环境规划与管理复习PPT课件.ppt

环境系统规划与管理 EnvironmentalPlanning Management 考试时间 待定 考试地点 待定答疑 周三上午10 00 11 30 1 主要内容 1绪论2基础理论3水功能区划4河湖水质模拟与纳污能力计算5污染物排放总量控制6地下水资源保护规划7饮用水水源地保护规划8城市水生态环境规划9非点源污染控制系统10城市环境规划11大气 固废 噪声环境规划12环境管理 2 1 1环境的基本概念 1 绪论 环境的概念根据 环境科学大辞典 环境是指 以人类为主体的外部世界 主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体 它是人类生存发展的基础 也是人类开发利用的对象 环境要素是指构成人类环境整体的各个独立的 性质不同而又服从整体演化规律的基本物质组分 也称为环境基质 分为自然环境要素和社会环境要素 3 2 环境的分类 1 按照环境要素 自然环境和社会环境 2 按照环境的范围大小 特定空间环境 全球环境等 3 环境的基本特征 1 整体性与区域性 整体性是环境最基本特性 2 变动性与稳定性 环境在时间尺度上的特性 3 资源性与价值性 环境对于人类社会的效用关系上的特性 4 1 2环境规划与管理的基本概念 1 环境规划的涵义环境规划是国民经济与社会发展规划的有机组成部分 是环境决策在时间 空间上的具体安排 这种规划是对一定时期内环境保护目标和措施所作出的规定 其目的是在发展经济的同时保护环境 使经济与环境协调发展 实现经济可持续发展 1 绪论 5 2 环境规划的特点综合性 环境规划集经济 社会和自然环境三大系统于一体 是一项复杂的系统工程 整体性和地域性 环境规划既体现国家或地域环境生态的整体性 又体现环境与经济 社会的的地域差异性 因而是整体性和地域性的有机结合 目的性和目标性 规划的目的一般具有如下特点 预见性和长期性 宏观指导性 即具有普遍指导意义 相对稳定性 全面性 体现整体利益与局部利益 长期利益与近期利益的协调及各种关系的平衡 可分解性 即可分解实施 政策性 规划涉及到人口控制 能源结构 工业布局 发展战略 重大工程建议以及投资方向等 都须体现国家和地方的政策精神 因而规划编制就是一个重大的决策过程 科学性 以生态规律为指导 以经济规律为前提 既要满足近期需求 也要兼顾长远利益 将局部与全局统一起来 可操作性 这是规划生命力的主要标志 6 1 从范围和层次来划分 国家环境规划 流域环境规划 区域环境规划 部门环境规划 2 从宏观 微观的层次上分 宏观环境规划 专项环境规划 以及环境规划决策实施方案 3 从环境保护所承担的任务来划分 一是污染综合防治规划 二是生态建设与生态保护规划 3 环境规划的基本类型 7 2 基础理论 8 河流污染治理规划问题 背景资料 长江流域某区域内有9化工厂 各厂每月产生的工业污水量如表 1 流经各化工厂的河流流量如表 2 各化工厂治理工业污水的成本如表 3 上游厂排放的污水流到相邻下游厂以前 有20 可自然净化 根据环保标准河流中此种工业污水的含量不应超过0 2 从该区域整体考虑 各化工厂应该分别处理多少工业污水才能既满足环保要求 又使9化工厂治理工业污水的总费用最少 9 工厂2 工厂3 工厂1 工厂4 工厂5 工厂6 工厂9 工厂8 工厂7 10 背景资料 表 1污水排放量单位 万m3 表 2流经各化工厂的河流流量单位 万m3 表 3治理工业污水的成本单位 百万元 万m3 11 问题分析 区域污染治理的决策 各个化工厂应处理的工业污水量 或应排放的工业污水量 区域污染治理的约束 即满足环保要求排放工业污水 区域内河流中任何点检测都应符合环保标准 区域污染治理的目标 总治理成本最少 12 模型描述 设第i个化工厂应处理的工业污水量为Xi万m3 则根据问题描述的情况以化工厂1 2 9加以分析则可得如下近似关系式对化工厂2应有 1 X2 300 0 2 对化工厂8应有 2 X8 200 0 2 对化工厂1应有 3 X1 0 8 1 X2 2 X8 500 0 2 13 对化工厂9应有 1 5 X9 700 0 2 对化工厂7应有 2 X7 0 8 1 5 X9 1200 0 2 此外显然还应有Xi 0 i 1 2 3 8 9 综上所述决策者所需考虑的区域内各个化工厂应处理的工业污水量Xi应满足上述所有不等式方程 我们将这些不等式方程构成的方程组称为污水治理的约束条件 14 另一方面污水治理的总成本可表示为Z Z 3X1 5X2 2X3 4X4 5X5 6X6 1X7 2X8 3X9而决策者的目标是确定满足约束条件的Xi使得Z取得最小值 将上述分析归纳后即可得如下数学符合模型 15 MinZ 3X1 5X2 2X3 4X4 5X5 6X6 1X7 2X8 3X9X2 0 4X8 1 6X1 0 8X2 0 8X8 4 4X9 0 1X7 0 8X9 0 8X4 0 8X7 0 64X9 2 16X6 0 2X5 0 8X6 0 6X3 0 8X4 0 8X5 0 64X6 0 64X7 5 12X9 9 4Xi 0 i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 s t 数学模型 整理之后 16 3 水功能区划的基本理论和方法 水功能区划概念水功能区划体系和标准水功能区划方法 按照水体的目标功能 考虑其水体特征及保护要求 界定区域 流域及具体水体的功能定位 并进行功能区划分 17 过渡区 排污控制区 饮用水源区 渔业用水区 水功能区划分级分类系统 保护区 开发利用区 缓冲区 保留区 一级区划 协调开发与保护及省区间用水关系 二级区划 协调部门及区域间用水关系 工业用水区 农业用水区 景观娱乐用水区 生态环境恢复区 航运用水区 调水输水区 生态用水区 18 各区的水质标准等等 当时板书 19 4 河湖水质模拟与纳污能力计算 1 基本概念及特征1 流域 指汇集地表 地下径流的区域 包括 闭合流域 非闭合流域 2 水系 干流 支流和流域内的湖泊 水库 沼泽彼此连接组成一个复杂的系统 形态 扇形 羽毛形 平行状和混合形 3 河流 河流一般分为河源 上游 中游 下游及河口五段 4 1概述 20 4 湖库 较封闭的天然和人工水域 水流速度很小 常被人们称为典型的静水水体 其水质特点与河流明显不同 且水库与湖泊也有差异 2 水质模型的作用 21 4 2模型建立的设计条件 1 设计水文条件1 目的 分析河流 河口及湖库的水量和水质变化特征 确定污水排放对水资源质量影响的条件 2 涉及因素 A 设计时期 根据河流或湖库的历年水文水质资料 或现状调查资料 进行分析判断 B 设计时段 根据径流特性及感潮的周期特性确定 22 C 设计保证率 不同目标的差异 D 设计因子 设计水文因子一般为径流量 水位 流速 含沙量等 河川 河网 河口 以水量因子为主 湖库 以水位 流速因子为主 E 设计过程 针对感潮河流及河口 3 水文资料的来源与基本要求 23 4 设计径流量和设计水位的确定A 有资料条件下 水位资料 流量资料 经验频率曲线法 保证率频率法 B 无资料条件下 资料不足时径流量 水位 的推求 插补延长系列的方法 资料缺乏时设计流量 水位 的推求 移用参证站资料的水文比拟法和地理插值法 24 2 设计污染负荷1 类型点源 pointpollution 非点源 面源 diffusedpollution non pointpollution 2 主要污染因子确定确定污染类型及主要污染物 3 污染负荷计算点源 用水量和排放量计算 面源 以后章节介绍 25 1 水质模型发展概况 2 水质模型分类 1 按时间 稳态模型 动态模型 2 按空间 一维 2D 3D 3 按反应动力学 纯反应模型 生化模型 输移和反应模型 生态模型 4 按模型性质 黑箱模型 白箱模型 灰箱模型 5 按变量 确定性模型 随机性模型 4 3水质模型建立与求解方法 26 3 水质模型的概化 3D 2D 1D 4 模型的求解方法 5 边界的处理1 物理边界2 数值边界3 动边界4 不规则边界5 边界格式和内部格式配合 27 4 4河流河口水质模型 教材 28 4 7湖泊水库水环境系统 4 7 1湖泊水库水环境特征 1 湖泊生态系统1 组成 水体 水生植物及动物和微生物 湖底沉积物 湖岸2 水环境特点 流速较小 水体交换缓慢 水温分层 水体蒸发量大 矿化度高 水中营养盐 氮 磷 含量相对较高 易形成富营养化 湖泊中水生植物和动物生长更替过程与水质变化密切相关 29 4 8水体纳污能力 4 8 1基本概念 1 水体纳污能力 在给定水域的水文 水动力学条件 排污口位置及方式情况下 满足水功能区划确定的水质标准的排污口最大排放量 定义为该水域在上述情况下所能容纳的污染物总量 通常称为水域 水体允许纳污量或水域 水体 纳污能力 2 水环境容量 水体使用功能不受破坏条件下 水体受纳污染物的最大数量 30 3 水域纳污能力分类 1 按水环境目标分类A 自然水域纳污能力 以污染物在水域中的基准值为水质目标 这种纳污量称为自然水域纳污能力 概念模型为 B 管理水域纳污能力 以污染物在水体中的标准值为水质目标 31 2 按污染物性质分类A 耗氧有机物 或易降解有机物 水域纳污能力 B 有毒有机物 或难降解有机物 水域纳污能力 C 重金属水域纳污能力 3 按污染物降解机理分类A 稀释纳污能力稀释纳污能力又分为定常稀释纳污能力和随机稀释纳污能力 B 自净纳污能力 又称同化容量 4 按水域纳污能力的可再生性分类A 可更新纳污能力 B 不可更新纳污能力 32 4 8 2水域纳污能力基本特征 1 水域纳污能力的地带性特征 全国径流分区 丰水带 多水带 过渡带 少水带 干涸带 33 2 水域纳污能力的资源特征1 水域纳污能力资源是有限的 是可以被耗尽的 2 水域纳污能力资源中的一部分是可更新的 只要控制在一定的开发强度以内 可以永续利用 3 水域纳污能力资源的恢复与更新 主要依靠自然力 其人工可调性是很微弱的 34 3 水域纳污能力对污染物的不均衡特征 35 4 8 3纳污能力计算方程式 4 8 4影响水域纳污能力的主要因素水质目标 水功能区划确定水体稀释自净能力 水动力特性 污染物性质水量及随时间的变化水域的自然背景值排污口的位置和布置方式 36 5污染物排放总量控制 5 1概述5 1 1总量控制目标 本质5 1 2总量控制方法分类5 1 3技术路线及关键技术5 2总量控制计算方法5 3总量控制规划的常用方法 37 5 1 2方法分类 污染物总量控制可分为宏观 目标 总量控制 容量总量控制 行业总量控制3类 1 目标总量控制从控制区域容许排污量控制目标出发 制定排放口总量控制负荷指标目标总量控制以排放限制为控制基点 从污染源可控性研究入手 进行总量控制负荷分配 2 容量总量控制从受纳水体容许纳污量出发 制定排放口总量控制负荷指标 容量总量控制以水质标准为控制基点 以污染源可控性 环境目标可达性两个方面进行总量控制负荷分配 38 3 行业总量控制从总量控制方案技术 经济评价出发 制定排放口总量控制负荷指标 行业总量控制以能源 资源合理利用为控制基点 从最佳生产工艺和实用处理技术两方面进行总量控制负荷分配 39 河流湖泊水环境系统规划案例 无锡新区伯渎港河水环境综合规划 40 41 1规划步骤 1 1规划总论包括 规划目的 依据 原则 范围 技术路线等 1 2规划区自然及社会经济调查分析包括 自然 社会 经济 生态 水系 水资源等 1 3水环境现状调查及评价包括 污染源调查 河流水文水动力特性 水质现状调查及评价 污染因子选择等 1 4水功能区划包括 区域骨干河道水功能区划分 泊渎港河水功能区划 42 1 5河流设计水文条件和污染负荷确定包括 太湖流域水文条件和典型年选取 区域河网水量水质模型建立 泊渎港设计水文条件计算 1 6泊渎港水环境质量模型建立及分析包括 模型建立 参数选择 模型验证和灵敏度分析 1 7泊渎港纳污能力计算包括 计算方法选择 容许纳污量 1 8污染物总量控制及削减方案1 9水环境治理措施包括 点源 面源治理 生态修复 清淤等 1 10投资估算 43 2 1河流特点及服务功能2 2污染源调查 表 2 3设计水文条件2 4河流水量模型2 5河流水质模型2 6模型参数选择 COD 氨氮等 2 7纳污能力计算2 8现状削减量计算2 9削减分配 各种分配方法应用 2 10治理措施 污水厂建设 生态措施 2 11投资估算 污水厂 管网 河道 2 12结论 2规划具体内容 44 6地下水资源规划 45 基本概念地下水循环特点及运动规律污染成因及影响因素环境质量评价和预测地下水环境质量保护 主要内容 46 按照地下水埋藏条件 地下水可分为 包气带水 上层滞水 潜水 承压水 包气带水指潜水面以上包气带中的水 有吸着水 薄膜水 毛管水 气态水和暂时存在的重力水 狭义的地下水是指饱水带中的水 6 1基本概念 47 1 上层滞水1 包气带中局部隔水层之上具有自由水面的重力水 2 完全靠大气降水或地表水直接入渗补给 水量 水质较难控制 6 1基本概念 48 2 潜水1 包气带中第一个具有自由表面的含水层中的水 2 埋藏特点 具有自由表面 无稳定隔水层 在势能作用下形成流动的曲线表面 潜水分布区与补给区是连通的 其水位 流量和化学成分随时间 地点变化 3 潜水水面形状 潜水面是一个自由表面 其形状一般为抛物线状 潜水面一般具有倾斜的水力坡度 6 1基本概念 49 3 承压水1 指充满于上下两个稳定隔水层之间的水体 2 主要特点 具有稳定隔水顶板 无自由水面 水体承受静水压力 6 1基本概念 50 补给 大气降水 地表水补给 凝结水补给 含水层之间的补给 人工回灌补给 排泄 泉水 向地表水排泄 散泄 集中排泄入河道 径流 在重力作用下在岩石空隙中流动 补给 径流 排泄转化 6 2地下水循环 51 1 特点运动缓慢 且路线曲折复杂 属层流 2 线性渗透定律 达西定律 实际上 3 非线性渗透定律 水力坡度J 6 3地下水运动规律 52 工业废水排放农业生产中大量农药和化肥污水灌溉大气降水垃圾渗滤液渗透污染地表水下渗 6 4地下水污染成因及影响因素 1 污染成因 53 1 水文地质条件 冲洪积扇 上部易污染 山间河谷 易受沿岸工农业和生活污染 并且河流水体污染物也容易进入地下水 河口三角洲 浅水层易污染 深水层不易 岩溶地区 极易遭受污染 6 4地下水污染成因及影响因素 2 影响因素 54 2 污染途径 包气带入渗 强度小 影响时间长 坑道 岩溶通道等入渗直接注入 危害直接 快速 地表水体测向入渗 可适当降低危害程度 含水层间越流 影响范围广 回灌水污染 6 4地下水污染成因及影响因素 2 影响因素 55 水质现状评价 环境影响评价 包括 地下水水质标准 污染因子确定 水功能区划 即保护目标 评价等级 评价方法等 水质预测 P172 173 涉及 流量方程 污染物在地下水中的迁移方程 模型等 6 5地下水环境质量评价和预测 56 1 预防措施防止固废对地下水污染防止城市污水 工业废水渗漏及排放对地下水污染防止农业污染物对地下水污染建立水源地卫生防护带 戒严带 限制带 监视带 防护带半径R计算 6 6地下水资源保护 1 地下水水环境保护 57 2 治理措施原位抽排方法堵截措施异位处理 6 6地下水资源保护 1 地下水水环境保护 58 科学开采 加强监督对过量开采区进行 人工回灌 调整布局 地下水和地表水联合调度 利用河槽蓄水补给地下水 6 6地下水资源保护 2 地下水水量保护 59 7饮用水水源地保护规划 60 饮用水水源地划分的方法相关标准饮用水水源地安全状况评价城市饮用水水源地安全保障规划 主要内容 61 水源地 7 1饮用水水源地划分的方法 河流型 地表水 地下水 水库型 湖泊型 62 1 保护区 A 若水源地所在水功能区为单一功能的饮用水功能区 将饮用水功能区全部水域划为水源保护区 B 若水源地所在水功能区是以饮用为主导功能的多功能型水功能区 将取水口上游2 3km至下游100m的河道水域划为水源保护区 但不超过水源地所在水功能区的上边界 C 河网地区和感潮河段的水源地 其下游保护区范围可根据水流状况适当扩大 1 河流型饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 63 1 保护区 D 有堤防河道保护区宽度为河道堤防之间的区域 E 无堤防河道保护区宽度为河道设防洪水位所能淹没的陆域 未定设防洪水位的河道可按河流5年或10年一遇洪水位划定 F 如水功能区未划及对岸 则保护区水域宽度以水功能区在河流中的边界为准 1 河流型饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 64 保护区 保护区 河道设防洪水位5年或10年一遇洪水位 有堤防河道保护区划分示意图 无堤防河道保护区划分示意图 7 1饮用水水源地划分的方法 65 2 准保护区A 若水源地所在水功能区为单一功能的饮用水功能区 不再设置准保护区 B 若水源地所在水功能区是以饮用为主导功能的多功能型水功能区 其准保护区的范围为保护区上边界再上溯2 3km的河道区域 其宽度参照保护区宽度划定 1 河流型饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 66 3 汇入支流及输水河 渠 道A 如果饮用水水源保护区或准保护区内有支流汇入 应从支流汇入口向上游延伸一定距离的范围 相应作为水源地支流的保护区和准保护区 B 饮用水输水河道均应划为保护区 其宽度范围可参照河流型保护区划分方法划定 在输水河道的支流口可设准保护区 其范围参照河流型准保护区划分方法划定 C 输水渠道的保护区为工程管理范围 原则上不设准保护区 1 河流型饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 67 多功能型水功能区的保护区和准保护区划分示意图 68 V为水库总库容 S为湖泊水面面积 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 1 水源地的分类 A 考虑湖库型饮用水水源地所在水库 湖泊规模的大小 周边地形地貌等 将湖库型饮用水水源地进行分类 B 大中型湖库水源地设保护区和准保护区 小型湖库水源地原则上不设准保护区 7 1饮用水水源地划分的方法 69 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 2 水库型饮用水水源保护区划分方法 A 小型水库B 大中型平原区水库C 大中型山区水库D 特大型水库 7 1饮用水水源地划分的方法 70 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 2 水库型饮用水水源保护区划分方法 B 大中型平原区水库保护区 水库库区居民迁移线以下的区域 根据水库设计时的移民安置规划确定 准保护区 校核洪水位线以下 保护区外 的区域 C 大中型山区水库保护区 水库库区居民迁移线以下的区域 根据水库设计时的移民安置规划确定 准保护区 水库周边山脊线以下 保护区外 的区域 7 1饮用水水源地划分的方法 71 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 2 水库型饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 72 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 2 水库型饮用水水源保护区划分方法 D 大中型山区水库保护区范围为水源地所在饮用水功能区对应的范围和其对应的湖岸外延1km所包含的区域 准保护区为保护区外延3 5km以内 保护区外 的区域 保护区及准保护区陆域边界不应超过相应山脊线 未划饮用水功能区的水库可参照大中型水库的划分方法 对其保护区和准保护区的范围可适当调整 7 1饮用水水源地划分的方法 73 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 2 水库型饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 74 2 湖库型饮用水水源保护区划分方法 3 湖泊型饮用水水源保护区划分方法 A 小型湖泊保护区的范围为湖泊5年到10年一遇的最高蓄水位面积及外延1km的区域 B 大中型湖泊保护区及准保护区的划分按照特大型水库的划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 75 3 地下水饮用水水源保护区划分方法 1 水源地分类 根据地下水类型 埋深 承压状况 开采规模 以及水源地傍河和非傍河等因素 进行地下水饮用水水源地分类 根据含水层空隙性质可分为孔隙水 裂隙水和岩溶水 根据地下水埋深和承压状况可分为浅层水 包括潜水和微承压水 和深层水 主要是深层承压水 根据开采量大小可将浅层水分为中小型和大型 中小型 Q 5万m3 d 大型Q 5万m3 d 按水源地与河流所处地理位置 可将大型的分为傍河和非傍河型 7 1饮用水水源地划分的方法 76 3 地下水饮用水水源保护区划分方法 2 地下水饮用水水源保护区划分方法 A 岩溶水B 深层承压水C 浅层水中小型水源地D 浅层水大型非傍河水源地E 浅层水大型傍河水源地 7 1饮用水水源地划分的方法 77 3 地下水饮用水水源保护区划分方法 2 地下水饮用水水源保护区划分方法 7 1饮用水水源地划分的方法 78 7 3饮用水水源地安全状况评价 1 饮用水水源地安全状况评价 1 饮用水水源地的综合生活供水量及供水人口 2 评价指标体系 综合生活供水量供水人口 城市饮用水水源地安全评价指标分为目标层和指标层两个层次 目标层反映水量是否满足水源设计水量要求 水质是否符合饮用水源水质要求 指标层反映水源地水量 水质安全的具体因子 79 7 3饮用水水源地安全状况评价 1 饮用水水源地安全状况评价 3 评价指标 地表水饮用水水源地安全评价指标 地下水饮用水水源地安全评价指标 80 7 3饮用水水源地安全状况评价 1 饮用水水源地安全状况评价 4 评价标准 A 标准的制定依据属于严格控制且已有国家标准的指标 直接采用国家标准 有关发展规划值 考核指标 参考有关行业标准或借鉴其他国家指标确定 根据理论分析并结合典型地区的现状特征来确定 通过专家决策确定城市水源地安全的评价指数 81 7 3饮用水水源地安全状况评价 1 饮用水水源地安全状况评价 4 评价标准 B 各类型水源地的安全性评价指标 指数及标准 地表水饮用水水源地安全评价指标 指数及标准 地下饮用水水源地评价指标 指数及标准 82 7 3饮用水水源地安全状况评价 1 饮用水水源地安全状况评价 5 安全评价 水量安全评判以两个具体指标安全评价指数最大的作为评判结果水质安全评判以水质状况指数作为评判结果 83 7 3饮用水水源地安全状况评价 2 城市饮用水源安全状况评价 1 城市饮用水源现状安全评价 A 城市现状饮用水源水质安全评价B 城市现状饮用水源水量安全评价 2 城市饮用水需水量预测 A 区域 以建制市和县级镇为单元 总人口预测B 城市化率及城市人口预测C 城市综合生活需水量预测D 需水合理性分析 84 一 总则二 城市饮用水水源地安全状况调查三 城市饮用水水源地安全状况评价四 城市饮用水水源保护区划分五 城市饮用水水源地保护工程六 城市湖库型水源地泥沙和面源污染控制七 城市饮用水水源地建设八 城市饮用水水源地监控体系建设九 城市饮用水水源地综合管理十 城市饮用水水源地安全保障实施方案 7 4城市饮用水水源地安全保障规划 85 8 城市水生态环境系统规划 86 基于城市生态的全面规划 考虑城市水生态系统的具体特点 以生态学理论为指导 贯彻 人与水和谐相亲 的理念 体现城市 以人为本 的实质内涵 提出了城市水生态系统建设水环境系统规划要以城市水安全为龙头 实现城市水环境 水景观 水文化和水经济五位一体的城市水生态系统建设模式 8 4城市水生态系统建设和水环境规划系统研究 87 2020 3 19 88 1 水安全城市水生态系统安全体系主要包括城市防洪排涝体系 枯水期生态水量保障体系 城市水环境保护体系三方面 1 防洪排涝安全 在城市安全体系中 协调统一河道防洪标准与城市排水标准 确定合理的水文分析计算方法 制定安全的城市防洪体系 2 生态需水安全 论证枯水期城市内河的引客水能力 保障内河环境用水量和生态需水量 3 水质安全 根据城市水环境功能区划 确定城市水生态系统最大安全纳污容量 研究定量化计算模式 89 2 水环境调查分析近代城市的污染成因 提出水环境质量保护的技术途径 减源 控污 截留 修复 维持水体流动 研究城市洼陷结构中生物工程对污染物的截留效应以及不同尺度河道对污染物质的净化效应 通过现场监测和实验手段 研究河道沿岸不同水生植物对水体中典型污染物质的吸附和截留规律 分析水生植物对污染水体的净化效应 探讨城市水生态系统的修复途径 90 1 生态系统修复 生态系统的恢复力指生态系统遭受外干扰破坏后 系统恢复到原状的能力 生态系统恢复的目标是把受损的生态系统返回到它先前的 或类似的 或者有用的状态 最终使受损的生态系统明显地融合在周围的景观中 或看上去类似或起的作用像某一熟悉且可接受的环境 91 受损生态系统因管理对策的不同 可能有以下四种结果 1 恢复 restoration 恢复到原来的状态 2 重建 enhancement 重新获得一个既包括原来特性 又包括对人类有益的新特性状态 3 改建 rehabilitation 形成一种改进的和原来不同的状态 4 恶化 degradation 因适宜条件不断损失的结果 保持受损的状态 92 2 生态系统修复原理生态系统对外界干扰具有的调节能力是有限的 不使生态系统丧失调节能力或未超过其恢复力的强度称之为 生态平衡阈值 当生态系统的外干扰大于系统的生态阈值时 系统丧失恢复能力 当外干扰小于系统生态阈值时 系统在恢复力的作用下 可实现自我调节 从而保持生态系统的稳定性 93 3 城市水生态系统的修复技术城市水生态系统属淡水生态系统 主要包括湖泊 水库和河流等类型 1 湖库生态修复技术 控制营养物质来源 减少污染物质的浓度和总量 控制藻类和植物 进行机械清除和生态控制 利用水动力学原理 采用虹吸 泵抽 水坝底层泄水等措施 增加底层水的溶解氧 减少底泥营养的释放 通过底泥疏浚消除内源性污染 利用生态控制技术 考虑水生生物之间的生态关系 将水生生物数量控制在一定范围之内 94 2 河流生态修复技术A 河流稀释 通过稀释 能够快速降低污染物质在河流中相对浓度 从而降低污染物在河流中的危害程度 B 自然净化修复 自然净化过程指污染物进入河流后 有机物在微生物的作用下 进行氧化降解 最后变为无机物 河流自然生态修复的关键是有机物的好氧生物降解过程 95 C 河流护岸工程 在河流设计上 既要满足洪水期洪峰流量的要求 又要考虑枯水期水量较小的特点 目前较常用的是采用复式断面解决这种矛盾 必要时还可借助主河槽跌水或使用橡皮坝调节水位 E 岸边植被 岸边因素对于控制河流水质 维持河床的稳定和生物多样性等起着非常重要的作用 96 F 裁弯工程 裁弯能够加快上游河水的流速 增加洪峰流量 使上游水位有所下降 但裁弯工程也会引起下游洪峰加大和水位抬高 影响下游的生态系统平衡 并且如果裁弯工程考虑不周还可能导致新的河段不稳定 产生严重的后果 97 G 河床隔离和覆盖 隔离和覆盖是河流生态在特殊情况下利用的修复技术 覆盖一般采用细砂或无污染的河泥进行河床覆盖 隔离的物质多为永久或半永久限制的物质 H 河流维护 定期检测河流水文水质变化 监测河流变化趋势 维护岸边植被 进行定期的收割或者整理 定期清理河床底泥 避免过度淤积 98 3 水景观 水文化 水经济水生态景观的建设要体现 以人为本 和 人水相亲 的主旨 参照城市土地规划格局和水域功能特点 挖掘城市历史文化传统 建设城市水景观 实现水景观与城市文化的和谐统一 利用人们亲水的观念 大力发展涉水经济 如高级豪华型别墅群 涉水游乐场等 充分发挥水经济的作用 99 9非点源污染控制系统 100 主要内容 9 1基本概念9 2来源 形成机制和类别 9 3主要特点9 4相关研究进展9 5非点源污染系统模拟 9 6非点源污染控制技术 101 9 1基本概念 1 非点源 或称面源 non pointpollutants diffusedpollutants dispersedpollutants定义 向环境中无规律排放的一种不连续的污染源 并且在环境中大量富集 从而导致环境污染的排放源 定义 从实质上看 非点源指由于土地利用活动产生的溶解的或者固体的污染物 从非特定的地点随降水产生的径流 进入受纳水体造成的污染 102 主要起源于水土流失 农药和化肥施用 农村家畜粪便 垃圾 农田灌溉 城镇地表径流 林区经理 废弃矿山 大气降尘等水厂和社会活动 按照美国环保局 USEPA 划分标准 并参照我国的研究成果 进行分类 1 农业非点源农业生产活动是当前最大的非点源 9 2非点源产生机制和污染类型 103 产生机制 1 农业生产农药和化肥的使用 施用种类 施用量 施用时间 灌溉方式 排水方式等 农田的性质 大田 蔬菜地 稻田等 土壤类型和特征 黑土 红土 紫色土等 104 2 牲畜 家禽 渔业养殖牲畜和家禽 粪便等固体废物产生的地表径流 饲养圈冲洗等 大型饲养场归为点源 污染物以营养物和细菌 病毒等为主 渔业养殖 包括围网养殖和放养饵料 排泄物等 直接进入水体 以营养物 病菌为主 甚至包括激素类物质 105 2 城镇污水1 住宅区城市 屋面材料 路面集聚 植物枯叶等 农村 生活污水 垃圾渗滤液等 2 交通道路3 休闲娱乐区4 施工工地 106 3 林地1 植物败叶和覆盖物 营养物质和有机质2 植被砍伐 木屑 地表破坏等3 烧荒 破坏地表保护层 加大径流量 造成土壤侵蚀4 施肥 农药 107 4 大气降尘1 干湿沉降 重力作用 表面吸附 静电吸引和反应等 很多大城市大气干湿沉降速率达7 30t km2月 瑞典研究发现 20 的有机物 25 的磷 70 的氮来自大气 2 酸雨 硝酸盐 硫酸盐 108 5 湿地占地表面的6 是水陆相互作用形成的独特生态系统 作用 危害 109 9 3主要特点 污染物产生与气象条件密切相关 其排放点不固定 排放时间随机 时间不连续 在入渗进入地表水或者地下水之前 在地面上进行不断的迁移和转化 并与生态环境密切相关 非点源污染几乎不可能在起源处监测出 非点源污染范围 空间位置和污染负荷值不可控制 其控制途径和方法复杂多样 与点源不同 110 9 5非点源污染模拟系统 111 9 5 2非点源污染数学模型 1 非点源污染对地表水质量的影响与点源污染在模型应用方面的区别 1 点源污染的流量和质量都十分稳定 变量的变化范围较小 非点源污染是随机的 动态的 变量的变化范围很大 2 点源污染在枯水期最严重 而非点源污染在雨后或暴雨期间最严重 3 点源污染是从同一点进入受纳水体的 而非点源污染进入受纳水体的位置通常不相同或不固定 112 2 建立非点源污染数学模型的程序 1 根据集水面积上产生污染物的理论 选择适当的数学模型 首先是集水面积的水文模拟 其次是集水面积下产污的模拟 最后是径流与污染物产出率的相互关系 2 选定有代表性的集水面积 进行现场调查及水文水质监测 确定数学模型的各个变量 3 用统计法计算 进行参数率定 4 运用建立的水质模型 对其他类似的集水面积进行验证 113 3 模型由三部分组成 1 径流模拟 非点源污染的基础 2 泥沙模拟 主要迁移机理 3 表述污染物与径流和泥沙的相互关系 114 4 径流模拟 1 地表径流 S 在 时段内 地表径流量 cm 降雨量 i 拦截量 包括雨间蒸发 枝叶截留 d 洼地贮存变化量 入渗率 cm h 时段 115 2 壤中流 i 壤中流 cm 土壤蒸发量 cm h S 土壤水分储量变化量 cm g 补给地下水 cm 3 地下水径流 g 地下水流出量 cm g 地下水贮量变化量 cm i 深层地下水变化量 cm 116 5 泥沙模拟 泥沙流失量 S 泥沙迁移系数 时段内到达受纳水体的径流比例数 S 径流引起的泥沙迁移指数 117 6 污染物模拟 以BOD DO为例假设 1 BOD对河流的负荷 既可以作为点源发生 也可以作为非点源发生 在参数测定期间 河水流动条件不变 即当河段长度 Q0 研究河段上游的流量 单位河段长度的旁侧输入水量 可满足这一条件 硝化和光合作用的影响可忽略 忽略离散过程 河段均匀 在断面上流速和水深等均无显著变化 118 BOD DO 119 7 其他非点源模型 城市非点源污染模型农业非点源污染模型农田径流管理模型 ARM 1976年Hrocomp公司 考虑径流 泥沙 农药降解 营养物转化 ANSWERS Arealnonpointsourcewatershedenvironmentresponsesimulation 美国普渡大学20世纪70年代 SWAT Soilandwaterassessmenttool 美国农业部开发 考虑水文 气候 泥沙 温度 营养物 农药 农业管理 120 1 农村面源污染控制系统 2 城市建设屋顶花园 清扫路面 增加植被种植等 建设渗滤系统 包括渗坑 渗井等 合理规划和控制市政管网系统 建设湿地系统 9 6非点源污染控制 121 3 最佳管理措施 BMP bestmanagementpractices 1 农业 农作耕种方式 轮作 营养物管理 有害物综合处理 加强宣传等 2 城市 加强城市管理等 122 10大气环境规划 123 大气环境规划的内容和类型大气环境规划的组成大气环境评价大气环境污染预测大气环境功能区划分大气污染物总量控制大气环境规划的综合防治措施 主要内容 124 1 目的 为了平衡和协调某一区域的大气环境与社会 经济之间的关系 以期达到大气环境系统功能的最优化 最大限度地发挥大气环境系统的作用 10 1大气环境规划的内容和类型 10 1 1大气环境规划的内容 125 2 源 与 大气环境质量 间输入响应关系通过实测资料建立的大气质量模型 定量描述源强场与环境浓度场 也可以是实测资料的回归曲线 或简单的线性关系 完成以下工作 1 污染源布局评价 2 污染源贡献评价 3 控制方案的评价 4 建立模型的环境约束方程 10 1大气环境规划的内容和类型 10 1 1大气环境规划的内容 126 1 大气环境系统大气环境过程子系统大气污染物排放子系统大气污染控制子系统城市生态子系统 10 1大气环境规划的内容和类型 10 1 2大气环境规划的类型 系统的状态主要由大气环境质量描述 127 2 大气环境规划的类型大气环境规划总体上划分为两类 大气环境质量规划大气污染控制规划这两类规划相互联系 相互影响 相互作用构成了大气环境规划的全过程 10 1大气环境规划的内容和类型 10 1 2大气环境规划的类型 128 1 大气环境质量规划大气环境质量规划是以城市总体布局和国家大气环境质量标准为依据 规定了城市不同功能区主要大气污染物的限值浓度 大气环境质量规划模型主要是建立污染源排放和大气环境质量的输入响应关系 2 大气污染控制规划大气污染控制规划是实现大气环境质量规划的技术与管理方案 10 1大气环境规划的内容和类型 10 1 2大气环境规划的类型 2 大气环境规划的类型 129 对于新建或污染较轻的城市 要根据城市的性质 发展规模 工业结构 产品结构 可供利用的资源状况 大气污染最佳适用控制技术及地区大气环境特征 结合城市总体规划中其他专业规划合理布局 一方面为城市及其工业的发展提供足够的环境容量 另一方面提出可以实现的大气污染物排放总量控制方案 对于已经受到污染或部分污染的城市 主要是寻求实现城市大气环境质量规划的简捷 经济和可行的技术方案和管理对策 130 大气环境评价大气环境污染预测大气环境目标确定及大气环境功能区的划分总量控制方案分配方法 10 2大气环境规划的组成 131 大气环境现状评价一般应包括 1 区域污染源调查和评价 2 区域大气环境现状监测及数据分析 3 区域大气环境现状评价 10 3大气环境评价 132 区域内污染源的类型 性质 排放量 排放特征及相对位置和当地的风向 风速等气象资料 分析和估计它们对该区域的影响程度 通过污染源的评价 确定出该区域的主要污染源和主要污染物 10 3大气环境评价 10 3 1区域污染源调查和评价 133 确定 大气污染物来源 性质 数量和分布 掌握 区域内大气环境质量现状的优劣 为确定大气环境控制目标提供依据 方法 1 等标污染负荷法 采用等标污染负荷法对区域工业污染源进行评价 用等标污染负荷法对污染源及污染物位次进行排序并评价 2 污染物排放量排序 可选出占污染物总量90 以上的污染源 据此制定总量控制规划 10 3大气环境评价 10 3 2区域大气环境现状评价 134 首先应确定主要大气污染物及影响主要因素 然后建立数学模型 大气污染预测主要包括两个部分 一是污染物排放量 源强 预测二是大气环境质量变化预测 10 4大气环境污染预测 135 大气环境功能区是因其区域社会功能不同而对环境保护提出不同要求的地区 由当地人民政府根据国家有关规定及城乡总体规划划分为一 二 三类大气环境功能区 10 5大气环境功能区划 136 控制给定区域污染源允许排放总量 并将其优化分配到源 以确保实现大气环境质量目标值 包括 1 大气污染物总量控制区边界的确定2 大气污染物允许排放总量计算方法3 总量负荷分配原则 10 6大气污染物总量控制 137 1 总量控制区是当地人民政府根据城镇规划 经济发展与环境保护要求而决定对大气污染物排放实行总量控制的区域 2 总量控制区以外的区域称为非总量控制区 例如 广大农村以及工业化水平低的边远荒僻地区 但对大面积酸雨危害地区应尽量设置SO2和NOx排放总量控制区 10 6大气污染物总量控制 10 6 1总量控制区边界的确定 138 3 一般根据环境保护的目标来确定大气总量控制区域的大小 对于大气污染严重的城市和地区 控制区一定要包括全部大气环境质量超标区 以及对超标区影响比较大的全部污染源 非超标区根据未来城市规划 经济发展适当地将一些重要的污染源和新的规划区包括在内 10 6大气污染物总量控制 10 6 1总量控制区边界的确定 139 3 一般根据环境保护的目标来确定大气总量控制区域的大小 对于大气污染尚不严重 但是存在着孤立的超标区或估计不久会成为严重污染的区域 总量控制区的划定方法同上 如果仅仅要求对城市中某一源密集区进行总量控制则可以将该源密集区及它的可能污染区划为控制区 对于新经济开发区或新发展城市 可以将其规划区作为控制区 10 6大气污染物总量控制 10 6 1总量控制区边界的确定 140 4 主导风向 在划定总量控制区时 都要考虑当地的主导风向 一般在主导风向下风方位 控制区边界应在烟源的最大落地浓度以远处 所以在该方位上控制区应该比非主导风向上长些 5 总量控制区不宜随意扩大 应以污染源集中区和主要污染区为主 而总量控制模式的计算区要比控制区大 大出的范围由控制区边缘处的烟源的最大落地浓度的距离而定 10 6大气污染物总量控制 10 6 1总量控制区边界的确定 141 A P值法计算控制区域允许排放总量1 A值法2 P值法3 A P值法 10 6大气污染物总量控制 10 6 2允许排放总量计算方法 142 全市排放的允许总量 10 6大气污染物总量控制 10 6 2允许排放总量计算方法 1 A值法 属于地区系数法 给出控制区总面积及各功能分区的面积S 再根据当地总量控制系数A 求得该面积上的总允许排放量 假定某城市分为n个区 每分区面积为Si 总面积S 143 各功能分区污染物排放总量的计算 式中 ki 国家和地方有关大气环境质量标准所规定的与第i功能区类别相应的年日平均浓度限值 mg m3 0 当地背景年日平均浓度 mg m3 A 地理区域性总量控制系数 104km2 a 主要由当地通风量决定 可参照表所列数据选取 Aki 第i功能区k类污染物排放总量控制系数 104t km a 10 6大气污染物总量控制 10 6 2允许排放总量计算方法 1 A值法 144 145 功能区中架源允许排放量 10 6大气污染物总量控制 10 6 2允许排放总量计算方法 2 P值法 给定烟囱有效高度 根据当地点源排放系数 求得该烟囱允许排放率 点源允许排放率 点源允许排放量 146 在A值法中只规定了各区域总允许排放量而无法确定每个源的允许排放量 而P值法则可以对固定的某个烟筒控制其排放总量 但无法对区域内烟筒个数加以限制 即无法限制区域排放总量 若将二者结合起来 则可以解决上述问题 所谓的A P值法是指用A值法计算控制区域中允许排放总量 用修正的P值法分配到每个污染源的一种方法 10 6大气污染物总量控制 10 6 2允许排放总量计算方法 3 A P值法 147 1 按燃料或原料用量的分配方式 等比例削减 2 一律削减排放量的分配原则 3 优化规划分配原则 10 6大气污染物总量控制 10 6 3总量负荷分配原则 148 这种分配原则十分简单 即对所有烟源采取同样的比例削减排放量 从而将允许排放总量分配到源的分配原则 但是 不同源对地面大气环境质量浓度超标贡献率大小不一样 自身治理的水平也不相同 所有烟源采取同样的比例削减排放量 存在明显不公平性 这种分配原则 只有在控制区域比较小或污染源相当密集的情况下才能使用 一般情况下最好不用 10 6大气污染物总量控制 10 6 3总量负荷分配原则 1 等比例削减的分配原则 149 这种分配原则 就是由A值法计算出控制区域不同环境功能区允许排放总量 然后将其按P值法分配给源的方法 它需要的条件少 简便易行 短时间内利用常规资料就能完成 而且从宏观意义上讲是很有用处的 但也没有考虑不同位置的污染源对地面大气环境质量浓度超标贡献率的差异 10 6大气污染物总量控制 10 6 3总量负荷分配原则 2 A P值分配原则 150 所谓按贡献率削减排放量 就是按各污染源对控制区地面大气环境质量浓度贡献大小削减排放量 对于环境质量影响大的要多削减 影响小的要少削减 这对各污染源来说是比较公平合理的 但是从总量控制的总体观念上看又是不合理的 因为 它不具备削减量总和或削减率总和最小的源强优化规划特点 也不具备治理费用总和最小的经济优化规划特点 10 6大气污染物总量控制 10 6 3总量负荷分配原则 3 按贡献率削减排放量的分配原则 151 1 源强优化规划分配原则2 最小治理费用的分配原则 10 6大气污染物总量控制 10 6 3总量负荷分配原则 4 优化规划分配原则 152 大气污染防治是一项十分复杂的系统工程 涉及范围很广 如能源的合理利用 城市的布局 生产工艺的改革 清洁生产工艺的实施 处理设备的费用及效率等 只有对整个大气环境系统进行系统分析 对各种能减轻大气环境污染方案的技术可行性 经济合理性 实施可能性等进行优化筛选和评价 并根据城市或区域的特点 经济承受能力和管理水平等因素 确定实现整个区域大气环境质量控制目标的最佳实施方案 才能有效地控制大气污染 10 7大气环境规划的综合防治措施 153 大气环境规划方案顺利实施 就必须有各种大气环境综合措施作保证 大气环境综合措施可以有多种多样 但可归纳为三个方面 减少污染物排放量 合理利用大气环境容量和加强绿化 减少污染物排放量 1 采取合理的能源政策 2 集中供热 3 采用有效的治理技术 4 实施清洁生产 5 控制移动源的排放 154 11固废 噪声管理规划 固体废物管理规划的内容固体废物管理规划的方法噪声现状评价 预测 控制规划 155 1 现状调查及评价环境背景数据 相关的环境质量