环境规划课程设计说明书

序号: 19学号: 09452120C H A N GZ HO U U N I VER SI T Y课 程 设 计设计课程名称： 环境规划与管理课程设计题 目： C 市河流COD 总量控制规划设计说明书 学 生 姓 名： 吴晨曦 学 院（系）： 环境与安全工程系 专 业 班 级： 环科091 指 导 教 师： 王明新 专业技术职务： 副教授设计时间： 2012 年 6 月 18 日 2012 年 6 月 22 日C市河流COD总量控制规划设计一、C市河流COD污染现状分析（一）C市COD排放现状分析1、污染源布局分析A河流有11个污染源,其流向为偏东南方向。

B河流有3个污染源,且它们的分布相距比较远,流向为西南方向。

C河流有4个污染源，流向可以看似为东西流向。

B,C河流为支流，最终流入A河流，C河流为化工污染源，污染较为严重，而B河流以畜禽养殖，污染比较轻，而A河流为最终排放河流，A河流的污染源分布比较密集，污染最为严重。

图1 C市河流污染源分布图2、主要污染源分析COD排放浓度按最高允许排放浓度计算则：表1 C市河流污染源信息序号污染源名称水污染排放量W(kg/d) 废水排放量Q(m3/d)排放浓度C(mg/L)最高允许排放浓度C0(mg/L)是否达标1 A1 330 1000 330 100 否3 A3 810 1500 540 180 否4 A4 1260 4000 315 180 否 5 A5 2100 6000 350 180 否6 A6 6300 18000 350 180 否7 A7 890 3000 297 150 否8 A8 990 4000 248 150 否9 A9 740 2000 370 150 否 10 A10 1440 4000 360 150 否 11 A11 800 2500 320 150 否 12 B1 1800 3000 600 100 否 13 B2 450 900 500 400 否 14 B3 960 2000 480 400 否 15 C1 360 2000 180 100 否 16 C2 840 2000 420 150 否 17 C3 690 1500 460 150 否 18 C4 720 1800400 150 否通过与标准比较可知，所有污染源排放都没达标。

（二）C 市COD 浓度分析1、模拟方法由于A,B,C 三条河流的流量都小于150m 3/s ，所以采用以为水质模型。

①河流一维模型平均流量Q<150m 3/s 的中小型河段，污染物在河段横断面上均匀混合，可采用河流一维模型计算水域纳污能力。

即：1/0x k x u C C e -=式中，C 为功能区某种污染物的水质标准；C 0为起始断面的污染物浓度；x 为混合区长度；k 1为污染物的降解速度常数；u x 河段的平均流速。

式中C 0可以按下式计算：0p p h hh pC Q C Q C Q Q +=+式中，Q p 为污水流量，Q h 是河流的流量。

C p 为污水中污染物的浓度，h C 为上游来水浓度。

2、结果分析根据河流特征，采用一维水质模型进行模拟，利用Matlab 程序做出COD 浓度的空间分布图，如下：图2 A河流污染物浓度现状分析图3 B河流污染物浓度现状分析图4 C河流污染物浓度现状分析二、C市污染源COD基础允许排放量1、功能区目标值的确定对于工业用水区，即A、B、C河，执行Ⅳ类水质标准，COD浓度目标值为30mg/L；2、基础允许排放量的确定表2污染源编号所属行业废水排放量Q(m3/d) 最高允许排放浓度Cmax（mg/L）水污染物基础允许排放量（kg/d）A1 生活源1000 100 100 A2 生活源2000 100 200 A3 纺织1500 180 270 A4 纺织4000 180 720 A5 印染6000 180 1080 A6 印染18000 180 3240 A7 食品3000 150 450 A8 食品4000 150 600 A9 食品2000 150 300 A10 食品4000 150 600 A11 食品2500 150 375100 B2 畜禽养殖 900 400 360 B3 畜禽养殖 2000 400 800 C1 生活源 2000 100 200 C2 化工 2000 150 300 C3 化工 1500 150 225 C4 化工1800150270三、C 市河流COD 削减量分配方案方案一: 等比例削减法按照这种方法进行分配的各污染源的允许排放量Q 的计算公式为：'i i iqQ Q Q =⨯∑ (1-1) 'i i i iqQ k W Q =⨯⨯∑ (1-2) 式中，q 为区域允许排放量；Qi 为各污染源的污染物现状排放量；ki 为污染源i 的等比例削减调整系数，可以根据污染源所在行业，单位产值能源消耗量或者单位能源消耗污染物排放量等因素确定。

假如有两个污染源排放量相同，但由于它们排放高度、所处位置等的不同，在同一控制点造成的污染物浓度有很大差异，对这两个污染源分配相同的允许排放量显然是不公平的。

此外，这种方法要求所有污染源在现有排放量的基础上削减同等的比例，它是“一刀切”的分配方法，对那些过去不积极进行治理的单位是一种鼓励，而对那些积极进行污染控制、已经花费了大量投资的单位是一种打击。

这种方法没有考虑到污染源排放量与控制点地面浓度之间的关系，只能保证区域总排放量要求，不能保证控制点的浓度要求。

方案二：比例削减法比例削减法是按各污染源对控制点的浓度贡献率将控制点的总超标浓度分配给每一个污染源，从而确定各污染源的允许排放量，即根据下式先计算各污染源对控制点贡献浓度的超标量，然后确定各污染源的削减量和允许排放量。

1ijij j niji C C C C=∆=∆⨯∑ （1-3）式中，△Cij ——第i 污染源对j 控制点贡献浓度的超标量; △Cj ——各污染源对j 控制点贡献浓度的总超标量; Cij ——第i 污染源对j 控制点的贡献浓度;N ——污染源个数。

设Qi 为第i 污染源的现状排放量;ΔCij 和nij 分别表示为保证控制点j 满足其环境目值， 第i 污染源的削减量和削减率；fij 为第i 染源对控制点j 的传递函数，即第i 污染源单位排放量对控制点j 的贡献浓度。

由上式可得：111ij ij j n ij ijiji C C C f f C =∆⨯=∆⨯⨯∑1ijij j niji C Q C C=∆=∆⨯∑1jij niji C n C=∆=∑对任一控制点，j C ∆为常数，1Nij i C =∑ 为常数，所以ij η为常数，即为使控制点j 满足其环境目标值，对j 有贡献的各污染源的消减率相同。

这说明此种方法实质上也是一种等比例的方法。

方案三：平方比例削减法平方比例削减法是按各污染源对控制点的贡献浓度的平方所占比重，将控制 点的总超标浓度分配给每一个污染源，从而确定各污染源的允许排放量，即根据 下式先求出各污染源对控制点贡献浓度的超标量，再进一步确定各污染源的削减 量和允许排放量。

221ijij j niji C C C C=∆=∆⨯∑设Rj 为第j 个控制点的浓度超标率；rij 为i 污染源对j 控制点的浓度贡献率；Cj 为各污染源对j 控制点的浓度贡献之和,由上式可得：2222211111ij ij ij i ij ij j j j i n n n ij ij ij ij ij i i i C C C Q Q C C C C Q f f CC C C ===∆=∆⨯=∆⨯⨯=∆⨯⨯=∆⨯⨯∑∑∑1ij ijij Njiji C C r C C===∑21ij jij j ij niiji Q C C r Q Cη=∆==∆⨯⨯∑对任一控制点，j ，ij r ，2jC ，21Nij i C =∑都为常数，ij η与ij r 成正比，即对控制点浓度贡献率大的源其消减率也大，对控制点浓度贡献率小的源其消减率也小。

这种方法被理所当然地认为是一种公平合理分配污染源允许排放量的方法，但这种方法也存在着不合理性。

222111i nNijiji i CijQij Cj Qi Q Cj fij CC==∆=∆⨯⨯=⨯∆⨯⨯∑∑对任一控制点，j ，j C ∆，21nij i C =∑ 都为常数，因此污染源的削减量与其排放量的平方成正比，与传递函数成正比。

假设有K 个排放条件相似的源，每个源的排放量相同，均为Q/K ，且对控制点j 的传递函数也同为ij f ，那么对于控制点j 来说这K 个污染源和单独一个源i 是等价的。

但是如果21nij i C =∑变化不大，那么这K 个源的总削减量约为ijQ k，即污染源i 的削减量大于与之等价的K 个污染源的削减量总和，污染源i 的允许排放量小于与之等价的K 个污染源的允许排放量总和。

由此可见，平方比例削减法是也有其缺陷的。

例如，有两个污染源A 和B 在R 点的落地尝试分别为5和1，如果地面浓度超标，则A 应承担2225/(51)+的削减量，现假定A 分解为5个与之等价的污染源，则这5个地面污染源地落地浓度均为1，则它们应承担削减量2222222222222(111111)/(1111111)5/6+++++++++++=，显然，5/6 < 25/26。

方案四：源强分析法源强优化法是在控制点达到环境目标值的约束条件下，使污染源排放量的削减量总和或削减率总和为最小，来求出污染源的允许排放量和削减量。

目标函数为：121min (,)Ni i i Z Q Q ==∑约束条件：21Ni ijsj i Qf C =≤∑120i i Q Q ≥≥ i =1…N; j=1…M式中：Z 为控制区内污染源的削减量之和；Q1i 为第i 个污染源实际排放量;Q2i为削减后第i 个污染源排放量；f ij为第i个源在第j控制点上的浓度传递函数；Csj为第j控制点的大气质量目标值;下脚标i为污染源序数；N为污染源总个数；下脚标j为控制点；M为控制点总个数。

这种方法是要获得控制区允许排放总量最大的最佳分配，这样的分配对各污染源来说是不公平合理的，但从总量控制的总体观念上讲是合理的，有利于发展生产和降低治理费用投资。

(说明:B、C两条支流最终都将汇入A河，应先对B、C进行削减使得水质达标后，再与A河进行叠加削减，实际操作也如此，为了版面美观，故将书写顺序略微调整，具体过程如下。

)(一)A河流各污染源的削减方案1、控制断面的选择设A河源头为点A0，A河与B河的交汇点为D1，A河与C河的交汇点为D2，A河末尾为点A末。

各控制断面如下表3：表3 A河控制断面的设定河段河段长（m）相对于A0点的控制断面（m）A0-A1 406 20.3A1-A2 742 443.1A2-A3 700 1183A3-A4 1128 1904.4A4-A5 892 3020.6A5-D1 665 3901.25D1-A6 445 4555.25A6-A7 413 4998.65A7-A8 480 5415A8-A9 422 5892.1A9-D2 524 6319.2D2-A10 672 6850.6A10-A11 1071 7542.55A11-A末437 8583.652、污染源COD削减量分配方法及方案按污染物排放标准进行源头削减后A河COD排放现状浓度分析，如下图5：图5 源头削减后COD排放现状图A河COD最高允许排放量为30mg/L，由Matlab数据可知，根据污染物排放标准进行源头削减后，A河水质完全达标，因此不需要进一步削减。