第十二章水資源保護.ppt

1、第十二章 水資源保護,PPT制作人：陳耀斌 鄭州大學(xué),第一節(jié) 水污染特征分析 第二節(jié) 水功能區(qū)劃分 第三節(jié) 污染源調(diào)查和預(yù)測 第四節(jié) 水環(huán)境容量的計算與分配 第五節(jié) 水資源保護的內(nèi)容、步驟和措施 第六節(jié) 地表水資源保護 第七節(jié) 地下水資源保護 思考題,本章內(nèi)容,12.1.1 水體中污染物的來源 依據(jù)中華人民共和國水污染防治法定義，水污染是指水體因某種物質(zhì)的介入，而導(dǎo)致其化學(xué)、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或者破壞生態(tài)環(huán)境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象。 水體污染物質(zhì)的來源： 工業(yè)廢水 生活污水 農(nóng)業(yè)污水 大氣降落物（降塵和降水） 工業(yè)廢渣和城市垃圾 其他污染源,

2、第一節(jié) 水污染特征分析,12.1.2 水污染的分類 化學(xué)型污染 按照污染物的性質(zhì)分類 物理型污染 生物型污染 點源污染 按照污染源的分布狀況分類 非點源污染 河流污染 按照受污染的水體分類 湖泊水庫污染 地下水污染,12.1.3 水污染的主要危害 酸堿鹽污染： 改變水體pH值，影響自凈作用，破壞生態(tài)平衡。 重金屬污染： 重金屬對人體健康及生態(tài)環(huán)境危害極大，如Hg、Cd等 化學(xué)性污染 非金屬毒物污染： 毒性很強且危害很大的氰化物、As、有機氯農(nóng)藥等 需氧有機物污染： 厭氧微生物作用，產(chǎn)物有毒害，且消耗水體溶解氧 營養(yǎng)物質(zhì)污染： 水體富營養(yǎng)化，赤潮，水華等,懸浮物污染： 增加濁度，減少水生植物光合

3、作用，堵塞魚鰓等 熱污染： 物理性污染 水溫升高，溶解氧含量下降，某些有毒物質(zhì)毒性增加 放射性污染： 使生物和人體組織受電離而受到損傷，如鈾238 生物污染 致病病菌及病毒的污染，它們可以通過人畜糞便的污染而進入水體，隨 水流而傳播。,12.2.1 水功能區(qū)劃的目的和意義 水是重要的自然資源，水資源短缺、水污染嚴重已經(jīng)成為制約國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。為了保護我們珍貴的水資源，使水資源能夠持續(xù)利用，需要根據(jù)流域或區(qū)域的水資源狀況，同時考慮水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀和經(jīng)濟社會發(fā)展對水量和水質(zhì)的需求，在相應(yīng)水域劃定具有特定功能、有利于水資源的合理開發(fā)利用和保護的區(qū)域，對實現(xiàn)以水資源的可持續(xù)利用保障經(jīng)濟

4、社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標具有重要意義。,第二節(jié) 水功能區(qū)劃分,12.2.2水功能區(qū)劃指導(dǎo)思想及原則 指導(dǎo)思想：促進經(jīng)濟、社會和生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)水資源可持 續(xù)利用，保障經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。 前瞻性原則 統(tǒng)籌兼顧，突出重點的原則 區(qū)域化原則 分級與分類相結(jié)合的原則 便于管理，實用可行的原則 水質(zhì)水量并重的原則,12.2.3 水功能區(qū)劃步驟和依據(jù) 我國江、河、湖、庫水域的地理分布、空間尺度有很大差異，其自然環(huán)境、水資源特征、開發(fā)利用程度等具有明顯的地域性。水功能一級區(qū)分四類，即保護區(qū)、緩沖區(qū)、開發(fā)利用區(qū)、保留區(qū)；水功能二級區(qū)劃在一級區(qū)劃的開發(fā)利用區(qū)內(nèi)進行，共分七類，包括飲用水源區(qū)、工業(yè)用水區(qū)、

5、農(nóng)業(yè)用水區(qū)、漁業(yè)用水區(qū)、景觀娛樂用水區(qū)、過渡區(qū)、排污控制區(qū)。一級區(qū)劃宏觀上解決水資源開發(fā)利用與保護的問題，主要協(xié)調(diào)地區(qū)間關(guān)系，并考慮發(fā)展的需求；二級區(qū)劃主要協(xié)調(diào)用水部門之間的關(guān)系。見下圖：,圖12-1水功能區(qū)劃分級分類體系,圖12-2 水功能區(qū)劃程序圖,12.2.4 水功能區(qū)水質(zhì)目標擬定 水功能區(qū)劃定后，還要根據(jù)水功能區(qū)的水質(zhì)現(xiàn)狀、排污狀況、不同水功能區(qū)的特點以及當(dāng)?shù)丶夹g(shù)經(jīng)濟條件等，擬定各水功能一、二級區(qū)的水質(zhì)目標值。水功能區(qū)的水質(zhì)目標值是相應(yīng)水體水質(zhì)指標的確定濃度值。 在水功能一級區(qū)中，保護區(qū)應(yīng)按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB 3838-2002）中、類水質(zhì)標準來定，因自然、地質(zhì)原因不滿足、類水

6、質(zhì)標準的，應(yīng)維持水質(zhì)現(xiàn)狀；緩沖區(qū)應(yīng)按照實際需要來制定相應(yīng)水質(zhì)標準，或按現(xiàn)狀來控制；開發(fā)利用區(qū)按各二級區(qū)劃來制定相應(yīng)的水質(zhì)標準；保留區(qū)應(yīng)按現(xiàn)狀水質(zhì)類別來控制。 在水功能二級區(qū)中, 不同類型的水功能分區(qū)按照地表水環(huán)境質(zhì)量標準 （GB 3838-2002） 相應(yīng)的標準規(guī)定。,12.3.1 污染源的調(diào)查 污染源調(diào)查的內(nèi)容和目的 面污染源調(diào)查 點源污染調(diào)查 工業(yè)污染源調(diào)查 內(nèi)容 生活污染源調(diào)查 農(nóng)業(yè)污染源調(diào)查 水污染事故調(diào)查 污染物入河量調(diào)查 目的：為企業(yè)技術(shù)改造、污染治理、綜合利用、加強管理指出方向；為區(qū)域污染綜合防治指出防治什么污染物，在哪防治；為區(qū)域環(huán)境管理、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境科研提供依據(jù)。因此，污染

7、源調(diào)查是污染綜合防治的基礎(chǔ)工作。,第三節(jié) 水污染源調(diào)查和預(yù)測,污染源調(diào)查程序與方法 程序：根據(jù)污染源調(diào)查的目的和要求，先制定出調(diào)查工作計劃、程序、步驟、方法，一般污染源調(diào)查可分為三個階段：準備階段、調(diào)查階段、總結(jié)階段。 方法：污染源的調(diào)查，一般可采用點面結(jié)合的方法，分為詳查和普查兩種。詳查是對重點污染源調(diào)查。普查是對區(qū)域內(nèi)所有的污染源進行全面調(diào)查，但各類污染源應(yīng)有各自的側(cè)重點，同類污染源中，應(yīng)選擇污染物排放量大、影響范圍廣、危害程度大的污染源作為重點污染源。,污染物排放量的計算,物料衡算法：,式中： Q污染物排放量，g/s； 單位時間內(nèi)投入物料總量，g/s； 單位時間內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品中所含這種物料

8、的量，g/s； 單位時間內(nèi)物料總流失量，g/s。,經(jīng)驗計算法,式中： K單位產(chǎn)品經(jīng)驗排放系數(shù)，kg/t；W單位產(chǎn)品的單位時間產(chǎn)量，t/h,實測法,式中： C實測的污染物算術(shù)平均濃度；L煙氣或廢水的流量。,污染物入河量估算 污染物入河系數(shù) 水功能區(qū)對應(yīng)的陸域范圍內(nèi)的污染源所排放的污染物，僅有一部分能最終流入功能區(qū)水域，進入功能區(qū)水域的污染物量占污染物排放總量的比例即為污染物入河系數(shù)。 污染物入河量 式中：W排為污染物入河量；Q排為廢污水入河量；C排為 污染物的入河濃度。,12.3.2 水污染源預(yù)測 污染源的預(yù)測 時間統(tǒng)計模型 若污染源排放的污染物或排放量與時間呈簡單的直線關(guān)系： 式中： Q預(yù)測年

9、的污染物或污水排放量； t基準年到預(yù)測年份的時間； a、b常數(shù)，可以根據(jù)多年監(jiān)測數(shù)據(jù)用最小二乘法求得。 如果污染物或污水排放量與時間不呈線性關(guān)系，也可采用下式： 式中：Q 、Q0分別表示預(yù)測年和基準年的污染物或污水排放量；t、t0 分別表示預(yù)測年和基準年；a參數(shù)，表示年增長率，可根據(jù)歷史資料求得。,彈性系數(shù)模型,設(shè)為 、分別為污染物或污水排放量和國民生產(chǎn)總值的年增長率,可求得：,污染物或污水排放量：,式中：M、M0分別為歷史資料終止年（t）和初始年（t0）的國民生產(chǎn)總值；Q、Q0分別為歷史資料終止年（t）和初始年（t0）的污染物或污水排放量；t、t0分別為歷史資料終止年和初始年；彈性系數(shù)。 工

10、業(yè)廢水排放量預(yù)測 式中，Wt預(yù)測年工業(yè)廢水排放量；W0基準年工業(yè)廢水排放量； rm工業(yè)廢水排放量年平均增長率；t基準年至某水平年的時間間隔。 工業(yè)污染物排放量預(yù)測 式中，Wi預(yù)測年份某污染物排放量，t；qi 預(yù)測年份工業(yè)廢水排放量，萬m3；q0基準年工業(yè)廢水排放量，萬m3；B0含某污染物廢水工業(yè)排放標準或廢水中污染物濃度，mg/L；W0基準年某污染物排入量，t。,生活污水量預(yù)測 式中， Q生活污水量，104m3； A預(yù)測年份人口數(shù)，萬人；F人均生活污水量，1/d人；0.365單位換算系數(shù). 式中， A0基準年人口；p人口增長率；n 規(guī)劃年與基準年的年數(shù)差值。 污染物入河量的預(yù)測 規(guī)劃水平年污染

11、物入河系數(shù)的確定 污染物入河系數(shù)與城市污水處理廠的治理情況密切相關(guān)，但在擬定規(guī)劃水平年污染物入河系數(shù)時，一般不應(yīng)考慮目前未列入建設(shè)計劃的污水處理廠治理削減效應(yīng)。污染物入河系數(shù)一般約在0.50.9之間。,規(guī)劃水平年污染物入河量計算 以水功能區(qū)為單元對規(guī)劃水平年廢污水和污染物的入河量進行預(yù)測，并按行政區(qū)和水資源分區(qū)進行匯總統(tǒng)計，得到規(guī)劃水平年各統(tǒng)計范圍的廢污水和主要污染物入河量。將各規(guī)劃水平年的污染物排放量預(yù)測值與相應(yīng)規(guī)劃水平年污染物入河系數(shù)相乘，得到規(guī)劃水平年的污染物入河量。,12.4.1 水環(huán)境容量的定義和影響因素 水環(huán)境容量是指在不影響水的正常用途的情況下，水體所能容納的污染物的量或自身調(diào)節(jié)

12、凈化并保持生態(tài)平衡的能力。 水環(huán)境容量的影響因素主要是水體特征、水質(zhì)目標和污染源特性。 12.4.2 水環(huán)境容量的計算 水環(huán)境容量計算方法 式中：WT為水體對污染物的總環(huán)境容量；Wd為水體對污染物的稀釋容量；Wt為水體對污染物的遷移容量；Ws為水體對污染物的凈化容量。,第四節(jié) 水環(huán)境容量的計算與分配,稀釋容量 稀釋容量是由水體對污染物的稀釋作用所引起的，它與水體體積和污徑比有關(guān)。 令VdQ， 則有 式中：Pd為水體對污染物稀釋容量的比容。,遷移容量 水體對污染物的遷移容量是由水體的流動引起的，與水體流速、擴散系數(shù)等水力學(xué)特征有關(guān)。其數(shù)學(xué)表達式為 令VtQ ， 則有 式中：Pt為水體對污染物遷移

13、容量的比容。,凈化容量 主要是由于水體對污染物的生物或化學(xué)作用使之降解而產(chǎn)生的，假定這類污染物的衰減過程遵守一級反應(yīng)動力學(xué)規(guī)律，則其反應(yīng)速率R可寫為： 式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)，其大小反映污染物在水體中被凈化的能力。為k的倒數(shù)，它反映了污染物被降解的難易程度。 由上述若干物理量得出水體對污染物凈化容量的表達式： 令VsQ ， ，則有,式中：Ps為水體對污染物凈化容量的比容。 總水環(huán)境容量 如果污染物是難降解的，則k0，那么 =1，這時 如果擴散作用的效果很不顯著，以至于可以忽略不計，即Ex0 此式表明，對于難降解污染物，在不考慮水體的擴散作用時，不存在遷移容量和凈化容量，水體的總水環(huán)境容量就等于

14、稀釋容量。,12.4.3 污染物排放總量控制 實施污染物排放總量控制的意義 總量控制是根據(jù)受納水體的納污能力，將污染源的排放數(shù)量控制在水體所能承受的范圍之內(nèi)，以限制排污單位的污染物排放總量。對于控制水環(huán)境污染，改善和提高水環(huán)境質(zhì)量具有重大的意義。 污染物控制量和削減量的確定 污染物入河控制量 污染物入河削減量 污染物排放控制量 污染物排放削減量,12.4.4 水環(huán)境容量的分配 總量分配原則 考慮功能區(qū)域差異、環(huán)境容量充分利用、集中控制原則、規(guī)模差異原則、清潔生產(chǎn)原則。 常用的總量分配方法與特點 等比例分配方法 思路簡單，但是忽略了排污企業(yè)的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等差別。 按貢獻率削減排放量分配方法

15、 體現(xiàn)平等共享環(huán)境容量資源，平等承擔(dān)超過其負荷量的責(zé)任。但 不能反映不同行業(yè)污染治理費用的差異，存在一定不公平性。 費用最小分配方法 理論上迫求社會整體效益最大，忽略了公平性問題，忽略了監(jiān)督 和管理的成本和污染治理效率、邊際治理費用的高低,12.5.1 水資源保護的內(nèi)容和目標 水資源保護內(nèi)容包括地表水和地下水的水量與水質(zhì)。一方面對水量合理取用及其補給源的保護，即對水資源開發(fā)利用的統(tǒng)籌規(guī)劃、水源地的涵養(yǎng)和保護、科學(xué)合理地分配水資源、節(jié)約用水、提高用水效率等；另一方面是對水質(zhì)的保護，主要是調(diào)查和治理污染源、進行水質(zhì)監(jiān)測、調(diào)查和評價、制定水質(zhì)規(guī)劃目標、對污染排放進行總量控制等。 水資源保護的目標是，

16、在水量方面必須要保證生態(tài)用水，不能因為經(jīng)濟社會用水量的增加而引起生態(tài)退化、環(huán)境惡化以及其他負面影響；在水質(zhì)方面，要根據(jù)水體的水環(huán)境容量，來規(guī)劃污染物的排放量，不能因為污染物超標排放而導(dǎo)致飲用水源地受到污染或危及到其他用水的正常供應(yīng)。,第五節(jié) 水資源保護的內(nèi)容、步驟和措施,12.5.2 水資源保護的步驟 圖12-5 水資源保護步驟圖,12.5.3 水資源保護工程措施 調(diào)蓄水工程措施 水利工程措施 進水工程措施 湖、庫底泥疏浚 減少面源 農(nóng)林工程措施 植樹造林，涵養(yǎng)水源 發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè) 完善下水道系統(tǒng)工程 市政工程措施 建設(shè)城市污水處理廠并提高其功能 城市污水的天然凈化系統(tǒng) 生物工程措施,12.6.

17、1 水質(zhì)標準 制定合理的水質(zhì)標準，是水資源保護的基礎(chǔ)工作。保護水資源的目標，并非使自然水體處于絕對純凈狀態(tài)，而是使受污染的水體恢復(fù)到符合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展最有利的狀態(tài)，這就需要針對不同用途制定相應(yīng)的水質(zhì)標準。 目前我國已經(jīng)頒布的水質(zhì)標準主要有水環(huán)境質(zhì)量標準：地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002）；地下水質(zhì)量標準(GB/T 14848-93)；海水水質(zhì)標準（GB3097-82）；生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）；漁業(yè)水質(zhì)標準（GB11607-89）；農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)標準（GB5084-85）等。此外，還有排放標準：污水綜合排放標準（GB8987-88）；醫(yī)院污水排放標準（GBJ48-

18、83）和一批工業(yè)水污染物排放標準：造紙工業(yè)水污染物排放標準（GB3544-83）；甘蔗制糖工業(yè)水污染物排放標準（GB3546-83）；石油煉制工業(yè)水污染物排放標準（GB3551-83）；紡織染整工業(yè)水污染物排放標準（GB4287-92）等。,第六節(jié) 地表水資源保護,12.6.2 水質(zhì)監(jiān)測 水質(zhì)監(jiān)測的目的 以掌握水質(zhì)現(xiàn)狀及其變化趨勢 為污染源管理提供依據(jù) 為分析判斷事故原因、危害及制訂對策提供依據(jù) 為制定水環(huán)境保護標準和規(guī)劃等提供有關(guān)數(shù)據(jù)和資料 提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)手段 水質(zhì)監(jiān)測項目 地表水監(jiān)測項目 生活用水監(jiān)測項目 廢水監(jiān)測項目 水質(zhì)監(jiān)測站網(wǎng)規(guī)劃 監(jiān)測站可分類：本底站、受污站、國際站、實驗站,水

19、質(zhì)監(jiān)測斷面布設(shè) 對照斷面 布設(shè)在河流進入城鎮(zhèn)或工業(yè)排污口前，不受本污染區(qū)影響的地方。 基本斷面（又稱控制斷面） 布設(shè)在能反映該河段水質(zhì)污染狀況的地方，一般設(shè)在排污口下游5001000m處。 削減斷面 布設(shè)在基本斷面下游、污染物得到稀釋的地方，一般至少離排污口下游1500m處。 采樣位置、采樣時間和采樣頻次 對于江、河水系的每個監(jiān)測斷面，當(dāng)水面寬小于50m時，只設(shè)一條中泓垂線；水面寬50-100m時，在左右近岸有明顯水流處各設(shè)一條垂線；水面寬為1001000m時，設(shè)左、中、右三條垂線（中泓、左、右近岸有明顯水流處）；水面寬大于1500m時，至少要設(shè)置5條等距離采樣垂線；較寬的河口應(yīng)酌情增加垂線數(shù)

20、。,河流基本站至少每月取樣一次，最高、最低水位期間，應(yīng)適當(dāng)增加測次。輔助站則根據(jù)水質(zhì)污染程度和豐、平、枯的水質(zhì)特征，每年采樣612次。專用實驗站的采樣次數(shù)由監(jiān)測目的和要求確定。 12.6.3 水質(zhì)評價 關(guān)于地表水質(zhì)評價的詳細內(nèi)容已在本書第四章第六節(jié)介紹過，這里不再贅述。 12.6.4 地表水資源保護途徑 減少工業(yè)廢水排放 改革生產(chǎn)工藝 重復(fù)利用廢水 回收有用成分,妥善處理城市及工業(yè)廢水 對城市污水的再利用 城市污水回用于工業(yè) 城市污水回用于農(nóng)業(yè) 城市污水回用于城市建設(shè),12.7.1 地下水污染特征 地下水污染過程緩慢，不易覺察 地下水污染程度與含水層特性密切相關(guān) 確定地下水污染源難，治理更難 12.7.2 地下水污染物及其來源 地下水污染物 構(gòu)成地下水化學(xué)類型常規(guī)化學(xué)組成的一般理化指標 常見的金屬和非金屬物質(zhì) 有機有害物質(zhì) 生物污染物,第七節(jié) 地下水資源保護