河流水环境容量分析系统
松花江佳木斯江段水环境容量分析_赵红梅
DOI:10.16163/ ki.22-1123/n.2008.02.017第40卷第2期东北师大学报(自然科学版)Vol.40N o.2 2008年6月Journal of N ortheast N ormal U niversity(N atural Science Edition)June2008[文章编号]1000-1832(2008)02-0109-06松花江佳木斯江段水环境容量分析赵红梅1,徐宏恩2,王士君3(1.佳木斯大学理学院,黑龙江佳木斯154007;2.佳木斯市环境保护监测站,黑龙江佳木斯154003;3.东北师范大学城市与环境科学学院,吉林长春130024)[摘 要] 从水环境容量利用与管理的角度出发,在科学评价水环境质量现状的基础上,根据水环境功能区的水质目标,通过建立污染源-水环境质量的输入响应关系和模型模拟计算,得到了松花江佳木斯全江段符合不同水域区划要求的水环境容量,为管理提供了科学基础和技术平台,为制定水环境保护专业规划提供了依据.同时,也为协调佳木斯市经济发展和环境变化的关系,制定区域环境规划提供了科学依据.[关键词] 松花江;环境容量;分析;佳木斯江段[中图分类号] X522 [学科代码] 610·3020 [文献标识码] A1 水环境容量研究的现状环境容量是一种自然资源,开展环境容量的分析与研究,不仅可以揭示自然环境的内在属性,而且对制定污染物地方环境质量标准,开展区域环境污染的综合整治,实现区域的合理开发和工业的合理布局,以及环境影响评价和战略分析都有着直接的重要的作用.环境容量是指环境单元所允许承纳污染物的最大数量.某环境单元容量的大小与该环境单元本身的组成、结构及功能有关,可以通过人为调节控制污染物的物理、化学及生物学过程来改变物质循环转化方式,提高环境容量、改善环境污染状况[1].目前我国环境容量研究和应用最多的首推水环境容量,我国对水环境容量的研究开始于70年代,其发展大致经历了三个阶段:80年代初,主要结合环境质量评价等项目进行研究,研究集中在水污染自净规律、水质模型、水质排放标准制定的数学方法上,从不同角度提出和应用了水环境容量的概念;“六五”攻关期间,一部分高校和科研机构联合攻关,把水环境容量理论同水污染控制规划相结合,出现了一批有实效的成果,初步显示了水环境容量理论与实际相结合的威力,这一时期的研究对污染物在水体中的物理、化学行为进行了比较深入、系统的探讨;“七五”国家环保科技攻关研究把水环境容量理论推向系统化、实用化的新阶段,1985年以来,随着我国环保事业的发展,全国一些重点城市和地区相继提出了城市综合整治规划、水污染综合防治规划、污染物总量控制规划以及水环境功能区划,为环境容量理论的研究和实际应用提供了广阔的天地.如何以环境容量为基础,结合社会经济发展水平、技术水平、人们可以承受的环境质量水平以及国家的产业政策,公平合理地配置环境容量资源,最大限度地发展经济,发挥环境容量的最高边际收益越[收稿日期] 2007-08-29[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(40471041).[作者简介] 赵红梅(1965—),女,副教授,主要从事资源与环境学研究;王士君(1963—)男,博士,教授,博士研究生导师,主要从事经济地理和城市地理学研究.来越受到人们的关注.目前,有许多国家,包括一些发展中国家和转轨经济国家,采取了排污费、使用费、排污权交易等做法,建立了一种新型的环境容量的配置方式[2].2 松花江佳木斯江段水污染现状2.1 松花江水文状况松花江发源于吉林省长白山脉,全长1900km,流域面积54.6万km2,流经吉林省吉林市、黑龙江省哈尔滨市和佳木斯市等较大城市.佳木斯江段位于松花江的下游,佳木斯市境内长度297km,多年平均径流量为676.1亿m3,河槽宽度为500～2000m,平均水深4m,平均流速0.4m/s.松花江在同江市与黑龙江汇合.佳木斯市区江水水位平均标高76.0m,水流量历年平均为2149m3/s.松花江在佳木斯市的主要支流有汤旺河、梧桐河、安帮河等.2.2 松花江水质现状分析进行河流水质状况监测时,合理地选择断面是非常重要的.依据松花江水环境功能区划和各区段的水体使用功能,本文在佳木斯江段共选择了5个监测断面,分别为大来、桦川、江南屯、富锦、同江断面.大来断面水质已经受到上游城市排水的污染,主要污染特征为有机污染,主要超标项目为氨氮、化学耗氧量(COD cr)、总磷和总氮.总氮超标率最高,为66.7%;其次为氨氮,超标率为25%.枯水期氨氮和总氮超标率更加严重,均高达100%[3].这充分说明,上游来水枯水期已不具备Ⅳ类水体的使用功能.究其原因主要是吉林、哈尔滨两城市大量工业废水和生活污水入江造成的.江水流经佳木斯市区后,由于市区工业企业的排污,下游桦川断面的污染略有加重,氨氮超标率没有改变,但浓度增加了0.008mg/L.从污染水期看,枯水期氨氮超标严重,超标率仍为100%,其他水期不超标[3].但总磷、COD cr在平、丰水期污染较重,总氮是4项指标中污染最重的一项,3个水期均出现超标现象.综上所述,江水流经市区后,只有氨氮浓度略有增加,表明佳木斯市区的污染贡献是非常有限的,没有改变水体污染级别.同江断面是松花江出境的控制断面,按其水域功能划分,执行Ⅲ类水体功能,主要污染指标为COD cr和生化需氧量(BOD5).总的看来,松花江佳木斯江段以有机污染为主,主要污染指标为氨氮、总氮、总磷、COD cr和BOD5.污染原因首先是上游城市大量工业废水和生活污水排放造成的,其次是与佳木斯市区和沿江各县工业废水以及未经任何处理的生活污水排放有关.另外,沿江各县、市农业生产大量施用的化肥、农药随地表径流入江,畜禽养殖产生的排泄物的随意排放也是造成松花江水体严重污染的主要原因.从丰、平水期污染重于枯水期的事实就能证明这一点.3 松花江佳木斯江段水环境容量计算3.1 确定计算单元根据松花江佳木斯江段水环境功能区划的结论以及污染源的实际分布情况,将佳木斯江段划分为两个功能区,即大来断面至江南屯断面,长度127.7km,水质目标为实现Ⅳ类水体功能;江南屯断面至同江断面,长度167.5km,水质目标为实现Ⅲ类水体功能.3.2 容量计算模型的选择根据松花江水体江面宽阔、江水流量大等特点,为了更加科学地计算松花江佳木斯江段的水环境容量,认为选择二维模型计算容量比较客观,同时也选择一维模型进行比较计算,以便分析两种模型计算的差异.二维模型基本公式如下:=mexp-z2u xu).110东北师大学报(自然科学版)第40卷此模型适用于无对岸影响的岸边排放及大江大河岸边点源连续排放浓度场的计算.上式中所有水文参数采用市水文站提供的近10年的水文观测数据.计算模式中K 值(污染物降解系数)的确定至关重要,我们采用黑龙江省环境科学研究院和佳木斯环境保护监测站1987年共同完成的“松花江佳木斯江段二维水质扩散模型研究”课题中确定的K 值0.07[4-5].3.3 容量计算结果在水环境容量计算过程中,我们充分考虑了松花江佳木斯江段的实际情况,选用江段最枯月份的水文参数和冰封期的有机物降解系数进行计算.同时也考虑了松花江平、丰水期的实际情况,即此时段松花江江水流量增加、复氧条件良好,有利于有机物的自然降解,但此时地面径流造成的面源污染强度要比枯水期大得多,实际剩余的环境容量也将减少.应用二维模型计算的容量结果见表1及表2.计算结果表明,松花江佳木斯江段大来断面至江南屯断面COD cr 已没有容量,氨氮容量也已非常有限.各水期由于江水流量和污染物降解系数从枯到丰的增大,各功能区的容量也随之增大[6].表1 松花江佳木斯江段水环境容量计算结果t /a容量类别大来断面至江南屯断面化学耗氧量氨氮江南屯断面至同江断面化学耗氧量氨氮理想水环境容量2750013748642430水环境容量2475012367778387最大允许排污量2661213298642430现状入江量381809423619335剩余水环境容量-13430294415952表2 松花江佳木斯江段各水期环境容量结果控制单元名称水期类别 流量/(m 3/s )流速/(m /s )理想水环境容量计算结果化学耗氧量/(t /a )氨氮/(t /a )枯水期3290.41275001374大来断面至江南屯断面平水期8040.52376511875丰水期15300.72435822181枯水期3330.418642430江南屯断面至同江断面平水期8080.5213578680丰水期15340.72167248384 松花江佳木斯江段水环境容量分析4.1 Ⅳ类水体功能区(大来至江南屯)容量分析从松花江水环境容量的计算结果分析可知,枯水期Ⅳ类水体的COD cr 容量为24750t /a ,由于佳木斯市排入松花江的COD cr 为38180t /a ,因此造成次类水体的剩余容量为-13430t /a ,这就要求佳木斯市区及桦川县、汤原县必须加大所辖区域内排污企业的治理力度,最低限度要削减COD cr 13430t /a .氨氮虽然尚存一定的容量,但非常有限,沿江县市仍要结合松花江流域污染治理行动,削减氨氮排放量,为新建项目留有容量.4.2 Ⅲ类水体功能区(江南屯至同江)容量分析容量计算结果表明,Ⅲ类水体功能区容量明显大于Ⅳ类水体功能区,这主要是松花江下游水体稀释效应作用的结果;另外,Ⅲ类水体功能区沿江各县、市均属经济欠发达区域,缺少大型工业企业,人口也相对较少,因此在该功能区化学耗氧量和氨氮还有一定的环境容量.但由于农业面源的污染和上游来水的污染贡献,致使该功能区仍不能达到水体功能的要求.为此,沿江各县市要在抓工业污染防治的基础上,抓好农业面源污染治理.5 水环境容量总量控制初步方案水环境容量总量控制是我国“九五”期间环保工作的重大举措,标志着我国环境管理的重大转变.根111第2期赵红梅,等:松花江佳木斯江段水环境容量分析112东北师大学报(自然科学版)第40卷据总量控制,环保部门给排污单位颁发排污许可证,排污单位必须按排污许可证的要求排放.总量控制是指以控制一定时段内一定区域中“排污单位”排放污染物的总量为核心的环境管理方法体系,它包含了三个方面的内容:一是排放污染物的总量;二是排放污染物总量的地域范围;三是排放污染物的时间跨度[7].污染物排放总量控制实质就是通过统一的有效措施,把排入水体的污染物总量控制在环境容量之内,并逐步降低排入水体的污染物负荷总量,使其水质达到目标要求.5.1 基本原则5.1.1 服从总量目标原则对佳木斯市容量总量控制指标进行分解,各县(市)将下达的容量总量指标纳入本地经济和社会发展计划,确保完成下达的总量指标.5.1.2 分期实施原则容量总量控制工作分两步实施:第一步,2006年生活污染源达到削减总量的目标;第二步,到2010年工业企业达到削减总量的目标.5.1.3 突出重点原则重点污染企业和排污大户实施排污许可证制度,利用排污许可证严格控制重点污染源的排放量,对超量排放的重点污染源限期削减.5.1.4 服从于水环境质量区别对待原则凡是水环境功能区不达标的区域,不能再上污染物排放量大、加重环境污染的项目.凡是水环境质量较好,有较大水环境容量的功能区区域可适当放宽限制,容量总量指标可以在本辖区内调剂使用. 5.1.5 总量指标的有偿交易原则新建项目增加的污染物排放总量,在不影响水环境质量的前提下,可以在区域内由当地政府和项目单位共同削减责任,有偿获得排污权.逐步推行自身污染治理困难企业,通过经济手段有偿获得排污权[8-9].5.2 控制措施(1)严格控制新污染.要把容量总量控制工作纳入建设项目管理,在“环境影响评价”和“三同时”管理中,应根据“以新带老”、“增产不增污”、“增产减污”、“区域总量平衡”的原则确定污染防治措施[10-11].(2)所有新、改、扩和技术改造项目,其污染物排放量必须同时满足该地容量总量控制和排放标准要求.在“环境影响评价”审批中,不得突破流域和功能区已规定的容量总量控制指标.(3)对不达标的水环境功能区区域,原则上不得新建导致水环境质量继续恶化的项目.(4)大力推行清洁生产.改变污染源末端治理思想,从末端治理向源头和全过程控制转变,尽量将污染物消灭在生产过程中,减少末端治理的费用[12].(5)加快产业结构调整工作.按着国家产业结构调整的要求,进一步淘汰落后工艺设备和过剩生产能力及高耗能、高污染工艺.通过产业结构调整和企业升级,逐步解决结构性工业污染问题,保证大幅度削减污染物排放总量目的.(6)对实行容量总量控制的单位,实施排污许可证制度,要求排污单位按排污许可证分配的总量进行排污,超量部分必须限期削减,否则给予重罚[13].(7)加强生态环境保护和恢复力度.加大水土流失治理力度,科学施肥、施药,减少农药、化肥施用量.恢复植被,在汇流区植树种草减少地面径流所造成的污染.同时加强农村的生态保护和建设,通过生态环境建设和保护,减少非点源对河流本底的贡献量[14].5.3 具体措施及实施方案5.3.1 污水处理设施建设佳木斯市区人口居住比较集中,主要在沿江分布的区域,所以该江段也就成了生活污水的主要受纳水体,大量生活污水通过市政污水管网及音达木河、英格吐河排入松花江,严重影响了沿江江段的水环境质量和景观.为了改善沿江的环境质量,市政府积极引进外资,投入9000万元,对沿江5个生活排污口进行截流,同时也是为污水处理厂做前期准备.目前,沿江截流干管完成截流管道1300m.通过污水截流工程将区域内污水汇集到污水处理厂进行集中处理.佳木斯市城区污水采用城市污水生化处理厂集中处理的方式,这种污水处理方式具有处理效率高、运行效果稳定、占地面积小、卫生环境好等优点,是目前中等城市污水处理的首选处理方式.根据佳木斯市城市总体规划和排水工程具体实施进程,2007年在佳木斯市区东湾吴家小通建成污水处理厂,日处理废水能力10万t ,接受佳东区、南岗区、中心区的生活污水和部分生产废水,二期工程达到日处理20万t 的能力.2010年在佳西区公路大桥下游600m 处再建设一座处理能力为10万t 的污水处理厂,接收市区西部和部分南岗区污水.汤原县、富锦市、同江市各建设日处理2万t 规模的生活污水处理厂.依据污水处理厂的设计指标最低可以消减污染物量为:W =Q (C J -C C )/100000.式中,W :COD cr 消减量,t /a ;Q :处理水量3650万t (一期工程),7300万t (二期工程);C J :进水浓度315.2mg /L (COD cr ),36.4mg /L (NH 4-N );C C :出水浓度120mg /L (COD cr ),25mg /L (NH 4-N ).经计算佳木斯东区一期工程全部完成后COD cr 可削减7125t ,氨氮可削减233.6t ;佳木斯西区污水处理厂可削减COD cr 7125t ,氨氮233.6t ;汤原县、富锦市、同江市三县(市)可削减COD cr 4275t ,氨氮140t .所有污水处理厂工程完工后,佳木斯江段沿江各县(市)将形成日处理26万t 废水的处理规模,每年削减COD cr 14250t ,氨氮607t .5.3.2 提高工业企业的污水处理效率在工业企业中推行清洁生产工艺.清洁生产是企业实现持续发展的关键因素,它既能避免排放废物带来的风险和处理、处置费用的增长,还会因提高资源利用率、降低产品成本而获得巨大的经济效益.目前佳木斯各大企业都在积极进行清洁生产技术改造,逐步提高工业用水的重复利用率.工业废水净化后直接排放对企业而言会造成水资源的浪费,若废水经过深度净化后回用,既可以减少污染物的排放量和新鲜水的补充量,又可以实现污水的再生利用.佳木斯造纸股份有限公司是佳木斯市较大的污水排放企业,其污水治理工程日处理造纸废水10万t ,COD c r 进口浓度为450mg /L 升,出口浓度为120mg /L ,净去除COD cr 总量为10890t ,有效地减少了污染物的排放.总之,通过上述水污染治理设施的投产和使用,大来断面至江南屯断面功能区的剩余COD cr 容量将由-13430t 升至8758t ,剩余氨氮的容量将由294t 升至901t .其他各功能区COD cr 、氨氮的容量也将随着治理力度的加大而增加.6 结论(1)对松花江佳木斯江段化学耗氧量、氨氮等有机污染特征代表指标容量的计算和对沿江工业企业污染物排放量的调查表明,佳木斯江段大来断面至江南屯断面的Ⅳ类水体化学耗氧量已无容量,氨氮容量也非常有限.因此,必须通过污染治理工程,严格削减城市生活污水和企业生产废水中污染物的排放量,获取更大的水体环境容量,为引进新建项目留有容量.(2)佳木斯江段江南屯断面至同江断面的Ⅲ类水体环境容量较大,具有较大的发展空间,今后在新建项目的选址上,要尽量安排在佳木斯下游区域,以充分利用其环境容量.(3)各级政府都要凭借国家“十一五”期间将松花江纳入水污染治理重点流域的契机,积极争取资金,加大对佳木斯市松花江污染治理资金的投入,确保各项污染整治工程的如期建成.只有这样,各项污染物才能得到削减,各水环境功能区才能达到水体功能的要求.(4)水环境的污染整治是一个系统工程和战略工程,更具有流域的特殊性,上游江段环境质量的改善对下游能否达到功能区的要求至关重大.因此,要实现松花江佳木斯江段水环境质量的真正改善,满足水体使用功能的要求,整个江段沿江各城市都要完成各自的削减指标,确保流出的水体能够满足下游113第2期赵红梅,等:松花江佳木斯江段水环境容量分析114东北师大学报(自然科学版)第40卷城市水体的使用要求.[参 考 文 献][1] 文德新.谈谈环境容量[J].环境导报,1996(3):44.[2] 李爱年,胡春冬.环境容量资源配置和排污权交易法理初探[J].吉首大学学报:社会科学版,2004,25(3):110-114.[3] 佳木斯市环境保护局.佳木斯市环境质量报告书[R].佳木斯市环境保护局,2004:33-36.[4] 傅国伟.河流水质数学模型及其模拟计算[M].北京:中国环境科学出版社,1987:100-125.[5] 靳英华,秦丽杰.松辽流域水资源承载力与安全对策研究[J].东北师大学报:自然科学版,2005,37(4):121-126.[6] 孙弘颜,汤洁.基于模糊评价方法的中国水资源承载研究[J].东北师大学报:自然科学版,2007,39(1):131-135.[7] 宋国君.论中国污染物排放总量控制和浓度控制[J].环境保护,2000(6):11-13.[8] 庞淑萍.论我国实行排污权交易制度的可行性[J].能源基地建设,1998,66(6):23-24.[9] 杨展里.中国排污权交易的可行性研究[J].环境保护,2001(4):31-33.[10] 罗宏.我国环境影响评价制度的新近发民展[J].重庆环境科学,2000,22(1):27-28.[11] 汪劲.中国环境法原理[M].北京:北京大学出版社,2000:138-149.[12] 管忠良,刁春生.清洁生产的概念及实施途径[J].环境保护科学,1996,22(4):24-26.[13] 韩慧,林志刚.浅析排污许可证制度在总量控制中的作用[J].中国环境管理干部学院学报,2006,16(3):23-24,40.[14] 沈国舫.生态环境建设与水资源的保护和利用[J].中国水利,2000(8):26-30.Analysis and research of environmental capacityof water in the Songhua River JiamusiZHAO Hong-mei1,XU Hong-en2,WANG Shi-jun3(1.S chool of S ciences,Jiamusi University,Jiamus i154007,China;2.Jiamusi Environmental Protection and M onitoring Station,Jiamus i154003,China;3.C ollege of Urban and Environmental Sciences,Northeast Normal University,Changchun130024,China)A bstract:From the point of view capacity utilization and management of the w ater environment,on the ba-sis of the status quo of scientific evaluation of the quality of the w ater environment,according to the envi-ronmental function of w ater quality objectives,throug h the establishment of input-response relationship be-tween w ater quality and pollution sources and throug h simulation model,get w ater capacity of different w ith the w aters of the Song hua River in Jiamusi entire zoning requirements which provide the scientific basis for management and technical platfo rm for the professional planning fo r the development of w ater based on en-vironmental protection.Capacity of the environment is a natural resource.Through analysis and research ca-pacity of the environment,not only can reveal the inherent attributes of the natural environment,but also to develop quality standards fo r pollutants in the environment.Through the com prehensive treatment of re-gional pollution and the environmental impact assessment and strategic analysis have a direct and vital role, it w ill coo rdinate economic development and environmental changes in the city,to provide a scientific basis for the fo rmulation of reg ional enviro nmental planning.Keywords:So nghua River;environmental capacity;analysis;research(责任编辑:方 林)。
北方河流动态水环境容量分析与计算_姜欣
影响水环境容量的因素很多，主要包括水域特 征、水环境功能要求、污染物特性和排污方式 4 个方 面［6］。不同的 河 流 或 者 同 一 河 流 的 不 同 功 能 区 具 有不同的水环境容量。而对于特定的河流，在水功 能区水质目标不变的情况下，影响功能区水环境容 量的主要因素为水文特征、自净能力和排污口排污 方式。
北方地区，尤其在东北地区，存在长达 3 ～ 4 个 月的冰封 期。 在 冬 季 冰 封 条 件 下，流 量 减 少，水 流 速度变慢，污染物稀释扩散作用降低； 同时河面被 冰层覆盖，水体与空气隔绝，复氧能力大大降低； 此 外，水温降低，微生物的降解活性也降低［7］。因此， 河流的自净能力减弱很多，冰封期水环境容量应小 于非冰封 期［8］。 如 果 以 非 冰 封 期 自 净 能 力 计 算 水 环境容量，显 然 在 冰 封 期 是 不 安 全 的，容 易 造 成 冰 封期水质恶 化，水 污 染 问 题 加 剧，因 此 从 河 流 自 净 能力方面来说，河流的水环境容量是随季节变化而 动态变化的。
污染物的排污位置和排污方式对水环境容量 影响也很大。排污口位置是相对固定的，但是功能 区内的排污口往往很多。常规计算方法常将多个 排污 口 位 置 概 化 至 权 重 概 化 重 心［6］ 或 河 流 中 段［3，9 － 10］。排污口污染物排放浓度和水量在时间上 是不断变化的，有些排污口或支流在冬季甚至会完 全冰封，因 此，河 流 的 水 环 境 容 量 是 随 时 间 变 化 而 动态变化的。
在使用功能不受破坏条件下，水功能区所能接 纳污染物的最大量即为功能区的水环境容量。水 环境容量是水功能区水质目标管理的基本依据，是 水资源Байду номын сангаас护规划的主要约束条件，是实施水污染物 总量控制的依据，也是水环境管理的基础［1］。2011 年中央一号文件中明确提出实施最严格水资源管 理制度，确立“三 条 红 线 ”，其 中 水 功 能 区 限 制 纳 污 红线取决于水环境容量，因此功能区水环境容量成 为影响经济发展和社会和谐稳定的重要因素［2］。
河流水质数学模型
2、2011年十大水系水质类别比例
长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南 诸河与内陆诸河十大水系监测得469个国控断面中Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类 与劣Ⅴ类水质断面比例分别为61、0%、25、3%与13、7%。主要污 染指标为化学需氧量、五日生化需氧量与总磷。
3、 河流中有机污染物得相关情况
L0kd
2、3 S-P模型得修正模型
1925年,Street-Phelps提出BOD-DO偶合模型以后,水质模型得研究在很长 一段时间里进展缓慢。到了20世纪60年代,由于环境污染得加剧,水质问题引起 人们得关注,水质模型得研究也获得了快速发展。20世纪60~80年代就是水质 模型得快速发展时期。
2、2不考虑弥散作用得稳态解 当不考虑弥散作用,即弥散系数ks=0时,(1)式变化为
u C x
K1C
解上述方程得
K1 x
C C0e u
二维模型:如果模拟得河流水面较宽(超过200m),则按一维模型 计算结果可能误差较大,因此需采用二维模型计算。
3、二维情况下河流水环境容量模型
一个均匀河段得起始断面,从排污口连续稳定得向河流排
ksy
2C y 2
Байду номын сангаас
K1C
三、河流水质模型
(一)一维河流水质模型 1、河段划分 2、单一河段水质模型 3、多河段水质模型
(二)二维河流水质模型 4、正交曲线坐标系统 5、断面累积流量曲线 6、BOD模型 7、DO有限单元模型
1、河段划分
河流作为地球上分布最广泛得一种水体,其最显
著得特点就就是其在三维空间尺度上存在着巨大 得差异,并且其沿程得水文条件一般变化都较大。
B
ks
) e(kd ks )t
河流、湖泊、水库、湿地水环境容量计算模型
水环境容量计算模型1)河流水环境容量模型水环境容量是在水资源利用水域内，在给定的水质目标、设计流量和水质条件的情况下,水体所能容纳污染物的最大数量。
按照污染物降解机理，水环境容量W 可划分为稀释容量W 稀释和自净容量W 自净两部分，即：W W W =+稀释自净稀释容量是指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。
自净容量是指由于沉降、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。
河段污染物混合概化图如图11。
4—1。
根据水环境容量定义，可以给出该河段水环境容量的计算公式：图11.4—1 完全混合型河段概化图0()i si i i W Q C C =-稀释i i si i W K V C =⋅⋅自净即：0()i i si i i i si W Q C C K V C =-+⋅⋅考虑量纲时,上式整理成:086.4()0.001i i si i i i si W Q C C K V C =-+⋅⋅其中：当上方河段水质目标要求低于本河段时：0i si C C =当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：00i i C C =式中：i W -第i 河段水环境容量（kg/d ）；i Q -第i 河段设计流量（m 3/s ）；i V —第i 河段设计水体体积(m 3）；i K —第i 河段污染物降解系数（d -1）；si C —第i 河段所在水功能区水质目标值（mg/L ）；0i C —第i 河段上方河段所在水功能区水质背景值(mg/L ），取上游来水浓度。
若所研究水功能区被划分为n 个河段,则该水功能区的水环境容量是n 个河段水环境容量的叠加，即:1ni i W W ==∑01131.536()0.000365n ni si i i i i i i W Q C C K V C ===-+⋅⋅∑∑式中：W —水功能区水环境容量（t/a);其他符合意义和量纲同上.2）湖泊、水库水环境容量计算模型有机物COD 、氨氮的水环境容量模型：在目前国内外的研究中，多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化,即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。
河道水环境容量及污染负荷削减量的核算
河道水环境容量及污染负荷削减量的核算孙晖【摘要】要治理河道污染,除掌握河道污染现状和污染源等基本信息外,还须明确河道的水环境容量,进而确定污染负荷削减量.本文结合实际案例,采用零维水质模型对河道水环境容量进行核算分析,最终确定了水环境容量和污染负荷削减量,并根据现状污染负荷数据分析了河道污染源、污染物结构类型.在科学构建模型和合理选择参数前提下,可计算得到合理的水环境容量及污染物负荷削减量,为河道治理提出针对性建议,也为下一步河道的工程治理提供数据支撑.【期刊名称】《有色冶金节能》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】5页(P46-50)【关键词】水环境容量;污染负荷;削减量【作者】孙晖【作者单位】中国恩菲工程技术有限公司,北京100038【正文语种】中文【中图分类】X5220 引言目前我国河流水体污染较严重，加强河流水污染防治刻不容缓，河流水污染防治与管理的前提是确定水环境容量，对于已污染的河流，可根据现状污染负荷和水环境容量确定污染物削减量，为工程治理措施提供依据；对于达到水质功能目标的河流，可根据水环境容量确定水体剩余的纳污量，为污染物总量控制提供依据。
可以说水环境容量直接影响河道整治的决策，对河道水环境容量进行分析核算具有重要意义[1]。
1 污染负荷及水环境容量概述1.1 污染负荷河道污染负荷一般包括：点源污染负荷、面源污染负荷和内源污染负荷。
点源污染负荷主要包括直接入河的城镇生活污水、工业废水、污水处理厂的尾水，一般根据城市排水工程规划、现状污水量、污水处理厂建设运营情况、排口水质水量资料、污水收集率和管网的错接漏接率等情况分析点源污染负荷入河量。
面源污染主要包括城市地表径流污染和农业面源污染。
内源污染主要是河道本身底泥释放的污染物质，主要通过对污染河道的底泥污染物释放量的检测进行计算。
在开展河道污染负荷现状调查的同时，还要开展污染源初步解析，明确河道污染的主要来源、途径和主要类型。
基于GIS的水环境管理信息系统的开发——以河南省为例
【 关键词 】 Ｇ Ｉ Ｓ ； 水环境 ； 系统
Ｏ ． 引 言 （ ３ ） 水 源地选址 河南省 多年平均水 资源总量 ４ １ ４亿立方米 ． 其 中地表水资源 ３ １ ３ 用 户可以在河南省范 围内选择待建水源地点 ． 然后根据拟建最大 进而判断在 亿立 方米 ， 浅层地下水 资源 ２ ０ ４ ． ７ 亿 立方米 ． 全省水 资源总量在 全 国 水 源地半径进行对周边县市水利基础设施 的缓 冲区分 析 ． 居 １ ９位。 入境河流有洛河 、 沁丹河及史 河 ； 过境河 流有黄河 、 漳河及丹 该处选址 的可行性 （ ４ ） 河流水 质分析 江。黄河干流横穿 河南 北 中部 干旱地 区． 多年平均 实测入境 水量 近 ４ ０ ０亿立方米， 对沿黄两岸地 区的工农业发展， 具有重要作用 但是 ， 多 １ ） 污染 物浓度 变化分 析。 用户可以交互式选择所要分析 的要素 ， 分析 的时间段 ， 监测断 面 ． 年来河南引水灌溉采用粗放式利用方式 ． 国内应用于此方面 的地理信 同时生成 图表 。 息软件 屈指 可数 ， 对于河南这样 的农业大省 ， 科学、 合理 、 高校的引水 系统将 查询结 果列 表显示 。 灌溉决策支持软件具有极大的需求 度 河南 省的地表水体天然水质基 ２ ） 水质分 析。 本良好 。 南部雨量充沛 ， 地表水矿化度低 。 东部及北部 年降水量较小 ， 用户通过对监测 断面点的选择 ． 系统将统 计出该断面处各个 监测 同时 ， 将对 综合污染物 指数 、 单 向污染 指数 、 污染负荷 比进行 河川径 流量小 ， 蒸发量大 。 随着河南省工农业发展、 城镇规模 的扩 大和 指标值 ， 同时生成 直观的饼 状图。 人 口的增长 ， 工业废水 和生活污水 日 益增 加 ． 且绝大部分 废污水未 经 计算并显示 ， （ ５ ） 水 环境容 量模 型模拟 。 处理 ， 直接排放 ； 固体废弃物任意堆 置， 农药 、 化肥 大量使用 。 有害物质 用户可 以通过评价模 型的选择 ． 河流输移过程 的确 定 ． 时间和对象 降雨淋溶排人河道 ， 严 重污染 了河流水体 ． 制约 了水资源功能的发挥 。 进而对河流 衰减系数 和水 环境容量进行 分析 ． 此 功能采用逐 近几年 ， 随着对水资源保护的加强， 防治污染措施 的不 断实施 ， 废污水 的确定 ， 结构 演进 。 分析结果 直观， 科 学性高 ， 实用性较强 。 处理力度逐步加大 ， 特别是淮河流域 地表水 质有所 好转 。然而针对 于 级演进式 ， 全省 的水文 、 水利信息系统软件 。 尤其是基于 Ｂ ／ Ｓ架构的数量并不多 ． ４ ． 系统 优 势 和 特 色 合理进行水质分析 、 污染分析的需求很 大 ４ ． １ 新颖 的数 据组织方式 般的系统的数据都要要用某 一种 常规的数据库进行管理 ． 从 而 １ ． 设计 依 据 以防止数 据库 的非法 注入 ． 控件 的安全 性保障 ． 系统 的稳定性保 数据就会和地 图分离 。不方便 数据 的全 面更新 。然 而本 系统采用 了 ａ ｐ Ｃ ｉ ｓ ７ ． ３ Ｇ Ｄ Ｂ本身提供的强大 的数据 管理功能 ． 管理地 图数据 和字 证 为重 要前 提 ． 根据 目前水环境污染研究 的前沿 和应用方 向． 及２ ０ ０ ９ Ｍ 从而保证了两者更新的同步性 在系统研发前我们开展 了有 年河 南省省控重点监控企 业名单 ． 全 省水 资源信息 的基 础数据 ． 结 合 符数据 ， 比如救火 资源锁包含 的类型 ． 救 火资源的一 般分 河流一 维演进模型 、 缓冲 区分析原理 。 水环境容量模拟采用张样伟 ． 夏 对有关数据 的调 查 ． 通 过这些调查 ， 我们可 以更好 的对数据 库进行合理化 完 军发表在水利学报上 的论文《 河流水环境容量预测方法研究 ） （ ２ ０ ０ ９ ） ， 布规律等等 ， 实现 了本 系统水环境信息综合检索 ， 污水行 进模型 ， 水源地选址 ， 河 流 善 。 ４ ． ２友好的界面显 示 水质分析 ， 水环境容量模型模拟等功能。 系统设计时就注意 了界面尽可能的简单 我们 的一条原则就是用 ２ ． 开 发 工 具 在 Ｍａ ｐ Ｇ Ｉ Ｓ Ｋ ９平 台的基 础上 ．本 系要运 用 的是 Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｏ ｆ ｔ Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ 最少 的界面集成最多的功能 比如普通用户通过一个用户主界面就可 我 Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ ２ ０ ０ ５集 成开发 环境 系统 采用 的开发 语言 是 Ｍ ｉ ｃ ｍ ｓ ｏ ｆ ｔ Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ 以完成所有功能的操作 ：另一方面在集成大量功能到一个界 面时 ， 比如用户界面的 ｃ ＃ 。由于是基于 ＷＥ Ｂ的 Ｂ ／ Ｓ架构的应用系统 ． 在 页面事件处理 上运 们在 同一个界面的 同一个位置完成性质相似的功能 ． 用的 Ｊ ａ ｖ ａ Ｓ ｃ ｒ ｉ ｐ ｔ脚 本 语 言 而 页 面 的 美 化 及 图 片 处 理 使 用 了 左边集成用户选择操作的菜单 ．中间部分显示所有地 图相关 的内容 ． 右边部分则是相应操作的操作结果显示 。 Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ Ｓ ｈ ｏ ｐ 。 ４ － ３ 基于 Ｂ ／ Ｓ架构 ３ ． 系统 功 能 设 计 此系统是基于 Ｂ ／ Ｓ架构的． 可 以以网站的形式进行发布 。 因此 只要 ３ ． １常规操作 功能 是联 网的用户都可以访 问该系统 ． 从而保证了该系统应用 的广泛性。 （ １ ） 基本显示 ： 包括放大 、 缩小 、 移动 、 更新 、 复位。 ４ ． ４ 强大的可扩展性 （ ２ ） 基本查询： 包括点击 、 多边形 、 矩形、 线、 条件 、 属性等查 询。 本系统拥有很好的可扩展性 ． 大部分本系统没有实 现了功能都可 （ ３ ） 统计 图表 ， 对 于查询结果能给出饼图 、 直方 图等显示 方式 。 以无缝 的集成进来 。 例 如 ： 用户 升级数据库 ， 能够存放历年 的林场火险 ３ ． ２高级操作功能 火点信息 数据 ． 那么 这些 提取历 年数据进行分 析比较和预 （ １ ） 水环境基础信息查询： 包括河流检 索 ， 水库检索 ， 河流事 故 ， 市 等级 数据 ， 测 的功能很容易无缝 的集成到我们 的系统 中来 １ 级水利设施 ． 县 级水利设施查询
河流水环境容量估算和分配的研究
河流水环境容量估算和分配的研究【摘要】本文主要围绕河流水环境容量估算和分配展开研究，通过引言部分介绍了研究背景、目的和意义。
在首先阐述了河流水环境容量的概念，然后介绍了估算方法和分配原则，探讨了影响河流水环境容量的因素，并通过实证研究进行了验证。
结论部分强调了河流水环境容量估算和分配的重要性，提出了未来研究方向，并对全文进行了总结。
通过本文的研究，可以更好地了解河流水环境容量的估算和分配，为保护和管理河流水环境提供理论和实践支持。
【关键词】河流水环境容量、估算、分配、研究、概念、方法、原则、影响因素、实证研究、重要性、未来研究方向、总结。
1. 引言1.1 研究背景河流是自然界中重要的水资源，对于生态系统和人类社会具有重要意义。
随着人口增长和工业化的发展，河流水环境容量逐渐受到威胁和挑战。
河流水环境容量估算和分配作为保护和管理河流水资源的重要手段，对于维持河流生态平衡和可持续发展具有重要意义。
随着城市化和工业化的加速发展，河流的水资源遭受到了各种污染和破坏。
有必要对河流的水环境容量进行科学的评估和合理的分配，以保护和利用好河流的水资源。
通过对河流水环境容量的研究，可以有效地指导相关部门和管理者实施水资源的合理利用和管理，为保护河流水资源提供科学依据和决策支持。
在这样的背景下，开展河流水环境容量估算和分配的研究具有重要意义。
通过深入探讨河流水环境容量的概念、估算方法、分配原则以及影响因素等方面的内容，可以为解决河流水资源管理中面临的问题提供科学依据和技术支持。
本研究旨在深入探讨河流水环境容量的估算和分配问题，为保护和管理河流水资源提供理论支撑和实践指导。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨河流水环境容量的估算和分配方法，从而保障河流水环境的可持续发展。
具体而言，通过分析河流水环境容量的概念和估算方法，研究河流水环境容量分配的原则以及影响其的因素，探讨如何实施河流水环境容量的合理估算和分配。
通过实证研究，深入了解不同地区河流水环境容量的差异和特点，为相关管理部门提供科学依据和参考意见。
小河流水环境容量测算与容量总量控制
小河流水环境容量测算与容量总量控制于乃利１，王爱杰１，单德鑫２，张颖２（１．哈尔滨工业大学市政工程与环境学院，黑龙江哈尔滨１５００００；２．东北农业大学资源与环境学院，黑龙江哈尔滨１５００３０）摘要：实施水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历了浓度控制和目标总量控制阶段，现已逐渐进入容量总量控制阶段。
浓度控制和目标总量控制制度的实施，在特定历史条件下的环境管理工作中发挥了巨大的作用，但随着我国环境管理方式和经济发展模式的改变，原有的浓度控制和目标总量控制制度已不能适应。
为此，探索、建立容量总量控制机制是当前环保工作中的一个重要课题。
文章针对蚂蚁河流域水质现状进行了水质达标分析，对辖区内的点源、面源和生活源排放情况进行了调查分析。
选择适宜的容量测算模型，并科学地确定了ＣＯＤ、氨氮等水主要污染物的降解系数等计算参数，对该河水主要污染物环境容量进行了计算与核定，指出污染物的水环境容量研究是进行流域排污总量控制的基础，并对环境容量管理工作提出了建议。
关键词：小河流；容量测算；容量总量控制中图分类号：Ｘ５２２文献标识码：Ａ收稿日期：２００５－０１－１２作者简介：于乃利（１９７６－），男，黑龙江人，硕士研究生，研究方向为环境管理。
总量控制是将某一控制区域（行政区、流域、环境功能区等）作为一个完整的系统，为实现即定的环境目标，采取措施将排入这一控制区域的污染物总量控制在一定的数量之内［１］。
实施总量控制是我国环境保护工作的重大举措，它给我国的环境管理思想和体系带来深刻的变革，极大地促进了以污染物末端治理为主向，以污染预防为主的环境保护战略的转变。
１水环境容量总量控制工作背景及实施意义我国对于水污染物排放总量控制工作先后经过了浓度控制和目标总量控制阶段，目前正逐渐进入容量总量控制阶段。
在特定的历史阶段，浓度控制和目标总量控制制度的实施为我国污染控制工作的顺利开展及污染物排放总量的大幅削减做出了巨大贡献，但随着我国环境管理方式和经济发展模式的改变，原有的浓度控制和目标总量控制制度已不能适应。
水环境容量及其模型分析
2014-4-22 佳木斯大学 理学院 07地理 21
零维计算结果
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一维计算结果
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二维计算结果
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8
•3.时空属性水环境容量
• 要明确水域范围与研究时段, 具有明 显的时空内涵。
时间性
空间性
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时间内涵表现在 同一水体在不同历史阶段的水环 境容量是变化的, 社会经济发展水 平、污水处理率等在不同历史发 展阶段均有可能不同, 从而不同程 度地影响水生态系统, 导致水环境 容量不同。
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河流零维模型
• • • 点源，河水、污水稀释混合方程 对于点源，河水和污水的稀释混合方程为：
C
C p Q p CE QE Q p QE
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佳木斯大学 理学院 07地理
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河流一维模型
• 对于河流而言，一维模型假定污染物浓度仅 在河流纵向上发生变化，主要适用于同时满 足以下条件的河段：1）宽浅河段；2）污染 物在较短的时间内基本能混合均匀；3）污 染物浓度在断面横向方向变化不大，横向和 垂向的污染物浓度梯度可以忽略。
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四.水环境容量计算模型
水质模型 — 可较好描述污染物在水环境中 的复杂规律及其影响因素之间的相互关 系，因此水质模型是研究水环境的重要 工具。
环境系统分析上机实验内容设置探讨
环境系统分析上机实验内容设置探讨作者：向荣彪王砚汪明霞来源：《黑龙江教育·高校研究与评估》2012年第11期摘要：环境系统分析上机实验有助于培养学生建立环境系统模型和应用模型解决实际问题的能力。
针对环境系统分析课程内容抽象和应用性强的特点，本文探讨设置实验教学内容时应遵循的原则，介绍适合学生的环境系统分析上机实验项目的构建和实施。
教学实践证明，目前的实验教学内容是合理可行的，但仍需在实践中进一步提升和完善。
关键词：环境系统分析；上机实验；实验内容中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2012）11-0001-02环境科学是依托化学、生物学、水文学、地学、流体力学等传统学科产生和发展起来的一门综合性科学。
环境科学的实践性很强，因此，环境科学专业所开设的课程一般都包含相应的实践教学内容。
环境系统分析是环境科学的基础学科之一，主要研究环境系统的模型化和最优化[1]。
该课程具有较强的理论性，涉及一些抽象的概念和复杂的数学公式，同时也是一门应用性很强的课程，在教学过程中必须十分重视实验教学。
本文介绍了笔者在环境系统分析教学实践中设置实验教学内容时应遵循的原则以及上机实验项目的构建和实施办法。
一、上机实验在理论课学习中的作用环境系统分析课程综合性很强，涉及数学、物理、化学、生物学、工程等相关领域的背景知识，理论课内容抽象、公式复杂、求解繁琐[2]。
如果单纯依靠理论课教学，不通过上机实验来促进学生对环境模型理论、方法和概念的理解，不通过上机操作让学生领会到环境系统分析这门课程的实际应用价值，那么学生只能是在枯燥乏味中死记硬背，势必理解不深。
环境系统分析需要进行大量的数据运算和微分方程、规划模型的求解，这些任务只有借助计算机才能解决。
安排一定学时的上机实验，学生可以针对一个具体的问题，自己动手操作，或编程计算，或使用Excel或通用的环境质量模型软件，完成模型的参数估值，给出环境质量预测结果，从而有助于学生将专业知识、数学建模及计算机应用等知识结合起来，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性和积极性。
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20%
精度分析
查看示意图
编号 段名
位置(m)
流量 (m3/s)
流速 (m/s)
COD浓 度 (mg/l ) 20 19.64 19.05 23.57 22.68 21.75 28.62 28.59 28.59 28.59 28.64 29.81 29.78 29.85 29.97 29.97 30.3 30.26 30.26 30.18 30.18 30.15来自氨氮浓度 (mg/l)
节点 性质
COD应达 浓度 (mg/l) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
起
点
支 流 支 流 排污口 支 流 支 流 排污口 取水口 取水口 取水口 排污口 排污口 取水口 排污口 排污口 监测点 排污口 监测点 排污口 排污口 排污口 监测点
氨氮应达 浓度 COD误差 氨氮误差 误差系数 (mg/l) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 1.00% 0.87% 0.87% 0.60% 0.60% 0.50% 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 达标 0.67% 0.67% 0.67%
0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 2 3 4 0.1 0.1 5 0.1 0.1 0.68 0.1 0.68 0.1 0.1 0.1 0.88
1.00 0.96 0.91 1.33 1.24 1.15 1.30 1.30 1.30 1.3 1.31 1.32 1.32 1.33 1.33 1.33 1.39 1.39 1.39 1.51 1.51 1.51
源头至入 河口 支流1 支流2 排污口1 支流3 支流4 排污口2 取水口1 取水口2 取水口3 排污口3 排污口4 取水口4 排污口5 排污口6 监测点1 排污口7 监测点2 排污口8 排污口9 排污口10 监测点3
0 202 302 400 402 502 600 1251 2351 3451 3600 3800 4551 4600 5600 5603 6600 7703 8600 9600 9601 10600
1.29208 1.39208 1.59208 2.59208 2.89208 3.29208 3.424071 3.314071 3.204071 3.094071 3.10147 3.17419 3.06419 3.067288 3.068214 3.068214 3.074295 3.074295 3.075209 3.088327 3.088384 3.088384