第5章_水環(huán)境規(guī)劃ppt課件

1、第五章 水環(huán)境規(guī)劃流域水污染防治的特點：一是涉及地域?qū)挘缍鄠€省域、市縣區(qū)域；二是河流或湖泊水文條件復(fù)雜，變化大；三是同一水體兼具多種功能；四是污染源種類多、情況復(fù)雜。主要內(nèi)容：第一節(jié) 流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和任務(wù)程序第二節(jié) 水環(huán)境功能區(qū)劃的根本原那么和方法 第三節(jié) 水環(huán)境容量與水環(huán)境維護目的第四節(jié) 流域水污染控制規(guī)劃第五節(jié)邕江水環(huán)境綜合整治規(guī)劃一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容二、流域水環(huán)境規(guī)劃的任務(wù)程序第一節(jié) 流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和任務(wù)程序1一、流域水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容提出水體功能區(qū)劃和水質(zhì)控制目的 2 確定水質(zhì)超標(biāo)河段和主要污染物 3 確定各河段主要污染物的環(huán)境容量 4確定各排污口的允許排污量 5 預(yù)測

2、污染治理費用，提出最正確規(guī)劃方案 二、流域水環(huán)境規(guī)劃的任務(wù)程序第一，綜合分析，找出主要問題。所需資料 水文與水質(zhì)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，以及用水現(xiàn)狀 污染源清單地圖水污染控制方法及其技術(shù)經(jīng)濟和環(huán)境效益資料 流域水資源規(guī)劃、流域范圍內(nèi)的土地利用規(guī)劃和經(jīng)濟開展規(guī)劃等有關(guān)的規(guī)劃資料第二，確定規(guī)劃目的 水量、水質(zhì)兩方面下手。 數(shù)學(xué)規(guī)劃法、模擬比較法。 第三，選定規(guī)劃方法 清潔消費工藝，添加污水處置設(shè)備第四，擬定規(guī)劃措施第五，提出供選方案第六，規(guī)劃實施 經(jīng)過費用效益分析、方案可行性分析和水環(huán)境承載力分析對規(guī)劃方案進展綜合評價，從而為最正確規(guī)劃方案的選擇與決策提供科學(xué)根據(jù)。表達了規(guī)劃本身的價值與作用。 數(shù)學(xué)規(guī)劃法是一種

3、最優(yōu)化方法包括線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法和動態(tài)規(guī)劃法，它是在滿足水環(huán)境目的，并在與水環(huán)境系統(tǒng)有關(guān)要素約束和技術(shù)約束的條件下，尋求水環(huán)境最優(yōu)的規(guī)劃方案。模擬比較法是一種多方案模擬比較的方法，如系統(tǒng)動力學(xué)、層次分析法和組合方案比較法。組合方案比較法是根據(jù)所研討系統(tǒng)確定的水環(huán)境規(guī)劃目的近期或遠期，在經(jīng)濟技術(shù)可行的前提下，提出為達此目的擬采取的各種控制措施，并由這些措施組合成假設(shè)干個供選方案；然后經(jīng)過對每個方案進展模擬及費用-效益分析和比較，從中選出一二個最正確的或稱心的方案供決策部門采用。采用何種規(guī)劃方法，應(yīng)視詳細(xì)的水環(huán)境規(guī)劃類型來確定。 在進展水環(huán)境規(guī)劃時，特別要留意以下幾個問題： (1)根據(jù)目前和

4、未來水體的用途，嚴(yán)厲劃分維護區(qū)，首先要保證飲用水源的水量和水質(zhì)； (2)要充分留意流域的用地與人口的增長對水量、水質(zhì)的改動，以及對水環(huán)境污染的影響； (3)應(yīng)把流域及其水環(huán)境作為一個復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)來思索； (4)要特別留意減免洪水災(zāi)禍的問題 (5)在治理上不能采取污染搬家的作法，要妥善處置干支流、上下游、左右岸及各種水環(huán)境的相互關(guān)系； (6)應(yīng)明確水環(huán)境維護的方針和政策。 總之，水環(huán)境規(guī)劃過程是一個反復(fù)協(xié)調(diào)決策的過程，以尋求一個最正確的統(tǒng)籌兼顧方案。因此，在規(guī)劃中，要特別處置好近期與遠期、需求與能夠、經(jīng)濟與環(huán)境等的相互關(guān)系，以確保規(guī)劃方案的可操作性。 三 、水環(huán)境規(guī)劃的類型及層次 根據(jù)水環(huán)境規(guī)劃

5、研討的對象，可將其大體分為兩大類型：水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃或稱水質(zhì)控制規(guī)劃是以實現(xiàn)水體功能要求為目的，是水環(huán)境規(guī)劃的根底；水資源系統(tǒng)規(guī)劃或稱水資源利用規(guī)劃強調(diào)水資源的合理開發(fā)利用和水環(huán)境維護，它以滿足國民經(jīng)濟和社會開展的需求為目的，是水環(huán)境規(guī)劃的落腳點。 一水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃 水污染控制系統(tǒng)定義：由污染物的產(chǎn)生、排出、保送、處置到水體中遷移轉(zhuǎn)化等各種過程和影響要素所組成的系統(tǒng)。1從廣義上講，它可以涉及到人類的資源開發(fā)、人口規(guī)劃、經(jīng)濟開展與水環(huán)境維護之間的協(xié)調(diào)問題。2從地域上來看，其可在一條河流的整個流域上進展水資源的開發(fā)、利用和水污染的綜合整治規(guī)劃，也可在一個小區(qū)域或城市、或工業(yè)區(qū)內(nèi)進展水質(zhì)與污水

6、處置系統(tǒng)，乃至一個詳細(xì)的污水處置設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計和運轉(zhuǎn)。 因此，水污染控制系統(tǒng)可因研討問題的范圍和性質(zhì)的不同而異。 水污染控制系統(tǒng)普通可分為三個層次：流域系統(tǒng)、城市或區(qū)域系統(tǒng)和單個企業(yè)系統(tǒng)如廢水處置廠系統(tǒng)。相應(yīng)的水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃分成三個相互聯(lián)絡(luò)的規(guī)劃層次，即流域水污染控制規(guī)劃城市區(qū)域水污染控制規(guī)劃水污染控制設(shè)備規(guī)劃。 二水資源系統(tǒng)規(guī)劃水資源系統(tǒng)是以水為主體構(gòu)成的一種特定的系統(tǒng)，是一個由相互聯(lián)絡(luò)、相互制約及相互作用的假設(shè)干水資源工程單元和管理技術(shù)單元所組成的有機體。水資源系統(tǒng)規(guī)劃是指運用系統(tǒng)分析的方法和原理，在某區(qū)域內(nèi)為水資源的開發(fā)利用和水患的防治所制定的總體措施、方案與安排。根本義務(wù)：根據(jù)國

7、家或地域的經(jīng)濟開展方案，改善生態(tài)環(huán)境要求，以及各行各業(yè)對水資源的需求，結(jié)合區(qū)域內(nèi)水資源的條件和特點，選定規(guī)劃目的，擬定合理開發(fā)利用方案，提出工程規(guī)模和開發(fā)程序方案。根據(jù)規(guī)劃的不同范圍，可分為以下三個層次： 1流域水資源規(guī)劃 ：是以整個江河流域為對象的水資源規(guī)劃。2地域水資源規(guī)劃：是以行政區(qū)或經(jīng)濟區(qū)為對象的水資源規(guī)劃。-根據(jù)地域范圍的大小、特點、經(jīng)濟開展方向以及對水資源開發(fā)治理的要求，或以防洪灌溉排水為重點，或以工業(yè)和城市供水、改善地域水患、航運或環(huán)境為重點，或以水力發(fā)電為重點，或兼而有之。3專業(yè)水資源規(guī)劃：是以流域或地域某項專業(yè)義務(wù)為對象的水資源規(guī)劃。 -例如，流域或地域的防洪規(guī)劃、水力發(fā)電規(guī)

8、劃、灌溉規(guī)劃、航運規(guī)劃以及綜合利用樞紐或單項工程的規(guī)劃等。水體功能區(qū):是指水體運用功能所占有的范圍。第二節(jié) 水環(huán)境功能區(qū)劃的根本原那么和方法水環(huán)境功能區(qū)劃:是根據(jù)水體不同區(qū)段的自然條件、區(qū)域內(nèi)的用水需求，按照國家和地方的有關(guān)法規(guī)和規(guī)范，對水體不同區(qū)段按其功能加以劃分，并確定其相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量目的。水質(zhì)功能區(qū)分類水域環(huán)境功能執(zhí)行水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)類源頭水、國家自然保護區(qū)類類集中式生活飲用水地表水源地一級保護區(qū)，珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場等類類集中式生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)，魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)類類一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)類類農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要

9、求水域類GB3838-2002。地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范根本工程規(guī)范限值 單位：mg/L 集中式飲用水源地優(yōu)先維護； 不得降低現(xiàn)狀運用功能，兼顧規(guī)劃功能； 優(yōu)質(zhì)水優(yōu)用及低質(zhì)水低用； 統(tǒng)籌思索專業(yè)用水規(guī)范要求； 上下游、區(qū)域間相互兼顧，適當(dāng)思索潛在功能要求； 合理利用水體自凈才干和環(huán)境容量； 與工業(yè)合理規(guī)劃相結(jié)合； 對地下飲用水源地污染的影響； 適用可行，便于管理等。一、水環(huán)境功能分區(qū)原那么原那么水環(huán)境功能分區(qū)應(yīng)遵照以下原那么：1系統(tǒng)分析-確定水質(zhì)目的水環(huán)境維護功能區(qū)劃分的目的，就是提出明確的水質(zhì)維護目的并最終加以實現(xiàn)。確定該水質(zhì)目的的過程是一個系統(tǒng)分析過程，見圖5-3. 二、水環(huán)境功能區(qū)劃分的方法與

10、步驟功能分區(qū)提出維護目的選擇相應(yīng)的環(huán)境質(zhì)量規(guī)范建立排污量與環(huán)境質(zhì)量規(guī)范間的定量關(guān)系污染源影響評價分析實現(xiàn)目的可供選擇的方法，規(guī)劃不同總量的控制途徑，進行指定功能，可達性分析擔(dān)任分配、工程規(guī)劃、環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟綜合優(yōu)化政策協(xié)調(diào)行政決策現(xiàn)狀功能可達性分析，確定主要人工污染源圖5-3 水環(huán)境功能區(qū)劃系統(tǒng)分析過程2劃分步驟 水環(huán)境功能區(qū)可分為4個階段，即技術(shù)預(yù)備、定性判別、定量決策和綜合評價。(1)技術(shù)預(yù)備階段 搜集和匯總現(xiàn)有的根底資料、數(shù)據(jù) 確定任務(wù)方案：初步劃分任務(wù)范圍與任務(wù)深度；對需補測的工程，制定必要的現(xiàn)場監(jiān)測方案；所需專業(yè)與行政管理合理組合。 (2)定性判別階段分析運用功能及其影響要素：分析

11、水表達狀運用功能，對水環(huán)境現(xiàn)狀進展評價，確定影響運用功能的污染因子和污染時段；分析污染源優(yōu)先控制順序，將現(xiàn)狀功能區(qū)中水質(zhì)要求不符合規(guī)范的水域，根據(jù)污染因子列出相應(yīng)污染源；提出規(guī)劃功能及相應(yīng)水質(zhì)規(guī)范，預(yù)測污染物排放量的增長與削減。 提出功能區(qū)劃分的初選方案或多種供選方案。 (3)定量計算階段 確定設(shè)計條件：設(shè)計條件必需在定量計算前進展，其主要包括設(shè)計流量、設(shè)計水溫、設(shè)計流速、設(shè)計排污量、設(shè)計達標(biāo)率與規(guī)范和設(shè)計分期目的。 選擇水質(zhì)模型及計算 。 計算混合區(qū)范圍：在削減排污量方案費用較高、技術(shù)不可行時，為了保證功能區(qū)水質(zhì)符合要求，可思索改動排污去向至低功能水域，或減少混合區(qū)范圍以及利用大水體稀釋分散

12、才干。優(yōu)化模擬：對功能區(qū)到達各個環(huán)境目的的技術(shù)方案及投資進展可達性分析。 (4)綜合決策階段 經(jīng)過對水環(huán)境功能區(qū)的綜合評價，確定真實可行的區(qū)劃方案。 擬訂分期實施方案。 一、水環(huán)境容量定義水環(huán)境容量是指水體在特定的環(huán)境目的下所能包容污染物的量。在給定水域和水文、水力學(xué)條件，排污口位置的條件下，滿足水域某一水質(zhì)規(guī)范的排污口最大排放量，叫做該水域在上述條件下的所能包容的污染物質(zhì)總量，通稱水域允許納污量或水環(huán)境容量。第三節(jié) 水環(huán)境容量與水環(huán)境維護目的 水環(huán)境容量指在給定水域的本底污染物濃度低于水質(zhì)目的時，依托稀釋作用到達水質(zhì)目的所能承納的污染物量指由于沉降、生化、吸附等物理、化學(xué)和生物作用，給定水域

13、到達水質(zhì)目的所能自凈的污染物量。 決議要素？自凈容量稀釋容量+ (1)自然水環(huán)境容量：以污染物在水體中的基準(zhǔn)值為水質(zhì)目的，那么水體的允許納污量稱為自然環(huán)境容量。其模型為： 式中：E水環(huán)境容量；B基污染物在水體中的基準(zhǔn)值；B污染物在水體中的背景濃度；V水的體積；K自水體自凈系數(shù)。 (二)水環(huán)境容量分類1、按水環(huán)境目的分類式中：K標(biāo)以技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)為約束條件的社會效益參數(shù)；B標(biāo)污染物在水體中的標(biāo)準(zhǔn)值。(2)管理(或規(guī)劃)環(huán)境容量 以污染物在水體中的規(guī)范值為水質(zhì)目的，那么水體的允許納污量稱為管理環(huán)境容量。當(dāng)以水污染損害費用與治理費用之和最小為約束條件，規(guī)劃允許排污量時，稱為規(guī)劃環(huán)境容量。2污染物性質(zhì)分

14、312、按污染物性質(zhì)分類耗氧有機物的水環(huán)境容量有毒有機物的水環(huán)境容量重金屬的水環(huán)境容量(1)耗氧有機物的水環(huán)境容量 耗氧有機物能被水中生物氧化分解為簡單的無機物 ，其有較大的水環(huán)境容量。該容量即是通常所說的水環(huán)境容量。 (2)有毒有機物的水環(huán)境容量 有毒有機物是指人工合成的毒性大、難降解有機物。這類有機物的同化容量極小，普通只思索水體的稀釋作用。但是，有毒有機物主要應(yīng)消除在污染源，而不易開發(fā)利用水體的環(huán)境容量。 (3)重金屬的水環(huán)境容量 重金屬也可被水體稀釋到閾值以下。如從這個意義上講，重金屬有環(huán)境容量。但是，重金屬是保守性污染物，它只發(fā)生賦存形狀和空間位置的變化，而不能被分解。因此，重金屬沒

15、有同化容量。對于重金屬污染物更要嚴(yán)厲控制在污染源。自然水環(huán)境容量管理水環(huán)境容量按水環(huán)境目的分類耗養(yǎng)有機物水環(huán)境容量有毒有機物水環(huán)境容量重金屬水環(huán)境容量稀釋容量自凈容量可更新容量不可更新容量按污染物分類按降解機制分類按可再生性分類圖5-2二、水環(huán)境維護目的 水環(huán)境目的 水環(huán)境質(zhì)量目的 水污染物總量控制目的環(huán)境質(zhì)量目的是根據(jù)水體功能分區(qū)，執(zhí)行相應(yīng)的國家環(huán)境質(zhì)量規(guī)范，在此根底上，結(jié)合規(guī)劃的詳細(xì)要求，確定各水域的主要水質(zhì)目的。環(huán)境質(zhì)量目的是水域功能的保證?？偭靠刂颇康氖且怨δ軈^(qū)環(huán)境容量為根底，確定水域內(nèi)可接受的某種污染物的總量?？偭靠刂颇康耐ǔＲ运|(zhì)模型為根底，結(jié)合不同流域內(nèi)的水文、水質(zhì)條件、以及污染

16、源的位置、排放方式等，計算出到達預(yù)定水質(zhì)目的條件下，河段內(nèi)可接納的污染物量。總量控制目的是制定流域污染控制規(guī)劃的根底，是水體水質(zhì)目的得以實現(xiàn)的保證。第四節(jié) 流域水污染控制規(guī)劃1、清潔消費工藝 定義為對消費過程和產(chǎn)品實施綜合防治戰(zhàn)略，以減少對人類和環(huán)境的風(fēng)險。 水環(huán)境污染防治的途徑主要有兩種：一是減少污染物的排放，二是提高或充分利用水體的自凈才干。(一)減少污染物排放負(fù)荷 一、水污染控制的技術(shù)措施 對人為污染源排入環(huán)境的污染物濃度所作的限量規(guī)定，以到達控制污染源排放量之目的。 2、濃度控制 總量控制3 根據(jù)某一區(qū)域的環(huán)境容量確定該區(qū)域污染物允許排放總量，再按照一定原那么分配給區(qū)域內(nèi)的各個污染源，

17、同時制定出一系列政策和措施，以保證區(qū)域內(nèi)污染物排放總量不超越允許排放總量。補充：總量控制負(fù)荷優(yōu)化分配 -將環(huán)境容量允許排污量不均等分配給各污染源。 總量控制負(fù)荷分配原那么 原那么上主要基于如下兩種戰(zhàn)略：一是公平性戰(zhàn)略；二是效率戰(zhàn)略。 公平性戰(zhàn)略的出發(fā)點就是追求各個污染源之間污染物分配的公平性，通常以為，等比例削減污染物量屬于公平分配之列； 效率戰(zhàn)略那么是追求污染物削減過程到達最高的效率，例如典型效率戰(zhàn)略目的是區(qū)域污水處置費用最小。分配方法數(shù)學(xué)優(yōu)化分配非數(shù)學(xué)優(yōu)化分配非數(shù)學(xué)優(yōu)化分配(1)等比例分配-以現(xiàn)狀排污量為根底按一樣削減比例分配允許排污量。非數(shù)學(xué)優(yōu)化分配(2)排污規(guī)范加權(quán)分配 -思索各行業(yè)排

18、污情況的差別，以“污水綜合排放規(guī)范所列的各行業(yè)污水排放規(guī)范為根據(jù)，按不同的權(quán)重分配各行業(yè)的允許排放量，同行業(yè)按等比例分配。 如:二級規(guī)范中,BOD規(guī)范,制糖業(yè):100mg/l;皮革業(yè):150mg/l.(3)行政協(xié)商分配 -知目的削減量，根據(jù)環(huán)保管理人員了解的情況，和排污單位反復(fù)協(xié)商，由行政決策分配排污目的。非數(shù)學(xué)優(yōu)化分配數(shù)學(xué)優(yōu)化分配知目的削減量，經(jīng)過各污染源削減方案的投資效益分析，按投資最小，污染物削減量最大的原那么進展排污總量的數(shù)學(xué)優(yōu)化分配。 Xj0數(shù)學(xué)優(yōu)化分配目的函數(shù): 策略類型公平策略效率策略混合策略策略舉例均等分?jǐn)傇试S排放量區(qū)域總費用最小分區(qū)均勻削減等比例削減實際排污量區(qū)域削減總量最低

19、 企業(yè)的社會貢獻（如產(chǎn)值）確定排污量區(qū)域總效益最大 按照企業(yè)對環(huán)境（如水質(zhì)）的影響確定排污量 幾種常見的污染物總量分配戰(zhàn)略根據(jù)國外在污染物排放總量控制中的閱歷，在污染負(fù)荷分配過程中，最小費用模型已被逐漸放棄，究其根本緣由在于優(yōu)化負(fù)荷分配的不公平性。被譽為經(jīng)典水環(huán)境規(guī)劃的美國特拉華河口污染控制規(guī)劃，在思索均勻處置、分區(qū)均勻處置與最小費用污染負(fù)荷削減的三種污染物削減方案中，選擇的是分區(qū)均勻處置的折中方案。 建立污水處理廠是水環(huán)境規(guī)劃方案中應(yīng)考慮采用的重要措施。 4、污水處置 (二提高或充分利用水體納污容量 1、人工復(fù)氧 借助于安裝增氧器來提高河水中的溶解氧濃度。如：蘇州河綜合整治，嚗氣復(fù)氧，且成景

20、觀。 蘇州河整治工程圖2、污水調(diào)理 在河流水量低的時期，用蓄污池把污水暫時蓄存起來，待河流水量高時釋放，可以更合理地利用河流的自凈才干來提高河流的水質(zhì)。3、河流流量調(diào)控 提高河流的枯水流量成為水質(zhì)控制的一個重要措施。實行流量調(diào)控可利用現(xiàn)有的水利設(shè)備，也可新建水利工程。另：流域水資源規(guī)劃南水北調(diào)二、水污染控制單元水污染控制單元是指源與水域組成的可操作實體。水域是根據(jù)水體不同的運用功能并結(jié)合行政區(qū)劃而定。源那么是排入相應(yīng)受納水域的一切污染源的集合(一)水污染控制單元的劃分每個單元有單獨進展評價、實施不同控制道路的能夠； 在每個控制單元內(nèi)，污染物排放清單應(yīng)齊全，水域水質(zhì)控制斷面應(yīng)有常規(guī)監(jiān)測資料； 針

21、對不同的污染物、不同的維護目的，同一地域可以有多種控制單元劃分方案，以順應(yīng)處理不同環(huán)境問題的需求，即對于不同的控制目的，可以有不同的控制單元與之對應(yīng)； 各控制單元之間的相互影響，應(yīng)能經(jīng)過污染物的輸入、輸出來定量表達，做到水量平衡、物質(zhì)量平衡。 劃分原那么：二水污染控制單元解析歸類 水污染控制單元的解析歸類包括以下幾個方面的內(nèi)容：1水污染控制單元劃分2對各控制單元的主要功能進展分析闡明包括單元控制范圍內(nèi)的主要功能區(qū)及其所在位置和范圍等，以及各功能區(qū)應(yīng)執(zhí)行規(guī)范的類別或?qū)I(yè)用水規(guī)范。3水質(zhì)現(xiàn)狀及控制斷面，包括單元控制范圍內(nèi)設(shè)立的控制斷面及其作用和水質(zhì)情況。 4排放情況和主要污染源分析各單元內(nèi)排污源的

22、位置、排放方式、排放強度和排放量，不同污染物的主要污染源，以及水體污染現(xiàn)狀，確定各個單元間的現(xiàn)狀排放情況。 5排污量與水質(zhì)預(yù)測 闡明預(yù)測年控制單元內(nèi)污染物的排放情況，利用水量 、質(zhì)量平衡關(guān)系預(yù)測設(shè)計水文條件下控制斷面的水質(zhì)。6主要水環(huán)境問題診斷 根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，以地面水水質(zhì)規(guī)范為根據(jù)，對各控制單元水質(zhì)情況進展評價，明確現(xiàn)階段單元的主要水環(huán)境問題。 7控制道路的制定 分析單元內(nèi)各污染源不同污染目的的控制道路?？刂频缆芳粗笣舛瓤刂?、總量控制或濃度控制與總量控制相結(jié)合。 8允許排放量確實定 在設(shè)計條件下，根據(jù)各控制斷面控制因子應(yīng)到達的規(guī)范值，計算單元內(nèi)各排放口排入受納水域的允許納污量 經(jīng)過對各個控

23、制單元的解析與評價，然后給出所研討水域內(nèi)各單元的總體綜合性結(jié)論。 規(guī)劃 排污口處置最優(yōu)規(guī)劃以每個區(qū)域的排放口為根底，在水體水質(zhì)條件的約束下，求解各排放口的污水處置效率的最正確組合，目的是各排放口的污水處置費用之和最低。在進展排放口處置最優(yōu)規(guī)劃時，各個污水處置廠的處置規(guī)模不變，它等于各小區(qū)搜集的污水量。其數(shù)學(xué)模型為：1、排污口最優(yōu)規(guī)劃模型(水質(zhì)規(guī)劃模型)三、水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型排污口最優(yōu)規(guī)劃模型目的函數(shù)：約束條件：UL + m L0VL + n O0L Oi 1ii2 式中：Ci(i)第i個小區(qū)的污水處置廠的污水處置費用，它是污水處置效率i的單值函數(shù)； L0河流各斷面的BOD5約束組成的n

24、維向量； O0河流各斷面的DO約束組成的n維向量； i1,i2第i個污水處置廠的處置效率的下限與上限約束； L輸入河流的BOD向量； U，V河流中BOD和DO的呼應(yīng)矩陣； m，n起始斷面BOD和DO對下游各斷面影響的向量。 【例題】有三個化工廠每天分別排放BOD5760t、110t和250t到河流，河流最后注入湖泊，如圖。根據(jù)環(huán)保要求，進入湖泊的BOD5不超越315t/d。知三個化工廠排放的BOD5到入湖口時的降解率分別為45%、30%、40%；三個化工廠BOD5處置費用分別為1.25萬元/t、2.0萬元/t和1.75萬元/t。寫出既能到達湖泊污染物控制要求，又使總處置費用最小的各廠處置效率的

25、組合。 化工廠2河流化工廠1化工廠3湖泊設(shè)化工廠、的污染物處置率分別為x1、x2、x3，那么三個化工廠的處置費用之和為： 那么目的函數(shù)為： MinZ=1.25760 x1+2.0110 x2+1.75250 x3 約束條件為： 化工廠2河流化工廠1化工廠3湖泊最優(yōu)規(guī)劃均勻處置最優(yōu)規(guī)劃的目的是在區(qū)域范圍內(nèi)尋求最正確的污水處置廠位置與規(guī)模的組合，在同一的污水處置效率條件下，追求全區(qū)域的污水處置費用最低。均勻處置最優(yōu)規(guī)劃也稱污水處置廠群規(guī)劃問題。2、均勻處置最優(yōu)規(guī)劃目的函數(shù)：約束條件： Qi,qi 0 Qji,Qij 0式中：Ci(Qi)第i個污水處置廠的污水處置費用，它是污水處置廠的規(guī)模Qi的單值

26、函數(shù)； Cij(Qij)節(jié)點i輸水至節(jié)點j的輸水費用，它是輸水量Qij的函數(shù)； qi第i個小區(qū)本地搜集的污水量； Qji第j小區(qū)輸往第i小區(qū)的污水處置廠的水量； Qij第i小區(qū)輸往第j小區(qū)的污水處置廠的水量； Qi第i小區(qū)的污水處置廠接受處置的污水量。 3、區(qū)域處置最優(yōu)規(guī)劃 區(qū)域處置最優(yōu)規(guī)劃是排放口處置最優(yōu)規(guī)劃和均勻處置最優(yōu)規(guī)劃的綜合。模型的目的函數(shù)既是污水處置規(guī)模的函數(shù)，又是處置效率的函數(shù)。在區(qū)域處置最優(yōu)規(guī)劃中，既要尋求最正確的污水處置廠的位置和處置量，又要尋求污水處置廠處置效率的最正確組合。 采用區(qū)域處置最優(yōu)規(guī)劃方法既能充分發(fā)揚污水處置系統(tǒng)的經(jīng)濟效能，又能合理利用水體的自凈才干。區(qū)域處置最

27、優(yōu)規(guī)劃問題比較復(fù)雜，迄今尚未有成熟的求解方法。區(qū)域處置最優(yōu)化規(guī)劃模型4、模擬選優(yōu)模擬比較法 、情景規(guī)劃 最優(yōu)規(guī)劃的特點是根據(jù)污染源、水體、污水處置廠和輸水管線提供的信息，一次性求得水環(huán)境規(guī)劃的最正確方案。只需在資料詳盡、技術(shù)具備的情況下，才干順利求出最優(yōu)解，最優(yōu)方案可以被視為理想方案。 規(guī)劃方案的模擬選優(yōu)與最優(yōu)規(guī)劃方法不同，它是先進展污水保送與處置設(shè)備規(guī)劃，提出幾種可供選擇的規(guī)劃方案，然后采用水質(zhì)模型，計算各種方案中污水排放后水域控制斷面的水質(zhì)，找出比較好的方案。 這種方法選優(yōu)的結(jié)果，在很大程度上取決于規(guī)劃人員的閱歷，因此，采用模擬選優(yōu)方法時，要求盡能夠多提出一些初步規(guī)劃方案，以供挑選。四、水

28、環(huán)境規(guī)劃系統(tǒng)費用的構(gòu)成水環(huán)境規(guī)劃系統(tǒng)的費用包括污水處置費用與污水保送費用。假設(shè)以一個地域的污水處置廠數(shù)目為變量，污水處置費用和污水保送費用都可以表達為污水處置廠數(shù)量的函數(shù)。隨著污水處置廠數(shù)量由大變小，即由分散處置逐漸過渡到集中處置，系統(tǒng)的污水處置費用將會由于規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)而明顯下降，但污水保送的費用將會迅速上升。這種費用的合成稱為水污染控制系統(tǒng)的全費用。全費用曲線上的最低點就是系統(tǒng)目的的最優(yōu)點。對水污染控制費用有著決議性影響的要素主要有下述三個方面：水體的自凈才干環(huán)境容量、污水處置與保送的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)和污水處置效率的經(jīng)濟效應(yīng)。美國人康維爾斯對馬力馬可河進展的規(guī)劃，在整個河段上能夠建立污水處置廠的

29、數(shù)目由1個遞增到18個，水污染控制系統(tǒng)的全費用隨著污水處置廠數(shù)量的變化而變化，而系統(tǒng)費用的最低點發(fā)生在污水處置廠數(shù)目等于4的時候。五、污水處置與保送的規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng) 污水處置的費用函數(shù)反響了污水處置的規(guī)模、效率的經(jīng)濟特征。目前，污水處置的費用函數(shù)還只能作為閱歷模型來處置。下面是采用較多的一種方式： 式中，C表示污水處置費用；Q表示污水處置規(guī)模： 表示污水處置效率。k1、k2、k3、k4表示費用函數(shù)的參數(shù)。在污水處置效率不變，即 為常數(shù)時，上式可以寫成： 式中，a=k1 均為常數(shù)。, 根據(jù)國內(nèi)外的研討成果，參數(shù)k2的值在0.70.8之間。由于k21。由于k41，處置單位污染物所需的費用將會隨著污水

30、處置效率的提高而添加。污水處置費用與處置效率之間的這種關(guān)系稱為污水處置效率的經(jīng)濟效應(yīng)，k4稱為污水處置效率的經(jīng)濟效應(yīng)指數(shù)。 由于污水處置效率經(jīng)濟效應(yīng)的存在，在規(guī)劃水污染控制系統(tǒng)時，應(yīng)首先努力于處理那些尚未處置的污水的處置，或者首先提高那些低水準(zhǔn)處置的污水的處置程度，然后再進展更高級的污水處置。水體的自凈才干、污水處置規(guī)模的經(jīng)濟效應(yīng)和污水處置效率的經(jīng)濟效應(yīng)在水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃中相互影響、相互制約。例如，為了充分利用污水處置規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，需求建立集中的污水處置廠，但是污水的集中排放不利于合理利用水體的自凈才干；另一方面，為了滿足水體的水質(zhì)要求，有必要提高污水處置程度，但是又遭到污水處置效率的經(jīng)濟效

31、應(yīng)的制約。因此，對于一個詳細(xì)的污水處置系統(tǒng)來說，在適當(dāng)?shù)奈恢媒⒕哂羞m當(dāng)規(guī)模和適當(dāng)污水處置程度的污水處置廠或廠群，就是水污染控制系統(tǒng)規(guī)劃的出發(fā)點與歸宿。七、規(guī)劃方案的綜合評價評價方案普通從水環(huán)境質(zhì)量目的的可達性、污水處置投資的可行性兩個方面進展。1、水環(huán)境目的的可達性 水環(huán)境質(zhì)量目的的可達性，可利用已建立的水質(zhì)模型，對各個方案實施能夠?qū)λ|(zhì)產(chǎn)生的影響進展模擬，來檢驗規(guī)劃方案能否能到達預(yù)定的水環(huán)境質(zhì)量目的。2、污水處置投資的可行性 對于污水處置所需的費用，普通采用費用-效益分析方法。在水污染控制系統(tǒng)中，規(guī)劃方案的費用主要由整個系統(tǒng)的污水處置費用與污水保送費用組成。第一步：建立費用函數(shù)首先應(yīng)搜集污

32、水處置廠的費用數(shù)據(jù)，將所搜集的數(shù)據(jù)以Q為列，以為行組成一個費用矩陣。這是興隆國家普遍采用的方法。 第二步：建立費用函數(shù)，其方式較多的是冪函數(shù)。對每一種處置效率下的一組流量作出費用流量函數(shù)：式中，參數(shù) k1，k2，k3，k4可由費用矩陣提供的數(shù)據(jù)經(jīng)過參數(shù)估值求出。 邕江水環(huán)境綜合整治規(guī)劃第五節(jié) 流域水環(huán)境規(guī)劃案例 邕江是過境河流郁江在南寧市的一段，穿越南寧市城區(qū)中心，為南寧市最大河流。邕江河段全長133.8 km，流域面積6120 km2，是南寧市城市及工農(nóng)業(yè)的主要水源，也是通向市內(nèi)外的航運干線。一、明確問題 邕江水域具有集中式生活飲用水水源、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、航運、漁業(yè)、文娛和納污等功能。隨

33、著南寧市實行沿海開放城市政策，經(jīng)濟開展比較快，工農(nóng)業(yè)用水和生活用水也不斷添加。除市區(qū)固定用水人口80萬、非農(nóng)業(yè)用水人口74萬外，還有一定數(shù)量的流動人口。因此，集中式生活飲用水水源成為邕江南寧段的首要功能。此外，隨著城市經(jīng)濟的開展，污水量會越來越多，納污也成為邕江的重要功能。如何協(xié)調(diào)不同層次的用水需求，是規(guī)劃面臨的主要義務(wù)。 二、確定規(guī)劃目的與水域功能區(qū)劃分 規(guī)劃的總體目的，是保證邕江到達多種水體功能。為此，首先需求進展水體功能的劃分。根據(jù)水域功能區(qū)劃的根據(jù)、原那么、方法與步驟，以及邕江水質(zhì)現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟開展對水資源的要求，將邕江水域的功能劃分為五大類：心圩江以上流域為類，心圩江至二坑為類，大坑

34、至青秀山風(fēng)景區(qū)為類，青秀山至蓮花為類，蓮花至六景為類，邕江各支流、心圩江、竹排沖為類，大坑、二坑、水塘江為V類，良鳳江為類，八尺江為類?？刂聘骱佣嗡|(zhì)到達相應(yīng)的水質(zhì)規(guī)范，是規(guī)劃的詳細(xì)目的。 三、確定規(guī)劃方法1、混合區(qū)劃分 規(guī)劃中常用的混合區(qū)規(guī)范有兩類，一類是面積控制規(guī)范，另一類是間隔控制規(guī)范，后者運用較廣泛。間隔控制規(guī)范允許排污口下游假設(shè)干間隔內(nèi)水質(zhì)超標(biāo)，允許間隔的長短，視河段的功能和所處位置的重要性而定。邕江混合區(qū)的劃分采用間隔控制規(guī)范。以竹排沖河段為例，由于數(shù)十千米范圍內(nèi)無集中供水水源吸水口，排污口下游2000m處的岸邊污染物最大濃度到達功能區(qū)水質(zhì)規(guī)范即可滿足要求。2、水質(zhì)模型與水質(zhì)目的確

35、實定 南寧市污水是經(jīng)過幾條排污溝流人邕江的，因此，控制排污溝與邕江入口處的排放量是水污染控制的關(guān)鍵。污水排放有兩種方式，一是經(jīng)過工程措施使斷面均勻混合排放，二是岸邊直接排放。前者的控制排放量可經(jīng)過全江段一維模型進展計算，后者的控制排放量可經(jīng)過污染帶模型進展計算。根據(jù)南寧市水系分布特點，確定能夠納污點為馬巢河口、可利江口等(共10個)。根據(jù)邕江的污染特點，確定代表性水質(zhì)目的為COD和BOD5。四、擬定規(guī)劃措施 首先采取措施維護飲用水源。邕江上已有四座飲用水廠，其中，凌鐵水廠處在水質(zhì)較差的支流大坑入口下游、亭子沖入口對面，受污染要挾較大，水質(zhì)較差。 擬對排人大坑支流的污水采取截流措施，將污水引至下

36、游，經(jīng)處置后排入邕江；亭子沖入口的污染帶構(gòu)成的緣由，是南寧電廠的鍋爐沖灰水、南寧制糖廠和造紙廠的工業(yè)廢水污染所呵斥。擬采取工程措施，要求削減其排污量。為滿足水體其他功能要求，擬經(jīng)過各個河段的水環(huán)境容量的計算，確定相應(yīng)污染源的污染物削減量。 五、計算水環(huán)境容量與提出供選方案 (一)水文條件設(shè)計 江段水文條件是決議河道稀釋自凈才干的主要要素。根據(jù)國家規(guī)范規(guī)定，采用保證率為90的最小月平均流量作為計算條件，同時選用保證率為50的年均流量作為比較研討的計算條件。邕江南寧站90保證率最小月平均流量為170m3/s，50保證率年均流量為1330m3/s。BOD5模型采用SP模型：(1)BOD5約束：(二)允許排放量的計算1、斷面均勻混合允許排放量的計算式中：L河水中t 時辰的BOD5濃度，mg/L； L0初始斷面BOD5濃度，mg/L； t河水流經(jīng)一定間隔破費的時間(t=間隔