課件(-5水環(huán)境規(guī)劃的技術(shù)方法)

1水環(huán)境規(guī)劃與管理2011.032回顧總結(jié)水環(huán)境：是指自然界中水的形成、分布和轉(zhuǎn)化所處空間的環(huán)境。主要由地表水環(huán)境和地下水環(huán)境兩部分組成。水環(huán)境規(guī)劃的分類和層次：水污染限制系統(tǒng)規(guī)劃（或稱水質(zhì)限制規(guī)劃）和水資源系統(tǒng)規(guī)劃（或稱水資源利用規(guī)劃）。分流域、區(qū)域和設(shè)施規(guī)劃。3回顧總結(jié)水環(huán)境系統(tǒng)污染物發(fā)生系統(tǒng)污染物控制系統(tǒng)污染物承納系統(tǒng)工業(yè)廢污水源生活污水發(fā)生源廠內(nèi)單項(xiàng)治理城市污水處理廠土地處理氧化塘河流水體湖泊水體海洋水體土地系統(tǒng)圖1-1水環(huán)境系統(tǒng)示意圖4回顧總結(jié)水環(huán)境容量：是指確定水體在運(yùn)用功能不受破壞條件下所容納污染物的最大量。水環(huán)境容量的大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)和污染物特征等有關(guān)。它資源性、區(qū)域性和系統(tǒng)性。計(jì)算步驟：水域概化基礎(chǔ)資料調(diào)查與分析控制邊界選取水質(zhì)模型建立容量計(jì)算分析環(huán)境容量確定5回顧總結(jié)水環(huán)境功能區(qū)：環(huán)境愛護(hù)部門以執(zhí)行《中華人民共和國水污染防治法)為目的，按《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))要求，實(shí)施水域分類管理劃定的功能區(qū)，稱為水環(huán)境功能區(qū)。水環(huán)境功能區(qū)分為7類，各有對應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。水污染限制單元:是指由源與水域兩部分組成的可操作實(shí)體，水域按不同運(yùn)用功能劃分，源則為排入相應(yīng)受納水域的全部污染源的集合。6功能區(qū)劃分、提出保護(hù)目標(biāo)選擇相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)功能可達(dá)性分析、確定主要人工污染源建立污染源與水質(zhì)間的定量關(guān)系，污染源影響評價(jià)分析實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供選擇方案，規(guī)劃不同的總量控制途徑，進(jìn)行指定功能可達(dá)性分析污染負(fù)荷分配、工程規(guī)劃，環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合優(yōu)化政策協(xié)調(diào)、行政決策方案實(shí)施確定目標(biāo)定性判斷定量分析評價(jià)決策圖：功能區(qū)劃分過程7回顧總結(jié)水污染限制方法：濃度限制：用濃度標(biāo)準(zhǔn)限制污染源的排放量。總量限制：從環(huán)境質(zhì)量要求動身，依據(jù)水環(huán)境容量確定污染物允許的排放量，并由此確定污染物的消減量。雙軌限制：通過濃度限制與總量限制相結(jié)合的方式來限制水體污染。8回顧總結(jié)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、其他汽車、火車、輪船、飛機(jī)、其他9回顧總結(jié)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(jī)物、化學(xué)物質(zhì)等病毒、病原菌、霉素、寄生卵煙塵、廢雜、帶菌體指標(biāo)分類具體項(xiàng)目觀感指標(biāo)懸浮物、油類、乙醛等毒理指標(biāo)苯胺、鈹、汞等衛(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10回顧總結(jié)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(diǎn)源非點(diǎn)源11回顧總結(jié)污染物一方面在水文循環(huán)中不斷地進(jìn)入水體，稱為納污；另一方面，污染物隨水體的運(yùn)動不停地發(fā)生變更，自然地削減、消逝或無害化，稱為自凈。水體自凈的作用機(jī)理：物理作用、化學(xué)作用、生物作用。水體自凈的影響因素：水文、水生物和水中微生物、太陽輻射、污染物的性質(zhì)和濃度等12回顧總結(jié)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(shí)，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（2001）是指某一地區(qū)、某一時(shí)間、某種狀態(tài)下水環(huán)境對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活需求的支持能力支持能力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)揮水環(huán)境承載力概念：13回顧總結(jié)水環(huán)境承載力特點(diǎn)：客觀存在的、動態(tài)變更的、具有時(shí)代性、具有分區(qū)性、具有關(guān)聯(lián)性。水環(huán)境承載力與水環(huán)境容量：水環(huán)境承載力指標(biāo)包含各種污染物指標(biāo)以及社會、經(jīng)濟(jì)方面的指標(biāo)。表征水環(huán)境容量大小的指標(biāo)是污染物的種類和類型。模型：水環(huán)境承載力系統(tǒng)量化模型和水環(huán)境承載力指標(biāo)描述模型。14回顧總結(jié)水污染限制規(guī)劃步驟水污染限制的工程措施水污染限制系統(tǒng)：污染源、取水設(shè)施、處理設(shè)施、污水輸送設(shè)施、水體等。水污染限制規(guī)劃系統(tǒng)模型：最優(yōu)化問題排污口最優(yōu)化處理、最優(yōu)勻整化處理和區(qū)域最優(yōu)化處理；模擬優(yōu)選問題。15第三章水環(huán)境規(guī)劃的基礎(chǔ)工作3.1水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)3.2水污染負(fù)荷預(yù)料3.3水環(huán)境質(zhì)量預(yù)料163.1水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)3.1.1概述3.1.2污染源調(diào)查與評價(jià)3.1.3水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)173.1.1概述（1）環(huán)境質(zhì)量評價(jià)按時(shí)間分為：回顧評價(jià)：對已經(jīng)建成的工程產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行評價(jià)，以便了解工程興建后實(shí)際的環(huán)境變更狀況，環(huán)境的影響范圍和深度。現(xiàn)狀評價(jià)：水環(huán)境現(xiàn)狀評價(jià)主要是對探討水域當(dāng)前的質(zhì)量狀況依據(jù)國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估，以確定水域現(xiàn)狀環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣等級，并為工程前后環(huán)境質(zhì)量比較供應(yīng)依據(jù)。預(yù)斷評價(jià)：對支配興建工程可能對環(huán)境造成的影響，或某地區(qū)或建設(shè)項(xiàng)目四周將來的環(huán)境質(zhì)量變更狀況進(jìn)行預(yù)料并作出評價(jià)。183.1.1概述（2）依據(jù)環(huán)境要素分為：單要素評價(jià)：是只針對某一個(gè)環(huán)境領(lǐng)域進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)。綜合評價(jià)：對一個(gè)地區(qū)各環(huán)境要素進(jìn)行聯(lián)合評價(jià)。193.1.2污染源調(diào)查與評價(jià)（1）污染源調(diào)查：污染源向環(huán)境中排放污染物是造成環(huán)境問題的根本緣由。污染源排放的污染物種類、數(shù)量、方式、途徑及污染源的類型位置，干脆關(guān)系到其危害的對象、范圍和程度。污染源調(diào)查就是要了解、駕馭上述狀況及其他有關(guān)問題。20（1）污染源調(diào)查——污染源調(diào)查的內(nèi)容：按污染源分類的不同和調(diào)查目的的不同可分為：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活和交通污染源調(diào)查。也可分為大氣、水、噪聲等污染源調(diào)查?！廴驹凑{(diào)查方法：污染源調(diào)查的工作階段：分普查、詳查和建立檔案三個(gè)階段。污染物排放量的確定：是污染源調(diào)查的核心。213.1.2污染源調(diào)查與評價(jià)（2）污染源評價(jià)：是在污染源和污染物調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。目的是要確定主要污染物和主要污染源，為污染源治理和區(qū)域治理規(guī)劃供應(yīng)依據(jù)。由于各種污染物具有不同的特性和不同的環(huán)境效應(yīng)，為了使不同的污染物和污染源能夠在同一尺度上加以比較，須要接受特征數(shù)表示評價(jià)結(jié)果：等標(biāo)污染指數(shù)、等標(biāo)污染負(fù)荷和污染負(fù)荷比。22（2）污染源評價(jià)——等標(biāo)污染指數(shù)：指所排放的某種污染物的濃度超過該種物質(zhì)的排放標(biāo)準(zhǔn)的倍數(shù)。簡稱超標(biāo)倍數(shù)。只反映濃度關(guān)系，并不涉及排放總量?！葮?biāo)污染負(fù)荷：等于等標(biāo)污染指數(shù)與該污染物的介質(zhì)排放流量的乘積。注：等標(biāo)污染指數(shù)為無量綱數(shù)，等標(biāo)污染負(fù)荷為有量綱數(shù)。（2）污染源評價(jià)23

Pi=（Ci/Coi）

Qi

式中：

Pi

—某污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷

Ci—某污染物實(shí)測平均濃度

Coi—某污染物的工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)

Qi—含某污染物質(zhì)的廢水量

24（2）污染源評價(jià)——污染負(fù)荷比：目的是確定污染物和污染源對環(huán)境的貢獻(xiàn)?？梢杂脕泶_定評價(jià)區(qū)內(nèi)主要污染源及污染物的排序，也是一個(gè)無量綱數(shù)。Ki=Pi/PnKn=Pn/PmKm=Pm/PKi：第i種污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷比；Kn：第n個(gè)污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷比；Km：第m區(qū)的等標(biāo)污染負(fù)荷比；P：整個(gè)探討區(qū)域內(nèi)各評價(jià)區(qū)的等標(biāo)污染負(fù)荷（Pm）之和。253.1.3水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)（1）評價(jià)因子與采樣：——評價(jià)因子：是指進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量評價(jià)時(shí)所接受的對表征環(huán)境質(zhì)量具有代表性的主要污染元素。評價(jià)因子主要依據(jù)評價(jià)目的、環(huán)境污染狀況、評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)系列和檢測水同等進(jìn)行選擇。一般選擇能反映基本質(zhì)量狀況的和在環(huán)境中起主要作用的因子。——采樣：范圍、時(shí)間、采樣斷面及采樣點(diǎn)的布設(shè)263.1.3水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)（2）水環(huán)境質(zhì)量評價(jià)：可接受文字分析描述和數(shù)學(xué)方法?？煞譃閱雾?xiàng)評價(jià)和綜合評價(jià)?！h(huán)境質(zhì)量評價(jià)指數(shù)評價(jià)法：依據(jù)水質(zhì)組分濃度相對其環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的大小來推斷水的質(zhì)量狀況。分為算數(shù)均值法、加權(quán)平均法和幾何平均法。273.2水污染負(fù)荷預(yù)料3.2.1概述3.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料3.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料283.2.1概述水污染負(fù)荷是反映對某水體輸入污染物質(zhì)強(qiáng)度的度量。某一水域某一時(shí)段內(nèi)的輸入污染物數(shù)量稱污染負(fù)荷量，其變更過程稱污染負(fù)荷過程。

依據(jù)污染源在流域上的分布特征不同，污染負(fù)荷的來源可分為點(diǎn)源和非點(diǎn)源。是指那些污染源的產(chǎn)生地點(diǎn)比較集中，以“點(diǎn)”的形式將污染物排放到環(huán)境中的污染源。是指以“面”的形式向環(huán)境排放污染物的污染源。“面”是一個(gè)形象用詞，為無處不在不所不定之意。293.2.1概述污染源預(yù)料是水污染防治規(guī)劃中一個(gè)最不確定的因素，由于影響污水排放的因素很多，想要精確駕馭眾多因素的變更規(guī)律幾乎不行能。目前的做法是依據(jù)過去和現(xiàn)在的變更規(guī)律推想今后的發(fā)展，對一個(gè)流域或區(qū)域的污水排放作出宏觀預(yù)料。考慮到預(yù)料結(jié)果的不確定性，水污染防治規(guī)劃的應(yīng)對措施是，以現(xiàn)有污廢水和污染物總量或可信的近期預(yù)料量為基礎(chǔ)，規(guī)劃水污染防治的工程措施，并留有確定的余量，作為發(fā)展之需。30生化需氧量（Biochemicaloxygendemand簡稱BOD）：生化需氧量是指好氧微生物以水中有機(jī)物為養(yǎng)分源，在增長繁殖，呼吸過程中所消耗的氧量。化學(xué)需氧量(Chemicaloxygendemand簡稱COD)：是指以重鉻酸鉀（K2Cr2O7）或高錳酸鉀（KMnO4）為氧化劑，氧化水中的還原性物質(zhì)所消耗氧化劑的量，結(jié)果折算成氧的量（以mg/L計(jì)）。溶解氧(Dissolvedoxygen簡稱DO)：指溶解在水中的分子態(tài)氧（O2），簡稱DO）水中溶解氧的含量與大氣壓、水溫及含鹽量等因素有關(guān)。大氣壓力下降、水溫上升、含鹽量增加，都會導(dǎo)致溶解氧含量減低。

313.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料點(diǎn)源污染一般分為生活污水和工業(yè)廢水兩種類型。生活污水的成分比較固定，但隨地區(qū)的不同，污水的濃度將有所不同。（淘米、洗菜、盥洗、淋浴、洗滌……一般不含有毒素）工業(yè)廢水比較困難，不同類型工廠企業(yè)排放的廢水差別較大。（造紙廠、煤氣廠、煉油廠、電鍍廠、火電廠……）污染物負(fù)荷量預(yù)料涉及因素很多，使得預(yù)料的精確定性受到確定限制，因此，實(shí)際工作中常常同時(shí)接受幾種方法預(yù)料，比較分析后，接受合理牢靠的成果。323.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料（1）回來分析法：多用于預(yù)料線性變更的量或通過數(shù)學(xué)變換可以轉(zhuǎn)化為線性變更的量。基礎(chǔ)是多年的觀測數(shù)據(jù)。Q=a+bt其中：Q為預(yù)料年的污水排放量；t為從基準(zhǔn)年到預(yù)料年的時(shí)間間隔；a和b是可以依據(jù)歷史資料通過回來分析標(biāo)定的系數(shù)，分別稱為截距和斜率。333.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料假如已知多年（ti）的污水排放量數(shù)據(jù)（Qi）按下式計(jì)算a和b:式中：ti為計(jì)算數(shù)據(jù)的任一年份；Qi為對應(yīng)ti的污水排放量。公式與曲線的擬合精度可以用相關(guān)系數(shù)r（r≤1）表示，r越大擬合程度越高。34例1已知某城市連續(xù)11年的污水排放數(shù)據(jù)（見表），試預(yù)料10年以后（第21年）該城市污水排放量。年（ti）1234567891011污水量/(*104m3/d)1.821.881.951.992.052.102.172.252.332.482.55年份(ti)1234567891011合計(jì)實(shí)際值Qi1.821.881.951.992.052.102.172.252.332.482.5523.57計(jì)算值Qi1.791.861.932.002.072.142.212.292.362.432.5023.58353.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料（2）彈性系數(shù)法：一個(gè)系統(tǒng)中假如存在兩個(gè)相關(guān)的變量xi和yi，彈性系數(shù)e的定義為兩個(gè)變量相對增長量的比值，即：e=(△y/y)/(△x/x)當(dāng)e>0,y的變更率與x的變更率同向；e=0，y不隨x變更；e<0，y的變更率與x的變更率反向。彈性系數(shù)法依據(jù)變量之間的變更率的相對關(guān)系進(jìn)行預(yù)料，與回來分析法相比，牢靠性和預(yù)料精度都有確定程度的提高。363.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料（3）污染負(fù)荷影響因素預(yù)料：指數(shù)外延預(yù)料模型式中：P0為基準(zhǔn)年（t=0）的變量值；t為基準(zhǔn)年起先至預(yù)料年份的市價(jià)；P為預(yù)料的第t年的變量值；為預(yù)料期內(nèi)預(yù)料變量的平均增長率。預(yù)料人口、GDP等3.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料皮爾生長曲線預(yù)料模型：龔柏茲預(yù)料模型37383.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料（4）工業(yè)廢水污染負(fù)荷預(yù)料：包括工業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水量和各種污染物量。——工業(yè)廢水排放量預(yù)料：其中：Qgt為某地區(qū)第t年的工業(yè)廢水排放量，萬t/a；Vit為第t年該地區(qū)i行業(yè)的工業(yè)產(chǎn)值，萬元/a；dit為第t年該地區(qū)i行業(yè)平均的萬元工業(yè)產(chǎn)值廢水排放量，t/萬元，Pit為第t年該地區(qū)i行業(yè)工業(yè)用水重復(fù)率；n為該地區(qū)第t年的工業(yè)行業(yè)數(shù)。393.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料——工業(yè)廢水排放量預(yù)料（簡潔）：式中：Wt——預(yù)料年工業(yè)廢水排放量；W0——基準(zhǔn)年工業(yè)廢水排放量；rw——工業(yè)廢水排放量年平均增長率；t——基準(zhǔn)年至某水平年的時(shí)間間隔。403.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料——工業(yè)污染物排放量預(yù)料：式中：Wgt為某地區(qū)第t年某種污染物排放量（即污染負(fù)荷量），萬t/a；Qgit為該地區(qū)第t年i行業(yè)的廢水排放量，萬m3/a；mit為該地區(qū)第t年i行業(yè)排放廢水的某種污染物濃度t/m3;R為污水處理率，由該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃確定。413.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料——工業(yè)污染物排放量預(yù)料（簡潔）：式中：Wi——預(yù)料年份污染物排放量，t;qi——預(yù)料年份工業(yè)廢水排放量，m3;q0——基準(zhǔn)年工業(yè)廢水排放量，m3；——含某污染物廢水工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)或廢水中污染物濃度，mg/L；W0——基準(zhǔn)年某污染物排放量，t。423.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料（5）生活污水污染負(fù)荷預(yù)料：生活污水的排放量，排放的各種污染物量?！钗鬯欧帕款A(yù)料：式中：Qst為某地區(qū)設(shè)計(jì)水平年（t）的生活污水排放量，萬m3/a；at為該地區(qū)設(shè)計(jì)水平年的人均每日生活用水量，L/(人.d)；bt為該地區(qū)設(shè)計(jì)水平年的城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村人口數(shù)，萬人；為該地區(qū)生活用水中變?yōu)槲鬯欧诺谋壤禂?shù)；為該地區(qū)設(shè)計(jì)水平年的人均每日生活污水排放量，L/(人.d)433.2.2點(diǎn)源污染負(fù)荷預(yù)料——生活污水污染物負(fù)荷預(yù)料：式中，Wst為某水平年t某地區(qū)生活污水的某種污染物負(fù)荷量；Cs為該地區(qū)生活污水Qst中某種污染物的濃度。443.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料（1）面源污染:

面源污染是流域面積范圍上高度離散排放污染物的污染源所形成的污染。其中最多、最主要的是在降雨徑流的淋洗和沖刷作用下，大氣、地面和地下分布的各種各樣的污染，被帶入江河、湖泊等水體而造成的污染，因此，常稱降雨徑流污染為面源污染。453.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料形成過程：（1）降雨徑流過程。首先降雨期間雨滴淋洗大氣中的漂移物，從而使降水含有確定的雜質(zhì)；（2）產(chǎn)沙輸沙過程。降雨落到地面后，在透水區(qū)，如坡地、草地、森林、農(nóng)田等通過地面徑流沖刷，使得吸附在泥沙顆粒上的和溶于水中的污染物隨徑流進(jìn)入江河湖泊；在不透水區(qū)，雨水產(chǎn)生的徑流，干脆沖刷和淋溶積累在地面的污染物，以吸附態(tài)、溶解態(tài)的形式流入江河湖泊；（3）污染物隨水流運(yùn)動中的遷移轉(zhuǎn)化過程。例如污染物隨泥沙的沉浮，BOD降解，氮、磷被藻類吸取。463.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料（2）面源污染特征:與點(diǎn)源污染相比，面源污染具有以下特征①時(shí)間上的隨機(jī)性和間歇性②空間分布上的廣泛性③發(fā)朝氣理的困難性④污染物組成和負(fù)荷的不確定性⑤限制和管理上的困難性473.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料（3）面源污染分類:農(nóng)村面源污染：種植業(yè)的肥料和農(nóng)藥流失；散養(yǎng)和放養(yǎng)的畜禽糞尿隨降水徑流的流失；農(nóng)村居民生活污水流失和生活垃圾淋濾液的流失。城市面源污染：城市地表沉積物，城市土地運(yùn)用功能不同，其沉積物的組成也不同。大多來自屋面、道路和廣場等不透水的下墊面，也來自公園、綠地等透水地面。483.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料（4）面源污染參數(shù)調(diào)查：——流域地形識別：包括流域及子流域邊界及面積的確定，流域內(nèi)水系的組成與流向，地形的坡向、坡長和坡度等。識別子流域的目的是使得每一個(gè)子流域的各種自然特征趨于一樣，以便進(jìn)行污染源的識別?？梢越柚鷤鹘y(tǒng)的紙質(zhì)地圖和等高線完成，也可以利用數(shù)字高程模型（DEM）完成。DEM(digitalelevationmodel)是表征地面高程空間分布的數(shù)字地面模型，是描述區(qū)域地形信息的有效工具，在提取面源重要參數(shù)（如坡度、坡長、匯水區(qū)面積及邊界、河流水系、河道坡度等）方面發(fā)揮著重要的作用。4950——土地利用類型識別：土地利用類型是自然因素和經(jīng)濟(jì)因素的綜合體現(xiàn)，表征了確定時(shí)期內(nèi)相對穩(wěn)定的地面覆蓋物、經(jīng)濟(jì)活動、管理措施等，與面源污染親密相關(guān)。5152——流域土壤類型識別：土壤顆粒自身含有多種金屬、非金屬、有機(jī)物質(zhì)，顆粒表面吸附和黏附著大量污染物，它們會隨著降水徑流進(jìn)入水體，污染限制區(qū)的土壤類型是面源估算的重要數(shù)據(jù)。我國1992年將全國的土壤分成1212個(gè)土綱、29個(gè)亞綱、61個(gè)土類和231個(gè)亞類的高級分類單元；基層分類單元為土屬、土種和變種，以土種為基本單元。5354——流域降水量：包括雨水、雪、雹等溶化后的液態(tài)水在內(nèi)的空中落下的水稱為降水，以降水深度mm計(jì)算。一年中的降水總量稱為降水量。流域內(nèi)年降水量一般是流域內(nèi)多個(gè)雨量站年降水量的平均值?！治g模數(shù)：是對土壤侵蝕量的度量，一般用t/(km2.a)。土壤侵蝕量可以用土壤流失方程表達(dá)：A=RKLSCP55——現(xiàn)場試驗(yàn)：目的是在實(shí)際條件下通過對降雨-徑流-遷移-流出的流量和污染物量的視察數(shù)據(jù)，計(jì)算試驗(yàn)條件下的面源污染物的輸出系數(shù)，以便推廣到條件類似的區(qū)域。56方法試驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)類型源試驗(yàn)根據(jù)區(qū)域不同土地利用類型，選擇或建立若干能夠代表該類型的試驗(yàn)小區(qū)，進(jìn)行降雨后的水質(zhì)水量同步監(jiān)測能夠很好反應(yīng)不同土地利用類型污染物流失量的變化規(guī)律及其影響因素。工作量大，所需經(jīng)費(fèi)較多流域試驗(yàn)在流域出口設(shè)置斷面，進(jìn)行降雨后的水量水質(zhì)同步監(jiān)測，研究匯水區(qū)內(nèi)降雨-徑流-污染物流失的關(guān)系能夠較直觀、準(zhǔn)確地反應(yīng)面源污染對水體的影響、污染物負(fù)荷。流失總量的估算準(zhǔn)確度高工作量大，要求有較好的采樣、分析條件以及詳盡的水文記錄徑流場試驗(yàn)選擇面積在1km2左右的能夠代表研究區(qū)域基本類型特征的封閉或半封閉小流域，通過適當(dāng)?shù)男拗螅M(jìn)行降雨后水質(zhì)水量同步檢測，研究降雨-徑流-污染物流失的相互關(guān)系能夠由小及大地估算出研究區(qū)域污染物流失量，工作量和經(jīng)費(fèi)相對較小不能準(zhǔn)確定量分析；不適應(yīng)于土地利用類型復(fù)雜、地域變化的區(qū)域人工降雨試驗(yàn)在人為控制的情況下研究面源污染負(fù)荷與影響因素的相關(guān)關(guān)系突出了主要因素的作用，易定量化不能夠直接應(yīng)用于面源污染負(fù)荷的計(jì)算，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備和場地要求較高573.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料面源污染負(fù)荷預(yù)料步驟：（1）將探討區(qū)域按地形、地貌、土壤和土地利用狀況劃分為若干類型的單元。（2）對每種類型選擇代表小區(qū)，開展確定時(shí)間（至少一個(gè)水文年）的降雨徑流污染試驗(yàn)。（3）依據(jù)試驗(yàn)資料建立代表小區(qū)的降雨徑流污染負(fù)荷計(jì)算模型。（4）將建立的各代表小區(qū)的計(jì)算模型應(yīng)用于相應(yīng)類型的單元區(qū)，計(jì)算探討區(qū)域的面源污染負(fù)荷。583.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料面源污染負(fù)荷模型：閱歷公式法單位線法數(shù)學(xué)模型法類似水文中的降雨徑流預(yù)報(bào)，一是預(yù)料降雨產(chǎn)生的污染負(fù)荷量，稱產(chǎn)污量（類似凈雨量）；二是負(fù)荷過程（類似流量過程）593.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料——閱歷公式法產(chǎn)污量預(yù)料：（1）劃分小單元；（2）依據(jù)閱歷公式，依據(jù)設(shè)計(jì)降雨計(jì)算各單元的徑流量、土壤流失量和產(chǎn)污量；Rs為地面徑流量，mm；P為降雨量，mm；S為流域土壤蓄水實(shí)力，mm；CN為徑流曲線數(shù)。60Ms為單位面積上土壤流失量，即土壤侵蝕模數(shù)，t/hm2；K為土壤可蝕性因子；Rp為降雨能量因子，反映降雨雨滴能量對土壤侵蝕作用，由暴雨強(qiáng)度、雨量的綜合分析公式計(jì)算；Ls為坡度-長度因子，依據(jù)坡面長度和坡度由公式計(jì)算；C為植物覆蓋因子，依據(jù)土地利用和植物覆蓋狀況查表確定；B為侵蝕限制措施因子，依據(jù)土地利用狀況和限制土壤侵蝕措施查表確定。LDkt為k單元區(qū)單位面積上某種溶解態(tài)污染物第t天的產(chǎn)出量，kg/hm2；LSkt為k單元區(qū)單位面積上，某種固態(tài)污染物第t天的產(chǎn)出量，kg/hm2；CDkt為k單元區(qū)第t天某種溶解態(tài)污染物的濃度，mg/L；CSkt為k單元區(qū)第t天某種固態(tài)污染物的濃度，mg/kg；Rs，kt為k單元區(qū)第t天的地表徑流量，cm；MSkt為k單元區(qū)單位面積上第t天的土壤流失量，t/hm2;TDk為k單元區(qū)溶解態(tài)污染物沿地表向流域出口輸移的比例系數(shù)；TSk為k單元區(qū)固態(tài)污染物沿地表向流域出口輸移的比例系數(shù)。3.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料（3）各單元區(qū)產(chǎn)污量之和，即為探討區(qū)域的產(chǎn)污量。61LD、LS分別為全流域1~n天溶解態(tài)和固態(tài)污染物的產(chǎn)出量，kg/hm2；Ak為k單元的集水面積；其他符號意義同上。623.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料——水污一體單位線法面源污染負(fù)荷過程預(yù)料：一場降雨產(chǎn)生的污染物量，稱產(chǎn)污量。雒文生依據(jù)單位線原理和質(zhì)量守恒原理，提出水污一體單位線法計(jì)算徑流過程和污染負(fù)荷過程。水污一體單位線法，是指用單位線推求各個(gè)時(shí)段的地表凈雨形成的地表徑流中，自然而然地包含了相應(yīng)的產(chǎn)污量，并表現(xiàn)為該時(shí)段產(chǎn)流中的污染物濃度，以此同時(shí)推求徑流過程和污染負(fù)荷過程。633.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料（1）計(jì)算地面產(chǎn)流（地面凈雨）過程，得各時(shí)段地面產(chǎn)流量Rs,j；（2）計(jì)算地面徑流的產(chǎn)污過程。由地面徑流量與于產(chǎn)污量相關(guān)圖，推求地面產(chǎn)流的產(chǎn)污過程，即各個(gè)時(shí)段的產(chǎn)污量Ws,j；（3）計(jì)算各時(shí)段地面產(chǎn)流量的污染物濃度。用各時(shí)段產(chǎn)污量除以各時(shí)段地面產(chǎn)流量；（4）計(jì)算時(shí)段地面產(chǎn)流量形成的地面徑流過程和負(fù)荷過程。（5）計(jì)算流域出口斷面的地面流量過程及其污染物負(fù)荷過程。將上步計(jì)算的Qsj,i、Lsj,i分別依時(shí)程疊加，得出口斷面的地面流量過程Qsi和污染物負(fù)荷過程Lsi；（6）計(jì)算流域出口斷面的流量過程和污染物負(fù)荷過程。將上步計(jì)算的Qsi、Lsi分別加上相應(yīng)的基流流量和基流的污染負(fù)荷，即得出口斷面的流量過程和污染物負(fù)荷過程643.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料——SWAT數(shù)學(xué)模型法面源污染負(fù)荷預(yù)料：須要用到水文、模擬、優(yōu)化、計(jì)算機(jī)等技術(shù)。3.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料1.單元區(qū)劃分利用DEM（DigitalElevationModel）和流域資料，將整個(gè)流域劃分為很多單元子流域（或稱單元區(qū)）。三種：自然子流域、山坡和網(wǎng)格；進(jìn)一步劃分水文響應(yīng)單元：依據(jù)植被覆蓋和土壤的不同而變更，分別計(jì)算產(chǎn)流量；653.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料2.輸入有關(guān)信息資料氣象數(shù)據(jù)（降雨量、蒸發(fā)量、最高最低氣溫、相對濕度、太陽輻射量、風(fēng)速等）；水文響應(yīng)單元信息（土地利用、植被分布、耕作方式、作物生長狀況等）；地下水運(yùn)動數(shù)據(jù)（滲透系數(shù)、土層結(jié)構(gòu)、土壤容重、空隙率、含水量等）；河流參數(shù)（流域面積、坡度、坡長、河流主河道長度、平均坡降）。663.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料3.單元子流域水文及污染負(fù)荷計(jì)算（1）徑流過程計(jì)算。通過地表徑流，土壤水、壤中流、深層地下水和地表匯流、壤中流匯流和地下匯流，計(jì)算單元子流域的徑流過程。67SWAT是一個(gè)物理基礎(chǔ)的模型，可以進(jìn)行連續(xù)時(shí)間序列的模擬。SWAT模擬的流域水文過程分為水循環(huán)的陸面部分（即產(chǎn)流和坡面匯流部分）和水循環(huán)的水面部分（即河道匯流部分）。前者限制著每個(gè)子流域內(nèi)主河道的水、沙、養(yǎng)分物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)等的輸入量；后者確定水、沙等物質(zhì)從河網(wǎng)向流域出口的輸移運(yùn)動。整個(gè)水分循環(huán)系統(tǒng)遵循水量平衡規(guī)律：68式中：swt(mm)是土壤最終含水量，sw0(mm)土壤初始含水量，t為時(shí)間(day)，

Rday(mm)為第i天總降水量，Qsurf(mm)是第i天地表徑流總量，Ea(mm)是第i天蒸散總量，wseep(mm)第i天土壤側(cè)流總量，

Qgw(mm)第i天地下徑流總量。69（2）計(jì)算土壤侵蝕輸沙過程。（3）N、P和農(nóng)藥的污染負(fù)荷過程70Sed為日產(chǎn)沙量，t；Qsurf為日地表徑流量，mm；qpeak為峰值流量，m3/s;areahru為單元區(qū)面積，hm2；KUSLE、CUSLE、PUSLE、LSUSLE分別為USLE方程中的土壤可蝕性因子、作物經(jīng)營管理因子、土壤侵蝕防治措施因子和坡度-長度因子；CFRG為地面粗糙度因子。3.2.3面源污染負(fù)荷預(yù)料4.流域出口的徑流和污染負(fù)荷過程計(jì)算（1）徑流過程計(jì)算。1）河段輸移損失；2）河道匯流計(jì)算；3）水庫調(diào)蓄演算；（2）輸沙過程計(jì)算；（3）污染負(fù)荷過程計(jì)算。71SWAT模型所需的數(shù)據(jù)有地形、土壤、土地利用、氣象、水文、養(yǎng)分物質(zhì)等，依據(jù)探討目的不同可以選擇建立不同的數(shù)據(jù)庫，模型本身帶有LandCover/PlantGrowthDatabase、UrbanDatabase數(shù)據(jù)庫。除此之外，還須要結(jié)合探討區(qū)域的特點(diǎn)和探討目的，建立用戶數(shù)據(jù)庫，其中包括耕作數(shù)據(jù)庫、殺蟲劑數(shù)據(jù)庫、養(yǎng)分物質(zhì)數(shù)據(jù)庫、土壤數(shù)據(jù)庫。模型數(shù)據(jù)處理流程如圖所示7273743.3水環(huán)境質(zhì)量預(yù)料3.3.1概述3.3.2水質(zhì)預(yù)料要點(diǎn)3.3.3水質(zhì)預(yù)料方法753.3.1概述水質(zhì)預(yù)料的必要性：就一個(gè)大的水體而言，如河流或湖泊，由于人力和物力的限制，我們不行能把取樣監(jiān)測點(diǎn)布置的很密，采樣監(jiān)測的頻率也不行能很高，因此用這些有限的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)來評價(jià)整個(gè)水體的水質(zhì)狀況，就須要在駕馭污染物在水環(huán)境的空間和時(shí)間的變更規(guī)律的基礎(chǔ)上，對水質(zhì)進(jìn)行預(yù)料。水質(zhì)預(yù)料概念：是在已知（實(shí)測或預(yù)料）水質(zhì)初始量（或污染來源量）的基礎(chǔ)上，依據(jù)水流的運(yùn)動規(guī)律，以及水中污染物的物理運(yùn)動、化學(xué)反應(yīng)和生化作用等演化規(guī)律（通過數(shù)學(xué)模型表達(dá)），預(yù)估水體或水體中某一點(diǎn)水質(zhì)將來的變更。763.3.2水質(zhì)預(yù)料要點(diǎn)確定預(yù)料目標(biāo)：由于預(yù)料的目的不同，所需的