水环境容量计算

水环境功能区 评价
确定控制断面 进行水质评价 划分达标/非达标区
入河排污口
控制单元划分
污染源调查评 价
工生面
业 源
活 源
源
参数选择 排污口概化 模型计算
6个系统步骤
达标水域
容量计算
容量核定
总量分配
不达标水域
2个关键
• 污染源调查（去向和数量）
输入
• 水环境容量测算
响应
输入
污染源排污量
水体水质
响应
III类）
中 （相应水质为
III-IV类）
劣 （相应水质为V类
或劣V类）
水质降解系数参考值（1/日）
CODMn
氨氮
0.18-0.25
0.15-0.20
0.10-0.18
0.10-0.15
0.05-0.10
0.05-0.10
大江大河
水质及水生态环 境状况
优 （相应水质为II-
III类）
中 （相应水质为
合二维模型进行校核计算，取模拟计算的最小结果作为确 定的水环境容量（一维计算，二维校核） ➢ 大江大河水环境容量也往往取决于混合区（岸边污染带） 计算的水环境容量。 ➢ 一般情况下，设计流量选择近10年最枯流量，但是有条件 的地区，对于丰平枯水期特征明显的河流，以及按照最枯 流量计算没有水环境容量的情况，可以分水期（季平均） 进行水环境容量的计算，汇总得到全年的水环境容量。
• 污染源调查、水质评价、容量计算、入河 量调查都要对应到控制单元
水质评价与控制单元脱节 污染源调查与控制单元脱节 容量计算参数和结果与控制单元脱节
以水环境功能区为基础
• 水环境功能区划，明确了各水域的水质目标 • 以上下功能区均达标和相互衔接为计算前提 • 可以通过入河排污口与陆域污染源衔接 • 下游反映上游区划，省际容量资源国家调配
由径流资料推求设计时段径流
➢ 资料的收集及选取 收集近十年水文资料，若近十年水文资料暂时收集不到，
可利用水文年鉴上的资料进行水文设计条件计算。水文年 鉴一般在图书馆、资料室均可找到，但其最末年为1988年， 用水文年鉴资料进行水文设计条件计算时，要求资料的时 间序列长度尽量长。 ➢ 水文设计条件计算 进行河流水文设计条件的计算（经验频率法），求取水深 （h）与水位（H）、流速（u）与流量(Q)
素有关系 • 一般应得到各控制单元各类污染源入河系数，以
此为基础可以得到各控制单元和各类污染源的入 河系数 • 对于通过没有功能区划的小河流入河的污染源， 入河系数应较小，不能直接套用指南数据
问题3：关于控制单元
• 水陆关系是贯穿水环境容量核定的中心环 节控制单元在水环境容量计算过程中的中 心作用没有体现
• 可以进行分水期或最低环境需水量作为设计流 量的参考水环境容量的计算
• 对有水利工程控制的河流应用最小下泄流量 （坝下保证流量或漏水流量）
• 对流向不定的河网地区和潮汐河段，按流速为 零时低水文相应水域的水量，或者按照感潮河 段水环境容量计算模型要求选用
• 湖库按照近10年最低月平均水位或90％保证 率最低月平均水位相应的蓄水量和死库容的蓄 水量确定设计流量
非点源调查
• 非点源调查扩大区域、细化分类：以县（区）为 单位（局部可以结合河流的典型调查），将非点 源分为4类进行调查，通过调查、分析、类比得到 全县（区）的非点源排放总量
• 在计算表格填写中可以将非点源数据依据面积、 河长平均分摊到各功能区。
• 原则上，各地非点源数据不用于水环境容量计算 的模型输入，而将作为总量分配和可以利用的水 环境容量确定的基本考虑因素之一。
也基本相同的水环境功能区的总和。同一河流，当 水质目标和河流形态未发生显著变化的，可以将若 干个功能区合并为一个控制单元，而将其中的每个 功能区划河段作为计算单元 • 在同一控制单元内，若存在重要的取水、排水口等， 则同一个控制单元可以细化为若干个水环境容量计 算模型应用单元（计算单元）
功能区—控制单元—计算单元
容量计算结果较大的单元
• 径流量大的河流单元（混合区校核） • 上游水质功能高、下游水质功能低的单元
（功能区校核，上下游） • 大江大河混合区（带）长的单元（复核） • 水体容积较大的湖库（岸边－支流）
问题2：关于入河量和入河系数
• 入河量和入河系数是中心环节，要重视 • 入河系数与污染源种类、各具体污染源位置等因
• 为数据分析和获取的方便，对于目前数据为90％保证 率系列的，可以选用75％，对于目前数据为近10年最 枯月的数据，可以选用最枯季流量为参考设计流量。 所得到的参考水环境容量不作为全国统一计算的水环 境容量使用。
• 对于采用90％或75％保证率进行水环境容量测算的地 区，需要结合典型河流、近10年水资源趋势分析该设 计流量与近10年最枯月或者最枯季的对比和差异。
控制断面1
控制断面2
污染源调查
➢ 污染源调查实际包括对污染源排放去向（对应到水环境功 能区/控制单元）和排放量（入河量）的数据调查。
➢ 它是水环境容量计算的输入量和校核因素，同时也为总量 分配和污染源管理提供支持。
➢ 从分析水体上下游关系入手，水陆并重，从功能区划水 域—入河排污口—陆上汇流区域三个层次，进行污染源、 入河排污口、水域的对应关系调查，明确影响水域水质的 主要入河排污口和主要污染源，以各县为基本调查范围， 对向辖区内各水环境功能区排污的工业污染源、生活污染 源等情况进行调查，分析污染源达标状况。
污染源调查必须对应到具体的功能区划水域（非点源 除外），同时调查各污染源的排放去向和污染物数量， 并服务于水环境容量模型计算和总量分配。
功能区—控制单元—计算单元
• 水环境功能区（水域），控制单元（水＋陆） • 控制单元选择以水环境功能区为基础，因为水环境
功能区划方案提供了水质目标的基础 • 控制单元可以为多个水文参数基本相同、水质目标
输出误差越小，但计算量大 • 概化排污口越接近下游断面，输出误差越小 • CODcr一般是BOD降解系数的60～70％ • 降解系数受流速、水温、水质、污染源分布等因
素影响66U
一般河段(以江苏省为例）
水质及水生态环 境状况
优 （相应水质为II-
❖ 统一按照最枯月流量计算
❖ 不考虑现状因素变化和优化
❖ 不要求形成图形化的控制单元
❖ 湖库模拟计算视各地情况而定
❖ 不重点讨论总量分配问题、水质评价
问题1：关于容量概念
• 3个系列的目标数据：理想水环境容量＋ 水环境容量＋最大允许排放量
• 2个关系系数：各控制单元中面源在入河 总量中的比例＋各控制单元中各类污染源 入河系数
工作目标
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－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 同区划水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、地市、省、流 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。
功能区水环境容量计算结果为负
• 上游低功能、下游高功能而且功能区不长、 降解作用难以达到水质目标要求时，水环 境功能区容量计算结果有可能为负。
• 建议将上下水环境功能区按照较高功能进 行重新模拟计算，取多种计算结果的较小 值
• 其中，尤其对于毗邻下功能区为饮用水水 源地需要特别注意。
源头水质要实测
• 污染源对应到控制单元，水环境容量计算结果直 接对应到计算单元，若污染源调查也能对应到功 能区，则控制单元和计算单元实现吻合最好。
• 以功能区划为基础划分控制单元，以重要的取水、 排水口、河道条件变异区、行政区界等重要、敏 感的断面作为划分节点确定计算单元
• 不需要计算水环境容量的功能区段可以不作为计 算单元，没有污染源汇入的河段可以不作为控制 单元
➢对饮用水水源一级保护区等不容许排污的高功能水域、水环 境容量无法利用水域，可以不进行水环境容量的计算。
➢水环境功能区有空白、漏项等问题的处理。当一条河流的中 间水域没有进行功能区划，可以直接按照上下断面的水质要求 确定本水域的水质边界条件。对于某一没有进行功能区划的河 流如果最终汇入一定的功能区划水域，可以将该河流作为下游 功能区划水域的支流进行分析计算。
注意CODCr和CODmn关系
• 实测 • 套标准 • 采用研究资料 • 类比 • 可以分类型给出不同的比例关系
问题4：关于模型参数
• 模型的有效性在很大程度上受试验数据质量的影 响，而较少受模型考虑因素不完全的影响
• 降解系数和流速对模型的影响是基本一致的 • 计算单元越小，相同的降解系数误差引起模型的
水环境容量计算基本准则
• 一般以一年中排污量大、水量最枯、扩散条件 最差的条件作为设计条件
• 容量计算3要素：自然条件、排污条件、目标 条件
• 单项指标选择，总体浓度或断面评价浓度 • 管理精度 • 静态容量
水环境容量计算分类指导
➢ 原则上推荐按照单因子、一维模型进行模拟计算。 ➢ 对于大江大河以及饮用水水源二级保护区等情况，可以结
污染源调查
• 城市污水处理厂特殊污染源：不重复、实测、 校核
• 规模化畜禽养殖污染要作为点源控制的重点 • 废水和水污染物排放量数据将直接用于水环境
容量正向试算的输入，应优先启动工业和生活 污染源的调查。
水环境容量计算
要在水环境功能分区的基础上，以达到水 环境功能区划要求为目标，划定控制单元， 通过选用适当的水质模型，建立基于控制 单元的污染物排放与水环境质量的输入响 应关系，在一定的排污条件下对各控制单 元理想水环境容量进行计算，结合环境管 理需求，确定水环境容量，作为确定最大 允许排放量、进行总量控制的基础。
III-IV类）
劣 （相应水质为V类
或劣V类）
水质降解系数参考值（1/日）
CODMn
氨氮
0.20-0.30
0.20-0.25
0.10-0.20
0.10-0.20
0.05-0.10
0.05-0.10
水质及水生态环 境状况
优 （相应水质为II-
III类）
中 （相应水质为
III-IV类）
劣 （相应水质为V类
缺乏实测径流资料时推求设计时段径流
➢ 流域面积比例法
当设计断面上、下游有水文站时，可用上、下游两站 的观测资料，经频率计算确定设计保证率的月平均 最枯流量，用内插法求取缺乏资料站的设计流量
具体目标
• 整合一套系统基础数据：通过污染源排污去向 （对应到水环境功能区）和排污量的调查，获得 水环境功能区、河流、地市、省、流域各个不同 层次的排污状况。
• 获得一套全面数据：以污染源为输入，通过水质 模拟，获得水环境功能区、河流、地市、省、流 域各个不同层次的水环境容量状况。
四大特征
➢从科学研究到工作实践 ➢从点上工作到全国铺开 ➢从污染防治到水质水量 ➢从定性理念到定量水平
相互关系
• 工业、生活污染物量（入河量）作为模型 正向试算的输入
• 排放去向确定了控制单元输入响应关系 • 非点源不作为输入 • 水质评价服务于水环境容量的校核以及总
量分配 • 污染源数量调查服务于总量分配
边界条件
❖ 污染源调查点上强调重点污染源 ❖ 非点源放在整个县（区）统一解决，不要求对应
到功能区划水域，时间在容量计算后
水域处理
➢排 污 河 道 的 处 理 。 对 于 没 有 径 流 量 的 水 环 境 功 能 区 或 河 流 （即下面所说的设计流量为零），可以不进行本水域的水环境 容量计算，但是往往需要将该排污河道作为下游功能区划水域 的支流进行处理，在满足下游水环境功能区划要求时，将本水 环境功能区的水质要求也作为节点条件加以处理。
或劣V类）
湖库
水质降解系数参考值（1/日）
CODMn
氨氮
0.06-0.10
0.06-0.10
0.03-0.06
0.03-0.06
0.01-0.03
0.01-0.03
问题5：关于设计流量
• 对于北方地区，如果选择90％保证率或者近10年最枯 月流量，某河流或计算单元设计流量为零，则全国基 准设计条件下的水环境容量为零。此时，可以考虑按 照75％保证率或近10年最枯季选择参考设计流量，此 时重新开展水环境容量的计算，得到参考的水环境容 量。
• 距水文站较近，区间无较大支流加入或大的取 水口，可以直接借用临近水文站的资料推求设 计流量
• 距水文站较远，区间有较大直接加入或大的取 水口，可以通过水量平衡计算，确定设计流量
• 无水文站的河段，可用类比法或根据现状年苦 水期实测流量资料确定设计流量
• 对于近10年水量明显变化尤其是偏丰的区域， 可以考虑进行长周期90％保证率设计水量