第六章_流域水环境规划课件.ppt

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1、 流域（流域（valley;riverbasin;drainagebasinvalley;riverbasin;drainagebasin）狭义上是指河流的干流和支流所流过的整个狭义上是指河流的干流和支流所流过的整个区区域；域；广义上指一个水系的干流和支流所流过的整个地广义上指一个水系的干流和支流所流过的整个地区。区。另一种说法是，流域是以分水岭为界限的一个由另一种说法是，流域是以分水岭为界限的一个由河流、湖泊或海洋等水系所覆盖的区域，以及由河流、湖泊或海洋等水系所覆盖的区域，以及由该水系构成的集水区。该水系构成的集水区。或者说，地面上以分水岭为界之区域称为流域。或者说，地面上以分水岭为界之区

2、域称为流域。1v沱沱江江特特大大污污染染事事故故：2004年年3月月，地地处处成成都都市市的的川川化化集集团团违违法法排排污污（高高浓浓度度氨氨氮氮），造造成成沱沱江江特特大大污污染染事事故故，导导致致沿沿江江百万群众饮水被迫中断，直接经济损失在百万群众饮水被迫中断，直接经济损失在3亿元左右。亿元左右。v松松花花江江水水环环境境污污染染：2005年年11月月13日日，中中石石油油吉吉林林石石化化公公司司双双苯苯厂厂发发生生爆爆炸炸事事故故，大大量量苯苯类类污污染染物物进进入入松松花花江江水水体体，引引发重大水环境污染事件。发重大水环境污染事件。v广广东东北北江江水水污污染染：2005年年12月

3、月，因因韶韶关关冶冶炼炼厂厂设设备备检检修修期期间间超超标标排排放放含含镉镉废废水水，导导致致北北江江韶韶关关段段镉镉严严重重超超标标，严严重重威威胁胁下游饮用水源安全。下游饮用水源安全。v无无锡锡太太湖湖蓝蓝藻藻暴暴发发：2007年年5月月，太太湖湖中中蓝蓝藻藻暴暴发发导导致致水水质质恶化，自来水出现异味，居民饮水受到严重影响。恶化，自来水出现异味，居民饮水受到严重影响。中国近年来的重大水污染事件中国近年来的重大水污染事件2v地表水域环境功能区：地表水域环境功能区：源头水、国家自然保护区、生活饮用水水源地保护区、鱼源头水、国家自然保护区、生活饮用水水源地保护区、鱼类保护区、一般工业用水区、农

4、业用水区、一般景观水域。类保护区、一般工业用水区、农业用水区、一般景观水域。功能区 范 围 执行地表水环境质量标准 类区源头水、国家自然保护区类类区集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等 类类区集中式生活饮用水水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区类类区一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区类类区农业用水区及一般景观要求区域类注明：地表水环境质量标准注明：地表水环境质量标准 GB3838-2002GB3838-2002 3l“三湖三湖”湖体水质均为劣湖体水质均为劣类。类。l主要污染指标为总氮、总磷。主要污染指标

5、为总氮、总磷。l太湖、巢湖处于轻度富营养状态，滇池处于重度富营养状态。太湖、巢湖处于轻度富营养状态，滇池处于重度富营养状态。“三湖三湖三湖三湖”水质变化趋势水质变化趋势水质变化趋势水质变化趋势以以、类水质为主；类水质为主；20042008年，库区蓄水后水质未发生明年，库区蓄水后水质未发生明显变化。显变化。三峡库区水三峡库区水污染普遍。污染普遍。主要污染指标：主要污染指标：BOD、氨氮和高锰酸盐指、氨氮和高锰酸盐指数。数。监测断面：监测断面：13个个类：23.1%类：53.9%劣劣类：23.0%4流域水污染控制思考流域水污染控制思考思考思考之一之一各主要流域规划实施中遇到难以各主要流域规划实施中

6、遇到难以协调的水污染焦点问题是常规规协调的水污染焦点问题是常规规划、执法、管理体系划、执法、管理体系难以协调难以协调的的跨行政区域、跨部门、跨流域问跨行政区域、跨部门、跨流域问题题，必须要有强有力的高层次协必须要有强有力的高层次协调机构。调机构。5思考思考之二之二实现流域可持续发展的生态实现流域可持续发展的生态环境保护措施环境保护措施。流域发展模。流域发展模式是二十一世纪中国可持续式是二十一世纪中国可持续发展的重点所在，各流域在发展的重点所在，各流域在防治污染的同时，必须解决防治污染的同时，必须解决好发展经济与生态保护环境好发展经济与生态保护环境的关系。的关系。6中国中国发达国家发达国家万元万

7、元GDP用水量（用水量（t）4651391万元工业增加值用水量万元工业增加值用水量（t）951985工业用水重复利用率（工业用水重复利用率（%）5585农业农业GDP用水效益用水效益(美元美元/t)10.785.5我国主要耗水指标与发达国家比较我国主要耗水指标与发达国家比较7我国的城市污水治理比发达国家晚了我国的城市污水治理比发达国家晚了3040年年，在管网建设方面甚至晚了在管网建设方面甚至晚了100多年多年。目前我国仍有目前我国仍有80%的县城没有污水处理厂。的县城没有污水处理厂。8思考思考之三之三实实施施污污染染物物排排放放总总量量控控制制是是保保护护和和恢恢复复我我国国流流域域水水环环境

8、境质质量量的的根根本本措措施施之之一一。全全国国水水环环境境管管理理实实行行容容量量总总量量控控制制，还还需需要要在在总总量量控控制制理理论论与与技技术术方方法法方方面面进进行行规规范范和和完完善善，确确保保污污染染物物总总量量控控制制制制度度在在流流域域水水环环境境管管理理中中的的科科学学实施。实施。91提出水体功能区划和水质控制指标提出水体功能区划和水质控制指标2 确定水质超标河段和主要污染物确定水质超标河段和主要污染物 3确定各河段主要污染物的环境容量确定各河段主要污染物的环境容量 4确定各排污口的允许排污量确定各排污口的允许排污量 5预测污染治理费用，提出最佳规划方案预测污染治理费用，

9、提出最佳规划方案 一、内容一、内容第一节第一节 流域水环境规划的内容和工作程序流域水环境规划的内容和工作程序10v第一，综合分析，找出主要问题。第一，综合分析，找出主要问题。所需所需资料资料 水文与水质现状数据，以及用水现状水文与水质现状数据，以及用水现状 污染源清单污染源清单地图地图水污染控制方法及其技术经济和环境效水污染控制方法及其技术经济和环境效益资料益资料 二、工作程序二、工作程序11v第二，确定规划目标第二，确定规划目标 水量、水质两方面下手。水量、水质两方面下手。数学规划法、模拟比较法。数学规划法、模拟比较法。v第三，选定规划方法第三，选定规划方法 清洁生产工艺，增加污水处理设施清

10、洁生产工艺，增加污水处理设施v第四，拟定规划措施第四，拟定规划措施12v第五，提出供选方案第五，提出供选方案v第六，规划实施第六，规划实施 通过通过费用费用效益分析、方案可行性分析效益分析、方案可行性分析对规划方对规划方案进行综合评价，从而为最佳规划方案的选择与案进行综合评价，从而为最佳规划方案的选择与决策提供科学依据。决策提供科学依据。体现了规划自身的价值与作用。体现了规划自身的价值与作用。13水体功能区水体功能区:是指水体使用功能所占有的范围。是指水体使用功能所占有的范围。水水环环境境功功能能区区划划：是是根根据据水水体体不不同同区区段段的的自自然然条条件件、区区域域内内的的用用水水需需求

11、求，按按照照国国家家和和地地方方的的有有关关法法规规和和标标准准，对对水水体体不不同同区区段段按按其其功功能能加加以以划划分分，并确定其相应的环境质量目标。并确定其相应的环境质量目标。第二节第二节 水环境功能区划的基本原则和方法水环境功能区划的基本原则和方法14水质功能区分类水质功能区分类水域环境功能水域环境功能执行水质标准执行水质标准类类源头水、国家自然保护区源头水、国家自然保护区类类类类集中式生活饮用水地表水源地一级保护集中式生活饮用水地表水源地一级保护区，珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵区，珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场等场等类类类类集中式生活饮用水地表水源地二级保护集中式生活饮用水地表

12、水源地二级保护区，鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养区，鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区殖区等渔业水域及游泳区类类类类一般工业用水区及人体非直接接触的娱一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区乐用水区类类类类农业用水区及一般景观要求水域农业用水区及一般景观要求水域类类地表水环境质量标准地表水环境质量标准（GB3838-2002）15地表水环境质量标准基本项目标准限值地表水环境质量标准基本项目标准限值 单位：单位：mg/L16l 集中式饮用水源地优先保护；集中式饮用水源地优先保护；l 优质水优用及低质水低用；优质水优用及低质水低用；l 上下游、区域间互相兼顾；上下游、区域间互相

13、兼顾；l 合理利用水体自净能力和环境容量；合理利用水体自净能力和环境容量；l 与工业合理布局相结合；与工业合理布局相结合；l 实用可行，便于管理等。实用可行，便于管理等。一、水环境功能分区原则一、水环境功能分区原则17二、水环境功能区划分的方法与步骤二、水环境功能区划分的方法与步骤图图 水环境功能区划系统分析过程水环境功能区划系统分析过程18第三节第三节 水环境容量与水环境保护目标水环境容量与水环境保护目标 （一）定义（一）定义一、水环境容量一、水环境容量是是指指某某水水体体在在特特定定的的环环境境目目标标下下所所能能容容纳纳污染物的量。污染物的量。19v在理论上，在理论上，水环境容量是环境的

14、自然规律参数与水环境容量是环境的自然规律参数与社会效益参数的多变量函数；它反映污染物在水社会效益参数的多变量函数；它反映污染物在水体中的迁移、转化规律，满足特定功能条件下水体中的迁移、转化规律，满足特定功能条件下水环境对污染物的承受能力。环境对污染物的承受能力。v在实践上，在实践上，水环境容量是环境目标管理的水环境容量是环境目标管理的基本依基本依据据，是水环境规划的主要环境，是水环境规划的主要环境约束条件约束条件，也是污，也是污染物总量控制的染物总量控制的关键参数关键参数。20水水环环境境容容量量的的影影响响因因素素水体特征水体特征水质目标水质目标污染物特性污染物特性水水体体的的形形状状、大大

15、小小、流流量量、流流速速、水水温温、pHpH值值、污污染染物物的本底值等的本底值等我我国国地地面面水水水水质质标标准准按按用用途途分分为为5类类，每每类类水水体体允允许许的的水水质质标标准准决定着水环境容量的大小决定着水环境容量的大小危害性：危害性：危害越大，容量越小；危害越大，容量越小；净化特征：净化特征：污染物在水体中的迁污染物在水体中的迁移转化；移转化；排放方式：排放方式：集中分散、连续间断、集中分散、连续间断、江边江心江边江心21自然自然水环水环境容境容量量管理管理水环水环境容境容量量按水按水环境环境目标目标分类分类耗氧耗氧有机有机物水物水环境环境容量容量有毒有毒有机有机物水物水环境环

16、境容量容量重金重金属水属水环境环境容量容量稀释稀释容量容量自净自净容量容量可更可更新容新容量量不可不可更新更新容量容量按污染按污染物性质物性质分类分类按降解按降解机理机理分类分类按可再按可再生性生性分类分类按可按可分配性分配性分类分类可分可分配容配容量量不可不可分配分配容量容量（二）水环境容量分类（二）水环境容量分类22(1)(1)自然水环境容量自然水环境容量 以以污污染染物物在在水水体体中中的的基基准准值值为为水水质质目目标标，反反映映水水体体以以不不造造成成对对水水生生生生物物和和人人体体健健康康不不良良影影响响为为前前提提的的污污染染物物容容纳纳能能力力，不不受受人人为为社社会会因因素素

17、的的影影响响，具具有有客客观观性性。其其模模型型为：为：1.1.按水环境目标分类按水环境目标分类23(2)(2)管理管理(或规划或规划)环境容量环境容量以污染物在水体中的以污染物在水体中的标准值标准值为水质目标，水体的允许纳污为水质目标，水体的允许纳污量称为量称为管理环境容量管理环境容量；以以水污染损害费用与治理费用之和最小水污染损害费用与治理费用之和最小为约束条件所规划为约束条件所规划的允许向水体中的排污量，称为的允许向水体中的排污量，称为规划环境容量规划环境容量。其模型：其模型：24（1）稀稀释释容容量量 是是指指在在给给定定水水域域的的本本底底污污染染物物浓浓度度低低于于水水质质目目标标

18、时时，依依靠靠稀稀释释作作用用达达到到水水质质目目标标所所能能承承纳纳污污染染物物量量。它它是是污污染染物物进进入入水水体体后后由由稀稀释释扩扩散散作作用用引引起起的的，它它与与水水的的体积、净污比有关。体积、净污比有关。（2）自自净净容容量量 是是指指由由于于沉沉降降、吸吸附附、降降解解等等物物理理、化化学学、生生物物作作用用，给给定定水水域域达达到到水水质质目目标标所所能能自自净净的的污污染染物物量量。反映水体对污染物的自净能力，又称反映水体对污染物的自净能力，又称同化容量同化容量。2.2.按降解机理分类按降解机理分类252 2污染物性质分污染物性质分污染物性质分污染物性质分3 31 1耗

19、氧有机物的耗氧有机物的水环境容量水环境容量有毒有机物的有毒有机物的水环境容量水环境容量重金属的重金属的水环境容量水环境容量3.3.按污染物性质分类按污染物性质分类26（1）耗耗氧氧有有机机物物的的水水环环境境容容量量 耗耗氧氧有有机机物物能能被被水水中中生生物物氧氧化化分分解解为为简简单单的的无无机机物物，有有较较大大的的水水环环境境容容量量。该该容容量量即即是是通通常所说的水环境容量。常所说的水环境容量。（2）有有毒毒有有机机物物的的水水环环境境容容量量 有有毒毒有有机机物物是是指指人人工工合合成成的的毒毒性性大大、难难降降解解有有机机物物。这这类类有有机机物物同同化化容容量量很很小小，一一

20、般般只只考考虑虑水水体体稀稀释释作作用用。应应消消除除在在污污染染源源，而而不不是是开开发发水水体体的的环环境境容量。容量。（3）重重金金属属的的水水环环境境容容量量 重重金金属属是是保保守守性性污污染染物物，只只发发生生赋赋存存状状态态和和空空间间位位置置的的变变化化，只只能能被被水水稀稀释释而而不不能能被被分分解解，没没有同化容量，应该严格控制在污染源。有同化容量，应该严格控制在污染源。二、水环境保护目标二、水环境保护目标:水环境质量目标、水总量控制目标水环境质量目标、水总量控制目标27水环境污染防治的途径主要有两种：水环境污染防治的途径主要有两种：一是减少污染物的一是减少污染物的排放，二

21、是提高或充分利用水体的自净能力。排放，二是提高或充分利用水体的自净能力。第四节第四节 流域水污染控制规划流域水污染控制规划n减少污染物排放负荷减少污染物排放负荷源头控制，采取清洁生产工艺源头控制，采取清洁生产工艺污染物排放浓度控制和总量控制污染物排放浓度控制和总量控制污水处理污水处理n提高或充分利用水体的自净能力提高或充分利用水体的自净能力河流流量调控河流流量调控河内人工复氧河内人工复氧污水调节污水调节281.1.清洁生产工艺清洁生产工艺 定义为对生产过程和产品实施综合防治战略，以减少定义为对生产过程和产品实施综合防治战略，以减少对人类和环境的风险。对人类和环境的风险。（一）减少污染物排放负荷

22、（一）减少污染物排放负荷 一、水污染控制的技术措施一、水污染控制的技术措施 29n对人为污染源排入环境的污染物浓度对人为污染源排入环境的污染物浓度所作的限量规定，以达到控制污染源所作的限量规定，以达到控制污染源排放量之目的。排放量之目的。2 2、浓度控制、浓度控制、浓度控制、浓度控制环保效果不好，环保效果不好，为什么？为什么？30 总量控制总量控制3 3 3 3v依依据据某某一一区区域域的的环环境境容容量量确确定定该该区区域域污污染染物物容容许许排排放放总总量量，再再按按照照一一定定原原则则分分配配给给区区域域内内的的各各个个污污染染源源，同同时时制制定定出出一一系系列列政政策策和和措措施施，

23、以以保保证证区区域域内内污污染染物物排排放放总总量量不不超超过过容许排放总量。容许排放总量。31补充：总量控制负荷优化分配补充：总量控制负荷优化分配 -将环境容量（允许排污量）不均等分配给各将环境容量（允许排污量）不均等分配给各污染源。污染源。分配方法分配方法数学优化分配数学优化分配非数学优化分配非数学优化分配32非数学优化分配非数学优化分配(1)等比例分配等比例分配v-以现状排污量为基础按相同削减比例分配允许以现状排污量为基础按相同削减比例分配允许排污量。排污量。33非数学优化分配非数学优化分配(2)(2)排污标准加权分配排污标准加权分配 -考虑各行业排污情况的差异，以考虑各行业排污情况的差

24、异，以“污水综合排放标准污水综合排放标准”所列的各行业污水排放标准为依据，按不同的权重分配所列的各行业污水排放标准为依据，按不同的权重分配各行业的容许排放量，同行业按等比例分配。各行业的容许排放量，同行业按等比例分配。如：如：污水综合排放标准污水综合排放标准二级标准中的二级标准中的BOD标准，标准，制糖业：制糖业：100mg/l;皮革业：皮革业：150mg/l.34(3)(3)行政协商分配行政协商分配 -已已知知目目标标削削减减量量，根根据据环环保保管管理理人人员员了了解解的的情情况况，和和排排污污单单位位反反复复协协商商，由由行行政政决策分配排污指标。决策分配排污指标。非数学优化分配非数学优

25、化分配35数学优化分配数学优化分配v已知目标削减量，通过各污染源削减方案的已知目标削减量，通过各污染源削减方案的投资投资效益分析效益分析，按，按投资最小，污染物削减量最大投资最小，污染物削减量最大的原的原则进行排污总量的数学优化分配。则进行排污总量的数学优化分配。36 建立污水处理厂是建立污水处理厂是水环境规划方案中应考水环境规划方案中应考虑采用的重要措施。虑采用的重要措施。4.4.污水处理污水处理数学优化分配数学优化分配目标函数目标函数:37（二）提高或充分利用水体纳污容量（二）提高或充分利用水体纳污容量 1.人工复氧人工复氧 借助于安装增氧器来提高河水中的溶解氧浓度。借助于安装增氧器来提高

26、河水中的溶解氧浓度。如：苏州河综合整治，嚗气复氧，且成景观。如：苏州河综合整治，嚗气复氧，且成景观。2、污水水调节 在河流水量低的在河流水量低的时期，用蓄期，用蓄污池把池把污水水暂时蓄存起来，待河流水量高蓄存起来，待河流水量高时释放，放，可以更合理地利用河流的自可以更合理地利用河流的自净能力来提高河流的水能力来提高河流的水质。3、河流流量、河流流量调控控 提高河流的枯水流量成提高河流的枯水流量成为水水质控制的一个重要措施。控制的一个重要措施。实行流量行流量调控可利用控可利用现有的水利有的水利设施，也可新建水利工程。施，也可新建水利工程。38v是是指指源源与与水水域域组组成成的的可操作实体。可操

27、作实体。v水水域域按按不不同同使使用用功功能能划划分分，源源为为排排入入相相应应受受纳纳水水域域的的所所有有污污染染源的集合。源的集合。二、水污染控制单元二、水污染控制单元39每个单元有单独进行评价、实施不同控制路线的可能；每个单元有单独进行评价、实施不同控制路线的可能；在每个控制单元内，污染物排放清单应齐全，水域水质控在每个控制单元内，污染物排放清单应齐全，水域水质控制断面应有常规监测资料；制断面应有常规监测资料；针对不同的污染物、不同的保护目标，同一地区可以有针对不同的污染物、不同的保护目标，同一地区可以有多种控制单元划分方案，以适应解决不同环境问题的需要，多种控制单元划分方案，以适应解决

28、不同环境问题的需要，即对于不同的控制目标，能够有不同的控制单元与之对应；即对于不同的控制目标，能够有不同的控制单元与之对应；各控制单元之间的相互影响，应能通过污染物的输入、输各控制单元之间的相互影响，应能通过污染物的输入、输出来定量表达，做到水量平衡、物质量平衡。出来定量表达，做到水量平衡、物质量平衡。划分原则：划分原则：40目标：目标：达到水质控制目标达到水质控制目标约束条件约束条件经济合理经济合理控制费用尽量小控制费用尽量小目标函数目标函数包括两大类：包括两大类：最优化控制模型最优化控制模型规划方案的模拟选优模型规划方案的模拟选优模型三、水污染控制系统规划数学模型三、水污染控制系统规划数学

29、模型41v利利用用数数学学规规划划方方法法，科科学学地地组组织织污污染染物物的的排排放放或或协协调调各各个个治治理理环环节节，以以便便用用最最小小的的费费用用达达到到所所规规定的水质目标。定的水质目标。v可分为三种：可分为三种：排污口最优化处理排污口最优化处理最优化均匀处理最优化均匀处理区域最优化处理区域最优化处理（一）最优化问题（一）最优化问题42排污口最优化排污口最优化431.排污口最优化问题排污口最优化问题v以以各各小小区区的的污污水水处处理理厂厂为为基基础础，在在水水质质条条件件的的约约束束下下，寻寻求求满足水体水质要求的满足水体水质要求的各污水处理厂最佳处理效率的组合各污水处理厂最佳

30、处理效率的组合。v一般以处理费用最省表示。一般以处理费用最省表示。其数学模型为：其数学模型为：污水处理的总费用污水处理的总费用第第i个个小小区区污污水水处处理理厂厂的的处处理费用，是处理效率的函数理费用，是处理效率的函数各各 断断 面面 BOD的控制目标的控制目标各各排排污污口口输输入入河流的河流的BOD各各排排污污口口排排放放单单位位质质量量有有机机物物在在河河流流各各控控制制断断面产生的面产生的BOD的响应值的响应值起起始始断断面面BOD值值对对下下游游断断面面BOD的影响值的影响值各各断断面面DO的的控制目标控制目标起起始始断断面面DO值值对对下下游游断断面面DO的影响值的影响值各各排排

31、污污口口排排放放单单位位质质量量有有机机物物在在河河流流各各控控制制断断面上面上DO的影响值的影响值第第i个污水处理厂处理效率的下个污水处理厂处理效率的下限限(管理要求管理要求)和上限和上限(技术限制技术限制)442.最优化均匀处理最优化均匀处理v污水处理厂位置和处理量的最优化。污水处理厂位置和处理量的最优化。v是在污水处理效率固定的条件下，寻求区域的污水处理和是在污水处理效率固定的条件下，寻求区域的污水处理和管道输水的总费用最低时，管道输水的总费用最低时，污水处理厂的最佳位置和容量污水处理厂的最佳位置和容量的组合的组合。该问题也被称为。该问题也被称为厂群规划问题厂群规划问题。v以处理总费用最

32、省表示。以处理总费用最省表示。45vCi(Qi)-第第i污水处理厂的处理费用，是处理量的函数；污水处理厂的处理费用，是处理量的函数；vCij(Qij)-节点节点i输水到节点输水到节点j的费用，是输水量的函数；的费用，是输水量的函数；vZ-总费用。总费用。目标函数：46vqi-第第i个污水处理厂收集的本小区的污水量；个污水处理厂收集的本小区的污水量；vQji-j小区输送到小区输送到i污水处理厂的污水量污水处理厂的污水量vQij-i小区输送到小区输送到j污水处理厂的污水量污水处理厂的污水量vQi-第第i污水处理厂处理量。污水处理厂处理量。vQi,qi 0vQji,Qij 0约束条件：473.区域最

33、优化处理区域最优化处理v为了使系统的总费用最低，综合考虑为了使系统的总费用最低，综合考虑水体自净水体自净、污污水处理水处理和和管道输水管道输水的三种因素，要求污水处理厂有的三种因素，要求污水处理厂有最佳处理效率、最佳位置和处理量最佳处理效率、最佳位置和处理量，还要合理利用，还要合理利用水体的自净能力。水体的自净能力。v前两项最优化的综合。前两项最优化的综合。48区域最优化处理规划模型区域最优化处理规划模型式式中中：Ci（Qi，i）第第i个个小小区区的的污污水水处处理理厂厂的的污污水水处处理理费费用用。这这时时，它它既既是是污污水水处处理理规规模模（Qi）的的函函数数，又又是是污污水水处处理理效

34、效率率（i）的的函函数。数。49 最最优优规规划划问问题题的的共共同同特特点点是是根根据据污污染染源源、水水体体、污污水水处处理理厂厂和和输输水水管管线线提提供供的的信信息息，一一次次求求出出水水污污染控制系统的最佳方案。染控制系统的最佳方案。但但在在许许多多情情况况下下，由由于于进进行行最最优优化化的的条条件件不不尽尽具具备备，致致使使问问题题不不易易被被纳纳入入最最优优化化的的目目标标与与约约束束之之中，从而限制了最优规划方法的运用。中，从而限制了最优规划方法的运用。50由由于于客客观观条条件件限限制制，最最优优化化条条件件不不一一定定具具备备，得得不不出出一一个个最佳方案，需要对几个备选

35、方案模拟选优。最佳方案，需要对几个备选方案模拟选优。首首先先，根根据据经经验验制制定定出出多多个个规规划划方方案案；然然后后，对对各各方方案案进进行行模模拟拟计计算算，检检验验方方案案的的可可行行性性；最最后后，从从可可行行方方案案中中找找出比较好的方案确定为实施方案。出比较好的方案确定为实施方案。该该实实施施方方案案不不一一定定是是最最好好的的，取取决决于于规规划划人人员员的的经经验验和和能能力力-应多做些方案以供选择。应多做些方案以供选择。（二）模拟选优问题（二）模拟选优问题51 河河段段上上三三个个污污染染源源向向河河水水中中排排放放污污染染物物苯苯，上上游游河河水水苯苯的的浓浓度度为为

36、0.2mg/L，已已知知苯苯在在河河水水中中降降解解速速度度常常数数k=0.03km-1,=0e-kL；污污水水中中处处理理苯苯的的费费用用每每1000m3为为50 x元元（x为为去去除除率率）。要要使使得得整整个个河河段段苯苯的的浓浓度度不不超超标标（1mg/L），并并且且最最省省钱钱。请请列列出出线线性性规划模型的标准型（写出建模计算过程）。规划模型的标准型（写出建模计算过程）。练习题练习题5210km15km(1)污染源污染源(2)污染源污染源(3)污染源污染源污染源流量污染源流量m m3 3/d 100000 50000 200000/d 100000 50000 200000排放浓度

37、排放浓度 mg/L 10 20 8mg/L 10 20 8河水流量河水流量qvo=500000m3/d 本底浓度本底浓度0=0.2mg/L53目标函数目标函数v假设污染源（假设污染源（1）（）（2）（）（3）的污染物去除率分别为）的污染物去除率分别为x1、x2、x3；v污染源（污染源（1）（）（2）（）（3）的污染物去除费用分别是：）的污染物去除费用分别是：Z1=50 x1（100000/1000）Z2=50 x2（50000/1000）Z3=50 x3（200000/1000）v污染治理总费用污染治理总费用：Z=5000 x1+2500 x2+10000 x3v目标函数：目标函数：minZ=

38、5000 x1+2500 x2+10000 x354约束条件约束条件v假设各污染源污染物排入河中混合后的浓度分别假设各污染源污染物排入河中混合后的浓度分别为为B1、B2、B3，则：，则：vB1 1mg/LvB2 1mg/LvB3 1mg/L55约束条件（约束条件（1 1）vB1=10000010（1-x1）+5000000.2/(500000+100000)=(11-10 x1)/61v解得：解得：x10.556约束条件（约束条件（2 2）v浓度为浓度为B1的河水经降解到达污染源（的河水经降解到达污染源（2）所在断面时浓度：）所在断面时浓度：v2=B1e-KL=(11-10 x1)/6e-0.

39、03*10=1.36-1.23x1vB2=6000002+5000020（1-x2）/(600000+50000)=2.79-1.14x1-1.54x21v解得：解得：1.14x1+1.54x21.7957约束条件（约束条件（3 3）v浓度为浓度为B2的河水经降解到达污染源（的河水经降解到达污染源（3）所在断面时浓度：）所在断面时浓度：v3=B2e-KL=1.79-0.73x1-0.98x2vB3=6500003+2000008（1-x3）/(650000+200000)=3.24-0.55x1-0.74x2-1.88x31v解得：解得：v0.55x1+0.74x2+1.88x32.2458其

40、他约束条件其他约束条件v0 x11v0 x21v0 x3159规划模型标准式规划模型标准式目标函数：目标函数：minZ=5000 x1+2500 x2+10000 x3约束条件：约束条件：1.14x1+1.54x21.79 0.55x1+0.74x2+1.88x32.24 0.5x11 0 x21 0 x3160v评价方案一般从评价方案一般从水环境质量目标的可达性、污水处理投资的可水环境质量目标的可达性、污水处理投资的可行性行性两个方面进行。两个方面进行。1.水环境目标的可达性水环境目标的可达性v 水环境质量目标的可达性，可利用已建立的水质模型，对水环境质量目标的可达性，可利用已建立的水质模型

41、，对各个方案实施可能对水质产生的影响进行模拟，来检验规划方各个方案实施可能对水质产生的影响进行模拟，来检验规划方案是否能达到预定的水环境质量目标。案是否能达到预定的水环境质量目标。四、规划方案的综合评价四、规划方案的综合评价612.污水处理投资的可行性污水处理投资的可行性v按按环环保保投投资资占占国国民民生生产产总总值值比比例例、占占工工业业基基础础建建设设投投资资比比例例来来估估算算投投资资能能否否得得到到落落实实。国国际际经经验验表表明明，当当污污染染治治理理投投入入占占国国民民生生产产总总值值的的比比例例达达到到11.5时时，才才能能基基本本控控制制环环境境污污染染；提提高高到到23时时

42、，才才能能改改善善环环境境质质量量。目目前前我我国国这一比例在这一比例在1.6左右。左右。v应考虑社会投资。应考虑社会投资。62n邕邕江江是是过过境境河河流流郁郁江江在在南南宁宁市市的的一一段段，穿穿越越南南宁宁市市城城区区中中心，为南宁市最大河流。心，为南宁市最大河流。n邕邕江江河河段段全全长长134km，流流域域面面积积6120km2，年年均均流流量量1292m3/s。水水量量充充沛沛，具具有有较较强强的的自自净净能能力力。是是南南宁宁市市城城市市及工农业的主要水源，也是通向区内外的航运干线。及工农业的主要水源，也是通向区内外的航运干线。邕江水环境综合整治规划邕江水环境综合整治规划第五节第

43、五节 流域水环境规划案例流域水环境规划案例63一、明确问题一、明确问题 二、确定规划目标与水域功能区划分二、确定规划目标与水域功能区划分 三、确定规划方法三、确定规划方法 四、拟订规划措施四、拟订规划措施 五、计算水环境容量与提出供选方案五、计算水环境容量与提出供选方案 六、规划方案实施六、规划方案实施 规划内容规划内容64n邕江水域具有集中式生活饮用水水源、工业用水、农业灌邕江水域具有集中式生活饮用水水源、工业用水、农业灌溉、航运、渔业、娱乐和纳污等功能。随着南宁市经济发溉、航运、渔业、娱乐和纳污等功能。随着南宁市经济发展加快，工农业用水和生活用水也不断增加。展加快，工农业用水和生活用水也不

44、断增加。n除市区固定用水人口除市区固定用水人口80万外，还有一定数量的流动人口。万外，还有一定数量的流动人口。因此因此集中式生活饮用水水源集中式生活饮用水水源成为邕江南宁段的首要功能。成为邕江南宁段的首要功能。n随着城市经济的发展，污水量会越来越多，随着城市经济的发展，污水量会越来越多，纳污纳污也成为邕也成为邕江的重要功能。江的重要功能。n如何协调不同层次的用水需求，是规划面临的主要任务。如何协调不同层次的用水需求，是规划面临的主要任务。一、明确问题一、明确问题65n总体目标：保证邕江的多种水体功能的达到。总体目标：保证邕江的多种水体功能的达到。n首首先先需需要要进进行行水水体体功功能能的的划

45、划分分。根根据据水水域域功功能能区区划划的的依依据据、原原则则、方方法法与与步步骤骤，以以及及邕邕江江水水质质现现状状、社社会会经经济济发发展展对对水水资资源源的的要要求求，将将邕邕江水域的功能划分为五大类：江水域的功能划分为五大类：n心心圩圩江江以以上上流流域域为为类类，心心圩圩江江至至二二坑坑为为-类类，大大坑坑至至青青秀秀山山风风景景区区为为类类，青青秀秀山山至至莲莲花花为为-类类，莲莲花花至至六六景景为为类类，邕邕江江各各支支流流、心心圩圩江江、竹竹排排冲冲为为-类类，大大坑坑、二二坑坑、水水塘塘江江为为-V类，良风江为类，良风江为类，八尺江类，八尺江-类。类。n具体目标：控制各河段水

46、质达到相应的水质标准。具体目标：控制各河段水质达到相应的水质标准。二、确定规划目标与水域功能区划分二、确定规划目标与水域功能区划分66n规规划划中中常常用用的的混混合合区区标标准准有有两两类类，一一类类是是面面积积控控制制标标准准，另一类是另一类是距离控制标准距离控制标准，后者应用较广泛。，后者应用较广泛。n距距离离控控制制标标准准允允许许排排污污口口下下游游若若干干距距离离内内水水质质超超标标，允允许许距离的长短，视距离的长短，视河段的功能和所处位置的重要性河段的功能和所处位置的重要性而定。而定。n邕邕江江混混合合区区的的划划分分采采用用距距离离控控制制标标准准。以以竹竹排排冲冲河河段段为为

47、例例，由由于于数数十十公公里里范范围围内内无无集集中中供供水水水水源源吸吸水水口口，排排污污口口下下游游2000m处处的的岸岸边边污污染染物物最最大大浓浓度度达达到到功功能能区区水水质质标标准准即即可可满足要求。满足要求。三、确定规划方法三、确定规划方法1.混合区划分混合区划分67n南南宁宁市市污污水水是是通通过过几几条条排排污污沟沟流流入入邕邕江江的的，因因此此，控控制制排排污污沟与邕江入口处的排放量是水污染控制的关键沟与邕江入口处的排放量是水污染控制的关键。n根根据据南南宁宁市市水水系系分分布布特特点点，确确定定可可能能纳纳污污点点为为马马巢巢河河口口、可可利利江江口口等等（共共10个个）

48、。根根据据邕邕江江的的污污染染特特点点，确确定定代代表表性性水质指标为水质指标为COD和和BOD。2.水质模型与水质指标的确定水质模型与水质指标的确定68n目前，南宁市有目前，南宁市有陈村陈村、河南河南、中尧、西郊、凌铁五座饮用水、中尧、西郊、凌铁五座饮用水厂，取水点均来自邕江，其中，凌铁水厂处在水质较差的支厂，取水点均来自邕江，其中，凌铁水厂处在水质较差的支流大坑入口下游、亭子冲入口对面，受污染威胁较大，水质流大坑入口下游、亭子冲入口对面，受污染威胁较大，水质较差。较差。n拟对排入大坑支流的污水采取拟对排入大坑支流的污水采取截流措施截流措施，将污水引至下游，将污水引至下游，经处理后排入邕江；

49、经处理后排入邕江；n亭子冲入口污染带的成因，是南宁电厂的锅炉冲灰水、南宁亭子冲入口污染带的成因，是南宁电厂的锅炉冲灰水、南宁制糖厂和造纸厂的工业污水，拟采取制糖厂和造纸厂的工业污水，拟采取工程措施工程措施，要求其削减，要求其削减排污量。排污量。n为满足水体其它功能要求，拟通过各河段的为满足水体其它功能要求，拟通过各河段的水环境容量水环境容量的计的计算，确定相应污染源的污染物削减量。算，确定相应污染源的污染物削减量。四、拟订规划措施四、拟订规划措施69n江段水文条件是决定河道稀释自净能力的主要因素。根据国江段水文条件是决定河道稀释自净能力的主要因素。根据国家标准规定，采用保证率为家标准规定，采用

50、保证率为90%的最小月平均流量作为计算的最小月平均流量作为计算条件，同时选用保证率为条件，同时选用保证率为50%的年均流量作为比较研究的计的年均流量作为比较研究的计算条件。邕江南宁站算条件。邕江南宁站90%保证率最小月平均流量为保证率最小月平均流量为170m3/s，50%保证率年均流量为保证率年均流量为1330m3/s。五、计算水环境容量与提出供选方案五、计算水环境容量与提出供选方案1.水文条件设计水文条件设计70排放方式排放方式90最枯月最枯月50平水年平水年BODCODBODCOD断面均匀混合断面均匀混合74.1107.5220.0296.0岸边排放岸边排放62.190.6172.0238