第九章 水环境规划模型

第九章水环境规划

第一节规划的原则与依据

一、规划目标与水功能区划分

水环境规划的主要目标是通过对水污染物排放的合理组织与控制，保证水体的水质满足人类生活、生产，以及生态与景观的需求。一般说来，水环境规划是一个多目标规划，涉及生态环境、经济技术、社会生活的各个方面。作为一个具体规划，其主要的目标是水质和实现水质目标的费用。

人们对水质的需求体现在水功能区目标上。水功能区是指为满足水资源开发和有效保护的需求，根据自然条件、功能要求、开发利用现状，按照流域综合规划、水资源保护规划和经济社会发展要求，在相应水域按其主导功能划定并执行相应质量标准的特定区域。

地表水的水功能区一般分为水功能一级区和水功能二级区。水功能一级区分为保护区、缓冲区、开发利用区和保留区四类。在水功能一级区中的开发利用区中又可以划分为七类二级区，它们是：饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区和排污控制区。每一类水功能区都对应特定的水质标准（表9-1）。

水功能区的划分是水环境质量标准在具体水域的具体应用，是水环境规划的依据。水功能区的划分需要遵循“自上而下”的原则，即从流域层次上制订宏观的功能区划，然后从区域或城市的角度制订具体的功能区划。

表9-1 水功能区划分的条件指标和水质标准

二、水环境容量与允许排放量

环境容量一词早先用于描述某一地区的环境对人口增长和经济发展的承载能力。20世纪70年代初，针对当时的环境污染和公害肆 一级区 二级区 区划条件 区划指标 执行水质标准

保护区 国家级、省级自然保护区；具有典型意义的自然生境；大型调水工程水源地；重要河流的源头

集水面积、水量、

调水量、水质级别 I ～Ⅱ级或维持现状

缓冲区 跨地区边界的河流、湖泊的边界水域；用水矛盾突出的地区之间的水域 省界断面水域；矛盾突出的水域

按实际需要执行相

关标准或按现状控制 饮用水源区 现有城镇生活用水取水口较集中的水域；规划水平年内设置城镇供水

的水域

城镇人口、取水

量、取水口分布等 Ⅱ～Ⅲ类

工业用水区 现有或规划水平年内设置的矿企业生产用水集中取水地 工业产值、取水总囊、取水口分布等 Ⅳ类

农业用水区

现有或规划水平年内需要设置的农业灌溉集中取水地 灌区面积、取水总量、取水口分布等 V 类 开发利用区

渔业用水区

自然形成的鱼、虾蟹、贝等水生生物的产卵场、索饵场。越冬场及回游通道天然水域中人工营造的水生生物养殖场 渔业生产条件及生产状况 《渔业水质标准》并参照执行Ⅱ～Ⅲ类

景观娱乐

用水区

休闲、度假、娱乐、水上运动所涉及的水域；风景名胜区所涉及的水域 景观、娱乐类型、规模、用水量 执行《景观娱乐用水水质标准》或Ⅲ～Ⅳ类

过渡区

下游用水的水质高于上游水质状况，有双向水流且水质要求不同的相邻劝能区之间的水域 水质、水量 出流断面水质达到相邻功能区的水质要求

排污控制区 接受含可稀释、降解污染物的污水的水域；水域的稀释自净能力较强，有能力接纳污水的水域

污水量、污水水质、排污口的分布 出流断面水质达到相邻功能区的水质要求 保留区 受人类活动影响较少、水资源开

发利用程度较低的水域；目前不具备开发条件的水域；预留今后发展的水资源区 水域水质及其周边的人口产值、用

水量等

按现状水质控制

虐，环境容量一词被应用到环境保护领域。

环境容量的定义为：一个环境单元在满足环境目标的前提下，所能接受的最大污染物量。在环境容量的约束下，污染源的最大排放量称为允许排放量。

1．影响环境容量与允许排放量的因素

环境容量的大小既决定于环境自身的特征，也与污水的特性及排放方式有关。具体体现为：

(1)受体环境自身的特点环境稀释、迁移、扩散能力是环境特点的重要表征。一般来说环境单元的稀释能力取决于环境对象的容积，环境单元容积越大，稀释能力越高；污染物在环境中的迁移能力是环境介质运动特征（例如速度）的函数，环境介质运动速度越高，迁移能力越强；污染物在环境介质中的扩散，既决定于介质运动状态，也与污染物自身的性质有关。通常，湍流条件下的扩散条件要比层流好。

(2) 污染物质的特点同样一个环境单元对于不同的污染物具有不同的容纳能力，主要取决于污染物的扩散特性与降解特性。在自然状态下不能降解且具有累积效应的污染物的环境容量远小于可降解的污染物。

(3) 人们对环境的利用方式环境容量可以认为是一种潜在的资源，可用于净化污染物质。与其他资源一样，环境资源的利用也存在效率问题，污水深海排放的扩散管、烟气排放的高架烟囱就是提高环境资源利用效率的例证。

(4) 环境质量目标 接纳污染物的环境单元存在一定的使用功能，功能目标是人为确定的，不同的环境目标对应不同的环境标准。所采用的环境标准不同，环境容量也不同。一般说来，环境目标越严格，环境容量越低。

上述四个因素在一个实际的环境单元里相互影响、相互制约。在环境规划和环境管理中一旦确定了环境功能，人们能够控制的因素仅仅是污染物的排放方式。不同的排放方式对河流水质产生不同的影响。在各种污染物排放方式中，污染物的完全分散排放（即污染物与河水完全混合）可以获得最大的水体污染物容纳量。也就是说，完全分散的排放方式所对应的污染物容纳量就是水体的环境容量；与其他排放方式相对应的污染物容纳量都称之为允许排放量。

环境容量是允许排放量的极限值。

2．河流环境容量与允许排放量

(1) 河流的环境容量 污染物进入环境以后，存在随环境介质的推流迁移、污染物质点的分散以及污染物的转化与衰减三种主要的运动形态。

如果将所研究的环境看成一个存在边界的单元（图9-1），Q 代表环境介质的流量，反映了推流的作用；S 代表进入环境的污染物总量；C O 代表环境介质中某种污染物的原始浓度；C 代表环境介质中污染物的允许浓度（即某种环境标准值）。完全混合模型可以写成：

o r dC

V Q C Q C S V dt =-++ (9-1)