老爷海岸滩演变和水环境容量研究(1)
老爷海岸滩演变和水环境容量研究
目录
1 老爷海近五十年以来的岸滩演变 (1)
1.1 1965年和1985年岸线对比 (2)
1.2 1994年和1985年岸线对比 (3)
1.3 2007年和1994年岸线对比 (3)
1.4 2007年和1965年岸线对比 (4)
2 老爷海的水交换能力研究 (4)
2.1 数学模型的建立和验证 (5)
2.2 老爷海潮流动力场分析 (13)
2.3 老爷海近50年以来纳潮面积和纳潮量的变化 (22)
3 老爷海水交换能力研究 (23)
3.1 悬浮物扩散数学模式 (23)
3.2 水交换计算结果及分析 (25)
4 老爷海海水水环境容量的初步估算 (36)
4.1估算模式 (36)
4.2计算参数 (38)
4.3老爷海现状水环境容量评价 (41)
老爷海泻湖位于万宁市南部神州半岛岸段，是一个典型的沙坝—泻湖地貌体系，呈东西向延伸，长约11km，水域面积约5.72m2，水深大多数小于0.5m，仅在边滩之间的中部水域残留不连续的狭窄深槽，深槽水深也仅1.0～2.0m，连接泻湖和外海的潮汐通道口门仅残余50m左右宽，是一个处于消亡状态的泻湖。
老爷海泻湖由外围的几处沿岸山丘形成基本轮廓，如西侧的港门岭、岭尾岭，北侧的大环岭、凤头岭，东北侧的新群岭以及南侧的牛庙岭、渥仔岭和南荣岭等。全新世海侵过程中，这些屹立于岸外海滨的礁屿成为沙堤发育和相互连接的构架，由于山丘和礁屿相隔不远，沿岸沙堤相连分隔开老爷海与外海从而形成狭长的封闭型泻湖。
老爷海形成以后，潮汐通道口门东侧自东向西的沿岸输沙使得口门淤堵缩窄，老爷海纳潮量减小，落潮水流动力减弱，不足以冲刷输运至口门的沿岸输沙，因此口门日益缩小，导致目前老爷海内水流不畅，水交换能力弱，水体自净能力低，水环境恶化。
为了研究老爷海近几十年以来的岸滩演变和水环境容量，我们搜集了不同时期的海图进行对比分析，并利用数学模型工具对老爷海的水交换能力进行模拟。
1 老爷海近五十年以来的岸滩演变
现在通过1965年大洲岛至港门港1:50000海图、1985年坡头湾及大洲岛附近1:30000海图、1994年坡头湾及大洲岛附近1:30000海图以及2007年实测的岸线进行岸线演变对比分析。由于海图出版的年代不同，比例尺也不一样，在海图数字化过程中，存在海图配准和岸线描点的人为偏差，也有海图绘制的偏差，因此，在对比分析中我们仅考虑岸线变化较大的区域。
1.1 1965年和1985年岸线对比
图1-1 1965年和1985年岸线对比
由图1-1可以看出，1985年和1965年的岸线变化最大处是老爷海东侧边滩的围垦，牛庙岭以北水域的围垦使得纳潮面积减小约15%。自潮汐通道口门牛角尾至龙保岸段基本维持不变。另一个变化较大的地方是潮汐通道口门的缩窄，受自东向西沿岸漂沙的影响，潮汐通道口门东侧的沙堤淤长沙体扩大，牛角尾处沙堤向西延伸淤堵泻湖口门，使得口门宽度由1965年的450米减小到1985年的110m，减小了340米，可见在20年的时间内口门宽度已经大为缩窄。
口门的缩窄是纳潮量和沿岸漂沙共同作用的结果，由于泻湖内浅滩的围垦和沿岸山丘的泥沙自然淤积，老爷海的纳潮面积减小，纳潮量随之减小，纳潮量的减小导致落潮水流流速下降，不能够搬运堆积在口门处的沿岸漂沙，从而口门宽度变窄；口门宽度变窄又反作用于纳潮量，使得纳潮量进一步减小从而导致泻湖口门日益缩窄，直至达到新的动态平衡，维持狭窄的口门宽度。
1.2 1994年和1985年岸线对比
由图1-2可以看出，1994年岸线与1985年岸线相比，老爷海浅滩围垦面积进一步扩大，牛庙岭以东、龙保村东北侧、湾仔头以东近岸浅滩和湾仔头对岸浅滩、桥海村以南的近岸浅滩等处都有大面积的围垦发生，使得老爷海的纳潮面积进一步缩小。与此同时，潮汐通道口门宽度略有缩小，缩窄幅度在20m左右。
图1-2 1994年和1985年岸线对比
1.3 2007年和1994年岸线对比
图1-3 2007年和1994年岸线对比
由图1-3可以看出，2007年岸线与1994年的岸线相比，围垦浅滩还在继续扩大，龙保村东侧浅滩、凤头岭东南侧、兴隆农场以南的近岸浅滩、踏头村西南侧浅滩等处都有大面积的围垦发生。与此同时，潮汐通道口门宽度进一步缩窄，缩窄幅度在30m左右，目前老爷海潮汐通道口门宽度仅有60m左右。岸线变迁的原因有边滩围垦，也有人为修筑闸坝和无序抛沙等，特别是局部岸段人为抛沙修筑路坝，如龙保村岸段和凤头岭对岸岸段，使得局部过水通道的横面面积减小，也影响到整个老爷海内部的水体流动和水交换，水流变缓加剧了淤积并且导致水体自净能力降低水质恶化。
1.4 2007年和1965年岸线对比
图1-4 2007年和1965年岸线对比
再通过2007年与1965年的岸线对比来看老爷海的岸滩变迁，由图1-4可以看出，岸线全线向水域退缩，变化最大的牛庙岭以北水域面积减小了55%，同时自龙保至牛角尾的南北两侧岸段几乎都有围垦浅滩。牛角尾处潮汐通道口门宽度由1965年的450m减小到2007年的60m。
2 老爷海的水交换能力研究
为了了解现状条件下老爷海的水交换能力和水环境容量，我们选用目
前应用较为广泛的Elcirc 潮流数学模型工具进行研究。 2.1 数学模型的建立和验证
(1)二维潮流运动方程
0)()(=??
+??+??hv y hu x t ζ (2-1)
2
2
/122)(][][C
v u u g
y
u
h A x u
h A x gh
fvh y
uvh x
uuh t
uh y x +-????
+????
=??+-??+??+??ζ
(2-2) 2
2
/122)(][][C
v u v g y
v
h A x v h A y gh
fuh y
vvh x
uvh t
vh y x +-????+????=??++??+
??+
??ζ
(2-3)
式中，h 为平均海平面起算的海面高度；v u ,为深度平均流速东、北分量；H=ζ+h,为总水深；f 为柯氏参量；Y x A A ,为水平方向的紊动粘滞系数，采用经验公式计算：
c h u g A x /||93.5=
c h v g A y /||93.5=
c 为谢才系数，n h c /6
/1=，n 糙度系数。
(2)定解条件
边界条件
计算域与其它水域相通的开边界1Γ上有：
),,(|),,(*1
t y x t y x ζζ=Γ (2-4)
或
??
?
??==ΓΓ),,(|),,(),,(|),,(*
*11t y x v t y x v t y x u t y x u (2-5)
计算水域与陆地交界的固边界Γ2上有：
02
=?Γn U
(2-6)
式中：n
为固边界法向；),,(*t y x ζ、),,(*t y x u 和),,(*t y x v 为已知值(实测或
准实测或分析值)。式(2-6)中的U 为流速矢量(22v u U +=
)，其物理意义为流速矢量沿固边界的法向分量为零。
● 初始条件
?
?
?
?
???
======),,(),,(),,(),,(),,(),,(0000000
t y x v t y x v t y x u t y x u t y x t y x t
t t t t t ζζ (2-7)
式中：),,(00t y x ζ、),,(00t y x u 和),,(00t y x v 为初始时刻0t 的已知值。 (3)数值方法
● 方程离散计算格式
将一个时间步长分为两个半步长, 在每个半时间步长内，依下述求解过程计算潮位及x ，y 方向流速。离散差分方程如下： 前半步长：
11112
1,21
2
1,2
1,2
1
DZ u
CZ BZ u
AZ n j i n j
i n j i =+++++
+-? (2-8)
11112
1,12
1,2
121,DU CU u
BU AU n j
i n j i n j
i =+++
++++?? (2-9)
1/12
12
1,EV FV v
n j i =++
(2-10)
后半步长：
222212
1,1
,121,DZ v
CZ BZ v
AZ n j i n j i n j i =++++
++-
? (2-11) 22221
1
,12
1,1
,DV CV v
BV AV n j i n j i n j i =++++++
+?? (2-12)
2/21
,2
1EU FU u
n j i =++ (2-13)
上式中AZ1，BZ1，CZ1，DZ1，AU1，BU1，CU1，DU1，AZ2，BZ2，CZ2，AV2，BV2，CV2，DZ2，DV2为已知系数。
(4)本模型采用基本条件
计算区域
模型计算区域选择由17°26′N～19°37′N，109°36′E～111°48′E为外海开边界构成的区域，东西长大约245.1km，南北宽大约242.7km。
模型采用三角形网格剖分计算区域，三角形网格节点数为29739个，三角形网格数为55350个。网格剖分见图2-1，老爷海局部区域见图2-2。
图2-1 模型计算网格
图2-2 模型计算网格(老爷海局部放大)
图2-3 模型计算水深
潮汐现象可视作为许多不同周期振动的叠加，分潮振幅(H)和迟角(g)只与地点有关，称为潮汐调和常数。从理论上讲，分潮的数目是很多的，但大部分影响不大，一般以M2、S2、K1、O1分潮最大，因此计算域的外海开边界选取四个主要分潮(M2、S2、K1、O1)叠加，其值根据历史调查资料计算的调和常数和有关文献提供，在模型计算和调试过程中根据部分水文观测站的实测潮位结果进行实时调整，以尽可能拟合潮位过程线。
模型水深由以下海图给出：中国人民解放军海军司令部航海保证部2005年出版的坡头港及大洲岛附近(海图编号16171，比例尺1:30000)、2006年出版的香港至海防(海图编号10016，比例尺1:1000000)、2005年出版的七洲列岛至大洲岛(海图编号16110，比例尺1:150000)、2001年出版的大洲岛至三亚港(海图编号16170，比例尺1:150000)。所有海图水深都经过绘图水深和平均海平面的转化。
模型计算时间为2009年8月16日至2009年8月20日，时间步长60秒，每半小时输出水位、流速用于模型验证，模型的验证分两部分：潮位验证和流速验证。其中潮位验证采用2009年8月18日至2009年8月19日位于大洲岛对岸的潮位观测资料(潮位站点见图1-4)；流速验证采用海南省海洋开发规划设计研究院2009年8月18日9:00至2009年8月19日10:00位于保定海水域及附近的共9个站点大潮期一个潮周期的同步实测资料(流速站点见图1-4)。
(5)模型验证
潮位和潮流的观测站点见图2-4所示。从潮位验证(见图2-5)和潮流流速流向(见图2-6～图2-14)的验证效果来看，模型的计算结果与实测资料基本吻合，其中潮位的平均绝对误差为7.8cm。流速流向的验证效果基本趋势满足，但由于本海区的潮流动力较弱，实际海流动力受到风应力、温盐斜
压力等其他非潮流动力的影响，而本模型模拟的仅仅为纯潮流驱动力作用下的水动力场，这与实际水动力场存在一定的差异，在潮流动力较弱的情况下，其他非潮流动力的影响可能会大于潮流动力，特别是小于20cm/s的弱潮动力环境下的验证效果一般是可以理解的。因此，我们认为，弱潮环境下的水动力场，对于潮位的验证是首要的，因为潮位受其它非潮汐驱动力的影响较小。本次模拟的潮位验证效果较好，因此我们认为本模型对于项目工程区及附近海区的水动力场具有再现功能，具有通常条件下的参考意义。
图2-4 测流点和验潮点示意图
图2-5 潮位验证
图2-6 大潮期，1#站流速流向验证
图2-7 大潮期，2#站流速流向验证
图2-8 大潮期，3#站流速流向验证
图2-10 大潮期，5#站流速流向验证
图2-11 大潮期，6#站流速流向验证
图2-12 小潮期，7#站流速流向验证
图2-13 小潮期，8#站流速流向验证
图2-14 小潮期，9#站流速流向验证
2.2 老爷海潮流动力场分析
为了分析老爷海区域的潮流动力场情况，绘出大潮、小潮期间涨急、落急时刻的流场见图2-15和图2-16。由图2-15和图2-16可以看出，本海区为弱潮海区，潮流动力较弱，特别是老爷海外海海域如南荣湾、渥仔湾等处的潮流动力非常弱，从模拟结果来看，即使是大潮期，老爷海外海海
区的二维垂向平均涨急、落急流速都在25cm/s 以下。只有在一些岬角处，如马骝角的涨急最大流速可达到40cm/s 。老爷海泻湖口门处的涨落潮流速较急，最大流速可达到1.2m/s 以上，即使是在小潮期(见图2-16)，潮汐通道口门处的最大流速仍然能够达到70cm/s 以上，由此可以看出老爷海泻湖口门处的水动力作用强，在目前状态下落潮流强劲，能够搬运淤堵在口门的沿岸漂沙，基本维持现在的口门宽度。
由流场图可知，老爷海的流态与外海流态存在一定的相位差，涨急落急时刻比外海开阔海洋要滞后3个小时左右。即外海潮汐开始涨潮时，老爷海仍处在落急时刻；而外海潮流开始落潮时，老爷海仍处在涨急时刻。这种潮流和潮汐相位差的产生原因还有待于进一步分析。
图2-17为大潮期一个潮周期内的余流场图，余流的流向通常是泥沙运动和污染物质扩散运移的主要方向。本报告计算了项目区域工程前大潮期两个潮周期的潮流余流场，本报告计算的是欧拉余流场，它表示空间固定点在潮波运动过程中的非线性项作用的结果，欧拉余流的计算方法为各个时刻流速矢量相加再求平均值所得，即：将一个或几个潮周期内的潮流流速分成东、北分量再将东、北分量分别累加求出东、北分量的平均值，然后再合成求得余流。用公式表示为：
(2-14)
由余流场图1-17a 可以看出，本项目所在海区的余流较小，基本都在5cm/s 以下，只有在口门处的余流流速达到15cm/s 左右，余流的方向为落潮流的方向，表明老爷海以落潮流为优势流，落潮优势流使得口门处的物质净输运方向向外海，有利于维持口门宽度和生命力。在口门东侧南荣湾岸段，余流方向自东向西，这使沿岸输沙方向往老爷海口门处输运，口门处的强劲落潮流将来自东侧的沿岸输沙向外海搬运，目前口门处于动态平
1(,)(,)T
R R U V U V dt
T
=
?
衡状态。
由最大流速图2-17b可见，老爷海大部分水域以落潮流为最大流速，小部分以涨潮为最大流速，这是涨落潮流流路分异的结果，由于老爷海大部分水域为类似河道的狭长型形态，因而绝大部分水域以落潮流作用为主，口门处的最大流速可达到120cm/s以上，自牛角尾至龙保水域的最大流速在40cm/s左右，龙保以东水域的最大流速在10cm/s左右；而外海南荣湾海域则以涨潮流为优势流，外海最大流速在30cm/s左右，潮流动力微弱。
总体来说，老爷海内部以落潮流为优势流，口门处落潮流强劲，口门最大流速可达120cm/s，龙保以东水域最大流速只有10cm/s，强劲的落潮流足以维持目前的口门宽度不至于进一步淤窄。
- 16 -
图2-15a 大潮期涨急流场
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图2-15b 大潮期落急流场
- 18 -
图2-16a 小潮期涨急流场
地表水环境容量核定技术报告编制大纲
地表水环境容量核定技术报告编制大纲 根据《全国地表水环境容量核定和总量分配工作方案》（环发[2003]141号）和《2003年－2005年污染防治工作计划》（环办[2003]36号）精神，现制定《全国地表水环境容量核定技术报告编制大纲》（以下简称《大纲》）。 本大纲是水环境容量核定技术报告编制的基本要求，各省（自治区、直辖市）环保局（厅）应参照本大纲编制辖区地表水水环境容量核定技术报告，分流域水系、行政区两个层次汇总、分析，处理好省内市界的衔接关系，提出省界要求和依据，对环境容量大、跨市界的河流进行整体测算，在汇总分析过程中完成对辖区数据合理性校核。各地市（区）技术报告可作为省级报告附件参加技术复核，有关基础数据仅作参考。 技术报告应保证数据的准确性、系统性和规范性。各省（自治区、直辖市）的技术报告应包括数据准确性分析，并将其作为各类数据的有机组成部分；规范性要求各地水环境容量核定提交的基础数据完备、信息表达一致；系统性要求全国地表水环境容量核定工作各类数据相互匹配、相互照应；报告中图表数据要与数据分析相结合，数据结论要与计算方法、关键参数选择相结合。 各省（自治区、直辖市）地表水环境容量核定技术报告应包括如下内容：报告名称 ╳╳╳省（自治区、直辖市）地表水环境容量核定技术报告
第一章总论 1.1工作过程 列出本次工作的组织机构、技术组成员及分工、时间进度等情况，应附联系方式，说明省、市、县工作分工和相互衔接情况。 附各省结合本地实际编制的水环境容量核定实施方案、各省组织审查情况、有关文件等。 介绍本省内有关水环境容量核定的前期工作积累情况及其有关数据。 1.2 工作内容 叙述基本的工作思路，列出技术路线，并分步骤说明相应的工作重点及技术要求。 对影响计算结果关键的技术环节应特别说明，包括基础数据的收集、处理过程，模型选择、计算的依据等。 1.3 主要结论 对控制单元划分、水质评价、污染源调查、水环境容量测算、剩余环境容量等分别做出结论。 1.4 问题与建议 对容量测算过程、环境容量测算结果、容量总量控制方案等技术、管理方面提出建议。 第二章区域背景 2.1 自然环境 主要内容应包括： （1）地理位置：毗邻省市、所属的流域分区、辖区土地面积、各市区面
水环境容量计算
水环境容量计算 水环境容量是水体在环境功能不受损害的前提下所能接纳的污染物最大允许排放量。分为稀释容量（稀E ）和自净容量（自E ）两部分： 稀释容量： ()r b Q C S E ?-?=4.86稀 式中：稀E －稀释容量，kg/d S －水质标准，mg/L ； b C －河流背景浓度，mg/L ； r Q －河流流量，m 3/s 。 自净容量： ??? ? ??-?-u kl t e SQ E 8640014.86＝自 式中：自E －自净容量，kg/d S －水质标准，mg/L ； t Q －河流流量+废水流量，m 3/s ； l －河段长度，m ； k －综合衰减系数，1/d ； u －河流流速，m/s 。 水环境总容量：自稀E E E += 本次选取环境总量控制因子为COD 、NH 3-N 和TP 。 根据规划要求，区内生产废水和生活污水达标排放后进入园区新建的污水处理厂集中处理，处理达标后，尾水排入兴隆河。污水处理厂排入兴隆河的污水总共为1.2万t/d 。污水厂污染物排放浓度COD 为60mg/l 、NH 3-N 为8（15）mg/l 。 本次评价选取兴隆河排污口下游约4000m 河段计算环境容量。 地表水环境容量计算参数选取见表1。
表1 地表水环境容量计算参数选取表 水环境承载能力分析 （1）背景浓度 背景浓度选取排污口附近断面现状监测浓度平均值：COD 17mg/L、氨氮0.63mg/L、TP 17mg/L。 （2）计算结果 水环境容量计算结果见表2： 表2 地表水环境容量计算结果单位：kg/d （3）水环境承载能力分析 50％水环境容量可用于接纳本区域排污量。 根据计算结果进行分析，必要时提出解决方案。
水环境容量研究方案设计
水环境容量研究方案设计 研究的目的： 运用自己所学的知识对所研究区域的水环境容量进行调查、计算、分析，并作出评价。为当地有关部门确定总量控制指标提供参考。 研究的基本思路： 1、对所研究区域水系特征、水体污染物分布特征以及水环境容量特征进行分析；提出利用区域汇水实现水环境容量的均衡配置；对其实施的可行性和推行途径进行研究。 2、基于水环境容量的概念和所研究区域的水环境容量特征建立合理的水环境容量模型，并对模型进行验证。利用建立的水环境容量模型对抚州市城区不同水平年的水环境容量进行理论计算。 3、对所研究区域主要河道不同水平年的入河污染负荷进行推算；并根据区域水环境容量，提出污染物总量控制要求，对所研究区域水环境容量的合理利用提出建议，以便能更好地适应社会的可持续发展。 研究的步骤： 一、基础资料调查与评价 1、资料来源：以市环保局、市水文局为主 抚州市环境监察站地址：赣东大道750号 廖家湾水文站地址：临川区湖南乡名下村 娄家村水文站地址：抚北镇羊坡村 2、查找的资料： 水域水文资料（流速、流量、水位、体积等） 水域水质资料（多项污染因子的浓度值） 收集水域内的排污口资料（废水排放量与污染物浓度） 支流资料（支流水量与污染物浓度） 取水口资料（取水量与取水方式） 污染源资料（排污量、排污去向与方式、污染源沿程位置） 二、资料的分析 1、确定具体研究的河段，根据水环境功能区划和水域内的水质敏感点的位置确定水质控制断面的位置。将所研究的河段分为多个单元。绘制河段的简图，测量 2、分析河段的主要污染物，确定本研究所要计算的污染物的水容量。查找各污染物的水质标准。 各污染物的水质标准
水环境容量计算方法
水环境容量计算方法 中国环境规划院李云生 2004.5 ?基本涵义 ?计算模型 ?计算步骤 ?校核方法 第一部分水环境容量的基本涵义 容量涵义 技术指南中的概念定义 ?在给定水域范围和水文条件，规定排污方式和水质目标的前提下，单位时间内该水域最大允许纳污量，称作水环境容量。 ?从上述定义可知，水环境容量主要决定于三个要素：水资源量、水环境功能区划和排污方式。 要素之一：水资源量 ?从某种意义上讲，水资源量是水环境容量基础； ?为了确保用水安全，水环境容量计算采用的是较高保证率的水文设计条件； ?并不是所有的水资源量都用来计算环境容量。 要素之二：水环境功能区 ?水环境功能区划体现人们对水环境质量的需求，反映了人们对水资源的态度：开发、利用或保护。 ?已划分水环境功能区的水域，要从时间、空间两个方面规范功能区达标标准； ?未划分水环境功能区的水域可不进行容量计算；若考虑计算，按较高功能标准进行（II类）。 要素之三：排污方式 ?排污口沿河（或其他水体）位置布设，对河流整体水环境容量影响较大； ?排污口排放方式（岸边或中心，浅水或深水），对局部的污染物稀释混合影响很大； ? ? 第二部分水环境容量的计算模型 ?1、流域概化模型 ?2、水动力学模型 ?3、污染源概化模型 ?4、水质模型 1、流域概化 ?将天然水域（河流、湖泊水库）概化成计算水域，例如天然河道可概化成顺直河道，复杂的河道地形可进行简化处理，非稳态水流可简化为稳态水流等。水域概化的结果，就是能够利用简单的数学模型来描述水质变化规律。同时，支流、排污口、取水口等影响水环境的因素也要进行相应概化。若排污口距离较近，可把多个排污口简化成集中的排污口。 2、水动力学模型 ?最枯月设计条件
益阳市水环境容量核定分析报告
益阳市水环境容量核定分析报告 益阳市环境保护局 二OO四年七月
目录 第一章总论 第二章污染源调查 第三章水环境容量计算 第四章水环境容量核定成果利用
第一章总论 一、水环境容量核定工作过程与情况 1、工作背景 改善水环境质量是我国环境保护的主要任务之一。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过了浓度控制和目标总量控制，现已逐渐进入容量排放总量控制阶段。浓度控制和目标总量控制没有建立水污染物排放量和水体水质之间的对应关系，即按照水体水质保护目标，水污染物排放总量需要控制的水平，也没有解决水污染物排放量的分配问题。这两个问题的解决，必须在水环境容量核定的前提下，进行容量总量控制。 2、工作目标 本次水环境容量核定的工作目标为：通过污染源水陆对应关系以及水污染物排放的分类调查，通过建立污染源与水环境质量的输入响应关系，通过模型正向模拟，得到全河段符合不同区域水质目标要求的水环境容量，校核、分析、确定水环境功能区、河流、流域、行政区域不同层次的水环境容量，为管理提供科学基础和技术平台，为总量分解和排污许可证发放奠定基础，为制定水环境保护各专业规划提供依据。 3、工作过程 根据国家环保总局和省局的统一安排，我市从2003年11月
在全市全面开展了水环境容量核定工作。 3.1 成立市水环境容量核定工作领导小组，组成如下： 组长：罗文 副组长：余德涵 成员：熊明民邓智明李桂更粟剑斌 3.2 2003年11月6日至7日，市环保局选派3名技术人员参加了省局组织的水环境容量核定工作培训，各区（县）市环保局也各选派1名业务骨干参加了培训。通过培训，明确了水环境容量核定工作思路和方法，为全面、准确完成该项工作任务奠定了基础。 3.3 各区（县）市环保局完成基本表格数据调查，摸清各类污染源的排放去向和排放量，将基础数据上报市环保局。 3.4 市环保局校验并最终确定各类源强系数和入河系数，对各区（县）市环保局上报基本表格进行校核后，进行汇总和计算，将结果上报省局。 3.5 根据省局确定的容量计算模式和参数，市环保局完成全市容量计算和核定（其中洞庭湖水系容量由省局统一计算核定），并编写水环境容量分析报告。 二、区域水资源和水环境现状背景 1、水系概况 益阳市有大小溪河293条，流经市内最长的河流是资水，自西南蜿蜒向东北经安化、桃江、益阳市区至甘溪港注入洞庭湖，
水环境容量计算方法研究及应用
水环境容量计算方法研究及应用 赵君 (河海大学，江苏 南京 210098) E-mail:zsmzyq@https://www.sodocs.net/doc/bd9610033.html, 摘要：一维稳态条件下计算水环境容量的3种方法，即段首控制方法、段尾控制方法和功能区段尾控制方法。本文通过分析比较各方法的优劣及其相互联系，针对曹娥江支流--长乐河的具体情况,采用段首控制对其水环境容量进行计算，系统地将各方法的物理含义及其适用奈件推广到实际中。计算结果证明了方法的可靠性。 关键词:水环境容量；段首控制；段尾控制；功能区段末控制 1 计算方法 1．1基本概念和方程 水环境容量是在给定水域范围和水文条件，规定排污方式和水质目标的前提下，单位时间内该水域最大允许纳污量，称作水环境容量。水环境容量具有资源性、区域性、系统性、发展需要性四个基本特征,其大小主要与水域特性、环境功能要求、污染物质以及排污方式有关，这些因素直接影响入流污染物的稀释能力以及污染物质在水体中的时空分布。由于河流具有对污染物质的稀释、输移、降解能力，因此河流环境容量可分为以下三个组成部分： 输移容量：污染物在水体中随水流的对流运动产生的输移量,它只与水力要素和水质目标有关，因此输移容量是有限的不可再生的。较大的输移容量并不代表较大的允许排放量。对保守物质来说，河段总的环境容量只由输移容量组成。 稀释容量：当水体本底水质浓度低于水质标准时，由于对流及扩散作用，使排入的污染物逐步均匀分布到整个水体，其浓度达到标准浓度的限值时，水体所增加的污染物容量。稀释容量在数量上等于标准浓度时的输移容量与本底浓度时输移容量的差值，也称差值容量。 自净容量：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称为自净容量。自净容量是反映水体对污染物的自净能力，也称同化容量。自净容量是水环境容量中最重要的组成部分，河流水环境容量的计算关键在于自净容量的计算。它是可不断再生的量。 河流是我国最常见、最基本的纳污水域。河流的水环境容量占在我国的很大的比重。污染物进入河流后，在一定范围内经过平流输移、纵向离散和横向混合后达到充分混合，或者根据水质管理的精度要求，允许不考虑混合过程而假定在
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。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 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： 1n i i W W ==∑ 01131.536()0.000365n n i 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。水库中有机物容量模型如下： C t kV S t C t Q t C t Q dt dc c out in in )()()()()(V(t)++?-?= 假设条件：水量为稳态，出流水质混合均匀。 式中：V(t)——箱体在t 时刻的水量，m 3； dt dc ——箱体水质参数COD 、氨氮的变化率； )(t Q in ——t 时刻水库的入流水量，m 3/a ； )(t Q out ——t 时刻水库的出流水量，m 3/a ；
河流流域水环境容量计算研究_董飞
水利水电技术第43卷2012年第12期 河流流域水环境容量计算研究 董 飞，彭文启，刘晓波，吴文强 （中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京100038） 摘要：在剖析现有水环境容量定义并指出其不足的基础上，提出对水环境容量概念的认识，并分析 了水环境容量及其主要相关概念内涵的差异。在分析一般水环境容量计算方法的基础上，提出基于不同设计水文条件的河流流域水环境容量计算方法，并以我国辽河流域的太子河流域为例进行实例研究，计算结果可以为太子河流域的水环境管理提供技术支撑。关键词：水环境容量；设计水文条件；河流流域；一维计算；太子河 中图分类号：TV131+X143 文献标识码：A 文章编号：1000-0860（2012）12-0009-07 Study on calculation of water environmental capacity of river basin DONG Fei ，PENG Wenqi ，LIU Xiaobo ，WU Wenqiang （Department of Water Environment ，China Institute of Water Resources and Hydropower Research ，Beijing 100038，China ）Abstract ：On the basis of dissecting the existing definition of the water environmental capacity （WEC ）and pointing out its de-fects ，a new understanding on WEC ，which emphasizes the dynamic characteristics of it ，is given herein ；and then the difference between WEC and its connotations of the relevant concepts is analyzed as well.Furthermore ，the method for calculating WEC based on various design hydrological conditions is put forward in accordance with the analysis made on the general method con-cerned.Moreover ，a case study is made by taking Taizihe River Basin as an actual case ；from which the result can provide a tech-nical support to the water environment management of the basin. Key words ：water environmental capacity ；design hydrological condition ；river basin ；1-D calculation ；Taizihe River 收稿日期：2012-03-11 基金项目：国家水专项（2009ZX07208-010-T003，2009ZX07212-005-3）。作者简介：董 飞（1983—），男，博士研究生。 我国于20世纪70年代引入了“环境容量”的概念，进而开始了“水环境容量”的研究［1］。三十多年来，我国在水环境容量基本理论、水环境容量涉及的水质模型、水环境容量计算方法及水环境容量的应用实践方面均取得重大进展。“十五”及“十一五”期间，为实现污染物排放从浓度控制、目标总量控制向容量总量控制的转变，水环境容量模拟计算技术的研究更加得到重视［2－3］。随着水环境污染问题的日益突出，采用适宜的方法科学合理地计算并利用水体的水环境容量成为值得研究的重要课题［4］。然而当前的水环境容量计算中所采用的设计水文条件仅是单一的设计条件，这种基于单一设计水文条件所得的计算结果不能适应我国河流、湖库等水体年内或年际间水文情势多变的情况，不能真实反映和充分利用水环境容量，无法满足水环境管理的需求。本文提出基于多项设计水文条件的准动态水环境容量计算方法，并以太子河 为例进行应用研究。结果表明：基于多项设计水文条件的准动态水环境容量可以较真实地反映水环境容量随水文条件的变化，可为流域水环境管理提供重要的技术支持。 1 水环境容量基本概念 1.1 水环境容量的定义 20世纪70年代，“环境容量”概念进入我国， 在研究初期，国内外学者提出的环境容量的定义有以下几类［1］：（1）环境容量是污染物容许排放总量与相应的环境标准浓度的比值。（2）环境容量是环境的自净同化能力。（3）环境容量是指不危害环境 DOI:10.13928/https://www.sodocs.net/doc/bd9610033.html,ki.wrahe.2012.12.005
4、主要的水污染指标有哪些
4、主要的水污染指标有哪些 1、要紧的水污染指标有哪些 生化需氧量，化学需氧量，总需氧量，总有机碳，悬浮物，有毒物质，PH值，大肠菌群数。 2、废水处理方法分为哪几类 物理处理法，化学处理法，物理化学法和生物处理法。 3、土壤中的要紧污染源有哪些 工业污染源，农业污染源，生物污染源。 4、如何样进行噪声污染综合防治 操纵噪声源，操纵传声途径，接收者的防护。 5、大气污染有哪些类型 还原型，氧化型，石油型，混合型，专门型。 6、什么是生活污水 生活废水是指都市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿，洗衣、洗澡水以及厨房、商业、医院和游乐场所的排水等。 7、废水处理方法分为哪几类 物理处理法，化学处理法，物理化学法和生物处理法。 8、按辐射特性及传播距离可将噪声分为哪几类 点噪声源，线噪声源，面噪声源。 9、如何减少室内空气污染 通风换气；合理采光；合理利用室内面积；湿式除尘；改变不良生活适应。 10、什么是紫外线指数 阳光中有大量的紫外线，紫外线对人们的生活和生物的生长有专门大阻碍。 11、什么是绿色食品 绿色食品是无污染、无公害、安全营养型食品的通称。 12、什么是环境容量
环境容量是指环境单元所承诺容纳污染物的最大数量，也指在人类生存和自然环境或环境组成要素对污染物质的最大承担量或负荷量。 13、什么是无废技术 无废技术是为满足人们的需要而合理地利用自然资源和能源，并爱护环境的技术与措施。 14、什么是排污收费制度 排污收费制度是关于向环境排放污染物的排污者，按所排放污染物的种类、数量、浓度，按照国家的有关规定收取一定的费用。 15、固体废物污染防治原则的要紧内容是什么 固体废物污染防治指的是减量化、资源化和无害化，简称“三化原则”。 16、水体中的污染物质要紧有哪些类型 水体中的污染物质类型要紧有三种：悬浮固体物、胶体物质、可溶解物质。 17、什么是环境监测 它是对环境研究区域内间断或连续地测量环境中污染物浓度、研究其变化和对环境阻碍的工作，也是一项具有重要社会意义的活动。 18、一次污染物是指什么 一次污染物又称“原生污染物”，是由污染源直截了当排放进入环境的，其物理和化学性状未发生变化的污染物质。 19、二次污染物是指什么 二次污染物也称“次生污染物”是一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应，所形成的物化特点与一次污染物不能的新污染物。 20、“三同时”制度要紧内容是什么 “三同时”制度是我国创立的预防和操纵新污染的环境治理制度，核心内容是一切新、改、扩建的建设项目、技术改造工程项目和自然开发项目中，防治污染和爱护环境的设施，必须与主体工程同地设计、同时施工、同时投产。
青岛小珠山水库水环境容量研究_赵淑梅
青岛小珠山水库水环境容量研究 赵淑梅1 ,郑西来2 ,李玲玲2 ,张晓辉 2 (1.青岛市政工程设计研究院,山东青岛266071; 2.中国海洋大学环境工程系,山东青岛266100) 摘 要: 水环境容量是以水环境目标和水体稀释自净规律为依据。水体中污染物的排入,要与水环境容量相适应,如果超出水环境容量,就必须采取保护措施,以保护水体水质不受污染。本文根据水库水环境容量计算方法,采用室内模拟实验确定BOD 耗氧系数和CO D Mn 耗氧系数,确定了小珠山水库的水环境容量,并推求出小珠山水库允许排污量。研究结果表明,小珠山水库适合作为城市集中饮用水水源;BOD 5和COD Mn 水环境容量理论允许排放量分别为287kg/d 和347.9kg/d,但实际允许排放量应保证<71.8kg/d 和86.9kg/d 。关键词: 小珠山;水库;环境容量 中图法分类号: X524 文献标识码: A 文章编号: 1672-5174(2006)06-971-04 水体水环境容量可以表述为在水资源开发利用区域内,按给定的水质目标和设计水量、水质条件,水域能接纳污染物的最大量[1]。水环境容量的大小不仅取决于自然环境条件,以及水体自身的物理、化学和生物学方面的特性,而且与水质要求和污染物的排放方式有密切关系 [2] 。我国以前的学者对环境容量的研究主 要集中在水质模型、水环境容量的理论研究以及局部流域或河段的环境容量,而对水库水环境容量的研究报道相对较少[3]。 河流水环境容量的计算方法可分为解析法、试错法、系统分析法、概率稀释模型法等,其中以解析法应用最为广泛。解析法确定河流水环境容量的基本方法是利用经过实测资料验证的水质模型,预测河流水体中的污染物(一般为有机污染物和其它污染物)的浓度,将预测值与规定的水质目标进行比较,在保护水体环境的前提下,用水环境容量计算模型确定允许的污染负荷上限值,即水环境容量;水环境容量计算模型是用水质模型模拟出的河流水质来计算河流的水环境容量,其计算结果的准确性取决于水质数学模型精确程度 [4] 。河流水环境容量的计算模型很多,但其基本形 式都是:水环境容量=稀释容量+自净容量+迁移容量。其中,稀释容量和迁移容量已有公认的计算方法,而自净容量的计算方法不一[5]。 湖泊水库水环境容量的计算是以水质目标和水质模型为基础,由于湖库具有广阔的水域、缓慢的流速和风浪作用大等显著的特点,湖库水质模型和河流水质 模型相比具有不同的特点,主要表现为水质模型中的源和汇项比较复杂。目前,我国多采用GB3839-83中推荐的公式计算湖泊水库中有机物的水环境容量 [6] 。 本文结合黄岛区主要供水水库小珠山水库水资源和水环境特征,尝试采用GB3839-83的水库水环境容量控制法对小珠山水库进行水环境容量及允许排污量的计算,可为小珠山水库流域的总量控制和为管理、决策提供科学的依据。 1 小珠山流域环境概况 1.1自然地理 小珠山水库位于胶南市黄山镇插旗崖村,岛耳河上游。小珠山流域属暖温带半湿润季风气候,有明显的海洋气候特点。年平均气温12.5 ,年平均降水量747.0m m,年平均日照数为2543.1h,年平均相对湿度为75%,年平均蒸发量为568.0mm 。流域内的地层、岩石主要为下元古界胶南群的片岩、片麻岩、燕山晚期侵入岩等。 小珠山水库于1959年11月开工建设,1960年完工。控制流域面积34km 2,总库容3.111 107m 3,兴利库容2.044 107m 3,是洋河和汶河向黄岛区供水的调蓄水库,设计年供水量1.460 107m 3,也是黄岛区的主要供水水源地之一。水库主要用作城市供水水源地,兼作农业灌溉用水,灌区设计灌溉面积1840ha,有效灌溉面积913ha(见图1)。 基金项目:国家自然科学基金项目(40272108)资助 收稿日期:2005-10-11;修订日期:2005-12-10 作者简介:赵淑梅(1978-),女,硕士,助工。E -mai l:zhaoshmei@https://www.sodocs.net/doc/bd9610033.html, 第36卷 第6期 2006年11月 中国海洋大学学报 PERIODICAL OF OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 36(6):971~974Nov.,2006
全国地表水环境容量核定工作常见问题辨析(一)
全国地表水环境容量核定工作常见问题辨析（一） 中国环境规划院 一、基本概念与方法 1、什么叫基准水环境容量？其它类环境容量指哪些？ 基准环境容量是一个口语化的名称，指的是采用90%保证率、近10年最枯月全国基准设计条件下计算的水环境容量，有别于北方可以采用75%保证率或者近10年最枯季计算的参考容量。 河口/海岸水环境容量仅做参考，不作全国统一要求。 2、理想水环境容量、水环境容量和最大允许排放量 以工业、生活点源作为模型正向输入条件，模拟计算结果为理想水环境容量； 扣除各控制单元非点源入河量、来水本底后，得到水环境容量； 按照各控制单元工业、生活入河平均系数，反向折算到陆上，得到最大允许排放量。 理想水环境容量、水环境容量和最大允许排放量3套相关数据均是本次工作成果，必须同时提供、相互对应。不少地方仅提供了通过模型计算的理想水环境容量，或者没有建立各控制单元理想水环境容量、水环境容量和最大允许排放量的对应关系，这些都是需要各地在以后的工作中加以注意的。 要求通过各控制单元中非点源在入河量中的比例，建立理想水环境容量和实际水环境容量之间的关系； 通过各控制单元中各类污染源入河系数，建立水环境容量和最大允许排放量之间的关系。 在上述3个系列的结果中，理想水环境容量和水环境容量是水域的入河量概念，而最大允许排放量则是陆上排放量的概念。 面源入河量在全部入河量的比例、点源（工业、生活）入河系数大小在各控制单元之间是有差异的，因此，不能直接简单一个数据处理，而必须从基础污染源数据汇总平均得到。 理想水环境容量对应到计算单元，而水环境容量、最大允许排放量由于与污染源调查相对应，因此，实际上是对应到控制单元的。 3、2002年我市有一条河流无天然径流（由于上游泉域众多小煤矿采煤时大量抽取地下水，造成泉水干涸，河流无水），2003年年初至今，经过治理关停小煤矿，该河流上游泉水涌出，并且该河流量较大，那么这条河流要不要测算容量？
水污染控制工程习题
1．试分析水资源与水的自然循环的关系。 2．试分析水体污染与水的社会循环的关系，以及产生水体污染的根本原因。 3．试述水污染控制工程在水污染综合防治中的作用和地位。 4．试述水污染控制工程在水污染综合防治中的作用和地位。 5．水体自净能力、水环境容量与水污染控制工程有怎样的关系?试举例说明之 6．试归纳污染物的类别、危害及相应的污染指标。 7．含氮有机物的好氧分解过程分氰化和硝化两个阶段，这两个阶段能否同时进行，为什么?生活污水水质指标中BOD5是和哪个阶段的需氧量相对应? 8．试简述BOD、COD、TOD、TOC的内涵，根据其各自的内涵判断这四者之间在数量上会有怎样的关系，并陈述其原因。 9．废水处理系统的作用是什么?它与处理单元及核心单元、核心设备间有怎样的关系？ 10．什么是废水处理的级别?对于城市污水而言，通常有怎样的级别划分? 11．为什么要对废水进行预处理?通常有哪几种具体的预处理方法? 12．某企业生产废水排放量为60m3/h，其浓度变化为每8h一周期，每周期内的小时浓度为30、80、90、140、 60、50、70、100mg／L。试求将其浓度均和到70mg／L所需要的均和池容积及均和时间。 13．某酸性废水的pH值逐时变化为4.5、5、6.5、5、7，其水量的逐时变化依次为5、6、4、7、9m3／h，废水排放标准为pH＝6~9，问完全均和后是否满足排放标准的要求? 14．试说明沉淀有哪几种类型？各有何特点，并讨论各种类型的内在联系与区别，各适用在哪些场合？15．设置沉砂池的目的和作用是什么？曝气沉砂池的工作原理与平流式沉砂池有何区别？ 16．水的沉淀法处理的基本原理是什么？试分析球形颗粒的静水自由沉降（或浮上）的基本规律，影响沉淀或浮上的因素有哪些？ 17．水中油珠的密度ρs＝800kg／m3，直径众＝50μm，求它在20℃水中的上浮速度? 18．某废水的静置沉降试验数据如下表，试验有效水深H＝1.8m，污水悬浮物浓度C0=300mg／L，试求u0＝ 19．悬浮物浓度为430mg／L的有机废水进行絮凝沉降试验,实验数据如下表，试求沉降时间为60min、深度为1.8m时的悬浮物总去除率。 20．沉砂地的作用是什么?曝气沉砂沧的工作原理与平流式沉砂池有何区别?
官厅水库及其上游流域水环境容量研究_杨喆
第29卷第1期干旱区资源与环境Vol．29No．1 2015年1月Journal of Arid LandＲesources and Environment Jan．2015 文章编号：1003－7578（2015）01－163－06doi：10．13448/j．cnki．jalre．2015．029 官厅水库及其上游流域水环境容量研究* 杨喆，程灿，谭雪，程荣，马中 （中国人民大学环境学院，北京100872） 提要：中国北方水系普遍水量较小，污染较重。水环境容量的测算可以为水污染防治提供科学依据。 文中以官厅水库及其上游流域为例，依据流域水文特征选取合适的水环境容量模型，分别求出流域内各功能区 段水环境容量。结果表明：流域内COD、NH3－N的水环境总容量分别为5097．82t/a，268．18t/a；相比于污染 负荷，水环境容量明显偏小；不同功能区段水环境容量差别较大；水环境容量偏小的主要人为因素在于上游流 域大兴水利工程，农业用水量大且用水效率低；污染负荷较大的主要原因是流域内产业结构不合理，农业面源 污染未得到有效控制。 关键词：水环境容量；官厅水库；水功能区 中图分类号：TV211文献标识码：A 人多水少、水资源时空分布不均是我国的基本国情和水情，而我国北方地区多处于干旱半干旱气候带，降水量较少，而蒸发量较大，水资源更为贫乏。除了水资源短缺，北方地区的水污染问题也相当严重。2012年中国水资源公报显示，北方水系普遍水质较差，其中，海河区水污染最为严重，Ⅰ Ⅲ类水河长比例仅为34．6%，劣Ⅴ类水河长比例高达46．1%。水污染控制面临巨大挑战。 水环境容量是指水体在设计水文条件和规定的环境目标下所能容纳的最大污染物量。理论上，水环境容量反映了污染物在水体中的迁移、转化和积存规律，也反映了特定功能条件下水体对污染物的接纳能力。实践中，水环境容量是水质目标管理的基本依据，是水污染控制规划的主要约束条件，也是污染物总量控制的关键参数［1］。 国内学者对水环境容量的研究主要集中在水环境容量计算方法［2－5］以及对某一具体区域水环境容量的测算上，案例研究主要以某一河流［6，7］、湖库［8－10］为对象，两者结合起来计算某一流域水环境容量的研究较少。另外，目前水环境容量研究与具体水环境管理存在一定的脱节，研究者只是针对特定区域计算水环境容量，但没有进一步分析水环境容量对该区域水污染治理的启示作用。文中以官厅水库及其上游流域为例，通过河流一维稳态水质模型和物料衡算模型，分别求出官厅水库及其上游流域各功能区段COD －N的水环境容量，并基于对水环境容量计算结果的分析提出流域内水污染治理的相应措施，以期和NH 3 使流域尽快达到目标水质，为流域内人民的健康生活以及北京张家口冬奥会的成功申办创造有利条件。1材料与研究方法 1．1研究区概况 官厅水库地处北京和张家口的交界处，其上游流域包括永定河及其支流桑干河、洋河，属于海河水系。官厅水库于1954年5月竣工，是新中国成立后建设的第一座大型水库。水库中心坐标为北纬40?20'43?，东经115?42'49?，海拔490m，面积可达280km2，设计总库容41．6亿m3，控制流域总面积4．34万km2，具有防洪、供水、发电、灌溉等多种功能。永定河上游有桑干河和洋河两大支流，两河在张家口市怀来县汇合后 *收稿日期：2014－6－19；修回日期：2014－7－15。 基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项课题（2008ZX07633－02）；国家社科基金重大项目（09＆ZD052）；北京高等学校青年英才计划资助。 作者简介：杨喆（1988－），男，辽宁铁岭人，博士研究生，主要从事水环境保护与水污染防治研究。E－mail：yz69env@163．com 通讯作者：马中（1954－），男，回族，北京人，教授，博士研究生导师，主要从事环境与资源经济学方面研究。 E－mail：zhongma@vip．sina．com
河流、湖泊、水库、湿地 水环境容量计算模型
河流、湖泊、水库、湿地水环境容量计算模型（附国家技术指南、计算标准及模型系统下载） ▼ 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，水环境容量可划分为稀释容量和自净容量两部分，即： 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： 考虑量纲时，上式整理成： 其中： 当上方河段水质目标要求低于本河段时： 当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：
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： 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。水库中有机物容量模型如下： 假设条件：水量为稳态，出流水质混合均匀。
由此模型推导出的COD、氨氮环境容量的计算公式如下： 总氮总磷的水环境容量计算模型 水库中氮和磷等营养盐物质随时间的变化率，是输入、输出和在水库内沉积的该种污染物的量的函数，因此营养盐物质容量计算可采用沃伦威得尔模型(Vollen—welder)，即可以用质量平衡方程表示。 总氮总磷的水环境容量模型可采用吉柯奈尔-迪龙（Kirchner-Dillon）水库营养物浓度预测模型，其形式如下：
水环境容量估算
根据《规划环境影响评价技术导则 总纲》（HJ 130-2014），规划环评应“在充分考虑累积环境影响的情况下，动态分析不同规划时段可供规划实施利用的资源量、环境容量及总量控制指标”。本章就上述内容展开分析。 14.1 环境容量分析 14.1.1 水环境容量估算 《规划环境影响评价技术导则 总纲》（HJ 130-2014）中未详细给出环境容量的计算方法，故本次评价参考《开发区区域环境影响评价技术导则》（HJ /T 131-2003）附录B 的2.4条和2.5条，采用水质模型建立污染物排放和受纳水体水质之间的输入响应关系，并应考虑多点排污的叠加影响，以受纳水体水质按功能达标为前提，估算其最大允许排放量。 14.1.1.1 估算指标 按照各级环境保护规划，国家将化学需氧量（COD ）、氨氮（NH 3-N ）作为水污染物总量控制指标，因此本次水环境容量估算的指标也定为上述两项。 14.1.1.2 控制单元划分及其所对应的环境功能区划 水环境容量计算的控制单元一般是在综合考虑混合过程段长度及重点污染源排放口、大型水工构筑物、水质控制断面等因素的基础上进行划分。河流岸边排污的混合过程段长度计算采用如下公式： ()()()2 1 0065.0058.06.04.0gHI B H Bu a B L +-= 式中：L ——混合过程段的长度，m B ——河流宽度，m H ——平均水深，m I ——平均坡度，无量纲 u ——平均流速，m /s a ——排放口到岸边的距离，m
根据其水文参数，滃江干流枯水期岸边排放污染物情况的混合过程段长度计算结果如表14.1-1所示。 表14.1-1滃江干流岸边排放污染物情况的混合过程段长度计算一览表 清远华侨工业园的废水排放受纳水体最终均为滃江。根据调查，园区附近的滃江干流上主要建有3座低水头径流式水电站，分别为红桥水电站、英华水电站及狮子口水电站；此外，大镇水汇入口处为滃江干流的水质交界断面，该断面上游江段的水质控制目标为Ⅲ类，其下游江段的水质控制目标为Ⅱ类。清远华侨工业园内的东华镇污水处理厂排污口位于滃江一级支流虾公坑，规划建设的英华污水处理厂和五石污水处理厂排污口均拟设于省道347线跨江大桥至英华水电站之间的江段附近。根据上述情况，本次水环境容量估算的控制单元定为以下5段： （1）滃江干流自红桥水电站至省道347线跨江大桥之间的江段，河流长度约为6.3 km（因前述计算出的混合过程段长度约为4.6 km，故以下计算中本单元长度取为4.6 km），末端断面水质控制目标为Ⅲ类。 （2）滃江干流自省道347线跨江大桥至英华水电站之间的江段，河流长度约为4.5 km，末端断面水质控制目标为Ⅲ类。 （3）滃江干流自英华水电站至虾公坑汇入口之间的江段，河流长度约为4.9 km（因前述计算出的混合过程段长度约为4.6 km，故以下计算中本单元长度取为4.6 km），末端断面水质控制目标为Ⅲ类。 （4）滃江干流自虾公坑汇入口至大镇水汇入口之间的江段，河流长度约为3.4 km，末端断面水质控制目标为Ⅱ类。 （5）滃江干流自大镇水汇入口至楣头（该处有跨滃江桥梁）之间的江段，河流长度约为5.4 km（因前述计算出的混合过程段长度约为4.6 km，故以下计算中本单元长度取为4.6 km），末端断面水质控制目标为Ⅱ类。
洋河水环境容量研究
洋河水环境容量研究 发表时间：2018-09-12T16:39:43.757Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者：周洋凯罗义国艳红[导读] 摘要：近年来，生活用水量与工业用水量剧增，河流存在不同程度的污染，表明水环境容量存在以下关系：枯水期小于平水期小于丰水期。 河北建筑工程学院河北张家口 075000 摘要：近年来，生活用水量与工业用水量剧增，河流存在不同程度的污染，表明水环境容量存在以下关系：枯水期小于平水期小于丰水期。 关键词：洋河；水环境容量；动态性洋河发源于内蒙古大青山麓，流经万全、宣化、怀来等县，至涿鹿、怀来交界地区流入官厅水库，是永定河上游的两大支流之一，全长253km。官厅水库是北京市两个重要水源地之一，20世纪80年代后期，官厅水库受到严重污染，之后水质持续恶化，1997年因库区污染被迫退出饮用水供水系统。近年来围绕官厅水库水体质量展开大量研究[1-2]。 本研究利用2012-2015年洋河实地监测结果，用单因子指数评价方法对洋河主要污染因子分析，结合一维稳态水质模型进行洋河水环境容量计算，为洋河流域环境容量分配、污染物总量控制分配提供科学依据。 1.材料与方法 1.1 研究区域概况 洋河流域地处我国北方西部草原牧区和东部农耕区之间的交错地带，位于E113°29′-E115°43′，N39°59′-N41°15′之间，是官厅水库重要的补充水源之一。1951-1988年均径流量4.62亿立方米，7月和8月水量占全年水量的28%。洋河流经区域属于低山向阶地过渡区，海拔在500～800m之间，高程相差不大。由于地形抬升和盆地效应，在迎风坡段降水较丰，多年均降水量为330～400mm[3]。 1.2研究方法 单因子指数法是利用实测数据和标准对比分类，选取水质最差的类别即为评价结果。单因子指数评价法是环境管理部门进行环境评价应用最广泛的方法之一，该方法主要依据各种环境质量标准，对环境污染状况进行评价[4]。单因子指数评价法按照某项水质指标的实测数据所属的水质级别区间，来判别该项指标的水质级别，通常选择所有指标中最差的水质指标所属的水质级别作为该区域水质的级别。单因子污染指数计算公式为： Ii=Ci/Csi 式中：Ii为第i个水质指标的污染指数；Ci为第i个水质指标的实测浓度，mg/L；Csi为第i个水环境质量标准中的浓度限值，mg/L。Csi 为采用地表水环境质量标准 [5]中的Ⅲ类水质标准。 2水质评价与水环境容量计算 2.1控制因子选取 根据“十三五”水专项“京津冀南部功能拓展区廊坊水环境综合整治技术与综合示范”和“白洋淀与大清河流域（雄安新区）水生态环境整治与水安全保障技术研究实发”指南研讨会确定的“十三五”京津冀区域永定河-北运河、白洋淀-大清河生态廊道构建，结合我国水污染现状和水环境容量总量控制现状，选取COD和NH3-N作为容量计算的主要因子。 2.2水质评价 选取洋河左卫、响水铺、鸡鸣驿和八号桥监测断面数据作为代表断面，对其COD和NH3-N监测数据进行分析，监测结果显示NH3-N 较良好，COD存在个别时间段的污染。 2.3水环境容量计算 水环境容量是指水体环境在特定的环境目标下所能容纳的污染物量。污染物进入流体后，进行三个方面的运动：随流体的推流平移运动；自身的分散运动；在环境中其它物质作用下的衰减运动。污染物在河流中的迁移是一种物理的、化学的和生物学的联合过程，这些过程既与污染物本身的特性有关，也与外界条件密切联系。用一维稳态水质模型进行环境容量计算，计算模型为：式中：w为环境容量，t/a；Q0为河流流量，m3/s；q为进入河流的污水水量，m3/s；cS1为水质控制目标值，mg/L；K为衰减系数；U为流速，m/s；c0为污染物背景浓度，mg/L。 《全国水环境容量核定工作常见问题辨析》中规定COD和NH3-N综合衰减系数的最大值，即COD综合衰减系数取0.15-0.20（1/d），NH3-N综合衰减系数取值为0.1（1/d），集合国内研究者对国内部分河流COD和NH3-N的衰减系数的研究，综合考虑经验值得到洋河COD 和NH3-N的降解系数见表1：