水环境容量计算方法
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
河流、湖泊、水库、湿地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 si W 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:1ni i 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.2）湖泊、水库水环境容量计算模型有机物COD 、氨氮的水环境容量模型：在目前国内外的研究中，多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化,即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。
环境规划课件 水环境容量计算
若排污口距离较近，可把多个排污口简化成集中的排
污口
排污口概化的重心计算： X=（Q1C1X1+Q2C2X2+·· nCnXn）/(Q1C1+Q2C2+·· nCn) ·Q · ·Q · X：概化的排污口到功能区划下断面或控制断面的距离； Qn：第n个排污口（支流口）的水量； Xn：第n个排污口（支流口）到功能区划下断面的距离； Cn：第n个排污口（支流口）的污染物浓度；
水环境容量计算
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
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。 系统性 河流、湖泊等水域一般处在大的流域系统中，水 域与陆域、上游与下游、左岸与右岸构成不同尺度的空间 生态系统，因此，在确定局部水域水环境容量时，必须从 流域的角度出发，合理协调流域内各水域的水环境容量。
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。
水环境容量计算
水环境容量计算水环境容量是水体在环境功能不受伤害的前提下所能采取的污染物最大允许排放量。
分为稀释容量（E稀）和自净容量（ E自）两部分：稀释容量： E稀86.4 S C b Q r式中： E稀－稀释容量，kg/dS －水质标准， mg/L ；C b－河流背景浓度，mg/L；Q r－河流流量，m3/s。
klE自＝86.4 SQ t 1 e 86400u自净容量：式中： E自－自净容量，kg/dS －水质标准， mg/L ；Q t－河流流量+废水流量，m3/s；l －河段长度， m；k －综合衰减系数， 1/d；u －河流流速，m/s。
水环境总容量： E E稀E自本次选用环境总量控制因子为COD、NH3-N 和 TP。
依据规划要求，区内生产废水和生活污水达标排放后进入园区新建的污水处理厂集中办理，办理达标后，尾水排入兴旺河。
污水办理厂排入兴旺河的污水总共为 1.2 万 t/d。
污水厂污染物排放浓度COD 为 60mg/l、NH3-N 为 8（15）mg/l。
本次评论选用兴旺河排污口下游约4000m 河段计算环境容量。
地表水环境容量计算参数选用见表1。
表 1地表水环境容量计算参数选用表参数S （mg/L）3（m3/s）k （1/d）（）（）Q r（ m /s）Q l u m/s COD氨氮TP m COD氨氮河流TP兴旺20 1.00.27.47.53940000.150.1940.030.33河水环境承载能力剖析（1）背景浓度背景浓度选用排污口邻近断面现状监测浓度均匀值：COD 17mg/L、氨氮0.63mg/L、 TP 17mg/L。
（2）计算结果水环境容量计算结果见表2：表 2地表水环境容量计算结果单位： kg/d指标兴旺河E稀E自E COD1918.08271.22189.28氨氮236.56TP19.18（ 3）水环境承载能力剖析50％水环境容量可用于采取本地区排污量。
依据计算结果进行剖析，必需时提出解决方案。
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。
水环境容量及其计算
全国水环境容量核定基本计算单元水域范围确定的基础和参考
流域 淮河 淮河 淮河
表1-2 水环境功能区水域范围定性示例
水系 水体
水域
淮河 京杭运河 苏字胡同-前十里营
淮河 光府河
船舶修造厂-水泥制品厂
淮河 老运河
西五里营-东赵村
第1～3列从流域名称、水系名称、水体名称由大到小的3个层 次确定了水环境功能区所在的水体
城 污所
出水指标
主
区水 （处 近理 郊设 县） 施 名名 称称
属 水 环 境 功 能
建 成 时 间
设 计 规 模
日 处 理 规 模
区
处运收
理行费
方 式
情 况
情 况
COD
氨 氮
其 他 污 染 物
出 水 达 标 情 况
要 污 染 物 去 除 率
入河排污口调查
省 内 序 号 码
水 体
水域
代 断表 面性 位监 置测
水体代码 DB0101 DB0101 DB4525
L154
表 水环境功能区水域范围定量示例 次级水体代码 功能区顺序码
00
01
00
02
00
02
00
01
长度/面积 190 7.5
9.156km2 155km2
1.2确定排污控制城镇
水环境功能区陆域范围的大致描述；
根据全国水环境功能区划成果，水环境功能区的排污控制城镇可
工
பைடு நூலகம்
受 执标 是 治 考 超 超
名业 称企
业
能 区 类 型
纳 水 环 境 功
放行 标的 准排
准 级 别
否 达 标
理 工 艺
城市水环境容量计算
城市水环境容量计算1边界条件确定要进行水体容量计算，首先划定水功能区，确定功能区的水质目标（C s）；其次根据功能区的水文水资源特征，确定水文设计条件（Q0、V）；接着通过参数识别实验确定水质降解参数（K）；然后分析功能区污染物进入区域的途径，特别是排放口位置、排放量、污染物种类、浓度及排放规律等；最后选择数学模型，进行分析计算。
影响水域水环境容量的要素很多，概括起来边界因子如下：✧控制因子：不同的污染物具有不同的环境容量，根据AA区水污染现状和水污染物总量控制现状，选择COD cr和氨氮作为容量计算的控制因子，该两项控制因子也是国家水污染必控因子。
✧水质目标：水体对污染物的纳污能力是相对于水体满足一定的功能和用途而言的。
因此，水体的功能和用途要求不同，其容纳污染物的量亦不同。
AA区流域不涉及省界断面。
✧水质标准值：以水环境功能区相应环境质量标准类别的上限值为水质目标值。
水环境功能区相应环境质量标准具体落实于相应的监控断面，断面达标即意味着水环境功能区水质达标，执行国家地表水环境质量标准（GB3838-2002），水质标准值见表4-28。
✧本底浓度：参考上游水环境功能区标准，以对应国家环境质量标准的上限值（达到对应国家标准的最大值）为本底浓度（来水浓度），对于本底监测值优于国家环境质量标准的上限值，监测值为来水浓度。
✧水体特征：水体特征包括一系列自然参数，如河流的水文特征参数。
这些参数决定着水体对污染物的稀释扩散能力，从而决定着水环境容量的大小，✧设计流量：计算单元不同水期水文资料由AA区水务局提供,并向四川省成都市水资源勘测局进行历史数据收集，考虑到岷江岁修制度部分河段产生人为枯水期，河流基本断流，不作为枯水流量统计，只考虑河流自然枯水期。
由于河流分水堤堰、引水枢纽、节制分水闸、人工斗渠众多，河流分水比可以通过资料调查、实测、解决，经来水和分水平衡。
枯水期代表月为1月，平水期为5、10月，丰水期为7月。
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
河流水环境容量一维计算方法：
1. 使用容量一维模型：首先采用容量一维模型来计算河流水环境容量，该模型考虑了水体中不同介质的影响。
2. 确定经济参数：根据水体的特性确定经济参数，比如流量、泥沙的
质量，用这些参数来测定水体的环境容量。
3. 采集水文资料：根据实际情况采集水文相关资料，如温度、污染物
浓度等，并将其输入计算模型中。
4. 计算模型参数：根据输入的水文资料，计算当前水体以及其介质的
状况下，确定其容量一维模型参数。
这些参数可以帮助我们来确定水
体环境质量。
5. 计算水体环境容量：根据掌握的容量一维模型参数，就可以进行模
型计算，计算出河流水环境的容量。
6. 计算水体资源效益：在得出水环境容量的基础上，可以通过计算水
体资源效益，来评估水体环境经济利用价值。
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！。
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。
河流湖库水环境容量计算方法
水环境容量计算方法总结目录水环境容量计算方法总结 (1)目录 (1)一、一维模型 (1)二、二维模型 (4)三、感潮河段零维模型 (6)四、湖库模型 (6)一、一维模型1、适用范围：全国水环境容量核定技术指南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；4）一般情况下适用于河宽小于200m的河流，但注意利用不均匀系数对其容量进行修正。
2、一维衰减公式：排污口、支流排入断面完全混合模型：EP E E P P Q Q Q C Q C C ++= 式中：C 为断面混合后的水质浓度值；C P 为排污口排出的污水的水质浓度值；Q P 为排污口废水排放量；C E 为河水的水质浓度值；Q E 为河水流量。
3、算例：假设该河段水环境功能区目标为III 类，假设该河段上边界COD 来水控制目标为20mg/L ，90%最枯月保证率流量为20m³/s ，该河段平均流速为0.2m/s ，COD降解系数约0.1/d，概化排污口流量为1m³/s，COD浓度90mg/L，支流流量5m³/s，COD浓度为25mg/L。
C 目=Q∗C∗exp(−k∗X186400u)+q∗c+WQ+qexp(−kX286400u)通过上游来水衰减，区间内中间混合后衰减等于水质目标，可以反推出区间内水环境容量，注意公式中的单位，通过上述公式算出的W单位为g/s。
Q:m³/s、C：mg/L、u:m/s、K:1/d、x:m。
(1)上边界→节点1（混合前浓度）:C2=C1*exp( kx/u)=20*exp( 0.1*20000/86400/0.2)=18.875mg/L(2)概化排污口汇入混合：C3=(c1*q1+C2*Q1)/(q1+ Q1)=(90*1+18.875*20)/(20+1)=22.262mg/L（3）节点1→节点2：C4= C3*exp( kx/u)=22.262*exp( 0.1*5000/86400/0.2)=21.627mg/L（超标）（4）节点2→节点3（混合前浓度）：C5= C4*exp( kx/u)=21.627*exp( 0.1*20000/86400/0.2)=19.264mg/L（5）支流汇入混合：C6=(c2*q2+C5*Q2)/(q2+ Q2)=(25*5+19.264*21)/(5+21)=20.367mg/L（6）节点3→节点4：C7= C6*exp( kx/u)=20.367*exp( 0.1*5000/86400/0.2)=19.786mg/L（7）节点4→控制断面：C8= C7*exp( kx/u)=19.786*exp( 0.1*8000/86400/0.2)=18.891mg/L可见，该河段在现状排污情况下水质能达到地表水III类，但河段允许排放量根据实际情况分配不均匀，上游计算断面1存在超标情况，下游容量仍有富裕，在因此需进一步通过试算的方法，削减概化排污口排污量，此外可根据实际情况对下游支流水质目标进行适当调整，将容量进行合理分配。
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
水环境容量基本理论
排污口1 排污口
排污口2 排污口
排污口3 排污口
第二部分 水环境容量基本计算方法
对于重要控制断面，采用控制断面水 质达标的方法进行水环境容量的计算。 对于一般水体，采用总体水质达标 的方法进行水环境容量的计算。
第二部分 水环境容量基本计算方法 3、总体达标水环境容量计算方法（零维模型） 总体达标水环境容量计算方法（零维模型） 总体达标水环境容量计算方法 3.1 水质计算
k C = C ' exp( − x) 86400 • u
第二部分 水环境容量基本计算方法 5、湖库水体纳污能力计算 湖库水体纳污能力计算 5.1 对于面积较小的湖库 利用完全混合公式进行水环境容量的计算。
W = Q0 (C s − C 0 ) + KVC s + qC s
在进行水环境容量计算时要进行不均匀系数订正， 具体如下： W订正=αW 湖库面积：大于50Km2 采用其它方法进行计算；
第二部分 水环境容量基本计算方法 2.3 控制断面计算达标法的优缺点 （1）优点 能够保证控制断面的水质达标，特别适合于饮 用水水源地的保护；以及国控、省控、市控等重要 水质控制断面水质达标的管理。
水质预测
污染源排污量 污染源排污量
水体水质 水体水质
水环境容量计算
控制断面1
控制断面2
第二部分 水环境容量基本计算方法 （2）缺点 ① 要事先明确每个排污口的位置，在对未来污染 源的把握上，一般不确定性因素较多，故这种方法 在操作上有难度。 ② 当控制断面上游有多个排污口时，控制断面水 质达标时的水环境容量值有多个解，使得该方法在 操作上有难度。 ③ 控制断面水质浓度正好达标，意味着控制断面 至排污口这一段河道的水质均超标，与功能区水质 管理稍有出入。
混合模型水环境容量计算详细步骤
混合模型水环境容量计算详细步骤一、前期准备首先呢，我们得收集一些基础的数据资料。
像水体的流量流速啦，还有这片水域的面积这些基本信息可不能少。
这看起来好像都是些很常规的东西，不过你要是落下了哪个，后面计算的时候就可能会出岔子，所以一定要仔细点儿哈。
我自己每次收集的时候，都会多检查几遍，确保数据没有遗漏或者错误。
二、确定污染物种类接下来，咱们要确定一下水体里面都有哪些污染物。
这个可就需要根据这片水域的实际情况来判断啦。
是工业污染比较多呢？还是生活污水带来的污染物占大头？这一步有点像侦探破案找线索一样。
有时候可能不太好确定，但是你要尽可能多方面去考虑哦。
你可以参考周边的企业类型人口密度之类的因素。
这一步其实很关键呢，真的很关键！因为不同的污染物对于水环境容量的计算影响可大了。
三、选择混合模型然后呢，就是选择合适的混合模型啦。
市场上有好多种混合模型供咱们选择，这时候你可能就会有点懵，不知道选哪个好。
我一般会先看看前人在类似的水环境研究中用的是啥模型。
如果没有可以参考的，那我就会根据自己对这些模型的理解，挑一个感觉比较适合当前水域情况的。
不过这里要提醒一下这一步不要太草率啦，选错了模型可能会让后面的计算结果偏差很大呢！四、模型参数设定选定了模型之后，就要开始设定模型的参数啦。
这部分内容有点小复杂，但是别怕。
比如说污染物的降解系数扩散系数这些参数，有的可以从已有的研究报告里找，有的呢，就得根据自己的经验或者做一些简单的实验来确定了。
我在这一步通常会花多一些时间，确保每个参数都设置得比较合理。
这一步真的要非常细心才行哦！要是参数设错了，那计算出来的水环境容量肯定就不对啦，你说是不是？五、进行计算六、结果验证与分析计算出结果之后呢，可不能就这么完事儿了。
咱们得对结果进行验证和分析。
怎么验证呢？可以和已有的一些研究成果或者标准进行对比。
如果发现结果差得太多，那就得回过头去看看前面的步骤是不是哪里出问题了。
这一步真的很重要啊，真的很重要！可不能忽略了。
水环境容量计算方法总结
水环境容量计算方法总结第一篇：水环境容量计算方法总结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、第二篇：水环境容量错误问题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。
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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。
•
•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。
•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。
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； 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： •
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；
E
p E
E p p Q Q Q C Q C C +⋅+⋅=
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。
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。
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。
u
Kx
e
C C -⋅=0)
4exp(),(2u x
K x E u z u
x
E hu m
z x C y y
--=π
HSPF
1976
1996 集中参
数
流域
长期连
续
1min
到1d
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
ANSWERS19771996
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
水文模型考虑降雨初
损、入渗、坡面流和蒸
发；侵蚀模型考虑溅
蚀、冲蚀和沉积；早期
并不考虑污染物迁移，
后补充了氮、磷子模
型，复杂污染平衡
Beasley，
1980；
Bouraoui
等， 1996
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；•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
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COD浓度
5
10
15
20
25
30
35
40
45
020004000600080001000012000
位置(m)
COD浓度(mg/L)
•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）
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。
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。