.1,水环境容量,定义,影响水环境容量的因素,水体特征（自然参数）：几何参数（形状、大小）、水文参数（流量、流速、水温）、水化学参数（,pH,、离子含量）以及水体的物理、化学和生物自净作用等。,水质目标（水质标准）,污染物特性：污染物种类、排放方式、排放时空分布,几道题目：,1,一般所指的环境容量是在保证不超过环境目标值的前提下，区域环境能够容许的污染物,( ).,A,允许排放量,B,最大允许排放量,C,最佳允许排放量,D,最小允许排放量,2,水环境容量计算时，污染因子应包括,( ).,A,国家规定的重点污染物,B,开发区可能产生的特征污染物,C,环评技术人员规定的重点污染物,D,受纳水体敏感的污染物；,E,地方规定的重点污染物 ；,3,水环境容量计算时，应根据水环境功能区划明确受纳水体,( ),的水质标准。,A,相同断面,B,不同断面,C,充分混合段断面,D,过程混合段断面,4,甲企业年排放废水,600,万吨，废水中氨氮浓度为,20mg/L,排入,类水体，拟采用废水处理方法氨氮去除率为,60%,，,类水体氨氮浓度的排放标准,15mg/L,。,甲企业废水处理前氨氮年排放量为,( )t,。,甲企业废水处理后氨氮年排放量为,( ) t,。,甲企业废水氨氮达标年排放量为,( ) t,。,甲企业废水氨氮排放总量控制建议指标为,( )t/a,。,A 120 B 48 C 80 D90,地表水环境质量标准,（,GB3838-2002,）,水质功能区分类,水域环境功能,执行水质标准,类,源头水、国家自然保护区,类,类,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、鱼虾类产卵场等,类,类,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及游泳区,类,类,一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区,类,类,农业用水区及一般景观要求水域,类,5.2.2,河流环境容量与允许排放量,河流环境容量,Q,C0,S,Q+q,C,图,5,1,完全混合反应器,完全混合模型：,其中,Q,代表环境介质流量；,S,代表进入环境的污染物总量；,C0,代表环境介质中某种污染物的原始浓度；,C,代表环境介质中污染物的允许浓度（即某种环境标准值）,当系统出水满足环境质量目标时，进入环境的污染物总量就是该环境单元的环境容量,如果稳态条件下，,如果反应项只考虑污染物衰减，,环境容量,S,为：,式中，,K,是污染物降解速度常数。,环境容量由目标容量和降解容量构成。,q,C,河段长,10km,，平均水深,1.6m,，平均宽度,12m,，流量,1.5m3/s,上游河水,BOD5,浓度为,3.5mg/L,，降解速度常数,0.8d,-1,。,分别计算当河流执行,类标准和,类标准时的环境容量。（已知,类标准和,类标准的,BOD5,浓度为,3mg/L,和,4mg/L,）,5.2.3,河流环境容量与允许排放量,例,5,1,5.2.3,河流环境容量与允许排放量,河流允许排放量的计算,情形,1,一维环境，集中排放，没有混合区,式中，,G,表示污染物允许排放量，,Cs,为给定的水质标准，,q,为污水流量。当污水流量相对于河水流量可以忽略时，则,情形,1,的允许排放量等于相同条件下的目标容量,例,5,2,数据同例,5,1,，计算一维河流、无混合区时的允许排放量。,5.2.3,河流环境容量与允许排放量,河流允许排放量的计算,情形,2,一维环境，污水集中排放，存在混合区,混合区的范围定义为排放口下游一段给定距离内的区域。,允许排放量,忽略污水流量,5.2.3,河流环境容量与允许排放量,河流允许排放量的计算,情形,3,二 维环境，集中排放，存在混合区,水体自净能力,(,水体对污染物的稀释扩散能力、输移能力和降解能力。,),以环境容量表征。,污水处理与输送的规模经济效应：污水处理和输送的成本随规模的增大而下降。,污水处理效率的经济效应：污水处理成本随处理效率的提高而增加的效应。,全部处理和全部处理的策略,污水回用,5.3,水污染控制系统规划依据,污水处理费用函数还是经验模型,污水处理与输送的规模经济效应,当污水处理效率不变,根据研究结果，参数 在,0.7-0.8,之间。单位污水的处理费用随处理规模的增大而下降。费用与规模的这种关系称为污水处理规模的经济效应， 称为污水处理规模经济效应指数。,这种效应确定了大型污水处理厂的优势地位，是建设区域污水处理厂的依据。,如果污水处理规模不变，,Q,为常数，污水处理费用函数写为：,污水处理效率的经济效应,大量研究表明， 则处理单位污染物所需费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污水处理效率的经济效率。 为污水处理效率的经济效应指数。,“,全部处理或全不处理,”,的策略,对于一个小区，其本身污水加上由其他小区转来的污水只存在两种可能的选择：或者全部就地处理，或者全部转输到其他小区去处理。这就是“全部处理或全不处理”的策略。,这个策略是基于“污水处理规模经济效应”,数学模型表达式：,5.4,最优规划方法,排放口处理最优规划,在进行排放口最优规划时，污水处理厂的规模不变。其中，目标函数是非线性的，约束条件是线性的。,目标函数线性化,采用分段线性化方法，将污水处理效率分成几个区间，每一区间用线性代表原函数。,已知污水处理费用函数为：,例题,在,Q=1.0m3/s,时，对费用函数分,3,段线性化。效率分级为：,求上述线性函数各段的斜率。,在各污水处理厂的处理效率均一的条件下，求解总费用最低时的最佳处理厂规模和位置。,5.4,最优规划方法,均匀处理最优规划,区域处理最优规划,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，规划的任务既要确定污水处理厂的最佳位置和规模，也要求解最佳处理效率集合。,目前还没有成熟的技术求解这一问题，试探分解法是常用的方法。,