水环境容量计算方法培训PPT课件
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•1、满足节点平衡方程•2、满足沿程连续方程河流径流量沿程概化河流流速沿程概化3、污染源概化模型•污染源沿程位置概化•污染源源强概化• 1、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、距离较远并且排污量均比较小的分散排污口，可概化为非点源入河，仅影响水域水质本底值，不参与排污口优化分配计算。
水环境容量计算方法1
a
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零维计算结果
a
31
一维计算结果
a
32
二维计算结果
a
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第三部分 水环境容量 的计算步骤
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• 1、模型参数验证 • 2、现状污染源的水质影响分析 • 3、稀释容量分析（零维） • 4、稀释自净容量分析（一维） • 5、混合区约束容量分析（二维） • 6、确定环境容量
a
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1、模型参数验证
模型考虑雨滴溅蚀、径 n等，
1min 流冲刷侵蚀和沉积作用； 1983；
到1d 污染物包括氮、磷和农 Bicknell
药等，考虑复杂的污染 等，
物平衡
1996
流域
开始为 单次暴 雨，后 发展为 长期连
续
暴雨 期为 60s， 非暴 雨期 为1d
水文模型考虑降雨初损、 入渗、坡面流和蒸发； Beasley， 侵蚀模型考虑溅蚀、冲 1980； 蚀和沉积；早期并不考 Bourao 虑污染物迁移，后补充 ui等， 了氮、磷子模型，复杂 1996
a
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方法2： 提高功能校核法
• 由于应用模型计算水环境容量部分参数具 有不确定性，为了提高容量结果的安全性， 建议部分河段采用提高功能区类别的方法 进行核算，以作为确定安全系数的参考值。
a
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方法3：超标水域分析法
• 在不同水域，分别应用零维、一维和二维 模型，分析功能区内水域达标长度比例 （或达标面积比例），根据各地区情况， 确定的达标水域范围，分析容量结果的合 理性。
a
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• 全面理解内涵 • 重视数据协调 • 合理计算容量
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第二部分 水环境容量的 计算模型
a
江苏水环境容量计算案例PPT课件
第二部分 水环境容量的概念及基本计算方法 3.2 水环境容量计算 3.2.1 基本计算方法
W Q0 (Cs C0 ) KVCs qCs • 86.4
稀释容量
自净容量
当C=CS时，W 即为环境容 量，公式中 的单位为： Kg/天。
C W C0Q0 KV Q0 q
第二部分 水环境容量的概念及基本计算方法
5、水环境容量计算中几个主要问题的考虑
5.1 设计水文条件的选取原则
首先确定典型年，典型年的确定原则为根据 区域平均降水量资料，选取90%保证率的典型 年。
在典型年确定基础上，依据区域的月平均水 位资料分高、中、低三种情况确定边界水文计 算条件。根据确定的边界水文条件，利用研究 区域河网水量数学模型，分高、中、低三种方 案计算出研究区域各河道的水文设计条件。
水环境容量的确定是容量总量控制的基础。
第二部分 水环境容量的概念及基本计算方法
2、水环境容量计算的基本方法及分析
水质预测
污染源排污量
水体水质
水环境容量计算
第二部分 水环境容量的概念及基本计算方法
2.1 基本计算方法
水质预测
• 总体达标计算法
污染源排污量
水体水质
• 控制断面达标计算法
水环境容量计算
3.2.2 几个问题的讨论
（1）不均匀系数订正
总体达标水环境容量方法计算出的结果值偏大 ，一般称为偏不保守。故为了符合实际起见，引 入不均匀系数的概念进行订正。订正方法如下：
W订正=αW α为不均匀系数，α为界于0和1之间的一个数。
第二部分 水环境容量的概念及基本计算方法
对于大于1000宽的河流，不采用完全混合模型 进行水环境容量计算，而是采用岸边污染带控制 法进行水环境容量计算。对于小于1000宽的河流 ，进行不均匀系数订正，具体如下： 河宽：500-1000米 α=0.1-0.2
水环境容量计算方法
1min 流冲刷侵蚀和沉积作用； 1983；
到1d 污染物包括氮、磷和农 Bicknell
药等，考虑复杂的污染 等，
物平衡
1996
流域
开始为 单次暴 雨，后 发展为 长期连
续
暴雨 期为 60s， 非暴 雨期 为1d
水文模型考虑降雨初损、 入渗、坡面流和蒸发； Beasley， 侵蚀模型考虑溅蚀、冲 1980； 蚀和沉积；早期并不考 Bourao 虑污染物迁移，后补充 ui等， 了氮、磷子模型，复杂 1996
• 我国实用的非点源污染控制模型尚处在初步应用 阶段，本次水环境容量计算，一般不要求进行非 点源模型模拟，有条件的城市可根据上表选用适 当的模型开展工作。
模型名称 AGNPS
HSPF
ANSWE RS
最早 开发 时间 1987
1976
1977
最新 版本 发布 时间
1998
1996 (v.11)
1996
污染平衡
零维计算结果
一维计算结果
二维计算结果
第三部分 水环境容量 的计算步骤
• 1、模型参数验证 • 2、现状污染源的水质影响分析 • 3、稀释容量分析（零维） • 4、稀释自净容量分析（一维） • 5、混合区约束容量分析（二维） • 6、确定环境容量
1、模型参数验证
• 废水量影响河流流量，调整水 文参数；
参数 形式
分散 参数
集中 参数
分散 参数
空间 时间尺 时间 尺度 度 步长
模型结构
参考文 献
开始为
单次暴
SCS水文模型；通用土 Young，
流域
雨，后 发展为
1d
壤流失方程；氮、磷和 1989； COD负荷，不考虑污 AGNPS
水环境容量计算学习指南PPT课件
• 系统性 河流、湖泊等水域一般处在大的流域系统中， 水域与陆域、上游与下游、左岸与右岸构成不同尺度的 空间生态系统，因此，在确定局部水域水环境容量时， 必须从流域的角度出发，合理协调流域内各水域的水环 境容量。
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影响要素
• 水域特性 几何特征（岸边形状、水底地形、水深或体积）； 水文特征（流量、流速、降雨、径流等）； 化学性质（pH值，硬度等）； 物理自净能力（挥发、扩散、稀释、沉降、吸附）； 化学自净能力（氧化、水解等）； 生物降解（光合作用、呼吸作用）。
• 设计流速：河流的设计流速为对应设计流量条件下
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边界条件
• 本底浓度
参考上游水环境功能区标准，以对应国家环境质量标准的 上限值（达到对应国家标准的最大值）为本底浓度（来 水浓度）
对于跨界水环境功能区本底浓度需要考虑国家和省（直辖 市、自治区）政府部门规定的出、入断面浓度限值。
• 水质目标值
概率分布设计条件下的河流稀释混合模 型• 概率稀释模型把定常稀释模型中的大输入变量Qp、Cp、QE、CE
等设定为独立的随机变量，并服从对数正态分布，估算污水、 河水混合浓度的概率分布。 • 其基本表达式为：过矩量近似法或求积法，可以对公式进行求 解。得出河水浓度的概率分布图
排放浓度与超标率（Pr）关系
方程形式6解析解1适用条件无边界影响的点源连续排放适于大江河江心点源连续排放浓度场计算几种二维水质模型和相应的解析解kcxduyxuxduyxu解析解2无对岸影响的岸边排放适用于大江河岸边点源连续排放浓度场计算xdnb解析解3有对岸影响的岸边排放适用于小河岸边点源连续排放浓度场计算适用条件当二次电子数最少为一个时可代替初始电子的作用继续不断从阴极发出电子形成不依赖外界因素的初始电子从而产生自持放电
水环境容量
第一部分 水环境容量的 基本涵义
容量涵义图示
W自净
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。
自净容量
W
W稀释
稀释容量
稀释容量是指在给定水域的本底 污染物浓度低于水质目标时，依 靠稀释作用达到水质目标所能承 纳的污染物量
排放方式
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。
• 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；
• 全面理解内涵 • 重视数据协调 • 合理计算容量
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
位置(m)
3、稀释容量分析（零维）
分段闸坝控制河段
• 分段确定水文条件
• 利用零维模型估算
湖泊容量计算
• 合理划定纳污区
• 利用零维模型
4、稀释自净容量分析（一维）
氨氮浓度
氨氮浓度(mg/L) 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 10000 20000 30000 位置(m) COD浓度(mg/L)
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•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•1、满足节点平衡方程•2、满足沿程连续方程河流径流量沿程概化河流流速沿程概化3、污染源概化模型•污染源沿程位置概化•污染源源强概化•1、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、距离较远并且排污量均比较小的分散排污口，可概化为非点源入河，仅影响水域水质本底值，不参与排污口优化分配计算。
水环境容量计算方法
水环境容量计算方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1水环境容量计算方法中国环境规划院李云生•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•1、满足节点平衡方程•2、满足沿程连续方程河流径流量沿程概化河流流速沿程概化3、污染源概化模型•污染源沿程位置概化•污染源源强概化•1、若排污口距离较近，可把多个排污口简化成集中的排污口。
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•1、满足节点平衡方程•2、满足沿程连续方程河流径流量沿程概化河流流速沿程概化3、污染源概化模型• 污染源沿程位置概化 • 污染源源强概化• 1、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、距离较远并且排污量均比较小的分散排污口，可概化为非点源入河，仅影响水域水质本底值，不参与排污口优化分配计算。
水环境容量计算方法
C(x, z) m exp( z2u K x)
hu
Ey
x u
4Eyx u
面源模型
• 非点源污染负荷模型用来计算一定流域内由非点 源污染造成的各种污染物的输出情况。选择或建 立与当地实际情况复合较好的负荷模型，是对各 种污染控制措施进行模拟筛选的基础。通过文献 调研，对国外非点源模型30多年的发展历史和现 状进行了全面的文献调查，就非点源模型的主要 类型、结构和特点进行了系统的总结，并对目前 广泛采用的13种非点源模型进行了比较分析，详 见下表。
水环境容量计算方法
容量涵义图示
W自净
W稀释
自净容量 稀释容量
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。
W
稀释容量是指在给定水域的本底 污染物浓度低于水质目标时，依 靠稀释作用达到水质目标所能承 纳的污染物量
排放方式
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。
零维模型
• 计算稀释容量。污染物进入河流水体后， 在污染物完全均匀混合断面上，污染物的 指标无论是溶解态的、颗粒态的还是总浓 度，其值均可按节点平衡原理来推求。对 河流，零维模型常见的表现形式为河流稀 释模型；对于湖泊与水库，零维模型主要 有盒模型。
• 符合下列两个条件之一的环境问题可概化 为零维问题：
境容量。
第四部分 水环境容量 校核
方法1：水资源量校核法
• 对比各个水系水资源量和水环境容量计算 结果，若差距较大，需仔细分析；
• 将同一水系各个河段（地市）的计算条件 连在一起进行计算，比较总体结果与各段 结果的差距。
水环境容量计算方法
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；
• 全面理解内涵 • 重视数据协调 • 合理计算容量
污染平衡
零维计算结果
一维计算结果
二维计算结果
第三部分 水环境容量 的计算步骤
• 1、模型参数验证 • 2、现状污染源的水质影响分析 • 3、稀释容量分析（零维） • 4、稀释自净容量分析（一维） • 5、混合区约束容量分析（二维） • 6、确定环境容量
1、模型参数验证
• 废水量影响河流流量，调整水 文参数；
• 本次计算，利用平均法确定源强。
4、水质模型
• 根据水环境功能区的实际情况，环境容量 计算一般用一维水质模型。对有重要保护 意义的水环境功能区、断面水质横向变化 显著的区域或有条件的地区，可采用二维 水质模型计算。在模型计算时尤其是对于 大江大河的水环境容量计算，必须结合混 合区或污染带的范围进行容量计算。
C(x, z) m exp( z2u K x)
hu
Ey
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4Eyx u
面源模型
• 非点源污染负荷模型用来计算一定流域内由非点 源污染造成的各种污染物的输出情况。选择或建 立与当地实际情况复合较好的负荷模型，是对各 种污染控制措施进行模拟筛选的基础。通过文献 调研，对国外非点源模型30多年的发展历史和现 状进行了全面的文献调查，就非点源模型的主要 类型、结构和特点进行了系统的总结，并对目前 广泛采用的13种非点源模型进行了比较分析，详 见下表。
参数 形式
水环境容量计算方法
1、模型参数验证 • 废水量影响河流流量，调整水 文参数； • 将降解系数代入模型，分析其 合理性； • 注意分析设计流速。
2、现状污染源的水质影响分析
COD浓度
COD浓度(mg/L)
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
方2： 提高功能校核法
• 由于应用模型计算水环境容量部分参数具 有不确定性，为了提高容量结果的安全性， 建议部分河段采用提高功能区类别的方法 进行核算，以作为确定安全系数的参考值。
方法3：超标水域分析法
• 在不同水域，分别应用零维、一维和二维 模型，分析功能区内水域达标长度比例 （或达标面积比例），根据各地区情况， 确定的达标水域范围，分析容量结果的合 理性。
2、水动力学模型
• 最枯月设计条件
• 1、满足节点平衡方程 • 2、满足沿程连续方程
河流径流量沿程概化
河流流速沿程概化
3、污染源概化模型
• 污染源沿程位置概化 • 污染源源强概化
• 1、若排污口距离较近，可把多个排污口简 化成集中的排污口。 • 如下图所示，1号、2号、3号排污口可合并 为1个排污口1#。上界下界上界1 2 3下 界1#
35 30 25 20 15 10 5 0 0 10000 20000 30000 位置(m) 40000 50000 60000
40000
50000
60000
COD浓度
5、混合区约束容量分析（二维）
现状排污口污染负荷：8440t/a;污染带长度580米；
污染带100米允许污染负荷：3500t/a
4、水质模型
• 根据水环境功能区的实际情况，环境容量 计算一般用一维水质模型。对有重要保护 意义的水环境功能区、断面水质横向变化 显著的区域或有条件的地区，可采用二维 水质模型计算。在模型计算时尤其是对于 大江大河的水环境容量计算，必须结合混 合区或污染带的范围进行容量计算。
环境规划课件 水环境容量
表2-1 全国水环境功能区划基础数据表
自然属性 水质功能 控制断面及其它
1 2 3 4
5
6
控 制 城 镇
7
是 否 省 界
8
9
10
11
12
水 质 目 标
13
断 面 名 称
14
断 面 级 别
15
1 6
流水 水 水 长 域 系 体 域 度/ 面 积
现状 现状 规划 功能 使用 水质 主导 区类 功能 类别 功能 型
/
2、调查工业污染源排放水体的水质目标、工业企业应执行的 排放标准及其级别，分析工业污染源达标情况，填写下表。 该表将作为总量分配的考虑因素之一。 受 执 工 名 业区 境 纳 放 行 称 企类 功 水 标 的 业型 能 环 准 排 标 准 级 别 是 否 达 标
治 理 工 艺
考 核 因 子
超 标 因 子
层次确定了水环境功能区所在的水体
• 第4列可以具体指明相应功能区在水体中的范围。功能区水 域范围填写水功能区的起始点和终点，这也是本功能区与
上游、下游水功能区的分割点。
• 第5列定量给出了水环境功能区的水域范围。 • 可以与水域起点和终点定性描述相结合。 对于河流，可以用功能区长度（公里）表示; 对于湖泊、水库等封闭水体，该列填写湖库功能区的面 积（平方公里）,默认单位为公里和平方公里。
嫩江 蛟流河 嫩江 蛟流河 嫩江 蛟流河
张家窑至 毕家街
毕家街至 出境 源头至张 家窑
17.10 31.00 145.00
毕家街 突泉县
毕家街、杜 尔
筛选控制城镇的实例
1.3确定排放去向
• 一般可以将主要污染源对应到具体的排污河流（不完全能 对应到具体的水环境功能区） 序号 河流名称 企业名称
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排放方式
污染物浓度低于水质目标时，依
靠稀释作用达到水质目标所能承
纳的污染物量
4
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。
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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。
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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。
• 1）河水流量与污水流量之比大于10~20； • 2）不需考虑污水进入水体的混合距离；
24
河流零维模型
• 点源，河水、污水稀释混合方程 • 对于点源，河水和污水的稀释混合方程为： •
CCp Qp CEQE Qp QE
25
湖泊容量计算
• 合理划定纳污区 • 利用零维模型
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河流一维模型
• 对于河流而言，一维模型假定污染物浓度 仅在河流纵向上发生变化，主要适用于同 时满足以下条件的河段：1）宽浅河段；2） 污染物在较短的时间内基本能混合均匀；3） 污染物浓度在断面横向方向变化不大，横 向和垂向的污染物浓度梯度可以忽略。
水环境容量计算方法
中国环境规划院 李云生 2004.5
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• 基本涵义 • 计算模型 • 计算步骤 • 校核方法
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第一部分 水环境容量的 基本涵义
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容量涵义图示
W自净
W稀释
自净容量 稀释容量
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。
W
稀释容量是指在给定水域的本底
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面源模型
• 非点源污染负荷模型用来计算一定流域内由非点 源污染造成的各种污染物的输出情况。选择或建 立与当地实际情况复合较好的负荷模型，是对各 种污染控制措施进行模拟筛选的基础。通过文献 调研，对国外非点源模型30多年的发展历史和现 状进行了全面的文献调查，就非点源模型的主要 类型、结构和特点进行了系统的总结，并对目前 广泛采用的13种非点源模型进行了比较分析，详 见下表。
CC0 eKxu
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河流二维模型
• 当水中污染物浓度在一个方向上是均匀的， 而在其余两个方向是变化的情况下，一维模 型不再适用，必须采用二维模型。河流二维 对流扩散水质模型通常假定污染物浓度在水 深方向是均匀的，而在纵向、横向是变化的。
C(x,z) m exp(z2u Kx)
huEyux
4Eyx u
19
上界
12 3
下界
1# 上界
下界
20
• 2、距离较远并且排污量均比较小的分散排 污口，可概化为非点源入河，仅影响水域 水质本底值，不参与排污口优化分配计算。 非点源的范围主要包括农村生活源、畜禽 养殖、城市径流、矿山径流和农田径流等5 个主要方面。
2污染负荷 • 月变化系数，月污染负荷 • 日变化系数，日污染负荷
参数 形式
分散 参数
集中 参数
分散 参数
空间 时间尺 时间 尺度 度 步长
模型结构
参考文 献
开始为
单次暴
SCS水文模型；通用土 Young，
流域
雨，后 发展为
1d
壤流失方程；氮、磷和 1989； COD负荷，不考虑污 AGNPS
长期连
染物平衡
网站
续
流域
长期连 续
斯坦福水文模型；侵蚀 Johanso
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• 全面理解内涵 • 重视数据协调 • 合理计算容量
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第二部分 水环境容量的 计算模型
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• 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
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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。
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零维模型
• 计算稀释容量。污染物进入河流水体后， 在污染物完全均匀混合断面上，污染物的 指标无论是溶解态的、颗粒态的还是总浓 度，其值均可按节点平衡原理来推求。对 河流，零维模型常见的表现形式为河流稀 释模型；对于湖泊与水库，零维模型主要 有盒模型。
• 符合下列两个条件之一的环境问题可概化 为零维问题：
• 我国实用的非点源污染控制模型尚处在初步应用 阶段，本次水环境容量计算，一般不要求进行非 点源模型模拟，有条件的城市可根据上表选用适 当的模型开展工作。
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模型名称 AGNPS
HSPF
ANSWE RS
最早 开发 时间 1987
1976
1977
最新 版本 发布 时间
1998
1996 (v.11)
1996
• 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）。
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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；
• 本次计算，利用平均法确定源强。
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4、水质模型
• 根据水环境功能区的实际情况，环境容量 计算一般用一维水质模型。对有重要保护 意义的水环境功能区、断面水质横向变化 显著的区域或有条件的地区，可采用二维 水质模型计算。在模型计算时尤其是对于 大江大河的水环境容量计算，必须结合混 合区或污染带的范围进行容量计算。
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2、水动力学模型
• 最枯月设计条件 • 1、满足节点平衡方程 • 2、满足沿程连续方程
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河流径流量沿程概化
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河流流速沿程概化
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3、污染源概化模型
• 污染源沿程位置概化 • 污染源源强概化
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• 1、若排污口距离较近，可把多个排污口简 化成集中的排污口。
• 如下图所示，1号、2号、3号排污口可合并 为1个排污口1#。上界下界上界1 2 3下 界1#