水环境容量
水环境容量计算方法-环境保护部环境规划院
斯坦福水文模型；侵蚀模型考虑雨滴溅蚀、径流冲刷侵蚀和沉积作用；污染物包括氮、磷和农药等，考虑复杂的污染物平衡
Johanson等，1983；Bicknell等，1996
ANSWERS
1977
1996
分散参数
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
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；
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。
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#
1、模型参数验证
水环境容量
④ 概率稀释模型法：根据来水流量、排污量、排污浓度等随机波动性，运用随机理论对河流下游控制断面不同达标率条
件下环境容量进行计算。
⑤ 未确知数学法： 将水体水环境系统参数定义为未确知的参数，结合水环境容量模型，建立水环境容量计算未确知模
④ 入口断面流量Q0、水流流速u
确定设计水文条件，建立水动力模型，从而求得Q0、 u。
5.
计算案例
5. 计算案例
a. 江汉平原水环境容量研究以湖北潜江市为例
• 水环境特点
汉江
湖北潜江市地处江汉平原，境内天然水体主要为汉江和东荆河。
主要引水水源为汉江和长湖，水系以东荆河为界分属四湖流域和江汉流域，大小沟渠纵横交错，
• 水环境容量模型
采用一维水环境容量计算模型计算多种设计水文条件下的COD和氨氮水环境容量。
5. 计算案例
b. 辽河流域太子河流域水环境容量分析
• 水环境容量计算
太子河流域水功能区划
设计水文条件
太子河干流划分为两个一级区，太子河新宾源头水保护区和太子河本溪、辽阳、 根据太子河干流和主要支流水文站近50年逐日流量监测数据，计算得到各水文站不
基本概念
研究意义
计算方法
数学模型
计算案例
参考文献
基本概念
基本概念
水环境容量
影响因素：
① 水域特性 水域特性是确定水环境容量的基础，主要包括：几何特征（水深、体积等）；水文特征（流量、流速、降雨、径流等）；化学自 净能力（氧化、水解等）；生物降解（光合作用、呼吸作用）；物理自净能力（挥发、扩散、稀释、沉降、吸附）。
水环境容量研究报告
水环境容量研究报告一、引言1.1 研究背景及意义随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，水环境问题日益突出。
水环境容量作为衡量水体环境质量的重要指标，直接关系到水资源可持续利用和生态环境保护。
当前，我国许多地区水环境容量超负荷，导致水质恶化，生态系统退化，严重影响了人民群众的生活质量和经济社会的可持续发展。
因此，加强水环境容量研究，对提升水环境质量，保障水资源安全，推动生态文明建设具有重要的现实意义。
1.2 研究目的与任务本研究旨在深入剖析水环境容量的内涵、计算方法及其影响因素，分析我国水环境容量现状，探讨提升水环境容量的有效策略，为政府部门和企业提供科学决策依据。
具体任务包括：阐述水环境容量相关概念；分析水环境容量计算方法及其影响因素；评估我国水环境容量现状；提出针对性的水环境容量提升策略；结合实际案例分析，验证策略的有效性。
1.3 研究方法与技术路线本研究采用文献分析、实地调查、数据统计和模型计算等方法，结合国内外相关研究成果，系统研究水环境容量问题。
技术路线如下：1.梳理水环境容量相关概念、内涵及计算方法；2.分析我国水环境容量现状，归纳典型流域水环境容量特征；3.识别水环境容量影响因素，探讨其作用机制；4.提出水环境容量提升策略，包括环境治理、水资源合理利用与调配、监测与管理等方面；5.通过实际案例分析，验证策略的有效性和可行性；6.总结研究成果，提出政策建议和措施。
二、水环境容量概述2.1 水环境容量定义及内涵水环境容量是指在水体中能够容纳污染物质的最大负荷量，同时维持水生态系统功能和水功能用途不受破坏的能力。
具体来说，水环境容量包含两层含义：一是水体的自净能力，即通过物理、化学和生物作用使污染物质得到降解或转化，保持水质不恶化的能力；二是水环境容纳污染物质的能力，这是基于水体自身特性、流域环境特征以及人类活动需求等因素综合决定的。
水环境容量是一个动态变化的概念，它与水体的地理位置、气候条件、水文水质特性、生态环境等多种因素密切相关。
水环境容量计算方法
水环境容量计算方法水环境容量计算方法是对水体中的污染物质进行评估和管理的重要工具。
它可以帮助我们确定水环境承载能力的上限，从而保护水体的质量和数量。
水环境容量计算方法是基于一系列参数和指标的分析，包括水体的自净能力、输入污染物的浓度和排放标准等。
本文将介绍水环境容量的概念、计算方法和应用。
一、水环境容量的概念二、水环境容量的计算方法（一）理论计算法1.污染物输入量法：该方法通过分析排放源的污染物输入量和水体的自净能力来计算水环境容量。
首先需要收集排放源的污染物排放数据和污染物的去除率，然后根据水体的水流速度和混合时间来计算污染物的传输和稀释过程。
最后，综合考虑水体的自净能力来确定污染物的容量上限。
2.水质标准法：该方法是根据水质标准和频率分析来计算水环境容量。
首先需要确定水体的水质标准和限制排放标准，然后通过采样和分析水体中的污染物浓度来评估水质情况。
最后，根据频率分析和水体的自净能力来确定污染物的容量上限。
3.数学模型法：该方法是使用数学模型来模拟和预测水体污染物的去除和输送过程。
根据水体的物理、化学和生物特性建立数学方程，并通过求解方程组来计算污染物的传输和稀释过程。
最后，根据模型的结果来评估水体的容量和污染物输入的影响。
（二）实测数据法1.野外观测法：该方法是通过野外观测和实验来获得水体的质量和容量参数。
首先需要在水体中设置采样点，并定期采集水样进行分析和监测。
同时，还需要测量水体的水流速度、温度、溶解氧等物理和化学指标。
最后，通过统计数据和分析结果来评估水体的容量和质量情况。
2.生态指标法：该方法是根据水体的生态系统和生物群落来评估水体的质量和容量。
首先需要调查和记录水体中的生物种类和数量，然后根据生物的敏感性和耐受性来评估水体的质量和容量。
最后，可以通过生态指标和生物多样性来衡量水体的容量和稳定性。
三、水环境容量的应用水环境容量的计算可以帮助政府和决策者制定科学的水资源管理和环境保护政策。
水环境容量及其模型分析
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零维计算结果
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一维计算结果
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二维计算结果
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•3.时空属性水环境容量
• 要明确水域范围与研究时段, 具有明 显的时空内涵。
时间性
空间性
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时间内涵表现在 同一水体在不同历史阶段的水环 境容量是变化的, 社会经济发展水 平、污水处理率等在不同历史发 展阶段均有可能不同, 从而不同程 度地影响水生态系统, 导致水环境 容量不同。
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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：
C
C p Q p CE QE Q p QE
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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。
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四.水环境容量计算模型
水质模型 — 可较好描述污染物在水环境中 的复杂规律及其影响因素之间的相互关 系，因此水质模型是研究水环境的重要 工具。
3水环境容量及水体自净化
研究和正确运用水体自净的规律，采取人工曝气或 引水冲污稀释等辅助措施，强化自净能力，是减 少或消除水体污染的途径之一。同时，在确定允 许排入水体的污染物量时，水体的自净能力也是 一个重要的决策因素。 水体自净大致分为三类，即物理净化、化学净化和 生物净化。它们同时发生，相互影响，共同作用。 （1）物理净化。物理净化是指污染物质由于 稀释、扩散、混合和沉淀等过程而降低浓度。污 水进入水体后，可沉性固体在水流较弱的地方逐 渐沉入水底，形成污泥。悬浮体、胶体和溶解性 污染物因混合、稀释，浓度逐渐降低。污水稀释 的程度通常用稀释比表示。
二、水体自净化
广义的水体自净是指在物理、化学和生物作用下，受 污染的水体逐渐自然净化，水质复原的过程。狭义的水体 自净是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水体净化 的作用。水体自净可以发生在水中，如污染物在水中的稀 释、扩散和水中生物化学分解等；可以发生在水与大气界 面，如酚的挥发；也可以发生在水与水底间的界面，如水 中污染物的沉淀、底泥吸附和底质中污染物的分解等。 自然界各种水体都具有一定的自净能力，这是由水自 身的理化特征所决定，同时也是自然界赋予我们人类的宝 贵财富。如果我们能够科学有效地利用水的自净功能，就 可以降低水体的污染程度，使有限的水资源发挥最大的效 益，包括经济效益、社会效益、环境效益等。特定地区、 一定时间内水体的自净能力是有限的。
（2）化学净化。 化学净化是指污染质由于氧化还原、 酸碱反应、分解化合和吸附凝聚等化学或 物理化学作用而降低浓度。流动的水体从 水面上大气中溶入氧气，使污染物中铁、 锰等重金属离子氧化，生成难溶物质析出 沉降。某些元素在一定酸性环境中，形成 易溶性化合物，随水漂移而稀释；在中性 或碱性条件下，某些元素形成难溶化合物 而沉降。天然水中的胶体和悬浮物质微粒， 吸附和凝聚水中污物，随水流移动或逐渐 沉降。
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。
水环境容量计算学习指南
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）。
环境功能要求
不同功能区划，对水环境容量的影响很大：水质要求高的 水域，水环境容量小；水质要求低的水域，水环境容量 大；
排放浓度与超标率（Pr）关系
在超标率计算时，假定排污总量中排污水量不变，改变排污浓度, 在给定达标率（或超标率）的条件下反推，乘以排污水量，可求出 允许纳污量。
湖泊、水库的盒模型
以年为时间尺度来研究湖泊、水库的富营养化过程时，可把 湖泊看作一个完全混合反应器，这样盒模型的基本方程为
VdC QC E QC SC ( c )V dt
水文条件
其他河段设计流量的计算选取枯水期月平均流量作为计算 样本
有闸坝控制的河段，关闸时间较长时，可以考虑近10年
平均水位下的水体容积作为设计流量或最小下泄流量。
对于一般湖泊或水库，分别按照近10年最低月平均水位 水位相应的蓄水量和死库容的蓄水量确定设计流量。
有条件的地区，可对丰平枯水期特征明显的河流，以及按
计算步骤1
水域概化 将天然水域（河流、湖泊水库）概化成计算水域 基础资料调查与评价 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，取水方式） 污染源资料等（排污量、排污去向与排放方式） 并进行数据一致性分析，形成数据库。
水环境容量计算学习指南
水环境容量:反映流域的自然属性（水文特性），又反映人类对环境 的需求（水质目标） W自净 水环境容量= 稀释容量（W稀释） +自净容量（W自净） 两部分
自净
W稀释 稀释
W
排放方式
稀释容量: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: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
式中：WC—水域允许纳污量(g/L)； S—控制断面水质标准(mg/L)
多点源排放
WC S (Q p QEi ) Q p C p
i 1
n
式中：QEi——第i个排污口污水设计排放流量(m3/s)； n——排污口个数
定常设计条件下河流稀释混合模型
考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型
V—湖泊中水的体积（m3）； Q—平衡时流入与流出湖泊的流量（m3/a）； CE—流入湖泊的水量中水质组分浓度（g/m3）； C—湖泊中水质组分浓度（g/m3）； Sc—如非点源一类的外部源和汇（m3）； r(c)—水质组分在湖泊中的反应速率。
湖泊、水库的盒模型
如果反应器中只有反应过程，则Sc=0，则公式变为：
功能区划水域没有常规性监测断面，可以选择功能
区的下断面或者重要的用水点作为控制节点。
控制断面的选取要注意以下几个问题
断面不要设在排污混合区内（由排放浓度过渡到功能 区标准的排污混合区或过渡区）； 断面一定要反映敏感点的水质。大部分水环境功能区内 都允许有取水口（饮用水、工业用水、农业用水）或鱼 类索饵、产卵等活动区存在，断面设置应考虑这些敏感 点的水质保护，以保证功能区真正达标。
水环境容量.精选ppt
对不同排放标准方案 的经济效益和可行性 进行对比分析，选择 最优方案，确定河流 排污削减总量和各排
污口的合理分摊率
计算河流水环境容 量。先确定计算模式 与系数估算方法，然 后计算各河段现有各 排污口的河流点容量
及其总和
确定计算模式与系数 估算方法，计算各河 段现有各排污口的河 流点环境容量及环境 容量的总和
Cx,z
U x
42E m zx/U xex p U 4E xZ zx 2
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如果采用岸边浓度控制，那么岸边Z0 ，考
虑一次反射影响，岸边浓度为：
Cx,0 2m
Ux 4Ezx/Ux
式中：mq0c0 ——污染无投放率即沿单位水深污 染物平均投h 放量g/ s。
q0,c0 ——分别表示排污口污水流量和浓度
排污口位于河段上端时:
W P8.4 6 C NC 0 Q K U xC 0Q q
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剖面示意图
1
x
2
u
q
1
2
俯视图
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2.有多个排污口〔多点〕的河段水环境容量：
W P 8 .4 C 6 N C 0 Q K 0 Q 0 U C x 0 0 8 .4 C 6 N in 1 q i C N n i 1 1 K U x iiQ i
三.水环境容量的组成
从水体稀释、自净的角度水环境容量由两局部 组成：
①差值容量〔稀释容量〕 ②同化容量〔自净容量〕
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从控制污染的角度看，水环境可从两方面反映：
①绝对容量。即某一水体所能容纳某污染物 的最大负荷量，它不受时间的限制。 ②年〔日〕容量。即在水体中污染物累积浓 度不超过环境标准规定的最大容许值的前提 下，每年〔日〕水体所能容纳某污染物的最 大负荷值。
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
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。
参数 形式
水环境容量是指在给定水域和水文水力学条件排污口...
水环境容量是指在给定水域和水文﹑水力学条件﹑排污口位置的情况下，水域在水环境质量到达环境标准的前提下所能容纳污染物的最大量，或称之为最大准许排放负荷量。
改善水环境质量是今后几年我国环境保卫的要紧任务之一，实施流域或者区域水环境污染物总量操纵是改善水环境质量的重要措施。
我国对水污染物排放总量操纵先后通过了浓度操纵和目标总量操纵，现已逐渐进进到容量总量操纵时期。
目前有关水环境容量的理论研究方法比立多，但由于水环境的特不性和污染物在水环境中落解的复杂性，限制了这些理论和方法在实际中的应用。
水环境容量确实定是区域环境评价和建设工程环境评价中污染物总量操纵的重要内容，也是国家对建设工程实施污染物总量操纵中的技术要害咨询题。
只有了解和掌握水域的环境容量，确定水域的准许纳污量，才能建立起环境总量目标与污染排放源的输进响应关系，将水域的污染负荷量合理地分配到各排放源，从而到达有效操纵区域水污染和改善水环境质量的目的。
汾河是黄河的一级支流，发源于山西省宁武县的管芩山。
汾河干流自北向南从太原市域穿过，边山各大支流由东西向中部聚拢于汾河，都市各大排退水系统及工矿企业工业废水和都市污水或直截了当排退于汾河，或就近排退于边山各支流后最终聚拢排进汾河。
汾河沿途支流径流要紧靠大气落水补给，多属季节性河流，河流的季节性变化较大，局部支流如天池河、阳兴河、玉门沟、冶峪沟等起着向汾河排放工业废水和生活污水的排污沟作用，有清水流量的河流比例特别少。
汾河在太原市区内全长约188 km，自1958年建库以来，除汛期和浇灌放水外，实际上为要紧纳污河流，使汾河的污染程度逐年加重。
监测评价结果讲明，兰村以下至下兰铁桥段，接纳了兰村造纸厂和北部地区的工业废水，水质属中度偏重污染；铁桥以下城区到小店桥段，受纳了太原市尽大局部工业废水和都市生活污水，水质成分比立复杂，属严重污染区段。
由于汾河水库和汾河二库的截流，在该河段常年无稀释清水来源，河段全然上确实是根基一条排污沟，因此毫无稀释容量可言。
水环境容量计算学习指南
控制点 一般情况下，计算单元内可以直接按照水环境功能区
上下边界、监测断面等设置控制点或节点。 某一功能区划水域内存在多个常规性监测断面，
选取最高级别的监测断面 最有代表性的监测断面 最能反映最大取水量取水口水质的监测断面。
功能区划水域没有常规性监测断面，可以选择功能 区的下断面或者重要的用水点作为控制节点。
断面要保证出境水质达标。
水文条件
河流 指河段内的水位、流速和流量等条件；
湖库 指湖库的水位、库容和流入流出条件；
一般条件下，水文条件年际、月际变化非常大。各流域 一般可选择30Q10（近10年最枯月平均流量）作为设计 流量条件，30V10（近10年最枯月平均库容）作为湖库 的设计库容。 以下几类情况，可分别概化为：
水环境容量基本特征
资源性 水环境容量是一种自然资源—能容纳一定量的 污染物也能满足人类生产、生活和生态系统的需要；水环 境容量是有限的可再生自然资源。
区域性 受各类区域的水文、地理、气象条件等因素的影 响，不同水域对污染物的物理、化学和生物净化能力存在 明显的差异，导致水环境容量有明显的地域性特征。
可以提交总局和技术指导组解决。 设计流速：河流的设计流速为对应设计流量条件下的
控制断面的选取要注意以下几个问题
断面不要设在排污混合区内（由排放浓度过渡到功能 区标准的排污混合区或过渡区）；
断面一定要反映敏感点的水质。大部分水环境功能区内 都允许有取水口（饮用水、工业用水、农业用水）或鱼 类索饵、产卵等活动区存在，断面设置应考虑这些敏感 点的水质保护，以保证功能区真正达标。
计算步骤1
水域概化 将天然水域（河流、湖泊水库）概化成计算水域 基础资料调查与评价
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，取水方式） 污染源资料等（排污量、排污去向与排放方式） 并进行数据一致性分析，形成数据库。
水环境容量计算
水环境容量计算水环境容量计算「篇一」1、中国地表水水环境容量研究过程中产生的五大类计算方法: 公式法、模型试错法、系统最优化法(线性规划法和随机规划法)、概率稀释模型法和未确知数学法2、水环境容量软件：WASP、Delft 3D 等大型综合模型软件3、王华东和夏青［5］将环境容量定义为: 相对于某种环境标准，某环境单元所容许承纳的污染物的最大数量，同时认为环境容量是一个变量，且由基本环境容量(差值容量)和变动环境容量(同化容量)两部分组成，基本环境容量指拟定的环境标准与环境本底值之差，变动环境容量指该环境单元的自净能力。
4、水环境容量=稀释容量+自净容量+迁移容量表5、公式法6、模型试错法在河流的第一个区段的上断面投入大量的污染物，使该处水质达到水质标准的上限，则投入的污染物的量即为这一河段的环境容量;由于河水的流动和降解作用，当污染物流到下一控制断面时，污染物浓度已有所降低，在低于水质标准的某一水平(视降解程度而定)时又可以向水中投入一定的污染物，而不超出水质标准，这部分污染物的量可认为是第二个河段的环境容量;依此类推，最后将各河段容量求和即为总的环境容量7、环境科学中所采用的系统最优化方法有线性规划、非线性规划、动态规划及随机规划等8、概率稀释模型法方法的基本思路如下: ① 基于特定的基本假定，建立污染物与水体混合均匀后下游浓度的概率稀释模型;② 利用矩量近似解法求解控制断面在一定控制浓度下的达标率;③利用数值积分求解水体在控制断面不同控制浓度、不同达标率下的水环境容量。
9、10、粒子群算法众多变种中的RPSM［21］方法11、12、三角模糊数/盲数理论13、水环境容量计算「篇二」地表水环境容量计算过程中一些错误问题从成都地表水环境容量验收会议后，我们对部分省市在具体的水环境容量模型计算过程和中间结果进行了校核和验算，发现了一些具体的技术处理问题，现将对广西、江西、湖南的主要问题汇总如下，以便全国各省市参考：1．广西（1）正向计算全部采用了规划院第三版模型，此模型没有二维计算的结果，二维计算在模型中只是起对一维计算结果的校核作用，实际输出的仍然是一维结果。
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11.4-1。
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：图11.4-1 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 siW 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：1nii W W ==∑01131.536()0.000365n ni 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。
重金属的水环境容量名词解释
重金属的水环境容量名词解释
重金属的水环境容量指的是重金属污染物在环境中达到合理安全标准时的容量。
水环境容量是重金属在水环境中的载体，是对重金属的负荷的经验参数。
也可以说，水环境容量表征了水环境在受重金属污染时承受载体能力的限度，是环境污染物向水环境中迁移和分布的准确指标。
重金属水环境容量之所以重要，是因为它涉及到污染物的稳定性和毒性。
当重
金属污染物在水环境中超过一定的限定含量时，水环境中具有毒性，可能会对人体和植物发生有害的影响；重金属污染物过稳定，便可能造成水环境的污染水平和污染健康的风险。
因此，重金属的水环境容量可用来协助分析重金属污染物在水环境中的稳定性和毒性程度，以制订政策和技术控制环境污染物排放量的标准和制定后期控制的措施。
重金属的水环境容量可由实验或蒙特卡罗法计算而得。
实验法指的是应用实验
性的方法进行的检测，将目标物质加入水系系统中，经过一定的检测时间，监测重金属在水系系统中的吸收情况，计算重金属的水环境容量。
而蒙特卡罗法则是依据污染物在水环境中达到某一安全标准值所能承受的最大排放量来仿真地计算重金属的水环境容量。
因此，重金属的水环境容量是评估重金属污染水质的重要参数。
它能从另一个
角度体现出重金属在水环境中的容量对污染物排放量、污染物载荷和修复能力等具有重要的影响。
因此，即便是在日常水质检测中，重金属的水环境容量也是不可忽视的重要指标。
本文旨在阐述重金属的水环境容量的概念及其重要性，并且充分分析了计算它
的实验性方法和模拟计算方法。
它对评估重金属污染水质有着十分重要的意义，因此也应在水质检测中充分考虑水环境容量指标。
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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)
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。
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： •
C C p Q p CE QE Q p QE
湖泊容量计算
• 合理划定纳污区
• 利用零维模型
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。
模型应用演示……
6、确定环境容量
• 环境管理规定； • 考虑二维，利用一维确定总容量。 • 扣除面源、内源，考虑安全系数，得出环 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。
C C0 e
Kx
u
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。
z 2u x C ( x, z ) exp( K ) 4E y x u x hu E y u m
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
上界
下界 1 2 3
1#
下界 上界
• 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。
污染源源强概化
• 年排放量t/a：
• 季变化系数，季污染负荷 • 月变化系数，月污染负荷 • 日变化系数，日污染负荷 • 本次计算，利用平均法确定源强。
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。 • 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。
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。
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： • 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；
模型名称
最早 开发 时间
最新 版本 发布 时间
参数 形式
空间 尺度
时间尺 度
时间 步长
模型结构
参考文 献
AGNPS
1987
1998
分散 参数
流域
开始为 单次暴 雨，后 发展为 长期连 续
1d
SCS水文模型；通用土 Young， 壤流失方程；氮、磷和 1989； COD负荷，不考虑污 AGNPS 染物平衡 网站
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。
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。
HSPF
1976
1996 (v.11)
集中 参数
流域
长期连 续
斯坦福水文模型；侵蚀 Johanso n等， 模型考虑雨滴溅蚀、径 1min 流冲刷侵蚀和沉积作用； 1983； Bicknell 到1d 污染物包括氮、磷和农 药等，考虑复杂的污染 等， 1996 物平衡 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 ui等， 虑污染物迁移，后补充 1996 了氮、磷子模型，复杂 污染平衡
ANSWE RS
1977
1996
分散 参数
பைடு நூலகம்流域
开始为 单次暴 雨，后 发展为 长期连 续
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
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
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