河流流域水环境容量计算研究_董飞
水环境容量计算方法-课件
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。
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
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。
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；
地表水水环境容量计算方法回顾与展望
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水科学进展
第 25 卷
1 水环境容量计算方法研究进展
关于中国 “水环境容量” 或 “环境容量” 概念的起源，一般认为不在中国，而是引自日本 “環境容量” 概念［16］。从含义上讲，欧美国家使用的 “Assimilative capacity”［17-18］ （ 同 化 容 量） 、 “Total maximum daily loads”［19］ （ TMDL，最大日负荷总量） 、“Environmental capacity”［20］ （ 环境容量） 与中国使用的水环境容量含 义类似。中国台湾地区使用的 “涵容能力” 也有类似的含义［21］。关于水环境容量的定义，一般认为，水环 境容量是指水体环境在规定的环境目标下所能容纳的污染物数量，容量大小与水体特征、水质目标及污染物 特性有关，同时还与污染物的排放方式及排放的时空分布有密切关系［1］。水环境容量从概念上讲，并不是 一个独立提出的概念，而是在研究环境容量的过程中，由于定量化计算的需要，将环境要素解析为大气、水 体、土壤等组成部分，亦即将环境容量的概念分别应用于大气、水体和土壤，于是自然有了大气环境容量、 水环境容量、土壤环境容量的概念。
（ 1． 中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京 100038； 2. 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100038）
摘要： 为厘清中国地表水水环境容量计算方法演变历史，探讨计算方法发展趋势，在系统调研大量水环境容量研 究文献基础上，详细梳理水环境容量从概念引入到研究至今的过程，归纳出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。解析了各类方法的基本思路、产生过程及应用进展，评述了各类方法的优缺点及适用范围。通过与国 外水环境容量计算方法的比较，基于水环境系统复杂性及中国水资源管理特点与应用需求，认为中国应强化对概 率稀释模型法、未确知数学法及随机规划法等 3 种方法的研究和改进。
(完整word版)水环境容量估算(word文档良心出品)
根据《规划环境影响评价技术导则 总纲》（HJ 130-2014）, 规划环评应“在充分考虑累积环境影响的情况下, 动态分析不同规划时段可供规划实施利用的资源量、环境容量及总量控制指标”。
本章就上述内容展开分析。
14.1 环境容量分析14.1.1 水环境容量估算《规划环境影响评价技术导则 总纲》（HJ 130-2014）中未详细给出环境容量的计算方法, 故本次评价参考《开发区区域环境影响评价技术导则》（HJ/T 131-2003）附录B 的2.4条和2.5条, 采用水质模型建立污染物排放和受纳水体水质之间的输入响应关系, 并应考虑多点排污的叠加影响, 以受纳水体水质按功能达标为前提, 估算其最大允许排放量。
14.1.1.1 估算指标按照各级环境保护规划, 国家将化学需氧量（COD ）、氨氮（NH3-N ）作为水污染物总量控制指标, 因此本次水环境容量估算的指标也定为上述两项。
14.1.1.2 控制单元划分及其所对应的环境功能区划水环境容量计算的控制单元一般是在综合考虑混合过程段长度及重点污染源排放口、大型水工构筑物、水质控制断面等因素的基础上进行划分。
河流岸边排污的混合过程段长度计算采用如下公式:()()()210065.0058.06.04.0gHI B H Bua B L +-=式中: L ——混合过程段的长度, m B ——河流宽度, m H ——平均水深, m I ——平均坡度, 无量纲 u——平均流速, m/sa ——排放口到岸边的距离, m根据其水文参数, 滃江干流枯水期岸边排放污染物情况的混合过程段长度计算结果如表14.1-1所示。
表14.1-1滃江干流岸边排放污染物情况的混合过程段长度计算一览表清远华侨工业园的废水排放受纳水体最终均为滃江。
根据调查, 园区附近的滃江干流上主要建有3座低水头径流式水电站, 分别为红桥水电站、英华水电站及狮子口水电站；此外, 大镇水汇入口处为滃江干流的水质交界断面, 该断面上游江段的水质控制目标为Ⅲ类, 其下游江段的水质控制目标为Ⅱ类。
小流域河湖生态环境需水量计算方法初探
其的评述〔⑷，故不将河道外生态环境需水纳入到
河湖生态环境需水的计算中来。
综上，理论上的研究成果已经较为丰富，找到
合理、合适的方法在实践中得到应用才是研究的意
义所在。本文结合前人或行业对生态环境需水量的
研究与应用，及笔者的工程实践认知，粗浅的认
为，所谓生态环境需水是针对河流、湖泊、沼泽、
草原、绿地、森林等一种或多种，为维持其原始的
小水量；孙甲岚⑴.等提出，广义上的河流生态需
水量不仅包括满足水生生物需要的最小水量还包含
维持环境现状所需的一定水质的水量。水利行业相
关标准对河湖生态需水的概念给出了行业看法，《河
湖生态需水评估导则(SL/Z 479—2010 )》提出，生
态需水是将生态系统结构、功能和生态过程维持在
一定水平所需要的水量，指一定生态保护目标对应
研究的发展历程及理论研究进展，针对缺少河流观测 资料或人工渠化严重的 小流域河道治理工
程，提出了河湖生态环境需水的概念、计算公式等，并详述了生态环境需水的计算流程及注意事
项，为实际工程应用中河湖生态环境需水量的计算提供参考和借鉴&
关键词：生态环境需水量；理论概念；计算流程
doi： 10. 13928/j. cnki. wrdr. 2020. 01. 018
性分析。
2 . 1 现状环境调查及资料收集
针对工程类项目的生态环境需水的计算，通过 对现场的踏勘及环境的调查，了解项目的特点、建
设的目的及甲方的需求，从而有针对性地提出资料
收集的方向和重点，本文提出一般项目主要收集的
资料包括：
(1 "自然地理资料，包括：地形地貌、水系 图、河湖特征等；
(2)水文气象资料，包括：水文站的分布、降 雨量、蒸发量、单站逐日实测流量、水位和水量、
河流水环境容量一维计算方法
河流水环境容量一维计算方法
于雷;吴舜泽;范丽丽;徐毅
【期刊名称】《水资源保护》
【年(卷),期】2008(024)001
【摘要】河流水环境容量传统一维计算方法,存在初始假定条件下计算河段全程水质超标和排污口断面污染物混合浓度超标幅度过大的问题.针对此问题,提出考虑设计河段水质达标比例、设计断面水质超标幅度和设计河段计算单元长度的计算方法.以计算河段沿程污染物平均浓度达标为条件确定设计河段水质达标比例:借用稀释度理论方法确定设计断面水质超标幅度和设计河段计算单元长度.作为实例,对广西左江的某河段进行计算分析,容量计算安全性得以提高.
【总页数】3页(P39-41)
【作者】于雷;吴舜泽;范丽丽;徐毅
【作者单位】国家环境保护总局环境规划院,北京,100012;国家环境保护总局环境规划院,北京,100012;河海大学环境科学与工程学院,江苏,南京,210098;国家环境保护总局环境规划院,北京,100012
【正文语种】中文
【中图分类】X143
【相关文献】
1.河流水环境容量一维计算模型分析 [J], 陈明
2.区域环评中北方河流水环境容量计算方法研究 [J], 王忠训;曹华英;孙娟;曹大勇
3.基于排污口权重的一维河流水环境容量计算 [J], 阎非;苏保林;贾海峰
4.基于不确定性方法的河流水环境容量计算 [J], 钟鸣; 周刚; 高运法; 齐云飞; 张冶锋
5.河流水环境容量及其计算方法 [J], 张家贤;田一平;孙瑞林;肖锐敏;张文漫
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2021官厅水库及其上游流域水环境容量计算范文1
2021官厅水库及其上游流域水环境容量计算范文 人多水少、水资源时空分布不均是我国的基本国情和水情，而我国北方地区多处于干旱半干旱气候带，降水量较少，而蒸发量较大，水资源更为贫乏。
除了水资源短缺，北方地区的水污染问题也相当严重。
2012年中国水资源公报显示，北方水系普遍水质较差，其中，海河区水污染最为严重，Ⅰ～Ⅲ类水河长比例仅为 34． 6%，劣Ⅴ类水河长比例高达 46． 1%。
水污染控制面临巨大挑战。
水环境容量是指水体在设计水文条件和规定的环境目标下所能容纳的最大污染物量。
理论上，水环境容量反映了污染物在水体中的迁移、转化和积存规律，也反映了特定功能条件下水体对污染物的接纳能力。
实践中，水环境容量是水质目标管理的基本依据，是水污染控制规划的主要约束条件，也是污染物总量控制的关键参数。
国内学者对水环境容量的研究主要集中在水环境容量计算方法以及对某一具体区域水环境容量的测算上，案例研究主要以某一河流、湖库为对象，两者结合起来计算某一流域水环境容量的研究较少。
另外，目前水环境容量研究与具体水环境管理存在一定的脱节，研究者只是针对特定区域计算水环境容量，但没有进一步分析水环境容量对该区域水污染治理的启示作用。
文中以官厅水库及其上游流域为例，通过河流一维稳态水质模型和物料衡算模型，分别求出官厅水库及其上游流域各功能区段COD和NH3－ N 的水环境容量，并基于对水环境容量计算结果的分析提出流域内水污染治理的相应措施，以期使流域尽快达到目标水质，为流域内人民的健康生活以及北京张家口冬奥会的成功申办创造有利条件。
1、材料与研究方法 1．1 研究区概况 官厅水库地处北京和张家口的交界处，其上游流域包括永定河及其支流桑干河、洋河，属于海河水系。
官厅水库于1954 年 5 月竣工，是新中国成立后建设的第一座大型水库。
水库中心坐标为北纬40°20'43″，东经115°42'49″，海拔490m，面积可达280km2，设计总库容41． 6 亿 m3，控制流域总面积4． 34 万 km2，具有防洪、供水、发电、灌溉等多种功能。
河流水环境容量估算和分配的研究
河流水环境容量估算和分配的研究一、引言河流水环境容量的估算和分配是水资源管理中非常重要的一个方面。
随着城市化和工业化的加剧，河流水环境容量的研究变得越发重要。
在这样的背景下，我们需要通过科学的方法来估算河流水环境的容量，并分配给不同的使用者，以实现水资源的可持续利用。
本文将围绕河流水环境容量的估算和分配展开研究，旨在探讨如何更好地管理和利用河流水资源。
二、河流水环境容量的概念河流水环境的容量是指在一定时期内，河流所能容纳的各种活动和污染物的数量。
一般而言，河流水环境的容量取决于水质、水量和土壤保护情况。
水质是指河流中的污染物含量，包括重金属、化学物质、有机物等；水量指的是河流的流量，即单位时间内通过的水量；土壤保护则是指河流周围土地的保护程度，包括植被状况、土质等。
这些因素综合决定了河流水环境的容量。
1. 水质估算水质的估算是河流水环境容量估算的重要组成部分。
水质可以通过采集水样，对水中的污染物进行分析来进行估算。
常见的水质指标包括总磷、总氮、重金属、pH值等。
采集水样的方法有多种，可以通过现场测试仪器直接测试，也可以将水样送至实验室进行分析。
水量的估算包括了对河流的流量进行测量，通过流量计等设备可以测得。
同时需要考虑水文周期和季节性变化等因素，对流量进行合理的估算。
3. 土壤保护估算土壤的保护情况可以通过调查采样分析来进行估算。
可以采集土壤样品，对土壤中的养分、微生物和有机质等进行分析。
同时需要考虑土壤保护措施的实施情况，包括植被覆盖、土地利用等。
通过对以上三个方面的估算，可以得到河流水环境容量的综合估算结果。
河流水环境容量的分配是指将河流水环境容量分配给不同的使用者，以满足各种需求。
常见的使用者包括农业用水、工业用水、城市生活用水等。
在进行分配时，需要考虑到各种使用者的需求量和对河流水环境的影响程度。
一般而言，应当优先满足生态需求，其次是农业用水、城市生活用水，最后是工业用水。
通过科学合理的分配，可以实现水资源的可持续利用。
基于水功能区划的河流生态环境需水量计算研究
摘 要 ：以北 运 河为例 ， 据 河流功 能 区划 及 河 流特 点 ， 于分 时段 、 区域 、 等 级 的 思想 ， 合 采 根 基 分 分 综
用 Ｔ ｎａｔ 、 ｅ ｎ ｎ 法 水质模 型法 、 鱼类 生境 法进 行 北运 河 流域 生 态环 境 需 水 量计 算 ， 出北运 河 各 功 能 得
区河段 的 最 小、 中、 适 最佳 生 态需水 量 。研 究结果表 明 ： 沙河 闸一 北 关 闸、 关 闸一杨 洼 闸的 河段 水 北
污染严重 ， 仅依靠增加基流量无法满足河流水质功能要求 ， 需要在 满足 河道一定基流的基础上最大 程度 削减 河段 的 污染物排 放 量 ； 门楼 一 筐儿 港 、 土 筐儿 港一 屈 家店 河段 ， 用鱼 类 生境 法计 算 河道 采
Ｘｉ ａ ０ ４ ， ｈ ｎ ２． ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｎ ｎ ｃｐ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔＮ ｒｈ Ｃ ｉ ａ ’ ｎ ７１ ０ ８ Ｃ ｉａ； Ｉ ｓｉ ｔ ｆＥ ｖｒ ｍｅ ｔｌａ ｄ Ｍｕ ｉｉ ａ Ｅ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｏ ｈ ｎ ｔ ｏ ｌ ｔ
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水环境容量计算方法
水环境容量计算方法1. 你知道水环境容量可以通过建立模型来计算吗？比如说，就像搭积木一样，把各种影响因素一块块地组合起来，构建出一个能反映实际情况的模型。
比如我们要计算一条小河的水环境容量，那就要考虑河水的流量、污染物的种类和浓度等等因素，通过模型把这些都整合起来，就能算出这个小河能容纳多少污染物啦！哎呀，真神奇啊！2. 水环境容量还可以用监测数据来分析计算呢！这就好比赛跑的时候用秒表来记录时间一样准确。
假设我们在一个湖泊周围设置多个监测点，长时间监测水质的变化情况，然后根据这些数据来推算它的水环境容量。
嘿，这不就像是给湖水做了一次全面的“体检”嘛！难道你不想知道结果吗？3. 有没有听说过类比法来计算水环境容量呀？就好比我们比较两个类似的东西，找出它们的相同点和不同点。
比如把一个水域和以前研究过的类似水域进行类比，根据已知的那个水域的容量情况，来推测这个水域的容量。
哇塞，这么巧妙的办法，不好奇怎么用吗？4. 还有一种方法叫物料平衡法来计算水环境容量哦！就如同我们计算家里的收支平衡一样。
我们要详细了解进入水域的污染物量和离开水域的污染物量，通过平衡计算就能得出水环境容量啦。
这是不是很像在做一道有趣的数学题呀！难道你不想试试去解开它吗？5. 生态学法也能算水环境容量呢！可以想象成是观察大自然这个大舞台上生物们的表现。
通过研究水域里的生物种群、数量和生存状况等，来推断水环境容量。
哎呀呀，大自然可真是给了我们很多线索呢！你不想去挖掘一下吗？6. 计算水环境容量还可以综合各种方法呢！就好像是把不同的拼图碎片拼成一幅完整的图画。
把前面说的那些方法都结合起来，互相印证和补充，这样就能得到更准确可靠的结果啦。
哇哦，这么厉害的方法，不想去深入了解一下吗？我觉得水环境容量的计算方法真的很有趣也很重要，通过这些方法我们能更好地了解和保护我们的水环境，让水变得更清澈、更美好！。
韶关市芙蓉新区水环境容量研究
韶关市芙蓉新区水环境容量研究作者：余香英向男蒋婧媛来源：《绿色科技》2016年第14期摘要：以韶关市芙蓉新区为例，采用一维水质模型对区域内各镇2017、2020和2030年COD和氨氮的水环境容量进行了研究。
结果表明：桂头等9镇仍有可利用容量，重阳镇2017、2020和2030年将出现氨氮水环境容量不足情况。
关键词：韶关市；芙蓉新区；水环境容量；模型中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：16749944（2016）140088021研究区域与方法1.1研究区域芙蓉新区位于广东省韶关市中部，地域范围包括武江区西联镇、西河镇、重阳镇、龙归镇，浈江区乐园镇、新韶镇、十里亭镇、犁市镇，曲江区马坝镇、白土镇、大塘镇以及乳源县桂头镇的部分区域，总面积490 km2。
区域内城镇化水平达53.3%，人口规模27.8 万人，区内主要水系河段有武江七星敦村至塘湾村段、北江上游下乡村以上、西联镇沐溪村赤水河、重阳镇新街水、重阳镇重阳河、龙归镇龙归村龙归水、新韶镇莲花村大陂水和马坝镇梅花河及马坝水等（图1）。
1.2研究方法水环境容量是指在设定的水文条件、污染源排污状况下，在保证水域内水质满足水质目标的前提下，单位时间内该水域所能接受的最大排污量[1]，是环境容量的重要组成部分，是容量总量技术体系的核心内容之一[2]。
水环境容量的影响因素主要包括水量、环境功能目标、污染排放方式等[3]。
一般而言，水环境容量的计算过程包括水域概化、基础资料调查与评价、建立水质模型、选择控制点（或边界）、容量计算分析、环境容量确定等几个步骤[4]。
1.2.1水域概化根据收集到的研究区域DEM数据获得地表径流源-汇关系，提取主要水系，划定各河流集雨区范围。
综合考虑研究区域内已有常规监测断面、主要污染源位置等，共设置30个计算断面，主要分布在水厂及大型企业取水口上游、污水厂排污口上游、支流汇入口上游、地表水常规监测点，断面分布情况见图2。
1.2.2模型选择计算水环境容量可用的模型包括零维、一维及二维水质模型，在计算河流水环境容量时，一般采用一维水质模型。
河流水环境容量估算和分配的研究
河流水环境容量估算和分配的研究河流是自然界中非常重要的水资源，对于维持生态平衡和人类经济社会发展起着至关重要的作用。
随着人类活动的不断增加，河流水环境容量日益受到压力。
对河流水环境容量的估算和合理分配具有重要意义。
本文将对河流水环境容量估算和分配的研究进行探讨。
一、河流水环境容量的定义和评价指标河流水环境容量是指河流系统在一定时间和空间范围内，能够承载特定水生态系统的维持和水质保持的能力。
根据河流系统的自身特点和对不同污染物的敏感性不同，水环境容量可以分为水量容量和水质容量。
1. 水量容量：即河流系统能够容纳的最大水量。
它与河流的地理特征、降雨量以及土壤类型等因素有关。
评价河流水环境容量的主要指标包括：水质指标、水量指标和水生态指标。
水质指标包括溶解氧、氨氮、总磷等；水量指标包括流量、径流速度等；水生态指标包括水生植物群落结构、鱼类物种数量等。
河流水环境容量估算方法可以分为定性估算和定量估算两类。
1. 定性估算方法：根据河流本身的特点和已有的水质标准，通过观测河流的水质情况，判断水环境容量。
这种方法主要是根据经验判断和专家判断。
2. 定量估算方法：根据河流的物质平衡、动力学模型和水环境容量公式，通过对污染物的输入和输出、转化过程的分析和计算，估算河流的水环境容量。
这种方法需要大量的水质监测数据和专业的计算模型。
常用的定量估算方法包括：负荷法、动态模拟方法、水质指数法和生态承载力法。
负荷法是通过分析污染物的输入负荷和处理能力，确定河流的水环境容量。
动态模拟方法是建立河流水环境容量的动态数学模型，并通过对模型的运行和参数的调整，估算河流水环境容量。
水质指数法是根据河流的水质指标和水质标准，计算出河流的水质指数，并通过比较指数大小来评价河流的水环境容量。
生态承载力法是通过对河流的水生态系统结构和功能的分析和评价，估算河流的水环境容量。
河流水环境容量的分配原则主要包括可供性原则、可持续利用原则和公平原则。
地表水水环境容量计算方法回顾与展望_董飞
第２５卷第３期２０１４年５月㊀㊀水科学进展ＡＤＶＡＮＣＥＳＩＮＷＡＴＥＲＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ．２５，Ｎｏ．３Ｍａｙ，２０１４地表水水环境容量计算方法回顾与展望董㊀飞１，２，刘晓波１，２，彭文启１，２，吴文强１，２（１．中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京㊀１０００３８；２ 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京㊀１０００３８）摘要：为厘清中国地表水水环境容量计算方法演变历史，探讨计算方法发展趋势，在系统调研大量水环境容量研究文献基础上，详细梳理水环境容量从概念引入到研究至今的过程，归纳出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㊁模型试错法㊁系统最优化法（线性规划法和随机规划法）㊁概率稀释模型法和未确知数学法㊂解析了各类方法的基本思路㊁产生过程及应用进展，评述了各类方法的优缺点及适用范围㊂通过与国外水环境容量计算方法的比较，基于水环境系统复杂性及中国水资源管理特点与应用需求，认为中国应强化对概率稀释模型法㊁未确知数学法及随机规划法等３种方法的研究和改进㊂关键词：地表水；水环境容量；计算方法；概率稀释模型；系统最优化；未确知数学中图分类号：ＴＶ１３１，Ｘ１４３；Ｇ３５３ １１㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００１⁃６７９１（２０１４）０３⁃０４５１⁃１３收稿日期：２０１３⁃１０⁃１１；网络出版时间：２０１４⁃０４⁃１０网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ ｃｎｋｉ ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３２ １３０９ Ｐ ２０１４０４１０ ０９５０ ０１０ ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２０９２３０）；水体污染控制与治理科技重大专项（２０１３ＺＸ０７５０１⁃００４）作者简介：董飞（１９８３ ），男，山东淄博人，博士研究生，主要从事流域容量总量控制理论与方法等研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｆｅｉ９９９９９＠１６３ ｃｏｍ通信作者：彭文启，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｐｗｑ＠ｉｗｈｒ ｃｏｍ环境容量是环境科学的基本理论问题之一，是环境管理的重要实际应用问题之一［１］㊂水环境容量是环境容量的重要组成部分，是容量总量技术体系的核心内容之一㊂随着中国水环境管理体系从浓度控制㊁目标总量控制向容量总量控制的转变，实现流域水质目标管理［２］与水功能区限制纳污红线管理［３］，水环境容量理论及计算方法研究的重要性更加凸显㊂早在２０世纪７０年代后期，随着环境容量概念的引入，中国学者即开始了对水环境容量的研究［４］㊂在经过短时期的对水环境容量基本概念的强烈争论后，迅速实现从基本理论到实际应用，从定性研究到定量化计算的转变［５］；同时注重吸收欧美等国的研究成果［６］㊂随着研究的不断深入，特别是水环境数学模型应用及计算机技术的不断进步，逐渐形成了公式法［７］㊁系统最优化法［５］㊁概率稀释模型法［６］㊁模型试错法［８］等计算方法，盲数理论等不确定性数学方法也引入其中［９］㊂在地表水方面，水环境容量计算中所用的水环境数学模型从Ｓｔｒｅｅｔｅｒ⁃Ｐｈｅｌｐｓ简单模型［５］发展到ＷＡＳＰ㊁Ｄｅｌｆｔ３Ｄ等大型综合模型软件［１０］，计算区域从河段㊁河流发展到河口㊁湖库㊁河网㊁流域［１１］，计算维数从一维发展到二维和三维［１２］，计算条件从稳态发展到动态［１３］，所针对的污染物从易降解有机物㊁重金属发展到营养盐等［７］㊂近年来，常见关于水环境容量总体研究进展的文献［１４⁃１５］，然而未有专门系统论述水环境容量计算方法研究进展的文献；同时，文献中通常将中国水环境容量计算方法分为３类或４类［８，１０］，笔者认为这难以对水环境容量计算方法作全面概括，本研究旨在弥补这一不足㊂以地表水水环境容量为重点，兼顾海洋水环境容量，大量调研中外文献，系统研究中国在地表水水环境容量计算方面从起步到当前的各种方法；同时对照欧美国家的计算方法，对中国地表水水环境容量计算方法进行重新归类㊂在解析各类计算方法研究及应用情况的基础上，对各类计算方法的优缺点及适用范围作了评述㊂在比较分析国内外计算方法特征的基础上，结合各类计算方法对复杂水环境系统的适应性及中国水资源管理特点对水环境容量计算的需求，对中国今后地表水水环境容量计算方法的发展趋势作了展望㊂４５２㊀水科学进展第２５卷㊀１㊀水环境容量计算方法研究进展关于中国 水环境容量 或 环境容量 概念的起源，一般认为不在中国，而是引自日本 環境容量 概念［１６］㊂从含义上讲，欧美国家使用的 Ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｖｅｃａｐａｃｉｔｙ ［１７⁃１８］（同化容量）㊁ Ｔｏｔａｌｍａｘｉｍｕｍｄａｉｌｙｌｏａｄｓ ［１９］（ＴＭＤＬ，最大日负荷总量）㊁ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃａｐａｃｉｔｙ ［２０］（环境容量）与中国使用的水环境容量含义类似㊂中国台湾地区使用的 涵容能力 也有类似的含义［２１］㊂关于水环境容量的定义，一般认为，水环境容量是指水体环境在规定的环境目标下所能容纳的污染物数量，容量大小与水体特征㊁水质目标及污染物特性有关，同时还与污染物的排放方式及排放的时空分布有密切关系［１］㊂水环境容量从概念上讲，并不是一个独立提出的概念，而是在研究环境容量的过程中，由于定量化计算的需要，将环境要素解析为大气㊁水体㊁土壤等组成部分，亦即将环境容量的概念分别应用于大气㊁水体和土壤，于是自然有了大气环境容量㊁水环境容量㊁土壤环境容量的概念㊂基于不同的分类标准，水环境容量计算方法可以有不同的分类体系㊂例如：根据所采用的数学方法，可分为确定性数学方法和不确定性数学方法；确定性数学方法主要包括公式法㊁模型试错法和线性规划法；不确定性数学方法主要包括随机规划法㊁概率稀释模型法和未确知数学法㊂根据所计算的水体类型，可以分为河流水环境容量计算方法㊁湖库水环境容量计算方法㊁河口水环境容量计算方法和海洋水环境容量计算方法等㊂根据计算过程中所使用的水环境数学模型的维数，可以分为零维模型方法㊁一维模型方法㊁二维模型方法和三维模型方法㊂根据预设的水体达标范围，可以分为水体总体达标法和控制断面达标法［２２］㊂根据所选取的控制断面的位置，可以分为段首控制法㊁段尾控制法和功能区段尾控制法［２３］㊂根据污染源的类型，可以分为点源污染计算法和非点源污染计算法［２４］㊂对于地表水体水环境容量的计算，截至目前，中国发展了公式法㊁模型试错法㊁系统最优化法（主要是线性规划法和随机规划法）㊁概率稀释模型法和未确知数学法等五大类计算方法㊂当然，上述方法有的也适用于地下水㊁海洋等其他类型水体㊂１ １㊀公式法中国最初的水环境容量计算方法之一是从定义出发而直接建立其计算公式的［２５］，可以称这种计算方法为公式法；随着研究的深入，又结合了水环境数学模型公式，即基于水环境容量定义及水环境数学模型，推导一定条件下的水环境容量计算公式，基于水动力模型和水质模型计算水环境容量计算公式中所需各项参数，进而代入公式计算水环境容量㊂由于所推导的水环境容量计算公式也被称为水环境容量模型（周密等［２６］最早使用了 水环境容量数学模型 ㊁ 水环境容量模型 的概念），故公式法又名水环境容量模型法㊂１ １ １㊀研究概况方法提出时，由于水环境容量（或环境容量）定义本身即存在争议，因而基于定义的公式必然难以统一㊂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㊂余顺［７］将环境容量定义为：环境容量是环境本底值和环境标准值之浓度差范围内区域环境所能允许容纳污染物的量㊂以上两定义即存在明显差别，后者没有考虑同化容量，亦即水体自净作用而产生的水环境容量部分㊂水环境容量的计算模型（计算公式）很多，但其基本形式均为：水环境容量＝稀释容量＋自净容量＋迁移容量㊂随着研究的逐步深入，水环境容量计算公式逐步完善，且根据不同的污染物㊁不同的水体而建立不同的计算公式㊂刘天厚和施为光［２７］从水体稀释㊁自净和输移能力㊁水域生态系统转化能力和流域３个层次，分别研究了沱江ＢＯＤ和氨氮的水环境容量；高兴斋［２８］利用建立的重金属水环境容量公式计算了湘江重金属水环境容量㊂曲衍华等［２９］在建立水质模型的基础上，采用单独计算稀释容量和自净容量而后加和的方法，计算了东母猪河不同水期（枯水期㊁平水期和丰水期）下ＣＯＤ和ＢＯＤ的水环境容量㊂刘兰芬等［３０］基于中小㊀第３期董飞，等：地表水水环境容量计算方法回顾与展望４５３㊀河流特点，提出针对中小河流的系统的水环境容量计算方法；周孝德等［２３］提出基于一维稳态水环境容量计算模型的３种水环境容量计算方法：段首控制法㊁段尾控制法及功能区段尾控制法，并用所提出的方法计算了渭河干流ＣＯＤ的水环境容量㊂此３种方法充分考虑了控制断面位置选择对水环境容量大小影响的问题㊂徐贵泉等［３１］推导了感潮河网水环境容量计算模型，以上海浦南东片河网为例进行了ＣＯＤ水环境容量计算实例研究㊂蒲迅赤和赵文谦［３２］针对当时计算水环境容量对自净容量部分不考虑污染物进入水体后输移扩散特性的问题，提出考虑污染物浓度在河流断面分布不均匀性的计算水环境自净容量的精确方法㊂刘芬等［３３］基于建立的湘江霞湾段二维水环境容量模型，计算了湘江霞湾段平水期和枯水期汞的水环境容量；韩龙喜等［３４］给出了不同功能区组合情况下的水环境容量计算方法㊂李永军等［３５］基于地理信息建模方法建立了水环境容量的地理信息模型，以漓江桂林段ＣＯＤ水环境容量为例进行了验证㊂董飞等［１１］在计算水环境容量公式参数时，将进口断面污染物浓度取为上游水功能区达标浓度，因而只建立了水动力模型，而未建立水质模型㊂近期研究中重视水环境容量安全性问题㊂姚国金等［３６］最早提出考虑不均匀系数的水环境容量计算公式，探讨了河流㊁湖泊㊁水库等不同类型水体不均匀系数的取值范围㊂孙卫红等［３７］在文献［３６］的基础上，应用二维水动力水质模型求解不均匀系数㊂于雷等［３８⁃３９］提出考虑设计河段水质达标比例㊁设计断面水质超标幅度和设计河段计算单元长度的一维水环境容量计算方法，并计算了广西左江某河段水环境容量；应用二维水质模型对一维水环境容量模型计算结果进行基于混合区不均匀系数修正，使得计算结果更加符合实际，并能与二维水环境容量计算结果合理衔接㊂公式法可以认为是各类方法中最基本的方法，其他各类方法的计算也以水环境容量计算公式为基础㊂常用水环境容量计算公式见表１㊂表１㊀常用水环境容量计算公式Ｔａｂｌｅ１Ｃｏｍｍｏｎｆｏｒｍｕｌａｓｏｆｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃａｐａｃｉｔｙ污染物类型计算公式符号含义适用条件可降解污染物Ｗ＝８６ ４Ｑ０（ＣＳ－Ｃ０）＋０ ００１ｋＶＣＳ＋８６ ４ｑＣＳ［２２］ＣＳ为污染物控制标准浓度；Ｃ０为污染物环境本底值；Ｖ为区域环境体积；ｋ为污染物综合降解系数㊂零维公式，适用于均匀混合水体（河段）或资料受限㊁精确度要求不高的情况㊂可降解污染物Ｗ＝ðｍｊ＝１ＱｊＣＳ－ðｎｉ＝１ＱｉＣ０ｉ()＋ｋＶＣＳ［４０］Ｑｉ为第ｉ条入湖（库）河流的流量；Ｃ０ｉ为第ｉ条河流的污染物平均浓度；Ｑｊ为第ｊ条出湖（库）河流的流量；其余符号意义同前㊂零维公式，适用于均匀混合湖库㊂可降解污染物Ｗ＝８６ ４（Ｑ０＋ｑ）ＣＳｅｘｐ［ｋｘ／８６４００ｕ］－Ｃ０Ｑ０[]［２２］Ｑ０为河道上游来水流量；ｑ为排污流量；ｕ为河水平均流速；ｘ为河段长度；其余符号意义同前㊂一维公式，适用于资料较丰富的中小河流㊂可降解污染物Ｗ＝１２ＣＳ－Ｃ０()ｕｘｈ４πＤｙｘ∗／ｕｘ()㊃ｅｘｐ－ｕｘｙ２／４Ｄｙｘ∗[]ｅｘｐ－ｋｘ∗／ｕｘ[]［４０］ｕｘ为河流纵向平均流速；ｈ为平均水深；Ｄｙ为横向离散系数；ｘ∗为给定混合区长度；其余符号意义同前㊂二维公式，适用于污染物在河道横断面非均匀分布，污染物恒定连续排放的大型河段㊂营养盐Ｗ＝ＣＳｈＱａＡ１－Ｒ()Ｖ［４０］Ｑａ为湖（库）年出流流量；Ａ为湖（库）水面面积；Ｒ为营养盐滞留系数；其余符号意义同前㊂基于狄龙（Ｄｉｌｌｏｎ）模型，适用于水流交换条件较好的湖库㊂重金属Ｗ＝ＣＳＱ０＋Ｃｓｏｑ１＋ｑ２()［２８］Ｃｓｏ为底泥质量标准，ｑ１为底泥推移量；ｑ２为底泥表观沉积量；其余符号意义同前㊂适用于一般河流，考虑了水体及底泥的重金属容量㊂重金属Ｗ＝ＣＳｈπＤｙｘｕ［３３］符号意义同前㊂适用于污染物连续排放的宽浅河流，只考虑水体的重金属容量㊂４５４㊀水科学进展第２５卷㊀１ １ ２㊀方法述评由于不同工况下公式概化方法存在差别，正如表１所示，公式法有不同的表达方式，这也会使得水环境容量的计算结果有所不同；特别是早期阶段，由于水环境容量定义本身即差别较大，则计算结果必然存在差别，故早期阶段只能对水环境容量进行粗略估算㊂但由于公式法概念清晰㊁计算简便，同时还可以与水动力模型㊁水质模型相结合，借助模型工具使得计算结果更加吻合实际情况㊂目前来看，公式法已成为中国应用最广泛的方法，‘水域纳污能力计算规程“［４０］和‘全国水环境容量核定技术指南“［４１］中所采用的即为公式法㊂１ ２㊀模型试错法模型试错法求解水环境容量的基本思路为：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［４２］㊂韩进能［４３］提出计算水环境容量的模型试错法，但未进行实例计算㊂曾思育等［４４］基于建立的平原河网非稳态水质模型，采用模型试错法估算了温州市河网地区ＣＯＤ和氨氮的水环境容量㊂栗苏文等［１０］计算了大鹏湾ＢＯＤ㊁ＴＮ㊁ＴＰ㊁氨氮㊁磷酸盐的水环境容量㊂Ｚｈａｎｇ等［４５］计算了红旗河ＣＯＤ㊁氨氮㊁ＴＮ㊁ＴＰ的水环境容量；张红举等［４６］基于二维水动力水质模型，采用试错法计算了太湖各湖区相应环湖河道的水质控制浓度，可视为水环境容量的间接计算㊂模型试错法本质上同公式法类似，计算中仍需以水环境数学模型为工具㊂其最大的缺点在于计算过程中需多次试算，计算效率低［１３］，最初一般只适用于单一河道或计算条件简单的其他类型水体的计算；后期随着计算机计算能力的提高及高效数学方法的引入，也在河网等复杂水体得到应用㊂但相对于其他方法而言，模型试错法的研究及应用较少㊂１ ３㊀系统最优化法环境科学中所采用的系统最优化方法有线性规划㊁非线性规划㊁动态规划及随机规划等［４７］㊂水环境容量计算中所采用的主要是线性规划法和随机规划法㊂方法基本思路是：①基于水动力水质模型，建立所有河段污染物排放量和控制断面水质标准浓度之间的动态响应关系；②以污染物最大允许排放量为目标函数（或者基于其他条件建立目标函数），以各河段都满足规定水质目标为约束方程（或者增加其他约束条件）；③运用最优化方法（如单纯形法㊁粒子群算法，等）求解每一时刻各污染物水质浓度满足给定水质目标的最大污染负荷；④将所求区段内的各污染源允许排污负荷加和即得相应区段内的水环境容量㊂１ ３ １㊀研究概况１９８１ １９８３年，夏青与王华东［５，１６，２６］提出将污染物分为易降解耗氧有机物㊁难降解有机物和重金属３类而计算水环境容量，其中，计算易降解耗氧有机物水环境容量的方法即为线性规划方法，当时采用的求解方法为单纯形法㊂金海生和郑英铭［４８］建立了计算潮汐河流ＣＯＤ水环境容量的一维动态水环境容量数学模型，并以黄浦江河段为例进行了实例研究；宿俊英等［４９］基于椭圆形偏微分方程在第Ⅰ类边界条件下满足叠加原理的原则，计算了太湖各主要入湖河道的主要污染物（ＣＯＤ㊁ＴＮ㊁ＴＰ㊁酚类）输入响应矩阵，而后利用改进的单纯形法解算输入响应矩阵，进而计算出太湖的水环境容量㊂陈燕华等［５０］建立了污染负荷与水体水质的响应关系，提出了近岸区水环境容量计算方法，并计算了长江九江段不同水文条件和不同空间限制范围的水环境容量㊂郑孝宇等［１３］基于 河道⁃节点⁃河道 法的河网水动力水质模型，引入节点污染物允许进入量概念，建立了求解大型河网非稳态水环境容量的 河道⁃节点⁃河道 计算方法㊂李适宇等［５１］提出计算海域及感潮河段的二维水环境容量的分区达标控制法，并计算了汕头市海域的水环境容量㊂刘晓波等［５２］提出基于污染分担率和湖泊水质水动力模型的水环境容量计算方法㊂周刚等［５３］采用粒子群算法求解线性目标函数和非线性约束方程组成的规划模型，计算了赣江下游ＣＯＤ和氨氮的水环境容量㊂系统最优化法计算水环境容量，多数学者采用了上述的线性规划方法，亦有少量学者采用随机规划方㊀第３期董飞，等：地表水水环境容量计算方法回顾与展望４５５㊀法，Ｌｉ和Ｍｏｒｉｏｋａ［５４］建立了考虑支流引起干流横向混合不均匀性的随机优化模型㊂林高松等［５５］建立了考虑污染源强随机变化及感潮河流感潮周期内动态水文变化的随机规划模型，采用遗传算法进行求解㊂１ ３ ２㊀方法述评系统最优化方法的优点在于：①自动化程度高㊁精度高㊁对边界条件及设计条件的适应能力强［１３］；②方法适用范围广，无论是非感潮的河流㊁湖库，还是感潮河网㊁河口均有广泛应用㊂其缺点在于：①较之公式法，系统最优化法计算复杂；②在不增加约束条件情况下，经常会出现某些排污口被 优化掉 的现象，亦即某些排污口的允许排放量为０，这在数学上可以取得极值，但是与客观实际不符［５６］；③优化的结果可能不可行，如可能忽略了公平问题㊁效率问题等㊂系统最优化法在中国学者研究水环境容量计算方法初期即已提出，然而由于计算机计算能力及水环境数学模型发展所限，当时只用于计算边界条件比较简单的水体，如小型河流或大型河流的局部河段；然而由于其上述优点，随着计算机计算能力的提高和大型综合水环境数学模型的出现，系统最优化法得到了长足的发展，并成为计算水环境容量最主流的方法㊂１ ４㊀概率稀释模型法概率稀释模型（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｄｉｌｕｔｉｏｎｍｏｄｅｌ）法最早由美国ＥＰＡ在１９８４年［５７］提出，中国学者在１９８９年引入并加以改进［６］㊂概率稀释模型法是根据来水流量㊁排污量㊁排污浓度等所具有的随机波动性，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的一种不确定性方法，是目前从不确定性角度计算河流水环境容量的主要方法之一㊂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㊁不同达标率下的水环境容量㊂１ ４ １㊀研究概况２０世纪９０年代初，中国环境科学研究院提出了改进的概率稀释模型法，当时的改进是基于中国与美国的环境背景值的差异，考虑了上游来水污染物浓度而推导计算体系［５８］㊂曾维华和王华东［５９］提出风险水环境容量的概念，并建立其计算方法，此计算方法与概率稀释模型法类似；王有乐等［６０］利用简化的概率稀释模型法计算了黄河兰州段ＣＯＤ㊁石油类和挥发酚的水环境容量㊂胡炳清［５８］应用概率稀释模型法计算了滏阳河邯郸市段ＣＯＤ的水环境容量，然而在计算过程中并未考虑ＣＯＤ的降解㊂尤作亮和蒋红花［６１］应用概率稀释模型法计算康慧河ＣＯＤ在不同水质控制目标下的达标率（未进一步计算在不同达标率下的水环境容量）㊂韩国新和刘明华［６２］利用概率稀释模型法计算了淮河干流息县和和淮滨县两个区段的水环境容量㊂陈顺天［６３］应用概率稀释模型法计算了引水工程对东溪及晋江ＣＯＤ水环境容量变化的影响，计算过程中同样并未考虑ＣＯＤ的降解㊂王有乐等［６４］应用概率稀释模型法计算了黄河兰州段ＣＯＤ㊁氨氮㊁挥发酚㊁石油类㊁铅㊁锌的水环境容量㊂１ ４ ２㊀方法述评概率稀释模型法有如下优点：①与确定性计算方法相比，概率稀释模型法直接考虑了河流流量㊁背景浓度㊁排污流量㊁排污浓度等输入项的随机波动过程，从而使水质达标率和水环境容量等输出项也具有了随机波动过程，这无论在理论上还是在实践中都更接近于水体的真实情况［５８，６５］；②可以避免一般单一设计水文条件下，利用稳态水环境容量计算方法得出的计算结果的 过保护 问题，从而更加充分地利用水环境容量［５９］㊂概率稀释模型方法的最大缺点在于数据需求量大，计算中所涉及的水文㊁水质数据一般均需长系列监测数据㊂概率稀释模型法目前的应用存在如下问题：①方法提出之初，仅考虑了单污染源（单排污口）的情况，未涉及计算区段内有多个排污口情况；②只考虑了水环境容量中的稀释容量部分，亦即只考虑了水体的稀释作用，而未考虑水体的自净作用；虽然经过处理也可以考虑降解㊁沉降等衰减过程［６］，然而许多研究者在计算易降解有机物的水环境容量时，也未考虑污染物的降解过程；③方法仅用于小河或大河的局部河段的计算，而未用于湖库㊁河网㊁流域的计算；④方法只考虑了点源污染情况，未考虑非点源污染的处理；４５６㊀水科学进展第２５卷㊀⑤概率稀释模型法是基于对数正态分布建立的，存在着固有缺陷，即当流量较小时将造成错误传递，这将导致流量较大时的计算值偏大［５７］㊂１ ５㊀未确知数学法采用未确知数学法计算水环境容量是一种较新的方法㊂未确知数学法计算水环境容量是在将水体水环境系统参数（流量㊁污染物浓度㊁污染物降解系数等）定义为未确知参数的基础上，结合水环境容量模型，建立水环境容量计算未确知模型，然后计算水环境容量的可能值及其可信度，进而求得水环境容量㊂１ ５ １㊀研究概况１９９０年，中国学者王光远［６６］提出未确知信息的概念，早期类似研究成果还有美国学者Ｓｈａｆｅｒ［６７］提出的信度函数理论和Ｚａｄｅｈ［６８］提出的可能性测度理论㊂李如忠等［６９⁃７０］将未确知数学中的盲数理论引入水环境容量计算中，并应用此方法进行了河流及河道型水库水环境容量的研究；后来又建立了盲信息下湖泊水环境容量计算模型及湖库水环境容量计算未确知模型，并以长江下游某浅水湖泊为例进行了实证研究㊂李如忠和范传勇［７１］在已有的盲数理论计算水环境容量方法基础上，用三角模糊数代替盲数中的区间数，构造了可以综合处理随机信息㊁模糊信息㊁灰信息和未确知信息等信息的延拓盲数，进而将水环境系统参数定义为延拓盲参数，建立了河流水环境容量计算延拓盲数模型，并以某假想河段进行了计算，但未进行实例研究㊂１ ５ ２㊀方法述评未确知数学法是近年来发展起来的计算水环境容量的最新方法㊂其优点在于：①可以更加充分地考虑水环境系统中各类参数的不确定性；②较之概率稀释模型法，无需对水环境系统参数作服从对数正态分布的假设，故计算相对简便；③对少资料情况适应期较强㊂然而迄今未有应用此方法进行潮汐河流㊁大型湖泊等水动力情况复杂水体的报道㊂未确知数学法研究时间相对较短，应用相对较少，然而由于其对水环境系统参数不确定性的考虑最为充分，故具有强大的生命力㊂１ ６㊀方法特征比较基于前文对各类水环境容量计算方法的解析，将各类计算方法所涉及的水域类型㊁污染物类型㊁数学方法归纳总结见表２㊂表２㊀地表水水环境容量计算方法特征比较Ｔａｂｌｅ２Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒｓ计算方法应用水域污染物类型㊀㊀㊀㊀㊀数学方法公式法河流㊁湖泊㊁水库㊁（感潮）河网㊁流域㊁河口可降解有机物㊁营养盐㊁重金属确定性方法模型试错法河流㊁河网㊁海湾㊁湖泊可降解有机物㊁营养盐确定性方法系统最优化法河流㊁湖泊㊁水库㊁（感潮）河网㊁流域㊁河口可降解有机物㊁营养盐㊁酚类线性规划㊁随机规划概率稀释模型法河流可降解有机物㊁重金属㊁营养盐㊁石油类㊁酚类随机数学㊁数值积分未确知数学法河流㊁湖泊㊁水库可降解有机物㊁营养盐未确知数学２㊀水环境容量计算研究若干问题讨论２ １㊀国外水环境容量计算研究概况欧美国家对于水环境容量的计算，在考虑非点源污染之前，除少数计算方法外，通常是在优化分配排污口（点源）污染物的同时，得到各排污口或不同区段的允许排污量及水体水环境容量，亦即将水环境容量计算和污染物总量分配在同一过程中实现㊂其研究过程大致可分为确定性方法（２０世纪６０年代 ７０年代）和不确定性方法（２０世纪７０年代至今）两个阶段㊂早期，一般采用确定性方法进行研究㊂Ｌｉｅｂｍａｎ和Ｌｙｎｎ［７２］基于污水处理费用最小，研究了Ｗｉｌｌａｍｅｔｔｅ河。
区域环评中北方河流水环境容量计算方法研究
区域环评中北方河流水环境容量计算方法研究
王忠训;曹华英;孙娟;曹大勇
【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》
【年(卷),期】2009(019)003
【摘要】考虑北方河流枯水期流量较小,污水处理厂排水形成的流量不可忽略的实际情况,对全国地表水环境容量基于环境容量定义及基于一维模型的水环境容量计算公式进行修正;实例计算结果表明:用该方法计算的环境容量与污染物预测结果具有非常好的拟合性.文中水环境容量计算公式中相关参数的选取原则及修正公式,可为北方区域开发项目水环境剩余容量的计算提供借鉴.
【总页数】5页(P22-26)
【作者】王忠训;曹华英;孙娟;曹大勇
【作者单位】山东省环境保护科学研究设计院,山东,济南,250013;山东省环境保护科学研究设计院,山东,济南,250013;山东省环境保护科学研究设计院,山东,济南,250013;山东省环境保护科学研究设计院,山东,济南,250013
【正文语种】中文
【中图分类】X82
【相关文献】
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2.规划环评中水环境容量计算和总量控制指标分析 [J], 刘爽;周尚龙;刘旭
3.规划环评中水环境容量计算参数取值的探讨 [J], 尹真真
4.规划环评中水环境容量计算参数取值的探讨 [J], 尹真真
5.区域规划中纳污海域海洋环境容量计算方法研究 [J], 郑洪波;刘素玲;陈郁;崔荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中国水环境容量研究概述
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方国华;于凤存;曹永潇
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2007(035)027
【摘要】通过分析水环境容量的概念,指出了水环境容量建立的基础--社会经济可持续发展和水生态系统健康;从水环境容量的本质出发概括了水环境容量的主要特征;论述了目前水环境容量的计算方法,展望了水环境容量定量研究的发展趋势.【总页数】2页(P8601-8602)
【作者】方国华;于凤存;曹永潇
【作者单位】河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南
京,210098;河海大学水利水电工程学院,江苏南京,210098;河海大学水利水电工程学院,江苏南京,210098;河海大学水利水电工程学院,江苏南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】X26
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基于GIS技术小流域水环境容量控制单元流量的推求
基于GIS技术小流域水环境容量控制单元流量的推求刘春晓;王莉;张培【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2012(040)004【摘要】[目的]基于GIS技术,推求小流域水环境容量控制单元的流量.[方法]采用ArcGIS9.0对清潩河进行水文分析,结合市控断面设置情况划分“水-陆”响应的控制单元；应用等值线图法、径流系数法和水文比拟法,推算控制单元的最枯月(90％保证率)汇水流量；综合考虑废水入河量和上游来水,计算各控制断面的最枯月流量,并取临颖高村桥断面计算值与2010年实测值进行对比.[结果]临颍验证结果表明,临颍高村桥断面最枯月流量计算值与2010年实测值分别为6.03、5.93m3/s,相对误差为1.69％,说明推求结果合理.[结论]该控制单元划分方法合理,流量推求结果准确,能够满足水环境容量测算精度.【总页数】3页(P2531-2533)【作者】刘春晓;王莉;张培【作者单位】郑州大学环境政策规划评价研究中心,郑州河南450002;郑州大学环境政策规划评价研究中心,郑州河南450002;郑州大学,郑州河南450002;郑州大学环境政策规划评价研究中心,郑州河南450002【正文语种】中文【中图分类】P208.2【相关文献】1.基于控制单元的流域水环境容量总量分配研究——以锦江流域COD分配为例[J], 王涛;张萌;张柱;陈宏文2.基于控制单元的双台子河水环境容量核算研究 [J], 吴红波;杨肖肖3.基于控制单元的水环境容量分配研究 [J], 刘媛媛;钱新;王炳权;周美春;李慧明4.常州市太湖流域水环境质量目标管理技术研究——控制单元水环境容量分配方法研究 [J], 滕加泉;周美春;周静;王炳权5.控制单元核定及水环境容量核算研究——以江苏省太湖流域为例 [J], 黄娟; 逄勇; 邢雅囡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅议河流生态需水计算方法
浅议河流生态需水计算方法
刘晓燕
【期刊名称】《治黄科技信息》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】由于人类从河川大规模引水，使得河流生态系统中生物群的繁殖地、栖息地和迁徙地受到很大影响，进而影响生物群的繁衍生息，这样的情况在世界各国的很多河流都不同程度地存在，因此，人们提出了河流的生态需水概念，目的是通过约束人类对河川径流的索取量，维持河流生态系统生物群的正常繁衍生息。
【总页数】3页(P10-12)
【作者】刘晓燕
【作者单位】黄河水利委员会
【正文语种】中文
【中图分类】X522
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水利水电技术第43卷2012年第12期河流流域水环境容量计算研究董飞，彭文启，刘晓波，吴文强（中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京100038）摘要：在剖析现有水环境容量定义并指出其不足的基础上，提出对水环境容量概念的认识，并分析了水环境容量及其主要相关概念内涵的差异。
在分析一般水环境容量计算方法的基础上，提出基于不同设计水文条件的河流流域水环境容量计算方法，并以我国辽河流域的太子河流域为例进行实例研究，计算结果可以为太子河流域的水环境管理提供技术支撑。
关键词：水环境容量；设计水文条件；河流流域；一维计算；太子河中图分类号：TV131+X143文献标识码：A文章编号：1000-0860（2012）12-0009-07Study on calculation of water environmental capacity of river basinDONG Fei ，PENG Wenqi ，LIU Xiaobo ，WU Wenqiang（Department of Water Environment ，China Institute of Water Resources and Hydropower Research ，Beijing 100038，China ）Abstract ：On the basis of dissecting the existing definition of the water environmental capacity （WEC ）and pointing out its de-fects ，a new understanding on WEC ，which emphasizes the dynamic characteristics of it ，is given herein ；and then the difference between WEC and its connotations of the relevant concepts is analyzed as well.Furthermore ，the method for calculating WEC based on various design hydrological conditions is put forward in accordance with the analysis made on the general method con-cerned.Moreover ，a case study is made by taking Taizihe River Basin as an actual case ；from which the result can provide a tech-nical support to the water environment management of the basin.Key words ：water environmental capacity ；design hydrological condition ；river basin ；1-D calculation ；Taizihe River收稿日期：2012-03-11基金项目：国家水专项（2009ZX07208-010-T003，2009ZX07212-005-3）。
作者简介：董飞（1983—），男，博士研究生。
我国于20世纪70年代引入了“环境容量”的概念，进而开始了“水环境容量”的研究［1］。
三十多年来，我国在水环境容量基本理论、水环境容量涉及的水质模型、水环境容量计算方法及水环境容量的应用实践方面均取得重大进展。
“十五”及“十一五”期间，为实现污染物排放从浓度控制、目标总量控制向容量总量控制的转变，水环境容量模拟计算技术的研究更加得到重视［2－3］。
随着水环境污染问题的日益突出，采用适宜的方法科学合理地计算并利用水体的水环境容量成为值得研究的重要课题［4］。
然而当前的水环境容量计算中所采用的设计水文条件仅是单一的设计条件，这种基于单一设计水文条件所得的计算结果不能适应我国河流、湖库等水体年内或年际间水文情势多变的情况，不能真实反映和充分利用水环境容量，无法满足水环境管理的需求。
本文提出基于多项设计水文条件的准动态水环境容量计算方法，并以太子河为例进行应用研究。
结果表明：基于多项设计水文条件的准动态水环境容量可以较真实地反映水环境容量随水文条件的变化，可为流域水环境管理提供重要的技术支持。
1水环境容量基本概念1.1水环境容量的定义20世纪70年代，“环境容量”概念进入我国，在研究初期，国内外学者提出的环境容量的定义有以下几类［1］：（1）环境容量是污染物容许排放总量与相应的环境标准浓度的比值。
（2）环境容量是环境的自净同化能力。
（3）环境容量是指不危害环境DOI:10.13928/ki.wrahe.2012.12.005董飞，等∥河流流域水环境容量计算研究的最大允许纳污能力。
（4）环境容量是环境标准值与本底值确定的基本环境容量和自净同化能力确定的变动环境容量之和。
以上环境容量定义的内涵有着显著的差异。
到1988年，张永良等［1］提出了“水环境容量”的简明定义：水体环境在规定的环境目标下所能容纳的污染物量。
自此以后，虽有不少新的关于水环境容量的定义，但其本质含义大同小异，大都指向水体在一定条件下所能“容纳污染物的量”这一实质。
以下再列举几例水环境容量的定义［5－8］。
（1）水环境容量是满足水环境质量标准要求的最大允许污染负荷量，或纳污能力。
（2）水环境容量是水体环境在一定功能要求、设计水文条件和水环境目标下，所允许容纳的污染物量。
（3）水环境容量是在一定环境目标下，某一水域所能承担的外加的某种污染物的最大允许负荷量。
（4）水环境容量是在不影响某一水体正常使用的前提下，满足社会经济可持续发展和保持水生态系统健康的基础上，参照人类环境目标要求某一水域所能容纳的某种污染物的最大负荷量或保持水体生态系统平衡的综合能力。
通过以上几例关于水环境容量的定义可以看出，定义在提到“设计水文条件”时并没有限定或指出是“单一”的水文条件还是“多个”水文条件。
而现行的关于水环境容量的计算方法对于“设计水文条件”的限定均是指单一的水文条件，如90%保证率最枯月平均流量或近十年最枯月平均流量［3］。
通过此种方法得到水环境容量是一个稳态的阈值，而实际的水环境容量随水温、水量、水质的时间变化而变化，应是一条动态变化的曲线，如图1所示。
采用90%设计保证率或最枯月条件下水量作为设计条件，计算结果不能反映水环境容量的动态变化，这样的计算结果无论对于枯水还是丰水都是安全的，而对于丰水期或丰水年来说则是一种浪费。
为了适应我国降水年内和年际分配不均的状况，充分利用水环境容量资源，需要对枯、平、丰水期的水环境容量资源给予合理地开发利用，以满足当前经济发展对水环境、水资源的需要。
本文强调水环境容量的计算要针对不同的设计水文条件，即动态设计水文条件。
基于对水环境容量理论及其计算方法的分析，综合前人提出的水环境容量的定义，为了突出强调水环境容量的动态特性，本文认为水环境容量是为满足水环境管理的需求而提出的一个概念，是基于一定的（单个或多个）设计水文条件、规定的水质控制目标及限定的排污混合区下单位时间（一般为年）内水体所能容纳的某种污染物的最图1水环境容量动态变化过程示意大数量。
1.2与相关概念的差异分析在我国的水资源保护及水污染防治管理中，与水环境容量相关的概念包括水域纳污能力、限制排放总量等，此外还有以水环境容量为重要约束指标的流域水环境承载力及水资源承载力等概念。
流域或区域限制排放总量则是以水域纳污能力为依据，结合水域受纳污染物负荷现状，针对陆域提出的污染物限制排放总量。
1.2.1水环境容量与纳污能力文献［9］关于纳污能力的定义为：在设计水文条件下，某种污染物满足水功能区水质目标要求所能容纳的该污染物的最大数量。
程声通［7］认为水环境容量中可以被利用的那部分称为纳污能力。
两者的分歧在于纳污能力是否等同于水环境容量，程声通认为纳污能力与水环境容量是两个不同的概念，纳污能力在数值上要小于水环境容量。
根据文献［9］确定的纳污能力的计算方法，可以发现所谓的水域纳污能力是最严格水文条件下的水环境容量，是一个静态的阈值，而一般意义上的水环境容量应具有动态特征，因此，所谓的纳污能力可以理解为水环境容量的最小值。
所以，相对水环境容量而言，纳污能力更多地体现管理的需求与意义。
文献［9］采用枯水流量条件计算纳污能力，排除了丰水期水文条件，因此主要适用于点源污染控制，难以关注汛期水质达标要求，也就在非点源负荷控制纳入管理方面存在不足。
水环境容量则以水质目标达标为目标，可以综合考虑不同水期的水文条件，可以将各种类型的污染源纳入分析体系。
1.2.2水环境容量与水环境承载力自20世纪90年代我国学者首次提出环境承载力的概念以来［10］，国内外学者从不同角度论述了水环董飞，等∥河流流域水环境容量计算研究境承载力的基础理论及其应用实践。
目前关于水环境承载的概念大体可分为狭义和广义两种。
狭义的水环境承载力即指水环境容量；而广义的水环境承载力除包含水环境容量外，还包括水资源（水量）承载、生态承载及社会经济承载［11－12］。
2河流流域水环境容量计算方法2.1水环境容量计算流程河流流域水环境容量计算的一般流程为：（1）水域计算单元———水功能区基本资料的调查收集和分析整理；（2）调查评估水功能区水质状况及达标状况，分析导致水功能区不达标的特征污染物种类；（3）调查入河排污口状况，确定入河排污口污染物负荷状况及空间位置，并进行适当概化；（4）确定水功能区设计水文条件；（5）根据水域水动力学特性选择计算模型；（6）确定水功能区水质目标；（7）确定水功能区上游边界值及初始值；（8）确定模型参数；（9）计算水域水环境容量；（10）合理性分析和检验。
2.2水环境容量计算模型水环境容量计算以数学模型为基本技术手段。
依据污染物类型的不同，可将水环境容量模型分为易降解有机物水环境容量模型、难降解有机物水环境容量模型、重金属水环境容量计算模型和水环境热容量计算模型［13］。
按照水环境容量公式所采用的水质数学模型维数的不同，又可将水环境容量模型分为零维水环境容量模型、一维水环境容量模型和二维水环境容量模型。
不同的计算模型有其各自的适用条件，如：零维模型适用于污染物均匀混合的小河段（河流）及网河流域；一维模型适用于河道宽深比不大，污染物质在较短时间内能在横断面上混合均匀的中小型河段（河流）；二维模型适用于河道宽度较大，且平面距离显著大于垂向距离，致使污染物在横断面上分布极不均匀的河段（河流），或者宽度虽然不大，但是存在某些特殊功能需求的河流（如鱼类的洄游通道）。