水資源學教程-水資源保護.ppt

1、第七章 水資源保護,水資源保護（water resources protection），是通過行政、法律、工程、經(jīng)濟等手段，保護水資源的質(zhì)量和供應(yīng)，防止水污染、水源枯竭、水流阻塞和水土流失，以盡可能的滿足經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展對水資源的需求。,成分極其復雜，量大面廣，有毒物質(zhì)含量高,7.1水污染特征分析,7.1.1水體中污染物的來源 一般來講，水體中的污染物來源主要包括以下三個方面： 工業(yè)生產(chǎn)過程排出的廢水、污水和廢液等，統(tǒng)稱工業(yè)廢水； 人們?nèi)粘Ｉ钪信懦龅母鞣N污水混合液，統(tǒng)稱生活污水； 通過土壤滲漏或排灌渠道進入地表和地下水的農(nóng)業(yè)用水回歸水，統(tǒng)稱農(nóng)田退水； 大氣環(huán)流中的各種污染物質(zhì)（如汽車尾氣、

2、酸雨煙塵等）的沉降，也是水體污染的來源。,7.1.2水污染的分類 按污染的屬性分類 物理性污染 化學性污染 生物性污染 按污染源的分布狀況分類 點源污染 工業(yè)廢水和城鎮(zhèn)生活污水 的排放所造成的污染 面源污染 流域廣大面積上的降雨 徑流污染,按照受污染水體的分類,河流污染,湖泊污染,水庫污染,地下水污染,容易消除與控制 ，污染影響范圍大,難治理,過程緩慢，不易發(fā)現(xiàn)和難以治理,沉淀作用強，稀釋混合能力較差,7.1.3水污染的主要危害 水污染能使水體產(chǎn)生物理性、化學性和生物性的危害。,指惡化感官性狀，減弱浮游植物的光合作用，以及由熱污染、放射性污染帶來的一系列不良影響,指化學物質(zhì)降低了水體自凈能力，

3、毒害動植物，破壞生態(tài)系統(tǒng)平衡，引起某些疾病和遺傳變異，腐蝕工程設(shè)施等,主要指病源微生物隨水傳播，造成疾病蔓延,水體中含有不同的污染物產(chǎn)生的危害也是不相同的。 水體中氮、磷等營養(yǎng)元素增多會引起富營養(yǎng)化現(xiàn)象。 重金屬毒性強，飲用水含微量重金屬，即可對人體產(chǎn)生毒性效應(yīng)。 石油類污染物進入水體后會影響水生生物的生長，降低水資源的使用價值，降低水產(chǎn)品的使用價值。 酚類化合物具有較弱的毒性。長期攝入超過人體解毒劑量的酚，會引起慢性中毒。 水體中氰化物含量超標能抑制細胞呼吸，引起細胞內(nèi)窒息，造成人體組織嚴重缺氧的急性中毒。 病原微生物可引起各類腸道傳染病。,7.2水功能區(qū)劃分,7.2.1水功能區(qū)劃分的目的

4、確定各水域的主導功能及功能順序，制定水域功能不遭破壞的水資源保護目標。 科學地計算水域的水環(huán)境容量，達到既能充分利用水體自凈能力、節(jié)省污水處理費用，又能有效地保護水資源和生態(tài)系統(tǒng)、滿足水域功能要求的目標。 排污口的優(yōu)化分配和綜合整治，將水資源保護的目標管理落實到污染物綜合整治的實處，從而保證水功能區(qū)水質(zhì)目標的實現(xiàn)。,7.2.2水功能區(qū)劃分的指導思想及原則 指導思想 水功能區(qū)劃分應(yīng)結(jié)合流域或區(qū)域水資源開發(fā)利用規(guī)劃及經(jīng)濟社會發(fā)展規(guī)劃，并根據(jù)水資源的可再生能力和自然環(huán)境的承受能力，科學合理地開發(fā)和保護水資源，促進經(jīng)濟社會和生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，保障經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。,基本原則

5、 前瞻性 統(tǒng)籌兼顧，突出重點 分級與分類相結(jié)合 水質(zhì)與水量統(tǒng)一考慮 便于管理，實用可行,7.2.3水功能區(qū)劃分的步驟和依據(jù) 我國目前的水功能區(qū)劃分采用的是兩級體系，即一級區(qū)劃和二級區(qū)劃。 一級區(qū)劃要求在宏觀上解決水資源開發(fā)利用與保護的問題，主要協(xié)調(diào)地區(qū)間關(guān)系，并考慮發(fā)展的需求；二級區(qū)劃主要協(xié)調(diào)各用水部門之間的關(guān)系。 根據(jù)圖7-1水功能區(qū)體系的示意圖所示，進一步詳細闡述一級區(qū)劃和二級區(qū)劃的步驟及依據(jù)。,圖7-1 水功能區(qū)劃分級分類體系示意圖,一級區(qū)劃 水功能一級區(qū)劃分的程序是：首先劃定保護區(qū)，然后劃定緩沖區(qū)和開發(fā)利用區(qū)，最后劃定保留區(qū)。 保護區(qū)，是指對水資源保護、飲用水保護、生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危物

6、種的保護具有重要意義的水域。 其劃分依據(jù)為：源頭水保護區(qū)，即重要河流的源頭河段劃出專門涵養(yǎng)保護水源的區(qū)域；國家級和省級自然保護區(qū)范圍內(nèi)的水域；已建的和在規(guī)劃水平年內(nèi)建成的跨流域、跨省區(qū)的大型調(diào)水工程水源地及其調(diào)水線路；對典型生態(tài)、自然環(huán)境保護具有重要意義的水域。,緩沖區(qū)，是指為協(xié)調(diào)省際間或矛盾突出的地區(qū)間的用水關(guān)系而劃定的水域。 其劃分依據(jù)為：跨省、自治區(qū)、直轄市行政區(qū)域河流、湖泊的邊界水域；河流沿線上下游地區(qū)間或部門間矛盾比較突出或者有爭議的水域，緩沖區(qū)的長度視矛盾的突出程度而定。,開發(fā)利用區(qū)，是指具有滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鎮(zhèn)生活、漁業(yè)、娛樂和凈化水體污染等多種功能要求的水域和水污染控制、治理的

7、重點水域。 其劃分依據(jù)為：取（排）水口較集中，取（排）水量較大的水域（如流域內(nèi)重要城市河段、具有一定灌溉用水量和漁業(yè)用水要求的水域等）。具體劃分可參見水功能二級區(qū)的劃分方法。,保留區(qū)，是指目前開發(fā)利用程度不高，但為今后開發(fā)利用和保護水資源而預留的水域。保留區(qū)內(nèi)水資源應(yīng)維持現(xiàn)狀不遭破壞。 其劃分依據(jù)為：受人類活動影響較少，水資源開發(fā)利用程度較低的水域；目前不具備開發(fā)條件的水域；考慮到可持續(xù)發(fā)展的需要，為今后的發(fā)展預留的水域；劃定保護區(qū)、緩沖區(qū)和開發(fā)利用區(qū)后的其余水域。,水功能二級區(qū)的劃分 劃分的程序是： 首先，確定區(qū)劃具體范圍，包括城市現(xiàn)狀水域范圍以及城市在規(guī)劃水平年涉及的水域范圍； 其次，收集

8、劃分水功能區(qū)的資料，包括水質(zhì)資料、特殊用水要求、以及規(guī)劃資料； 第三，對各水功能二級區(qū)的位置和長度進行適當?shù)膮f(xié)調(diào)和平衡，盡量避免出現(xiàn)從低功能區(qū)向高功能區(qū)躍變的情況； 最后，考慮與區(qū)域水資源綜合規(guī)劃銜接，并進行合理性檢查，對不合理的水功能區(qū)進行調(diào)整。,飲用水源區(qū)，是指為滿足城鎮(zhèn)生活用水需要而保留的水域。 其劃分依據(jù)為：根據(jù)已建生活取水口的布局狀況，結(jié)合規(guī)劃水平年內(nèi)生活用水發(fā)展要求，將取水口相對集中的水域劃為飲用水源區(qū)。劃區(qū)時，盡可能選擇在開發(fā)利用區(qū)上游或受開發(fā)利用影響較小的水域。 工業(yè)用水區(qū)，是指為滿足城鎮(zhèn)工業(yè)用水需要而保留的水域。 其劃分依據(jù)為：根據(jù)工業(yè)取水口的分布現(xiàn)狀，結(jié)合規(guī)劃水平年內(nèi)工業(yè)用

9、水發(fā)展要求，將工業(yè)取水口較為集中的水域劃為工業(yè)用水區(qū)。,農(nóng)業(yè)用水區(qū)，是指為滿足農(nóng)業(yè)灌溉用水需要而保留的水域。 其劃分依據(jù)為：根據(jù)農(nóng)業(yè)取水口的分布現(xiàn)狀，結(jié)合規(guī)劃水平年內(nèi)農(nóng)業(yè)用水發(fā)展要求，將農(nóng)業(yè)取水口較為集中的水域劃為農(nóng)業(yè)用水區(qū)。 漁業(yè)用水區(qū)，是指具有魚、蝦、蟹、貝類產(chǎn)卵場、索餌場、越冬場及洄游通道功能的水域，或養(yǎng)殖魚、蝦、蟹、貝、藻類等水生動植物的水域。 其劃分依據(jù)為：根據(jù)魚類重要產(chǎn)卵場、棲息地和重要的水產(chǎn)養(yǎng)殖場來進行劃分。,景觀娛樂用水區(qū)，是指以景觀、療養(yǎng)、度假和娛樂需要為目的的水域。 其劃分依據(jù)為：根據(jù)當?shù)厥欠裼兄匾娘L景名勝、度假、娛樂和運動場所涉及的水域來進行劃分。 過渡區(qū)，是指為使水質(zhì)

10、要求有差異的相鄰水功能區(qū)順利銜接而劃定的區(qū)域。 其劃分依據(jù)為：根據(jù)兩個相鄰水功能區(qū)的用水要求來確定過渡區(qū)的設(shè)置。,排污控制區(qū)，是指接納生活、生產(chǎn)污廢水比較集中，且所接納的污廢水對水環(huán)境無重大不利影響的區(qū)域。 其劃分依據(jù)為：在排污口較為集中，且位于開發(fā)利用區(qū)下游或?qū)ζ渌盟绊懖淮蟮乃颉?7.2.4水功能區(qū)水質(zhì)目標擬定 水功能區(qū)劃定后，還要根據(jù)水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀、排污狀況、不同水功能區(qū)的特點以及當?shù)丶夹g(shù)經(jīng)濟條件等，擬定各水功能一、二級區(qū)的水質(zhì)目標值。,水功能區(qū)的水質(zhì)目標值是相應(yīng)水體水質(zhì)指標的確定濃度值。 在水功能一級區(qū)中，保護區(qū)應(yīng)按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838-2002）中、類水質(zhì)標準

11、來定，因自然、地質(zhì)原因不滿足、類水質(zhì)標準的，應(yīng)維持水質(zhì)現(xiàn)狀；緩沖區(qū)應(yīng)按照實際需要來制定相應(yīng)水質(zhì)標準，或按現(xiàn)狀來控制；開發(fā)利用區(qū)按各二級區(qū)劃來制定相應(yīng)的水質(zhì)標準；保留區(qū)應(yīng)按現(xiàn)狀水質(zhì)類別來控制。,在水功能二級區(qū)中，飲用水源區(qū)應(yīng)按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838-2002）中、類水質(zhì)標準來定； 工業(yè)用水區(qū)應(yīng)按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準 （GB 3838-2002）中類水質(zhì)標準來定； 農(nóng)業(yè)用水區(qū)應(yīng)按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準 （GB 3838-2002）中V類水質(zhì)標準來定；,漁業(yè)用水區(qū)應(yīng)按照漁業(yè)水質(zhì)標準（GB 11607-89），并參照地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838-2002）中類水質(zhì)標準來定； 景觀娛樂

12、用水區(qū)應(yīng)按照景觀娛樂用水水質(zhì)標準（GB 12941-91），并參照地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838-2002）中類水質(zhì)標準來定； 過渡區(qū)和排污控制區(qū)應(yīng)按照出流斷面水質(zhì)達到相鄰水功能區(qū)的水質(zhì)要求選擇相應(yīng)的水質(zhì)控制標準來定。,7.3污染源調(diào)查與預測,7.3.1污染源調(diào)查 污染源調(diào)查的內(nèi)容與目的 污染源調(diào)查的目的是弄清水域中污染物的種類、數(shù)量、排放方式、排放途徑以及污染源的類型和位置，判斷主要的污染物和主要的污染源，為水資源保護與水環(huán)境治理提供依據(jù)。 根據(jù)污染源分類的不同和調(diào)查目的不同，污染源調(diào)查可分為工業(yè)污染源調(diào)查、生活污染源調(diào)查和農(nóng)業(yè)污染源調(diào)查。,工業(yè)污染源調(diào)查 污染物生產(chǎn)量及排放途徑：污染物

13、種類、數(shù)量、成分、性質(zhì)，排放方式、規(guī)律、途徑，排放濃度、排放量，排放口位置、類型、數(shù)量，控制方法，歷史情況，事故情況； 污染處理工藝：治理方法、治理工藝、綜合利用、投資、效果、運行費用、管理體制等； 污染危害調(diào)查：包括人體健康危害調(diào)查、動植物危害調(diào)查、污染物危害造成的經(jīng)濟損失調(diào)查、危害生態(tài)系統(tǒng)情況調(diào)查； 生產(chǎn)發(fā)展情況調(diào)查：包括生產(chǎn)發(fā)展方向、規(guī)模、指標、布局、污染的治理計劃及預期效果等。,生活污染源調(diào)查 城市居民人口調(diào)查：總?cè)丝?、總戶?shù)、流動人口、年齡結(jié)構(gòu)、密度； 居民用水排水狀況：居民用水類型（集中供水或分散自備水源）、居民生活人均用水量，辦公、旅館、餐飲、醫(yī)院、學校等的用水量、排水量、排水方

14、式及排污途徑； 城市污水和垃圾的處理和處置：城市污水處理總量，污水處理率，污水廠的個數(shù)、分布、處理方法、投資、運行和維護費用，處理后的水質(zhì)；城市垃圾總量、處置方式、處置點分布、管理人員、管理水平、投資和運行費用等。,農(nóng)業(yè)污染源調(diào)查 農(nóng)藥的使用：調(diào)查使用的農(nóng)藥品種、數(shù)量、使用方法、有效成分含量、使用時間、農(nóng)作物品種、使用的年限； 化肥的使用：施用化肥的品種、數(shù)量、方式、時間； 農(nóng)業(yè)廢棄物：作物莖、桿、牲畜糞便的產(chǎn)量，處理和處置方式及其綜合利用情況； 水土流失情況：水土流失面積以及水土流失量。 污染源調(diào)查的方法 污染源調(diào)查方法可分為普查、詳查、重點調(diào)查和典型調(diào)查。,普查就是對各類污染源進行全面調(diào)查

15、。 詳查是在普查的基礎(chǔ)上，針對那些排放量大、影響范圍廣泛、危害嚴重的重點污染源而進行的詳細調(diào)查。 重點調(diào)查是選擇一些對環(huán)境影響較大的污染源進行細致調(diào)查的方法。 典型調(diào)查是根據(jù)所研究問題的目的和要求，在總體分析的基礎(chǔ)上有意識地對區(qū)域內(nèi)一些具有代表性污染源進行細致調(diào)查和剖析的調(diào)查方法。 污染物排放量的估算 確定污染物排放量的方法主要有統(tǒng)計報表法、現(xiàn)場調(diào)查法、排污系數(shù)法等。,統(tǒng)計報表法 統(tǒng)計報表法是指排污單位按照統(tǒng)一的表格形式所規(guī)定的填報內(nèi)容和指標要求等，經(jīng)實際統(tǒng)計后向上級提交報表的方法。 現(xiàn)場調(diào)查法 現(xiàn)場調(diào)查法是通過對某個污染源進行現(xiàn)場測定，得到污染物的排放濃度和流量，然后計算出排放量。 排污系數(shù)

16、法 排污系數(shù)法也稱經(jīng)驗估算法，它是根據(jù)生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品的經(jīng)驗排污系數(shù)和產(chǎn)品產(chǎn)量計算污染物排放量。,計算公式為： QKWT 式中：Q為污染物排放量；K為單位產(chǎn)品的經(jīng)驗排放系數(shù)；W為某種產(chǎn)品的單位時間產(chǎn)量；T為時間。 污染物入河量的估算 污染物入河量，指由入河排污口進入水功能區(qū)的污廢水量和污染物量。,進入河流的污染物量占污染物排放總量的比例通常用污染物入河系數(shù)來表示，其計算公式如下： 式中：kr為入河系數(shù)；W河為污染物入河量；W排為陸域各污染源的污染物排放量。 可采用典型調(diào)查法來推求各污染源的入河系數(shù)。,典型調(diào)查法的原理是，首先選取設(shè)置有獨立入河通道或入河排污口的污染源，分別在污染源排放口和入河

17、排污口監(jiān)測污染物排放量和入河量，可求得污染物的入河系數(shù)；再選取各類典型水域和河段，監(jiān)測其所對應(yīng)的陸域范圍內(nèi)所有污染源的污染物排放量和水域內(nèi)所有排污口的污染物入河量，可求得典型水域所對應(yīng)的陸域范圍的污染物入河系數(shù)。 因排水區(qū)域環(huán)境狀況的不同和污水性質(zhì)的差異，污染物入河系數(shù)變化較大，一般在0.50.9之間。,對有水質(zhì)水量資料的入河排污口，根據(jù)污廢水排放量和水質(zhì)監(jiān)測資料，按下式估算主要污染物入河量： W河Q河C河 式中：W河為污染物入河量；Q河為污廢水入河量；C河為污染物的入河濃度。 對于有污染源排污資料而無入河排污口資料的排污口，其污染物入河量可先用典型調(diào)查法計算出入河系數(shù)，再通過下式計算污染物入

18、河量： W河kr W排,7.3.2污染源預測 污染源預測就是要估計未來某一水平年或幾個水平年污染源所排放的污染物的特性，從而為水資源保護提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 資料的收集和整理 總的來說，預測所需要的資料可分為兩大類：一類是描述污染源自身特征的資料；另一類是對污染源產(chǎn)生外部影響的資料。,此外，還需要對資料進行歸納、整理和插補。 在污染源預測中，經(jīng)過對大量原始資料的整理，可以獲得某地區(qū)近年萬元產(chǎn)值的排污量、人均排污量、工業(yè)增長率、人口增長率、各行業(yè)排污類型等資料，這些資料將直接用于污染源預測。 污染源排放量預測 規(guī)劃水平年污染源排放量預測由城鎮(zhèn)生活污染源預測和工業(yè)污染源預測兩部分組成。,生活污染源排放量

19、的增長主要與城市居住人口數(shù)量增長和居民生活水平提高有關(guān)；工業(yè)污染源排放量的變化主要與區(qū)域工業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝條件、工業(yè)規(guī)模和管理水平等有直接關(guān)系。 生活污水量預測 生活污水量預測計算公式為： Q生 0.365 F 式中：Q生為生活污水量，萬m3； 為預測年份人口數(shù)，萬人；F為人均生活污水量，L/(d 人)；0.365為單位換算系數(shù)。,預測年份人均生活污水量可由該年份的人均生活需水量乘以排放系數(shù)來估算。 預測年份人口數(shù)采用地方規(guī)劃人口數(shù)，當無地方規(guī)劃時，可根據(jù)人口預測模型計算得到。 人口預測模型計算公式為： 式中：P為規(guī)劃水平年的總?cè)丝跀?shù)；N為基準年的總?cè)丝跀?shù)；R為規(guī)劃期內(nèi)的人口年平均增長率；n為

20、規(guī)劃水平年距基準年的年數(shù)。,工業(yè)廢水量預測 工業(yè)廢水量預測的計算公式為： 式中：Q工為預測年份的工業(yè)廢水量，萬m3；D為預測年份工業(yè)產(chǎn)值，萬元；G為基準年萬元產(chǎn)值工業(yè)廢水量，m3/萬元；p為預測年份工業(yè)用水重復利用率的增長率，%； p1、p2為基準年和預測年工業(yè)用水重復利用率，%。 在工業(yè)廢水量預測中，工業(yè)產(chǎn)值采用該地區(qū)工業(yè)規(guī)劃值。萬元工業(yè)產(chǎn)值廢水量由基準年工業(yè)產(chǎn)值和工業(yè)廢水排放量計算求得。,污染物排放量預測 生活污水和工業(yè)廢水中污染物排放量預測計算公式為： 式中：W為預測年份某污染物排放量，t；Q為預測年份生活污水和工業(yè)廢水排放量，萬m3；Q0為基準年生活污水和工業(yè)廢水排放量，萬m3；C0為

21、含某污染物廢水的排放標準，mg/L；W0為基準年某污染物排放量，t。 當某污染物基準年平均濃度大于排放標準時，按排放標準計算總量。,當平均濃度低于排放標準時，用平均濃度計算總量，其計算式由上式變換為下列形式： 污染物入河量預測 在對規(guī)劃水平年污染源排放量預測的基礎(chǔ)上，進而對污染物入河量進行預測。 首先，要確定規(guī)劃水平年的污染物入河系數(shù)。,在確定規(guī)劃水平年污染源排污的入河系數(shù)時，要在對研究區(qū)現(xiàn)狀入河系數(shù)進行調(diào)查的基礎(chǔ)上，對規(guī)劃水平年的城市化水平和城市發(fā)展規(guī)劃進行充分分析，研究城市規(guī)模發(fā)展、截污工程建設(shè)、管網(wǎng)改造、污水入河方案調(diào)整和排污口優(yōu)化等基礎(chǔ)設(shè)施的改變及對污染物入河系數(shù)的影響。 要緊密結(jié)合規(guī)

22、劃水平年區(qū)域及城市產(chǎn)業(yè)布局和工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的規(guī)劃，充分考慮可能造成預測區(qū)域污染物組成和污染物入河系數(shù)變化的因素，確定預測的基本參數(shù)。,在實際工作中，根據(jù)實際情況和綜合考慮上述因素，經(jīng)對現(xiàn)狀值進行適當?shù)男拚驼{(diào)整后，作為規(guī)劃水平年污染物的入河系數(shù)。 在其他條件不變的情況下，污染物入河系數(shù)確定的一般規(guī)律是：集中排污比分散排污值大，有匯水管網(wǎng)條件的比無匯水管網(wǎng)條件的值大，無集中污水處理設(shè)施的比有集中污水處理設(shè)施的值大，短距離排污比長距離排污值大，不易降解的廢污水比易降解的廢污水值大。 將各規(guī)劃水平年的污染物排放量預測值與相應(yīng)規(guī)劃水平年污染物入河系數(shù)相乘，即可求出規(guī)劃水平年的污染物入河量。,為什么要確定

23、設(shè)計水文條件？,7.4水環(huán)境容量的計算與分配,7.4.1水環(huán)境容量的計算 水環(huán)境容量主要是由水功能區(qū)的水質(zhì)目標和水體的稀釋、自凈能力來決定的。 在計算水環(huán)境容量時，首先要分析與之相關(guān)的各種因素，進而選擇適當?shù)乃|(zhì)數(shù)學模型來計算水環(huán)境容量的大小。 設(shè)計水文條件的確定 水環(huán)境容量計算的水文設(shè)計條件，以計算斷面的設(shè)計流量或水量表示。河流常采用設(shè)計流量，湖泊或水庫則采用設(shè)計水位或設(shè)計蓄水量。,水質(zhì)目標濃度Cs和背景濃度CB的確定 水質(zhì)目標濃度Cs可參考水功能區(qū)水質(zhì)目標的擬定原則，或按照水資源保護規(guī)劃的實際要求來制定。 背景濃度CB可按照以下方法來確定： 在有資料的情況下，可選用相應(yīng)水功能區(qū)的水質(zhì)實測資

24、料作為水質(zhì)背景濃度CB ；在資料不足或無資料的情況下，可根據(jù)上一個水功能區(qū)的水質(zhì)目標濃度來確定水質(zhì)背景濃度CB ，即上一個水功能區(qū)的水質(zhì)目標濃度就是下一個功能區(qū)的水質(zhì)背景濃度CB 。,水質(zhì)模型的選擇 通常，可供選擇的水質(zhì)模型很多，在實際應(yīng)用時可根據(jù)需要來選擇合適的模型。一是要視計算對象的需要和所掌握的資料的多少；二是盡可能采用簡單模型解決問題。 不論采用哪種水質(zhì)模型，都要對所采用的模型進行檢驗。 在選定水質(zhì)模型后，再結(jié)合給定的設(shè)計水文條件、水質(zhì)目標濃度Cs和背景濃度CB來求出相應(yīng)水功能區(qū)的水環(huán)境容量。,7.4.2污染物排放總量控制 實施污染物排放總量控制的意義 對污染物采取單一的濃度控制，雖然

25、可以使污染源達標排放，但有時卻超出了河流的納污能力，使河流受到嚴重污染。再加上全國性的工業(yè)廢水排放標準往往不能把所有地區(qū)和所有情況都包括進去，在執(zhí)行過程中會遇到一些具體問題。 為了解決這些問題，可以采取總量控制的方法。,總量控制是根據(jù)受納水體的水環(huán)境容量，將所有污染源的排污總量控制在水體所能承受的范圍之內(nèi)，即污染源的排污總量要小于水環(huán)境容量,污染物控制量和削減量的確定 根據(jù)總量控制原則，污染物入河量應(yīng)該與相應(yīng)水功能區(qū)的水環(huán)境容量相適應(yīng)。必須對進入水功能區(qū)的污染物入河量和陸域污染源排放量進行控制和削減。 污染物入河控制量 污染物入河控制量是根據(jù)水功能區(qū)的水環(huán)境容量和污染物入河量，并綜合考慮水功能

26、區(qū)的水質(zhì)狀況、當?shù)乜萍妓胶徒?jīng)濟社會發(fā)展速度等因素，來確定污染物進入水功能區(qū)的最大數(shù)量。,不同的水功能區(qū)入河控制量可采用下面的方法來確定：當污染物入河量大于水環(huán)境容量時，以水環(huán)境容量作為污染物控制量；當污染物入河量小于水環(huán)境容量時，以現(xiàn)狀條件下污染物入河量作為入河控制量。 污染物入河削減量 將水功能區(qū)的污染物入河量與其入河控制量相比較，如果污染物入河量超過污染物入河控制量，其差值即為該水功能區(qū)的污染物入河削減量。,污染物排放控制量 為保證水功能區(qū)的水質(zhì)符合水域功能要求，根據(jù)陸域污染源污染物排放量和入河量之間的關(guān)系表達式，由水功能區(qū)污染物入河控制量所推出的水功能區(qū)相應(yīng)陸域污染源的污染物最大排放數(shù)

27、量，稱為污染物排放控制量。 污染物排放削減量 水功能區(qū)相應(yīng)陸域的污染物排放量與排放控制量之差，即為該水功能區(qū)陸域污染物排放削減量。,7.4.3水環(huán)境容量的分配 水環(huán)境容量的分配，是根據(jù)排污地點、數(shù)量和方式，結(jié)合污染源排污量削減的優(yōu)先順序和技術(shù)、經(jīng)濟的可行性等因素，對各控制水域分配水環(huán)境容量。 水環(huán)境容量分配原則 公平原則 效率原則 水環(huán)境容量充分利用原則 體現(xiàn)水功能區(qū)差異的原則,常用的分配方法介紹 等比例分配法 等比例分配法是在承認各污染源排放現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，將受總量控制的允許排放總量等比例地分配到各水功能區(qū)或污染控制單元所對應(yīng)的污染源中，各污染源等比例分擔排放責任。 按貢獻率削減分配法 按貢獻

28、率削減分配法是按照各污染源對總量控制區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的影響程度大小，按污染物貢獻率大小來削減污染負荷。,費用最小分配法 費用最小分配法是以治理費用作為目標函數(shù)，以環(huán)境目標作為約束條件，使系統(tǒng)的污染治理投資費用總和最小，求得各污染源的允許排放負荷。 其分配采用的方法是優(yōu)化方法，通過優(yōu)化方法求得的結(jié)果能反映系統(tǒng)整體的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。,7.5生態(tài)需水量的估算*,7.5.1生態(tài)需水量的界定 生態(tài)需水量是指以水循環(huán)為紐帶、從維系生態(tài)系統(tǒng)自身的生存和環(huán)境功能角度，相對一定環(huán)境質(zhì)量水平下客觀需求的水資源量。 進一步來說，維系生態(tài)系統(tǒng)最基本的生存條件及其最基本環(huán)境服務(wù)功能所需求的水資源閾值，通常稱

29、為最小生態(tài)需水量。,從生態(tài)需水量的定義可以看出，其有以下內(nèi)涵： 生態(tài)需水量要符合生態(tài)系統(tǒng)自然的時間和空間分布規(guī)律。 生態(tài)需水量是指一個流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)整體的需水量，而不是僅指某類生物個體或群體的需水量。 計算生態(tài)需水量的目的是尋求保障流域內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和健康的水資源合理開發(fā)利用的閾值。 生態(tài)需水量的計算應(yīng)該是在滿足水循環(huán)要求的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)。,7.5.2生態(tài)需水量的計算方法 通常，按水資源的補給功能將流域劃分為河道外和河道內(nèi)兩部分，并以此分別計算各部分的生態(tài)需水量。 河道外生態(tài)需水量為水循環(huán)過程中扣除本地有效降水后，需要占用一定水資源量以滿足植被生存耗水的最基本水量。 河道內(nèi)生態(tài)需水量是維系河流或

30、湖泊生態(tài)平衡的最小水量。,河道外生態(tài)需水量計算方法 其計算步驟為： 依據(jù)一定的標準，將河道外的生態(tài)系統(tǒng)進行逐級分區(qū)，并識別出不同生態(tài)分區(qū)中植被（林、灌、草等）覆蓋的土地類型面積； 參考相關(guān)國家生態(tài)實驗站的草地需水實驗、林地需水實驗等文獻資料，確定不同區(qū)域不同植被類型的蒸發(fā)量； 根據(jù)不同植被類型的空間分布情況，扣除其消耗的有效降雨量后，確定其消耗的水資源量，即為現(xiàn)狀條件下各種植被的河道外生態(tài)需水量。,生態(tài)分區(qū) 為了能從空間上反映出區(qū)域現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)的分布、組成特點，生態(tài)建設(shè)的布局和側(cè)重點，以及生態(tài)需水的差異性規(guī)律，有必要對區(qū)域自然地理范圍進行區(qū)劃以反映不同氣候條件（降水和蒸發(fā)）和水文因素（徑流）對

31、生態(tài)系統(tǒng)的影響。 以西北地區(qū)為例，介紹生態(tài)分區(qū)的實施原則和結(jié)果。 生態(tài)分區(qū)的原則 不同區(qū)域地理氣候、水（分）熱（量）組合的差異性原則,自然環(huán)境條件的相似性和差異性原則 行政界域、水資源分區(qū)完整性原則 水資源條件主導性原則 西北生態(tài)分區(qū) 根據(jù)以上分區(qū)原則，將西北地區(qū)劃分為5個一級分區(qū)，16個二級分區(qū)。 在二級生態(tài)分區(qū)內(nèi)，可通過遙感系統(tǒng)收集的土地利用圖提取相應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的面積資料，為生態(tài)需水量的計算提供基礎(chǔ)資料。,黃土高原東南部亞區(qū),秦嶺北坡亞區(qū),洮河、白龍江流域亞區(qū),阿爾泰山山地亞區(qū),天山亞區(qū),祁連山山地亞區(qū),錫林郭勒高原亞區(qū),陰山鄂爾多斯草原亞區(qū),準噶爾盆地亞區(qū),阿拉善高原亞區(qū),河套灌區(qū)亞區(qū),河

32、西走廊半荒漠區(qū)亞區(qū),青海高原亞區(qū),塔里木盆地亞區(qū),柴達木盆地亞區(qū),青藏高原亞區(qū),量化方法 針對西北地區(qū)，可根據(jù)相應(yīng)的土地資源分類標準將林地和草地劃分為有林地、灌木林、疏林地、其他林地、高覆蓋度草地、中覆蓋度草地和低覆蓋度草地七種類型。 根據(jù)不同地區(qū)不同植被類型的蒸騰量ETi，估算出當?shù)氐暮拥劳馍鷳B(tài)需水量，其計算公式為： 式中：Wout為河道外生態(tài)需水量，m3；Ai為某種植被i相應(yīng)的面積，m2；ETi為某種植被i的年總蒸發(fā)量，mm；P為年降水量，mm；n為植被類型數(shù)量。,在干旱地區(qū)，當土壤的含水量大于土壤的臨界含水量k時，植被的蒸發(fā)是充足的，不受土壤水分的限制；而當土壤的含水量小于土壤的凋萎含水

33、量p時，植被的蒸散發(fā)停止，植被趨于凋萎。 干旱地區(qū)植被的實際蒸發(fā)Eci計算公式可表達為： 式中：i為某種植被的郁閉度；Kci為某種植物的蒸發(fā)系數(shù)；E0為水面蒸發(fā)量。,反映森林中喬木樹冠遮蔽地面程度的指標，由林冠的投影面積與林地面積之比計算,以一年為時間區(qū)間，對上式進行時間積分，可以得到某種植物相應(yīng)的年蒸發(fā)量為： 式中： 為某種植物年平均蒸發(fā)系數(shù)； 為年水面蒸發(fā)量； 為土壤的年平均含水量相對系數(shù)。 河道內(nèi)生態(tài)需水量計算方法 一般河道內(nèi)需水需考慮以下幾個方面：維持河流的水環(huán)境容量；河流水生生物的保護和利用；多沙河流的水沙平衡；河流水力發(fā)電用水；河流航運，等等。,在生態(tài)需水范疇內(nèi)所指的河道內(nèi)需水主要

34、是指具有重大的社會、環(huán)境效益，包括防淤沖沙，水質(zhì)凈化，維持野生動植物生存和繁殖，維護沼澤、濕地一定面積等的生態(tài)需水，不包括諸如水力發(fā)電、航運等生產(chǎn)活動所需的水量。 非汛期河道基本生態(tài)需水量Wb 非汛期河道基本生態(tài)需水量是指在一年的時間里尤其是枯水季節(jié)，為防止由于斷流等情況可能導致河流生態(tài)功能受損河道所需要保持的水量。 其計算方法到目前還沒有統(tǒng)一，比較常用的是“標準流量設(shè)定法”。,7Q10法 即采用90保證率最枯連續(xù)7天的平均水量作為河流最小流量設(shè)計值。 由于該標準要求比較高，鑒于我國的經(jīng)濟發(fā)展水平比較落后，一般河流采用最近10年最枯月平均流量或90保證率最枯月平均流量作為最小生態(tài)需水量。 蒙大

35、拿法 以預先確定的河流年平均流量的百分數(shù)作為生態(tài)需水量估算的標準。 該方法通常在研究優(yōu)先度不高的河段中作為河流流量推薦值時使用，或作為其他方法的一種檢驗。,月（年）保證率設(shè)定法 月（年）保證率設(shè)定法，是7Q10法和蒙大拿法的一種演化算法。 它主要根據(jù)系列水文統(tǒng)計資料，在不同的月（年）保證率（如50%、75%、90%）前提下，以不同的天然徑流量百分比作為河道生態(tài)需水量的等級，分別計算不同保證率、不同等級下的月（年）河道基本生態(tài)需水量。 河道輸沙需水量Ws 為了輸沙排沙，維持沖刷與侵蝕的動態(tài)平衡所需要的那部分生態(tài)需水量稱之為輸沙平衡需水量，簡稱輸沙需水量。,河道內(nèi)水沙沖淤平衡問題，主要受河道外和河

36、道內(nèi)兩方面因素的制約和影響。 河道外的影響主要包括來水來沙條件，它與地質(zhì)、地貌、降水等自然條件和流域土地資源利用、生態(tài)植被保護建設(shè)、水土流失治理，以及河流整治等諸多人工要素有關(guān)。 河道內(nèi)的影響主要是水動力學條件對河床邊界沖刷作用的結(jié)果。 一般情況下，根據(jù)來水來沙條件，可將河道輸沙需水量分為汛期輸沙需水量、非汛期輸沙需水量和洪峰期輸沙需水量。,對于北方河流系統(tǒng)而言，汛期的輸沙量約占全年輸沙總量的80左右，即河流的輸沙功能主要在汛期完成。 汛期輸沙需水量可由下面的公式計算得出： 式中：Ws為汛期輸沙需水量；St為汛期多年平均輸沙量；Cmax為多年最大月平均含沙量的平均值；Cij為第i年第j月的月平

37、均含沙量；n為統(tǒng)計年數(shù)。,生物棲息地維持水量We 生物棲息地維持水量，是指維持河流、湖泊、濕地等生物棲息場所處于健康、平衡的良好狀態(tài)，并能發(fā)揮其正常生態(tài)功能所需要的水量。 河道濕周法 河道濕周法是利用河道濕周（指斷面上水體與河床接觸的那部分長度）作為棲息地的質(zhì)量評判指標來估算期望的河道內(nèi)流量值。 濕周法是基于生態(tài)學假設(shè)，即保護好臨界區(qū)域的水生物棲息地的濕周，也將對非臨界區(qū)域的棲息地提供足夠的保護。,該法需要確定濕周與流量之間的關(guān)系。這種關(guān)系可從多個河道斷面的幾何尺寸流量關(guān)系實測數(shù)據(jù)經(jīng)驗推求，或從單一河道斷面的一組幾何尺寸流量數(shù)據(jù)中計算得出。 濕周法河道內(nèi)流量推薦值是依據(jù)濕周流量關(guān)系圖中影響點（

38、即濕周流量關(guān)系曲線中的拐點）的位置而確定。,圖7-4 濕周與流量的關(guān)系曲線,R2CROSS法 該種方法的河流流量推薦值是基于這樣的假設(shè)，即淺灘是最臨界的河流棲息地類型，而保護淺灘棲息地也將保護其他的水生生物棲息地。 R2CROSS法適用于一般淺灘式的河流棲息地類型。 最小水位法 最小水位法是指根據(jù)湖泊或濕地生態(tài)系統(tǒng)的水位和水深來確定其生態(tài)需水量的計算方法。,最小水位法可表達為，維持湖泊或濕地不同生態(tài)系統(tǒng)需求和滿足不同環(huán)境功能的最小水位中的極大值與水面面積的乘積，可由下面的公式計算得出： 式中：Hmin為維持湖泊不同生態(tài)系統(tǒng)需求和滿足不同環(huán)境功能的最小水位中的極大值；S為水面面積。 環(huán)境納污需水

39、量Wp 不同水體的水力學特性不同，選用的納污能力計算方法也有所不同。,河流納污需水量計算方法 由一定目標下的水環(huán)境容量推求河流的最小設(shè)計流量。 首先將河流劃分為若干河段，并將每一小段看作是一個閉合水體，由河流水質(zhì)模型計算每個河段的水質(zhì)濃度、污染物入河量和水環(huán)境容量，由此計算該河段的環(huán)境納污需水量Qvi（i1，2，n），最后對各河段求和即可得到整個河流的環(huán)境納污需水量。,Qvi必須同時滿足以下條件：Qvi Qwi；QviQni(p)（pp0），其中為河流稀釋系數(shù)；Qwi為i河段達標排放的污水總量；Qni(p)為在不同設(shè)計保證率p下i河段的河道流量。,湖泊生態(tài)需水量計算方法 根據(jù)湖泊的稀釋、自凈功

40、能來計算納污需水量。 在現(xiàn)狀排放量已定的情況下，滿足湖泊稀釋、自凈能力所需的最小需水量如下： 式中：V為枯水期湖泊所需最小蓄水量；T為枯水期時段，取決于湖泊水位年內(nèi)的變化；Qc為現(xiàn)狀污廢水排入量；Cs為水質(zhì)目標濃度；CB為背景值濃度；K為水體中污染物的降解系數(shù)；qs為計算時段內(nèi)從湖泊中排泄的流量。,城市河湖需水量Wc 目前，對城市河湖需水量的計算主要有兩種方法：直接計算法、間接計算法。 直接計算法，就是根據(jù)城市河湖水面面積乘以需水定額直接計算得到，計算公式為： 式中：A為城市河湖水面面積；WD為單位水面需水定額。,間接計算法，是根據(jù)城市人均河湖生態(tài)需水指標乘以人口數(shù)間接計算得到。計算公式為：

41、式中：P為城市人口總數(shù)；U為人均城市河湖需水指標。 由于河道內(nèi)用水在滿足某一種主要需水目標時，還可兼顧其他用水要求，因此，河道內(nèi)的生態(tài)需水量不是上述各項分量的簡單累加，而要根據(jù)它們在水循環(huán)過程中的相互關(guān)系來綜合計算。,一種簡化的河道內(nèi)生態(tài)需水量計算方法為 ： WinWbWsWeWpWcWd 式中：Win為河道內(nèi)總的生態(tài)需水量；Wb為非汛期河道基本生態(tài)需水量；Ws為河道輸沙需水量；We為生物棲息地維持水量；Wp為環(huán)境納污需水量；Wc為城市河湖需水量；Wd為河道內(nèi)生態(tài)需水量重復計算部分。,7.6水資源保護的內(nèi)容、步驟和措施,7.6.1水資源保護的內(nèi)容和目標 水資源保護是為了防止因不恰當?shù)拈_發(fā)利用水

42、資源而造成水源污染或破壞水源，所采取的法律、行政、經(jīng)濟、技術(shù)等綜合措施，以及對水資源進行積極保護與科學管理的做法。 水資源保護主要包括水量和水質(zhì)兩個方面，具體內(nèi)容包括： 一方面是對水量合理取用及其補給源的保護，包括對水資源開發(fā)利用的統(tǒng)籌規(guī)劃、水源地的涵養(yǎng)和保護、科學合理地分配水資源、節(jié)約用水、提高用水效率等，特別是保證生態(tài)需水的供給到位；,另一方面是對水質(zhì)的保護，包括調(diào)查和治理污染源、進行水質(zhì)監(jiān)測、調(diào)查和評價、制定水質(zhì)規(guī)劃目標、對污染排放進行總量控制等，其中按照水環(huán)境容量的大小進行污染排放總量控制是水質(zhì)保護方面的重點。 水資源保護的目標是，在水量方面必須要保證生態(tài)用水，不能因為經(jīng)濟社會用水量的

43、增加而引起生態(tài)退化、環(huán)境惡化以及其他負面影響；在水質(zhì)方面，要根據(jù)水體的水環(huán)境容量，來規(guī)劃污染物的排放量，不能因為污染物超標排放而導致飲用水源地受到污染或危及到其他用水的正常供應(yīng)。,7.6.2水資源保護的步驟,調(diào)查水資源現(xiàn)狀及存在的問題,水功能區(qū)劃工作,預測不同水平年污染負荷變化,計算水環(huán)境容量,計算污染物控制量和削減量,計算生態(tài)需水量,水資源供需分析,制定水資源保護措施,7.6.3水資源保護主要措施 一般來講，水資源保護措施分為工程措施和非工程措施兩大類。 工程措施 水資源保護可采取的工程措施包括水利工程、農(nóng)林工程、市政工程、生物工程等措施。 水利工程措施 通過水利工程的引水、調(diào)水、蓄水、排水等各種措施，可以改善或破壞水資源狀況。,調(diào)蓄水工程措施 通過在江河湖泊上修建一系列的水利工程