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1、1水環(huán)境規(guī)劃與管理水環(huán)境規(guī)劃與管理2012.022第二章 水環(huán)境規(guī)劃的理論基礎(chǔ) 1 水環(huán)境容量 2 水環(huán)境區(qū)劃 3 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 4 水文循環(huán)中水的污染與自凈 5 水環(huán)境承載力及模型 6 水環(huán)境污染控制規(guī)劃32 水環(huán)境區(qū)劃 2.1 水域功能區(qū)分類與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 2.2 水環(huán)境功能區(qū)劃分原則 2.3 水環(huán)境功能區(qū)劃分方法與過程 2.4水污染控制單元42.1 水域功能區(qū)分類與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)(1)自然保護區(qū)及源頭水(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))自然保護區(qū)及源頭水(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)I類)類) 國家、省、直轄市已法定的自然保護區(qū);源頭水。(2)生活飲用水水源區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))生活飲用水水源區(qū)(地面

2、水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)II類類及生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))及生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)) 必須是居民生活用水飲用水的集中取水;取水點是自然水域(河流、湖庫、運河等)和人工蓄水單元。(3)水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)II類及漁業(yè)類及漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))52.1 水域功能區(qū)分類與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) (4)旅游區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))旅游區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)III類及海水類及海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)) (5)工業(yè)用水區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))工業(yè)用水區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IV類)類) (6)農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)(地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)V類及適類及適用與農(nóng)灌區(qū)的農(nóng)灌用水標(biāo)準(zhǔn))用與

3、農(nóng)灌區(qū)的農(nóng)灌用水標(biāo)準(zhǔn)) (7)排污口附近混合區(qū)(帶)(不執(zhí)行地面水)排污口附近混合區(qū)(帶)(不執(zhí)行地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))672.2 水環(huán)境功能區(qū)劃分原則 總體原則:總體原則:控制、減輕水體水質(zhì)污染,保證滿足水體主要功能對水質(zhì)的要求,并合理地充分發(fā)揮水體的多功能作用。 具體原則:具體原則: 飲用水源地和生物資源優(yōu)先保護原則; 地表水環(huán)境質(zhì)量宏觀控制原則; 優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用、低質(zhì)水低用原則; 現(xiàn)狀功能原則; 技術(shù)經(jīng)濟約束原則; 82.3 水環(huán)境功能區(qū)劃分方法與過程 根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域水環(huán)境狀況和社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃進行水環(huán)境功能區(qū)劃分,是一項復(fù)雜的綜合性工作。 總的來說可分為四個階段,

4、即確定目標(biāo)、定性判斷、定量分析和評價決策。 9功能區(qū)劃分、提出保護目功能區(qū)劃分、提出保護目標(biāo)標(biāo)選擇相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)功能可達(dá)性分析、確定主要人工污功能可達(dá)性分析、確定主要人工污染源染源建立污染源與水質(zhì)間的定量關(guān)系,建立污染源與水質(zhì)間的定量關(guān)系,污染源影響評價污染源影響評價分析實現(xiàn)目標(biāo)可供選擇方案,規(guī)劃分析實現(xiàn)目標(biāo)可供選擇方案,規(guī)劃不同的總量控制途徑,進行指定功不同的總量控制途徑,進行指定功能可達(dá)性分析能可達(dá)性分析污染負(fù)荷分配、工程規(guī)劃,環(huán)境、污染負(fù)荷分配、工程規(guī)劃,環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟綜合優(yōu)化技術(shù)、經(jīng)濟綜合優(yōu)化政策協(xié)調(diào)、行政決策政策協(xié)調(diào)、行政決策方案實施方案實施確確定定目目標(biāo)標(biāo)定定性

5、性判判斷斷定定量量分分析析評評價價決決策策功能區(qū)劃分過程功能區(qū)劃分過程102.4水污染控制單元 水污染控制單元水污染控制單元:是指由源與水域兩部分組成的可操作實體,水域按不同使用功能劃分,源為排入相應(yīng)受納水域的所有污染源的集合。 112.4水污染控制單元 (1)水污染控制單元的劃分原則:)水污染控制單元的劃分原則: 每個單元有單獨進行環(huán)境評價,實施不同控制路線的可能。 針對不同的污染物、不同的保護目標(biāo),同一區(qū)域可以有多種控制單元劃分方案,以適應(yīng)解決不同環(huán)境問題的需要,即不同的控制目的,有不同的控制單元與之相對應(yīng)。 每一個控制單元內(nèi),應(yīng)力求欲控制的污染源排放齊全,水域控制斷面有常規(guī)監(jiān)測資料。 各

6、控制單元之間的相互影響應(yīng)能通過污染物的輸入與輸出數(shù)來定量表述,做到水量平衡,物質(zhì)平衡。122.4水污染控制單元 (2)水污染控制方法:)水污染控制方法: 濃度控制 總量控制 濃度控制與總量控制相結(jié)合的雙軌控制 132.4水污染控制單元 污染物排放濃度控制:污染物排放濃度控制:用濃度標(biāo)準(zhǔn)限制污染源的排放量。 優(yōu)點:優(yōu)點:直觀簡單,可操作性強,易于檢查和管理; 缺點:缺點:不能從環(huán)境質(zhì)量需求出發(fā) ,而是在濃度控制約束下,從排污者到環(huán)保部門關(guān)心的只是污染物排放的達(dá)標(biāo)率,其結(jié)果是污染物雖然達(dá)標(biāo)排放,但環(huán)境質(zhì)量并未得到改善或控制。 142.4水污染控制單元 污染物排放總量控制:污染物排放總量控制:從環(huán)境

7、質(zhì)量要求出發(fā),根據(jù)水環(huán)境容量確定污染物允許水環(huán)境容量確定污染物允許的排放量的排放量,并由此決定污染物的消減量,進而將消減量分配到源,從而將污染源與環(huán)境質(zhì)量結(jié)合起來考慮,解決了實施濃度控制時污染源雖然達(dá)標(biāo)排放而總排放量卻超過環(huán)境容量的問題。這是目前環(huán)境管理中正逐步推廣的新方法,并執(zhí)行排污許可制度。152.4水污染控制單元 雙軌控制:雙軌控制:通過濃度控制與總量控制相結(jié)合的方式來控制水體污染。 162.4水污染控制單元 (3)水污染控制單元解析歸類:)水污染控制單元解析歸類:劃分水污染控制單元單元功能分析說明水質(zhì)現(xiàn)狀及控制斷面排放情況與主要污染源主要水環(huán)境問題控制路線容許排放量排放量與水質(zhì)預(yù)測17

8、 1 水環(huán)境容量 2 水環(huán)境區(qū)劃 3 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 4 水文循環(huán)中水的污染與自凈 5 水環(huán)境承載力及模型 6 水環(huán)境污染控制規(guī)劃183 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 3.1 污染源及污染物的分類 3.2 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害193.1 污染源及污染物的分類 (1)污染源的分類環(huán)境污染源自然污染源人為污染源生物污染源鼠、蚊、繩、其他非生物污染源火山、地震、巖石、其他生產(chǎn)性污染源工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、其他生活污染源住宅、學(xué)校、醫(yī)院、其他203.1 污染源及污染物的分類人為污染源工業(yè)污染源農(nóng)業(yè)污染源生活污染源交通污染源冶金、化學(xué)、動力、造紙、其他農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)廢棄物、其他住宅、

9、其他汽車、火車、輪船、飛機、其他213.1 污染源及污染物的分類 (2)污染物的分類環(huán)境污染物物理污染物化學(xué)污染物生物污染物綜合性污染物生、震動、光、熱、放射性等油、重金屬、有機物、化學(xué)物質(zhì)等病毒、病原菌、霉素、寄生卵煙塵、廢雜、帶菌體223.1 污染源及污染物的分類 表2-1 水環(huán)境污染物分類指標(biāo)分類指標(biāo)分類具體項目具體項目觀感指標(biāo)懸浮物、油類、乙醛等毒理指標(biāo)苯胺、鈹、汞和滴滴涕等衛(wèi)生指標(biāo)氨、酸、堿、硫化物等綜合指標(biāo)BOD,COD,DO,S.S, PH值等233.2 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 水體污染物分類:水體污染物分類:1按污染物屬性分類物理性、化學(xué)性、生物性2按污染物來源分布分類點

10、源、非點源 水污染的危害:水污染的危害:使水體產(chǎn)生物理性、化學(xué)性和生物性的危害。 24 1 水環(huán)境容量 2 水環(huán)境區(qū)劃 3 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 4 水文循環(huán)中水的污染與自凈 5 水環(huán)境承載力及模型 6 水環(huán)境污染控制規(guī)劃254 水文循環(huán)中水的污染與自凈 4.1 水文循環(huán)及水體污染 4.2 水體的自凈264.1 水文循環(huán)及水體污染274.2 水體的自凈 污染物一方面在水文循環(huán)中不斷地進入水體,稱稱為納污為納污;另一方面,污染物隨水體的運動不停地發(fā)生變化,自然地減少、消失或無害化,稱為自稱為自凈凈。 水體自凈的定義有廣義與狹義廣義與狹義兩種:廣義的定義指受污染的水體,經(jīng)過水中物理、化學(xué)與

11、生物作用,使污染物濃度降低,并恢復(fù)到污染前的水平;狹義的定義指水體中的微生物氧化分解有機物而使得水體得以凈化的過程。284.2 水體的自凈 (1)水體自凈的作用機理:)水體自凈的作用機理: 物理作用物理作用 :物理作用包括可沉性固體逐漸下沉,懸浮物、膠體和溶解性污染物稀釋混合,濃度逐漸降低。其中稀釋作用是一項重要的物理凈化過程。 化學(xué)作用:化學(xué)作用:污染物質(zhì)由于氧化、還原、酸堿反應(yīng)、分解、化合、吸附和凝聚等作用而使污染物質(zhì)的存在形態(tài)發(fā)生變化和濃度降低。 生物作用:生物作用:由于各種生物(藻類、微生物等)的活動特別是微生物對水中有機物的氧化分解作用使污染物降解。它在水體自凈中起非常重要的作用。2

12、94.2 水體的自凈 (2)水體自凈的影響因素:)水體自凈的影響因素: 水文要素:水文要素:流速、流量 、水溫 、含沙量。 太陽輻射:太陽輻射:直接影響指太陽輻射能使水中污染物質(zhì)產(chǎn)生光轉(zhuǎn)化;間接影響指可以引起水溫變化和促進浮游植物及水生植物進行光合作用。 水生物和水中微生物水生物和水中微生物 :水中微生物對污染物有生物降解作用。某些水生物對污染物有富集作用,這兩方面都能減低水中污染物的濃度。 污染物的性質(zhì)和濃度污染物的性質(zhì)和濃度 :易于化學(xué)降解、光轉(zhuǎn)化和生物降解的污染物顯然最容易得以自凈。 304.2 水體的自凈 (3)自凈系數(shù): 用公式表示為: 12KKfbaLLtKlg11DtDDLKK)

13、(3 . 212 式中: 為水團流經(jīng)時間(d);La為上游點BOD實測值(mg/L);Lb為下游點BOD實測值(mg/L);L為BOD平均值(mg/L);D為平均虧氧值(mg/L); 為上游點到下游點的虧氧變化(mg/L);f為水體自凈系數(shù);K1為脫氧速度(l/d);K2為復(fù)氧速度(l/d)。tD314.2 水體的自凈 自凈系數(shù)自凈系數(shù)f反映自凈過程的快慢:反映自凈過程的快慢: 水溫水溫20度時的度時的f值值 : 小池和滯水f=0.5-1.0; 滯緩的河流、大湖或靜止的水庫f=1.0-2.0; 低流速的大河f=1.5-2.0; 正常流速的大河f=2.0-3.0; 流速很快的河流f=3.0-5.

14、0; 急流和跌水f=5.0以上。32 1 水環(huán)境容量 2 水環(huán)境區(qū)劃 3 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 4 水文循環(huán)中水的污染與自凈 5 水環(huán)境承載力及模型 6 水環(huán)境污染控制規(guī)劃335 水環(huán)境承載力及模型水環(huán)境承載力及模型 5.1 承載力 5.2 水環(huán)境承載力 5.3 水環(huán)境承載力與水環(huán)境容量 5.4 水環(huán)境承載力模型345.1 承載力 承載力一詞最早是在生態(tài)學(xué)的研究中發(fā)展的,早期應(yīng)用范圍也只限于生態(tài)領(lǐng)域。 隨著全球人口不斷增加,耕地面積日趨減少,人類面臨越來越嚴(yán)重的糧食危機,科學(xué)家提出了土土地承載力地承載力的概念。 進入工業(yè)革命以后,人類開始對大自然進行大肆開發(fā)、掠奪與破壞。隨著世界各國經(jīng)

15、濟的迅速發(fā)展,環(huán)境污染與資源短缺問題日漸明顯,資源承資源承載力(如水資源承載力等)載力(如水資源承載力等)概念應(yīng)運而生。355.1 承載力 在人類面臨資源短缺的同時,環(huán)境污染一方面使資源利用價值降低,使資源短缺的矛盾更加突出;另一方面,大氣、水體、土壤、固體廢物的污染對人類的生存構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。區(qū)域環(huán)境承載力區(qū)域環(huán)境承載力等概念相繼被提出。 365.2 水環(huán)境承載力代表人內(nèi)容關(guān)鍵詞1汪恕誠(2001)是在一定的水域,其水體能夠被繼續(xù)使用并仍保持良好生態(tài)系統(tǒng)時,所能夠容納污水及污染物的最大能力繼續(xù)使用2郭懷成等郭懷成等(2001)是指某一地區(qū)、某一時間、某種狀態(tài)下水環(huán)境是指某一地區(qū)、某一時間、某

16、種狀態(tài)下水環(huán)境對經(jīng)濟發(fā)展和生活需求的支持能力對經(jīng)濟發(fā)展和生活需求的支持能力支持能力支持能力3廖文根等(2002)是指水環(huán)境系統(tǒng)功能可持續(xù)正常發(fā)揮前提下接納污染物的能力(即納污能力)和承受對其基本要素改變的能力(即系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力)可持續(xù)發(fā)揮 (1)概念:)概念:375.2 水環(huán)境承載力 (2)特點:)特點: 客觀存在的:客觀存在的:在某種狀態(tài)下,水環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力和承納污水排放的能力都是一定的。因此,在特定時期,水環(huán)境的承載力是固定的,是客觀存在的。 是動態(tài)變化的:是動態(tài)變化的:在自然界,沒有一個生態(tài)系統(tǒng)是絕對穩(wěn)定的。所有的自然系統(tǒng)的平衡都是一種相對穩(wěn)定狀態(tài),即圍繞中心位置有自然波動,雖然這種波

17、動有時可以偏離到不同的平衡位置,但總體上是在中心位置周圍波動。 385.2 水環(huán)境承載力 具有時代性:具有時代性:因為水環(huán)境承載力是相對于一定時期、流域內(nèi)一定的社會經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r和水平而言的。 具有分區(qū)性:具有分區(qū)性:作為水環(huán)境核心要素的水體在空間分布上有很大差異,與水環(huán)境密切相關(guān)的人類活動也存在明顯的地域差異,加之不同水域的功能及保護標(biāo)準(zhǔn)可能具有巨大的差異。因此,決定了不同水域的水環(huán)境承載力是不同的。 具有關(guān)聯(lián)性:具有關(guān)聯(lián)性:流域是一個完整的生態(tài)單元,流域內(nèi)的區(qū)域間水環(huán)境功能高度關(guān)聯(lián),上、中、下游之間和干、支流之間的相互制約和交互影響十分顯著。 395.2 水環(huán)境承載力 (3)內(nèi)涵:)內(nèi)涵:

18、一是在一定生活水平與生活質(zhì)量限定下,水環(huán)境應(yīng)具有的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn); 二是容納污染物數(shù)量所相應(yīng)的環(huán)境容量; 三是在滿足前兩個條件下可支撐的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模與人口數(shù)量。 405.3 水環(huán)境承載力與水環(huán)境容量 水環(huán)境容量源于環(huán)境容量,是指水體在特定的環(huán)境目標(biāo)下所能容納污染物的最大負(fù)荷量。表征其表征其大小的指標(biāo)是大小的指標(biāo)是污染物的種類和類型污染物的種類和類型。 水環(huán)境承載力是以水環(huán)境容量為基礎(chǔ),以水環(huán)境容量為基礎(chǔ),指水環(huán)境系統(tǒng)對社會經(jīng)濟活動所能提供支持的承載能力。其研究指標(biāo)包含其研究指標(biāo)包含各種污染物指標(biāo)各種污染物指標(biāo)以及以及社會、經(jīng)濟社會、經(jīng)濟方面的指標(biāo)方面的指標(biāo)。 水環(huán)境容量為水污染防治提供量化依據(jù),可在

19、水污染排放量總控制、水環(huán)境規(guī)劃等領(lǐng)域得以應(yīng)用,水環(huán)境承載力提供與系統(tǒng)本身相適應(yīng)的社會、經(jīng)濟指標(biāo),主要用于社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃。415.4 水環(huán)境承載力模型 (1)水環(huán)境承載力系統(tǒng)量化模型:)水環(huán)境承載力系統(tǒng)量化模型: 如果將水環(huán)境系統(tǒng)的承載力(EHC,Environment Health Capacity)看成一個函數(shù),它至少包含三個自變量:時間(T)、空間(W)、人類經(jīng)濟行為的方向與規(guī)模(H)。 EHC=f(T,W,H)425.4 水環(huán)境承載力模型 (2)水環(huán)境承載力指標(biāo)描述模型)水環(huán)境承載力指標(biāo)描述模型 具體指標(biāo)包括:城市化水平的倒數(shù)、人均工業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)固定資產(chǎn)產(chǎn)出率、可用水資源總量與城市總用

20、水量之比、單位水資源消耗量的工業(yè)產(chǎn)值、單位水資源消耗量的農(nóng)灌面積、污水處理投資占工業(yè)投資之比、污水處理率、單位COD(BOD)排放量的工業(yè)產(chǎn)值、COD(BOD)控制目標(biāo)與COD(BOD)濃度之比.等等。這些指標(biāo)和水環(huán)境承載力的大小成正比關(guān)系。43 1 水環(huán)境容量 2 水環(huán)境區(qū)劃 3 水體中主要污染物指標(biāo)及其危害 4 水文循環(huán)中水的污染與自凈 5 水環(huán)境承載力及模型 6 水環(huán)境污染控制規(guī)劃446 水環(huán)境污染控制規(guī)劃 6.1 概述 6.2 水污染控制規(guī)劃的經(jīng)濟評價 6.3 水污染控制系統(tǒng)及規(guī)劃456.1 概述 (1)基本思路:)基本思路: 恢復(fù)或提高水體的環(huán)境質(zhì)量,使水體具有一定的使用功能,是水污

21、染控制規(guī)劃的直接目的。 綜合分析和利用有關(guān)的自然條件、技術(shù)條件和經(jīng)濟條件,以最小的人力物力投入,獲得預(yù)定的水體環(huán)境質(zhì)量,這是水污染控制規(guī)劃的基本思路。466.1 概述 (2)基本步驟: 明確規(guī)劃目標(biāo)和任務(wù):明確規(guī)劃目標(biāo)和任務(wù): (1)明確水污染控制規(guī)劃的區(qū)域范圍;(2)明確規(guī)劃水平年;(3)明確水體環(huán)境質(zhì)量目標(biāo)。 收集和分析基本資料收集和分析基本資料; 選擇規(guī)劃方法并進行相應(yīng)計算選擇規(guī)劃方法并進行相應(yīng)計算; 選定規(guī)劃方案選定規(guī)劃方案; 476.2 水污染控制規(guī)劃的經(jīng)濟評價 對于某一具體系統(tǒng)來講,在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔO(shè)適當(dāng)規(guī)模和一定處理程度的污水處理廠,可以做到即滿足水體的水質(zhì)要求,又使系統(tǒng)的總費用最

22、底,這就是水污染控制規(guī)劃經(jīng)濟評價的核心思想。486.2 水污染控制規(guī)劃的經(jīng)濟評價 (1)水污染控制的工程措施:)水污染控制的工程措施: 污水處理廠:污水處理廠:企業(yè)內(nèi)部污水處理設(shè)施、城市集中污水處理廠。 污水土地處理系統(tǒng):污水土地處理系統(tǒng):快速、慢速滲濾土地處理、土地漫流處理。 氧化塘:氧化塘:天然池塘或人工池。496.2 水污染控制規(guī)劃的經(jīng)濟評價506.3 水污染控制系統(tǒng)及規(guī)劃 (1)水污染控制系統(tǒng):)水污染控制系統(tǒng): 污染源:污染源:工業(yè)污染源、生活污染源、農(nóng)業(yè)等方面的污染源; 取水設(shè)施:取水設(shè)施:工業(yè)、城市及農(nóng)業(yè)用水取水工程; 處理設(shè)施:處理設(shè)施:污水處理廠、人工曝氣,氧化塘和土地處理廠; 污水輸送設(shè)施:污水輸送設(shè)施:污水輸送管線; 水體:水體:河流,接納污水排放的水體; 其他:其他:可進行流量調(diào)節(jié)的水庫等。516.3 水污染控制系統(tǒng)及規(guī)劃 (2)水污染控制規(guī)劃系統(tǒng)模型:)水污染控制規(guī)劃系統(tǒng)模型: 最優(yōu)化問題:最優(yōu)化問題:排污口最優(yōu)化處理、最優(yōu)均勻化處理和區(qū)域最優(yōu)化處理。 模擬優(yōu)選問題:模擬優(yōu)選問題:526.3 水污染控制系統(tǒng)及規(guī)劃 排污口最優(yōu)化處理:排污口最優(yōu)化處理:它以各小區(qū)的污水處理廠為基礎(chǔ),在水質(zhì)條件的約束下,尋求滿足水體水質(zhì)要求的各污水處理廠最佳處理效率的組合。n

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