非点源污染负荷估算方法探讨_樊在义

需要河流断面 水量、 陕 西 渭 河 流 域 临 潼 水
水质实测资料。
文站
水量 水质法
降雨差 值法
平均浓 度法
西北理工大 学 环境资源系
非点 源 污染 负 荷: 汛 期 非点源 污 染平 均浓 度 汛期平均地表径流量
汛期非点源污染 平均浓度: 实测 水文 站几 次 暴雨 的实
测建 立水 量水 质 的线 性关
需 要水 文 站 常规 水 量、水质系列资料
密云水库
2 2 城市非点源污染负荷估算方法 城市非点源来源于城镇地表径流, 特别是汛期
地表径流, 由于城市化的发展使城区不透水地面比 例增大, 径流量随之增加, 使得径流污染威胁也越 来越突出。通过引入降雨时间、强度等参数, 城镇 污染产生及地表清扫程度, 城镇雨水收集管网普及 率和雨污合流比例等参数, 估算城市非点源污染负 荷。常见的方法有: 标准城镇年暴雨径流污染物排 放量、单位负荷法、萨特冲刷函数 ( 模拟法 ) 、简
流域 尺 度 模 型, 用 于模 拟 地 表 水、 地 下水和水质。 需要参数众多。
美国环保局
A = RK LSCP
A 年平均土壤排放量; R 降雨侵蚀因子; K 土壤侵蚀因子; LS - 地 形因 子, 其 中 L 坡 长因子、 S坡度因子; C为地表植被覆盖因子; P 水土保持控制因素;
用来计算 吸附态 N、 P, 即通过泥沙 中污 染物 浓度 (监 测 获 得 ) 平 均土 壤 排 放量 A
河进行分析。 3 2 3 各类方法精确度比较
从精度上划分, 不同估算方法各有其特点: 模 型法因考虑因素多、覆盖面全, 精度较为准确, 其 所得结果更接近客观实际, 但需要参数多, 要准备 较多的基础资料。其它方法比较便捷、操作简单, 能直观快速地得出某类非点源的影响大小, 但获得 的结果精确性相对较粗。 3 3 方法参数比较
从产生地域及来源划分, 非点源污染可分为城 市非点源和农村非点源, 城市非点源污染主要是由 于城市地表累积的污染物 ( 工厂和 机动车量排放 的废气、大气沉降物、城市垃圾、建筑施工场地堆 积物 ) 随着雨、雪的冲刷, 随着排 水管道进入城 市水体, 污染地表水体, 破坏城市生态环境。农村 非点源污染是指在农业生产、农村生活等过程中产 生或导致环境变化的非点源污染, 主要有农用化学 品施用的不合理及施肥技术的落后 产生的农田径 流、分散的畜禽养殖污染和农村生活产生的非点源 污染废弃物等。 1 2 非点源污染问题及影响
四川省清平水库流域, 四川省环科院; 北京密云 水库小流 域非
点源污染负荷估算, 首都师范 大学资源 环境
与旅游学院 王晓燕
西北理工大 学 环境资源系
实测河 流 污染 物 总负 荷 - 点源负荷
实 测总 负 荷 = 丰、平、枯 季河流实测值; 设点源 负荷 = 枯 季河 流污 染负荷的月均值的 12 倍。
金相灿 湖 泊 富营 养 化控 制及管理技术 ; 江苏省 饮 用 水水 源 地环 境现状调查与评价报告
对某 一 城 市土 地 利 用类 型, 单 位 面 积 上的 年 污 染负 荷 量 可按下式计算: L i = aiF i riP
L i 污染物年排放量 ( kg / km 2
ai 污染物浓度 参数 ( kg / cm 验系数 ); Fi 人口密度参数选择; ri 扫街频率参数; P 年降水量 ( cm / a) ;
非点源污染具有来源广泛、汛期影响水体水质 强的特征, 以及历史统计资料相对缺乏性等特点。 直到目前, 国内外对非点源污染负荷评估仍多采用 估算、以点带面等方法, 通过对不同非点源来源、 降雨径流和河流断面水文水质监测等资料数据对非 点源污染负荷研究。综合分析现有非点源污染负荷 估算方法, 按照非点源污染的研究对象划分, 可概 括归纳为综合分析类、城市和农村类非点源污染负 荷三类分析方法。 2 1 综合分析类方法
公式
CO D: 50 t / a, 氨 氮: 12 t / a。
参数
标准城镇定义: 地处 平原 地带, 城镇 非农 业人 口在 100 万 ~ 200 万, 建成区面 积在 100km2 左右, 年降 水量 400 ~ 800mm, 城镇雨水收 集管网 普及 率 50% ~ 70% 的 城镇。
单位负荷法
美国农业部 1978 年开发
计算地 表 径流 排 放量 及 下渗量及流出的 泥沙量, 从而 计 算出 溶 解 态、淋
溶 态 和 吸 附 态 N、 P 总量。
水文子模型 侵蚀子模型 营养物子模型
Q 与 不 同 地块 土 壤 北京密云 水库小流 域非 类 型、 日 降 雨 量、 点源污染负荷估算, 土地利用类型相关; 首都师范 大学资源 环境 需要较为详细参数。 与旅游学院, 王晓燕
http: / / hjkxdk y ies org cn
非点源污染负荷估算方法探讨 樊在义
表 2 城市非点源负荷估算方法列表
方法
标准 城 镇 年 暴 雨径 流 污 染 物 排放量
方法来源
江苏省 饮 用 水水 源 地环 境现状调查与评价报告 ; 中国环境 科 学研 究 院 全 国饮用 水水 源 地环 境 保护 规划
非点源污染可以分为随水文产流过程而形成的 产污过程和随水文汇流而形成的入河过程。在汇流 和渗流过程中, 因人 类活动而累积 在地表的污染
收稿日期: 2011- 02 - 16 基金项目: 全球环 境基金 ( GEF) 海 河流 域水 资源 与水环 境 综合管理项目资助 ( TF053183 )。 作者简介: 樊在义 ( 1974- ), 男, 硕士, 工程师, 主要 从事 环境管理方面研究。
综合分析方法可分为模型法及水量水质类方法 两类。模型法通过采取气象、水文、地表类型、污 染负荷不同模 块, 对一个区 域或流域污染 进行核 算, 常用的方法 有 SCS 法、 SWAT 模型 法、 CRE AM S模型、通用土壤流失方程 ( U SLE ) 等。水量 水质类方法则通过非点源污染在汛期、非汛期对河 流水体影响差异的特点, 测量不同时期河流断面以 及降雨径流的水量、水质数据, 推算非点源污染对 水体的影响, 常见方法有径 流分割法、水 量水质 法、降雨差值法、平均浓度法等。国内外现有的综 合类非点源估算方法具体见表 1。
不同土 地 利用 类 型径 流
量 径流 水质 ( 监测 获 得 ) 之和。
Q 地表日径流深度; P降雨量; S吸水系数或滞留参数; CN 径流曲线参数。
美国农业部
U SDA 美国农业研究 局 AR S
产汇 流 模型: 水 文循 环 模拟, 地表径 流、蒸发、 土壤水、地下水模拟。
土壤侵蚀模拟; 污染负荷模拟
系; 汛期平均地 表径流量: 年径流量去除枯季径流。
需要河流断面 水量、 水质实测资料。
西北理工大 学 环境资源系
F非 = f ( 降雨量 )
设非 点源 污染 负 荷为 与降 雨量为一个函数。
需要河流断面 水量、 陕 西 渭 河 流 域 临 潼 水
水 质及 降 雨 量实 测 资料。
文站
城市环境 与城
环境科学导刊 http: / / h jkxdk yies org cn 2011, 30 ( 3)
CN53- 1205 /X ISSN1673- 9655
非点源污染负荷估算方法探讨
樊在义 1, 宋兵魁2, 杨 勇2, 王文美 2, 陈 颖 2 ( 1. 天津港保税区环境保护局, 天津 300308; 2. 天津市环境保护科学研究院, 天津 300191)
a); km2 )
(实测或 经
备注
萨特 冲 刷 函 数 (模拟法 )
金相灿 湖 泊 富营 养 化控 制及 管理 技 术 化 学工 业 出版社
P t = P0 ( 1- e- krt )
P0 路边最初集聚固形物的质量; Pt 经 t 时间后降雨搬运的物质量; k 街道冲刷系数 ( 10~ 1000 m ) ; r 降雨强度;
1
环境科学导刊 http: / / h jkxdk yies org cn 第 30卷模型法
CR EAM S 模型
通用土壤 流失方程 U SLE
径流分 割法
方法来源
表 1 综合类非点源污染负荷估算方法列表
公式
参数
备注
应用地区
美国农业部 水 土保持 局 20 世 纪 50 年 代 初 研制
2
易模型法等, 具体见表 2。 2 3 农村非点源污染负荷估算方法
农村非点源来源最为广泛, 国家及各地方研究 污染较多, 详见表 3。农田径流法通过核算不同类 型的土壤的各类作物在降雨径流影响下, 农药化肥 的流失量。畜禽养殖是指非规模化养殖的各类畜禽 的污染排泄量, 以及污染物的流失量。农村生活污 染通过人均产物系数法进行核算, 可以通过经验系 数以及实测获得。
市生态 2003 2 密云水库潮 白
河流域非点 源
污染负荷 , 王 晓 燕, 首 都 师 大资源环境 与 旅游学院。
非点 源污 染负 荷 = 汛 期 非点源的平均浓度 a 汛 期地 表 径流 量 b ( 6 - 9 月)
a (雨季污染物量 - 枯季污 染物 量 ) /雨 季 径 流 量 所 需 参 数: 常 规 检 测 水 量、 水质 ; b 水 文站 实测 资料 计算 (雨季 径 流量 即 汛期 地表径流 )
摘 要: 通过搜集整理国内外非点源污染负荷方法, 概括归纳出综合分析、城市非点源和农村非点源 三类非点源污染负荷估算方法, 并研究比较各类方法的原理、应用条件、具体参数等。在此基础上, 提出 非点源污染负荷估算方法选择和最佳利用对策建议。
关键词: 非点源污染 ; 负荷评估; 方法 中图分类号: X52 文献标识码: A 文章编号: 1673- 9655 ( 2011) 03- 0001- 06
按污染物来源分, 可分 为城镇 径流、农田径 流、畜禽养殖、农村 生活类非点源 污染的计算方 法, 具体方法见表 2、表 3。综合考虑城市和农村 非点源污染的方法, 具体见表 1。 3 2 2 按应用区域及机理分
表 1中综合类方法中水量水质类方法主要应用 于一条河流或一个水系, 而其它方法则适用于大尺 度的范围, 包括一个地区或一个流域。针对河流本 身的非点源研究则从河流断面的常年水质、水量监 测数据方面进行数据分析、处理, 直接分析非点源 污染对水体的影响, 这类方法如径流分割法、水量 水质法、降雨差值法等; 针对地区 ( 流域 ) 的研 究从非点源来源入手, 结合地区降雨、地形以及经 济生活等方面因素, 对非点源的迁移、转化以及入
简易模型法
河北省环 境 监测 中 心 河 北省非点源污染分析
L= R C A 10- 6
L 年负荷量 R 年径流量 C 不同土地类型径流污染物平均浓度 A 集水区面积
应用地区 : 河北省
3 非点源污染负荷估算方法分析研究 3 1 各类方法原理比较
综合比较上述方法, 非点源污染负荷估算方法 的原理大致可分为三类: 一类是实测河流污染物总 负荷, 以及点源负荷, 通过差值估算出非点源的污 染负荷; 第二类是非点源污染负荷通过汛期非点源 污染平均浓度和汛 期径流量 ( 河流、土地利用类 型径流 量、泥沙 ) 的乘积获得; 第 三种方法是污 染负荷直接通过单位污染排放负荷与污染源总量乘 积计算, 再乘以一定的流失系数得出。 3 2 应用范围比较 3 2 1 按污染类型分
1 非点源污染及其影响 随着人类经济活动深入发展, 水环境污染问题
已成 为全 球 性问 题。非 点源 污 染 亦称 面 源 污染 ( N on- po int Source Po llution) , 指溶解态或者固态 的污染物从非特定地点, 在降水或溶雪等的冲刷作 用下, 通过 径流 过程 汇入 受纳 水体 ( 包 括 河流、 湖泊、水库和海湾等 ), 并引起水体的富营养化或 者其它形式的污染。美 国 清洁水法修正案 将 非点源污染物定义为: 污染物以广域的、分散的形 式进入地表及地下水 体, 这种污染 物是非点源污 染物。 1 1 非点源污染类型
物, 在降雨径流的淋洗和冲刷作用下进入江河、湖 泊水库和海洋等水体而造成水体污染。
与点源污染相比, 非点源污染有分散, 时空差 异性, 随机性强, 成因复杂, 潜伏周期长, 监测、 控制、管理难度大等特点。在点源污染控制水平达 到一定程度后, 非点源污染 的严重性逐渐 表现出 来, 对其的控制迫切性日益增强, 特别是非点源污 染负荷评估是 做好非点源污染 控制的第一步, 因 此, 有必要对估算方法进行研究比选。 2 国内外非点源污染负荷估算方法介绍