江苏省重点河湖各功能区纳污能力核定及合理性分析毕业论文.doc

目 录 I 江苏省重点河湖各功能区纳污能力核定及合 理性分析毕业论文 目目 录录 前前 言言 I 摘摘 要要 II Abstract III 目目 录录 IV 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 1 研究的目的和意义 1 1 2 国内外研究现状 1 1 2 1 国外研究情况 1 1 2 2 国内研究情况 2 1 3 研究范围及控制指标 4 1 3 1 研究范围 4 1 3 2 水质控制指标 5 1 4 本文主要研究内容 5 第第 2 章章 江苏省重点河湖纳污能力核定江苏省重点河湖纳污能力核定 7 2 1 纳污能力核定方法 7 2 1 1 河网 河道 区 7 2 1 2 湖泊 水库 区 8 2 1 3 长江江苏段 9 2 2 水质降解系数率定 10 2 2 1 水质降解系数率定方法 10 2 2 2 河网 河道 区水质降解系数 10 2 2 3 长江江苏段水质降解系数 11 2 2 4 太湖湖区水质降解系数 11 2 3 设计水文条件 11 2 3 1 河网 河道 区设计水文条件确定 12 2 3 2 长江江苏段设计水文条件确定 14 2 3 3 湖泊 水库 设计水文条件确定 15 2 4 不均匀系数确定 16 2 4 1 河网 河道 区 16 2 4 2 湖泊 水库 区 16 2 5 纳污能力核定成果 17 第第 3 章章 江苏省重点河湖入河污染量计算江苏省重点河湖入河污染量计算 20 目 录 II 3 1 基础资料 20 3 2 计算方法 24 3 2 1 区域排放量计算方法 24 3 2 2 区域入河量计算方法 27 3 2 3 功能区入河量计算方法 28 3 3 入河量计算成果 29 3 3 1 区域现状污染物排放量计算成果 29 3 3 2 区域现状污染物入河量计算成果 30 3 3 3 209 功能区现状污染物入河量计算成果 32 第第 4 章章 功能区纳污能力 入河量结果合理性分析功能区纳污能力 入河量结果合理性分析 34 4 1 功能区水质超标率分析 34 4 2 功能区削减率分析 34 4 3 功能区水质超标率与削减率对比分析 36 第第 5 章章 总结与展望总结与展望 37 5 1 总结 37 5 2 不足与展望 37 参考文献参考文献 39 致致 谢谢 43 附录附录 1 英文文献英文文献 44 附录附录 2 英文文献翻译英文文献翻译 54 附录附录 3 文献综述文献综述 63 1 第第 1 章章 绪论绪论 1 1 研究的目的和意义研究的目的和意义 水是人类生存和发展不可替代的资源 是经济社会发展的基础 江苏是经济 大省 工业发达 人口密集 随着江苏省社会经济的快速发展 废水排放量逐年 增大 污染问题日益突出 已严重影响江苏省经济的可持续发展 根据 水法 的有关规定 开展水功能区纳污能力和限制污染物排放量核定工作 对有效保护 水资源 防止水污染具有十分重要的现实意义 2007 年江苏省水利厅完成了全省 1320 个水 环境 功能区的纳污能力及限 排总量的核定工作 并在入河排污口论证 水 环境 功能区调整等工作中发挥 了积极作用 通过对江苏省重点河湖各功能区纳污能力的计算研究 定量测算各 水 环境 功能区的纳污能力 为江苏省更加科学合理地制定水资源保护规划 实现水资源的高效利用和有效保护 促进水资源保护由定性向定量发展提供坚实 的理论依据 确定水功能区现状污染物入河量 是科学合理制定水污染控制规划 强化水资源保护和水污染防治工作的基础 也是校核水功能区划的依据 1 2 国内外研究现状国内外研究现状 参考 水环境容量计算及应用 逄勇 陆桂华等著 计算方法是水域纳污 能力的一个重要组成部分 其适当与否直接影响着计算结果的准确性 但由于我 国地域广大 水体特性分异明显 加深了水域纳污能力计算方法研究的难度 水 域纳污能力计算的研究方法主要有解析法 1 模型试错法 2 系统分析法 3 概率 稀释模型法 4 制定一个能够适用于不同水体纳污能力计算的理论体系 从而推 动水资源保护工作的深化 是一个重要的课题 1 2 1 国外研究情况国外研究情况 早期欧美国家一般将同化容量 5 6 的计算和负荷分配在同一过程中进行 采用 2 随机理论和系统优化相结合方法研究 Ecker 7 Liebman 等 8 Loucks 等 9 将流 量等参数作为确定性变量处理进行水域纳污能力的研究 Li 等 10 在考虑了河流横 向混合不均匀性基础上用优化模型确定各排污口在给定水质标准下允许排放量 Revelle 11 Thomann 和 Sobel 12 用确定性方法把目标函数线性化后用优化模型求 排放量和削减量 Fujiwara 等 13 Lohani 等 14 把流量作为己知概率分布的随机变 量 用概率约束模型对超标风险下的污染负荷分配进行了研究 Donald 和 Edward 15 用一阶不确定性分析方法将水质随机变量转化为等价确定性变量以计算 排污量 Donald 和 Barbara 16 还基于水文 气象和污染负荷等不确定性因子的多 重组合 对污染负荷进行计算和分配 由于水文条件的千变万化以及纳污能力计算结果准确性要求的提高 在水体 的纳污能力计算过程中产生了各种先进的水质模型 如美国实施的污染负荷控制 总量 TMDL 清洁水行动计划 为了适应水体不同季节不同用途对水质不同的 标准要求 允许排放量在一年中的不同季节有所变化 可根据水温 水量 pH 值等因素在各季节的差异来确定 目前 TMDL 计划中使用频率较大的水质模型有 QUAL2K WASP EFDC 以及 CE QUAL ICM 17 QUAL2K 模型是一种一维水 质模型 可以仿真 15 种水质组分 可以用来研究进入河流的污染负荷源的数量 质量和位置对受纳河流的水质影响 也可以研究点源 面源对河流水质的影响 在国内外已经被广泛地应用于河流的水质规划和水资源管理 另外 Cerco 18 等人 在研究切萨皮克湾富营养化时提出了 CE QUAL ICM 三维动态富营养化模型 该 模型包括 22 个状态变量 涉及湖泊物理特征 多种藻类 碳 氮 磷 硅和溶 解氧等 CE QUAL ICM 模型无自带的水动力模块 需第三方软件如 EFDC POM DELFT3D 等提供水动力计算结果 其中涉及到的 EFDC 模型是 一种三维地表水水质数学模型 可实现河流 湖泊 水库 湿地系统 河口和海 洋等水体的水动力学和水质模拟 是一个多参数有限差分模型 1 2 2 国内研究情况国内研究情况 对于水域纳污能力的计算方法的研究 我国最初的几种计算模式都是从定义 出发的 理论上存在不足 之后的研究 大多以水质模型为基础 建立水体纳污 3 能力计算数学模式 蒋晓辉等 19 万飚等 20 刘兰芬 21 分析了河流环境容量的常 规计算方法对环境容量进行计算 给出了修正的算法 周孝德 郭瑾珑等 22 提出 了一维稳态条件下计算水环境容量的三种方法 即段首控制 23 24 25 26 段尾控制 27 28 29 和功能区末端控制 30 31 三种计算方法 蒲迅赤 赵文谦 32 根据污染物在河 流中的扩散过程和发展的不同特点 将排污河段水体自净容量分段进行计算 路雨等人 33 以泉州市晋江流域为研究区域 选取晋江流域内6 条重要河流 划 分各级别功能区 选取一维水质模型 以COD和氨氮作为污染指标 设定相关水 文条件及水质目标 计算了晋江流域的纳污能力 选取一维模型计算纳污能力的 方法也被潘建波 张修宇 34 等人在计算松花江水体纳污能力模型时也被用到过 总 体上方法和思路都差不多 但是后者在设计条件 例如降解系数等一些方面都作 了细化 使计算的结果更具准确 徐仲翔 孙建富等人 35 在兰江流域水体纳污能力 计算中提出了一种新的水质模型 即WASP水质模型 它是在一维水质模型的基 础上引申出来的 这种模型能够在不同环境污染决策系统中分析和预测各种水质 状况 包括自然和人为原因造成的污染 WASP模型可以模拟水文动力学 河流 一维不稳定流 湖泊和河口三维不稳定流 常规污染物和有毒污染物在水中的迁 移和转化规律 因此 这种水质模型还被称为万能水质模型 很多学者针对不同类型的河流进行了研究 江春波 36 等建立了求解浅水流动 及其污染物输移扩散的分步有限元格式 对长江和嘉陵江汇流口附近的流场和浓 度场进行了模拟 张秀春 37 等对黄河污染带 混合区 COD环境容量进行了计算确 定 黄真理 38 等利用建立的一维水流水质数学模型 库区排污口混合区平面二维 和水平分层的三维紊流模型 计算了三峡水库建库前后COD和氨氮总体环境和岸 边环境容量 刘昭伟 39 等以数值模拟为基础 绘制出污染混合区范围与排污负荷 的变化曲线 并根据江段岸边水域的控制目标 确定出该江段的岸边环境容量 马欢 40 等分别应用河流一维及二维对流扩散水质模型计算了松花江哈尔滨江段 COD及氨氮的理想水环境容量 通过计算结果对这两种模型进行比较得出二维水 质模型对松花江污染控制更安全 控制更严格的结论 河网水环境容量计算方法方面 逄勇等 41 建立了河网区水量 水质计算模型 根据水环境容量计算公式 计算了鹤地水库文官至石角段水环境容量 徐祖信等 4 42 基于感潮河网的水动力模型 针对潮汐河流的流动情况 提出了对河段入流量 Q0分四种情况进行处理计算河网动态水环境容量的方法 关卉 43 等考虑了同一水 体有不同功能区划时水环境容量的计算公式 并对九洲江广东段水环境容量进行 了研究 罗缙 44 等建立了平原河网区往复流河道水环境容量模型并对太湖流域苏 南地区部分河道的水环境容量进行了计算 陈振洪 45 针对感潮河段水流形式提出 了双向流模型 在水环境容量计算安全性问题上 姚国金 46 等首先提出考虑不均匀系数的水 环境容量计算公式 探讨了不均匀系数的取值范围 之后孙卫红 47 等基于不均匀 系数的水环境容量计算方法 提出不均匀系数求解思路 并应用二维水量 水质 模型进行求解 于雷等人 48 应用二维水质模型求解不均匀系数 分析了其计算结 果 并在广西红水河某河段纳污能力计算中得到了很好的效果 目前不均匀系数 的相关研究甚少 可参考的资料十分匮乏 1 3 研究研究范围及控制指标范围及控制指标 本文依托江苏省水利厅开展的 江苏省重点河湖 2012 年水 环境 功能区 污染物限排总量研究 课题 以 2003 年 3 月 18 日江苏省人民政府苏政复 2003 29 号文正式批复的 江苏省地表水 环境 功能区划 为基础 确定了本次纳污 能力计算研究的范围 并参考省水利厅水资源处提供的调整后最新 1329 功能区 划方案 在此基础上筛选出了 209 个功能区作为江苏省的重点河湖研究对象 对 江苏省重点河湖的纳污能力和入河量进行了研究和分析 1 3 1 研究范围研究范围 本次研究范围包括 13 条骨干河流的 89 个功能区 11 个省管湖泊的 24 个功 能区及长江江苏段的 96 个功能区 研究范围见图 1 1 1 11 个省管湖泊 太湖 洪泽湖 高邮湖 骆马湖 石臼湖 滆湖 邵伯湖 长荡湖 白马湖 固城湖 宝应湖 5 2 13 条骨干河流 淮河流域 中运河 里运河 通榆河 大沙河 北六塘河 新洋港 长江流域 秦淮河 句容河 九圩港 太湖流域 江南运河 望虞河 张家港 太滆运河 3 长江江苏段 长江江苏段共 418 公里长 图 1 1 研究范围示意图 1 3 2 水质控制指标水质控制指标 根据江苏省河流水质现状及主要污染项目 同时考虑与江苏省水资源综合规 划相衔接 污染物计算指标确定为化学需氧量 COD 和氨氮 NH3 N 两项 1 4 本文主要研究内容本文主要研究内容 本论文依托江苏省水利厅开展的 江苏省重点河湖 2012 年水 环境 功能 区污染物限排总量研究 课题进行 针对江苏水域的特点 分为河网 河道 和 6 湖泊 水库 及长江江段三种类型 分别采用相应的方法核定纳污能力 然后参 考江苏省年鉴 进行江苏社会经济 水文 水质 污染源 水环境保护目标等的 调查 根据 2007 年全国污染源普查资料 江苏部分 以及 2009 年的污染源普查 修订资料 参考江苏省水利厅在 2005 2006 年在全省开展的两次大规模入河排污 口监测资料以及近年来江苏省水文局测定的入河排污口资料确定 2012 年污染物 现状入河量 最后针对纳污能力和入河量的计算结果进行合理性分析 7 第第 2 章章 江苏省重点河湖纳污能力核定江苏省重点河湖纳污能力核定 水域纳污能力 是指在一定的条件下 按确定的水质目标 来水水质以及入 河排污口 支流口 概化情况 依据水体稀释和污染物自净规律 利用数学水质模 型计算出的功能区允许最大容纳的污染物量 本文是在水功能区划与水质保护目 标确定的基础上 通过对资料的统计分析 结合实际情况 确定水体纳污能力计 算范围 以不同的设计条件 利用数学模型 率定相应的参数 对控制的主要入 河污染物中的化学需氧量 COD 氨氮分别进行计算 确定较为合理的各功能区 的纳污能力 2 1 纳污能力核定方法纳污能力核定方法 针对江苏水域的特点 分为河网 河道 和湖泊 水库 及长江江段三种类 型 分别采用相应的方法核定纳污能力 2 1 1 河网 河道 区河网 河道 区 河网 河道 区纳污能力核定方法如下 式 2 1 1 11 nm ijij ji WW 纳污能力纳污能力 其中 为不均匀系数 河道越宽 水面越大 则越小 i j i j 0 1 i j 式 2 1 2 00 ijsijijijsijij WQCCKV C 纳污能力 其中 K 为水质降解系数 Vij为断面流速 C0ij为计算水域上游来水水质 Csij为计算区域的水质目标 i j 为最小空间计算单元和最小时间计算单元 最小空间计算单元为河段 河段 为两节点之间的河道 最小时间计算单元为天 根据水文边界条件和区域河网水量模型 计算区域最小空间单元和最小时间 单元的纳污能力 再根据公式计算出各控制单元的纳污能力 8 对于往复流地区 采用双向流计算公式 式 2 1 3 AB WWW ABAB 正反 其中 A 为正向流计算时间段天数 B 为反向流计算时间段天数 W正 为正向流的纳污能力 具体计算公式为 正向河流 式 2 1 4 W正01so111s Q C C KVC W反 为反向流的纳污能力 具体计算公式为 反向河流 式 2 1 5 22 W 0so1 1s反 Q C C KVC 式中 为正向流流量 为负向流流量 为正向流上游水质目标 01 Q 02 Q o1 C 为负向流上游水质目标 o2 C 2 1 2 湖泊 水库 区湖泊 水库 区 一 一般湖库 根据 水域纳污能力计算规程 中规定的方法 计算湖库的设计水位和相应 的设计库容 进行不均匀系数订正后 确定一般湖库的纳污能力 具体计算公式 如下 式 2 1 6 11 nm ijij ji WW 纳污能力纳污能力 其中 为不均匀系数 湖库面积越大 则越小 i j i j 0 1 i j 式 2 1 7 00 ijsijijijsijij WQCCKV C 纳污能力 二 特大型湖泊 特大型湖泊主要指太湖 洪泽湖 采用二维非稳态水量水质数学模型 以正 常蓄水位 兴利水位 控制 考虑混合带影响范围 计算湖体纳污能力 混合带 范围确定中还进行风向风速联合频率订正 纳污能力计算公式如下 9 式 2 1 8 11 bn jij ji WW 式中 为湖泊纳污能力 为单个排污口在某一风向风速下的纳污能力 W ij W 并以混合带面积大小控制 为各个风向风速频率 n 为排污口个数 为不同 j b 风向风速频率个数 单个特大型湖泊纳污能力计算中 以污染带总长度不超过湖泊岸线总长的 10 进 行控制 2 1 3 长江江苏段长江江苏段 长江江苏段纳污能力由两部分组成 一为向长江排污形成污染带长度的纳污 能力 二为引长江水到内河地区增加的稀释纳污能力 向长江排污产生的纳污能 力由污染带长度控制法进行计算 引长江水增加的稀释纳污能力按照完全混合公 式进行计算 污染带长度控制法 首先根据长江沿线的工业污染源分布情况 主要入江支流排污口分布情况 沿江污水处理厂分布情况进行入江排污口概化 根据设计水文条件以及率定得到 的水量水质模型参数 采用一 二维联解的非稳态水量水质数学模型对概化排污 口进行污染带长度计算 求得不同污染带长度时的各排污口允许排污量 以各排 污口允许排污量为基础进行向长江排污产生的纳污能力值计算 具体为 1 计算出概化排污口在不同污染带长度下的允许排污量值 2 调查得到江苏省沿江 8 个地级市的岸线长度 取岸线长度的 10 作为排污 混合带区域 3 以 8 个地级市为单元 对所属概化排污口的允许排污量值进行计算及累积 4 在长江岸线长度的 10 用作排污混合带基础上 根据概化排污口允许排污 量计算结果 进行 8 个地级市允许排污量累计及向长江排污产生的纳污能力值计 算 引长江水到内河增加的稀释纳污能力计算公式为 10 式 2 1 9 00 CCQW s 其中 W 为引长江水增加的稀释纳污能力 为长江引水量 为内河水 0 Q s C 环境 功能区划水质保护目标值 为长江水 环境 功能区划水质保护目标 0 C 值 2 2 水质降解系数率定水质降解系数率定 2 2 1 水质降解系数率定方法水质降解系数率定方法 水质降解系数率定主要采用两种方法 一 实验室率定法 选择江苏省主要水体 包括河道 湖泊 长江等 的 原水水样 在室内进行实验分析 根据室内实验分析结果测算出水体在静止时的 水质降解系数 二 野外同步率定法 在试验小区中进行污染源 水质 水文同步测量 建立试验小区的水量水质模型 对野外实测结果及模型计算结果进行综合分析 得出试验小区的水质降解系数 该降解系数为污染物在水体中被沉降 吸附 生 物降解等物理化学综合作用下的水质降解系数 其数值与水体中温度 污染物质 浓度 可生化性 流速等环境因子相关 河海大学环境规划与评价研究所在 2001 年至 2005 年间积累了 29 条河流 36 个断面的实验室率定成果 对河网 河道 区 长江江段 湖库区在内的各个断 面进行了水质降解系数实验研究 水质降解系数确定过程中 考虑污染物质降解 过程接近于一级动力学反应 其反应速率与其相应时刻剩余的有机物的浓度成正 比 因此 计算中按照一级动力学反应过程确定水质降解系数 采用上述方法取 得的研究成果在本次研究的各个水 环境 功能区中进行了应用 为江苏省重点 河湖各功能区水质综合降解系数的选取提供了依据 根据前人的研究成果 得出 本次研究范围各区域的水质降解系数 11 2 2 2 河网 河道 区水质降解系数河网 河道 区水质降解系数 2003 年至 2005 年 积累了太湖 沿江地区较大范围内四次野外同步率定实验 根据野外同步率定和实验室率定成果 得出河网 河道 区水质降解系数 由于 不同的水利分区具有不同的水动力特征 而水动力条件对污染物的迁移和转化会 产生一定的影响 因此 河网 河道 区 CODMn的水质降解系数取值范围为 0 08 0 15 氨氮的水质降解系数取值范围为 0 05 0 10 2 2 3 长江江苏段水质降解系数长江江苏段水质降解系数 根据近几年长江下游江段的同步水文水质监测资料 和水利部南京水文水资 源研究所应用卫星 分辨率为 10 米的法国 SPOT 对南京江段进行多波段最大似 然法确定的污染带分布图资料 综合率定得出长江江段水质降解系数成果如表 2 1 表表 2 1 长江江段水质降解系数率定成果表长江江段水质降解系数率定成果表 CODMn降解系数氨氮降解系数 江段名称 K 1 d K 1 d 南京江段0 20 18 镇杨江段0 25 0 300 18 0 22 靖江 张家港江段0 20 0 250 18 0 20 南通江段0 20 18 2 2 4 太湖湖区水质降解系数太湖湖区水质降解系数 根据太湖湖区 23 个水质监测点每月一次的实测水质资料 综合率定得出太 湖湖区水质降解系数成果如表 2 2 表表 2 2 太湖湖区水质降解系数率定成果表太湖湖区水质降解系数率定成果表 参数名称数值单位 CODMn降解系数0 07 氨氮降解系数0 01 1 d 12 2 3 设计水文条件设计水文条件 按照水利部 水域纳污能力计算规程 的规定和针对江苏水域的特点 确定 相应河网 河道 区 湖泊 水库 及长江江段的设计水文条件 2 3 1 河网 河道 区设计水文条件河网 河道 区设计水文条件确定确定 一 河网 河道 分区 根据江苏河网特征 分区为 1 区 入海水道以北区域 2 区 大运河以东 入海水道与新通扬运河之间区间 3 区 大运河以东 长江 以北与新通扬运河以南区间 4 区 太湖流域 5 区 秦淮河流域 6 区 滁河流域和洪泽湖周边 分区情况见图 2 1 分别建立各河网区非稳 态水文模型进行设计水文条件计算 13 图 2 1 江苏省纳污能力核定河网分区图 二 资料选用 江苏省共有雨量站 239 个 根据 1960 年以来的降雨资料 选取具有长序列 降雨资料的 171 个雨量站进行频率分析 并应用各区域雨量站 水文站 水位站 资料选取设计水文条件 各区水文资料分布情况见表 2 3 14 表表 2 3 各区域雨量站 水文站 水位站数量统计表各区域雨量站 水文站 水位站数量统计表 分区 区 区 区 区 区 区 雨量站 个 6532194186 水文站 个 3841143776 水位站 个 2634153526 三 典型年选取及设计水文条件确定 选用年降雨 90 保证率作为典型年 按典型年实际水利工程调度状况和分区 边界水文资料 利用河网 或河道 水量模型 计算相应典型年中最枯月平均流 量 或平均水位 作为本次各地表水 环境 功能区纳污能力设计水文条件 同 时考虑江苏水资源调度能力 增加计算了 75 保证率典型年的设计水文条件 在 上述两个设计水文条件下分别计算相应的纳污能力 沂沭泗流域 里下河地区 通南地区 秦淮河流域 滁河流域按表 2 3 中雨 量站资料 采用 1960 2005 年共 46 年资料进行频率分析 太湖流域按表 2 3 中 雨量站资料 采用 1954 2005 年共 52 年资料进行频率分析 各河网分区 90 和 75 保证率的典型年见表 2 4 表表 2 4 各河网分区各河网分区 90 和和 75 保证率的典型年统计表保证率的典型年统计表 流域名称太湖流域 沂沭泗 流域 里下河 流域 通南流域 秦淮河 流域 滁河流 域 75 典型年 19972002197619731992 90 典型年 197119811966200519861986 2 3 2 长江江苏段设计水文条件确定长江江苏段设计水文条件确定 根据大通站多年实测最小月平均流量系列 经频率分析计算得 90 保证率最 小月平均流量为 7580m3 s 以该流量作为一维水量模型的边界条件进行各段设计 15 水文条件计算 计算结果作为二维模型计算的输入条件 从而求得各计算段的设 计水文条件 2 3 3 湖泊 水库 设计水文条件确定湖泊 水库 设计水文条件确定 一般湖库区 用水文统计方法 选取 90 保证率的月平均湖库水位作为设计 水位 建立湖库区的水位 库容关系曲线 根据 90 保证率下的库容作为湖库计算 的设计水文条件 根据湖库水位与容积的相关数据 点绘出湖库区的水位 库容关系曲线 图 2 3 为某站湖库水位与容积的关系曲线 图 2 3 某站湖泊水位 湖泊容积关系曲线 根据湖库水位 容积曲线 求得设计水位下的湖库容积 从而求得湖库设计水 量 但有时需要推求湖库中某一功能区的设计水量 这时应根据湖库设计水位和 实测湖底地形图 将设计水位相应的该功能区水面面积和平均水深 等于设计水 位与平均的湖底高程之差 的乘积 作为该功能区的设计水量 太湖及洪泽湖选取正常蓄水位 兴利水位 利用非稳态二维水量水质模型 对入湖排污口进行概化 对每个入湖排污口计算不同风向风速下的污染带长度 根据污染带长度计算湖泊的纳污能力 污染带长度限制条件为 一是单个排污口 污染带的面积控制在 1 3km2 二是污染带长度占岸线的比例小于 10 三是在限 制污染带长度下 以单个污染带面积不大于 3km2确定污染带宽度 在太湖及洪 16 泽湖污染带计算中考虑到风场对湖流的形成及流态的作用 设计水文条件还考虑 了风向风速联合频率订正 2 4 不均匀系数确定不均匀系数确定 水体纳污能力的理论值 为水体污染物均匀混合后的数值 但是污染物排入 水体后在上下游 左右岸 上下层很难达到均匀混合 为保证纳污能力计算结果 与实际不均匀现象相一致 在河网 河道 区和湖泊 水库 区纳污能力计算过 程中采用了不均匀系数进行订正 将水体均匀混合的纳污能力乘以不均匀系数 得出水体满足一定控制条件下的水体纳污能力 不均匀系数取值界于 0 和 1 之间 2 4 1 河网 河道 区河网 河道 区 河道越宽 污染物排入水体后达到均匀混合越难 不均匀系数就越小 分析 得出河网 河道 区不均匀系数如表 2 5 表表 2 5 河道不均匀系数分析成果表河道不均匀系数分析成果表 河宽 m 不均匀系数 0 500 8 1 0 50 1000 6 0 8 100 1500 4 0 6 150 2000 1 0 4 2 4 2 湖泊 水库 区湖泊 水库 区 湖泊越大 污染物排入水体后达到均匀混合越难 不均匀系数就越小 分析 得出湖库不均匀系数如表 2 6 17 表表 2 6 湖库不均匀系数分析成果表湖库不均匀系数分析成果表 面积 km2 不均匀系数 5 00 6 1 0 5 500 4 0 6 50 5000 11 0 4 500 10000 09 0 11 1000 30000 05 0 09 2 5 纳污能力核定成果纳污能力核定成果 经综合分析 汇总计算江苏省重点河湖 209 个地表水 环境 功能区 90 保 证率纳污能力 在核定各水功能区纳污能力时 考虑饮用水源地及太湖湖体需要 重点保护 各饮用水源区及太湖湖体的纳污能力取现状面源污染物入河量 太湖 流域为河网地区 水系发达 考虑除沿江各县 市 以外其它县 市 区 利用 长江纳污能力的实际 将 60 长江的纳污能力按长江岸线长度直接分配给沿江各 县 市 其余 40 长江纳污能力分配给太湖流域其它县 市 区 太湖流域长 江纳污能力分配原则为考虑区域内引排水条件 污水处理厂及管网分布等情况 除上述情况外 其它地表水 环境 功能区均以实际计算值作为该水功能区的纳 污能力值 对于本次研究范围 江苏省 13 个市 90 保证率纳污能力按市汇总成果见表 2 7 18 表表 2 7 各市地表水 环境 功能区各市地表水 环境 功能区纳污能力统计表纳污能力统计表 单位 万 t a 纳污能力 万 t a 序号地市 COD氨氮 1南京市7 540 27 2无锡市1 130 24 3徐州市1 50 08 4常州市1 540 13 5苏州市8 411 09 6南通市6 250 23 7连云港市0 990 18 8淮安市1 820 14 9盐城市1 080 08 10扬州市5 550 26 11镇江市8 110 38 12泰州市3 910 15 13宿迁市0 970 08 总计48 793 33 根据计算结果 江苏省 13 个市的纳污能力结果对比见图 2 3 图 2 4 按苏南 苏北地区分类 纳污能力的对比图见图 2 5 图 2 3 江苏省 13 市纳污能力图 COD 19 图 2 4 江苏省 13 市纳污能力图 氨氮 图 2 5 苏南 苏北地区纳污能力对比图 由图表可知 江苏省重点河湖纳污能力的计算结果中 南京 苏州 南通 扬州 镇江的 COD 纳污能力较大 而对于氨氮的纳污能力 苏州相比其他市 氨氮的纳污量较大 从全省来看 苏南地区的纳污能力要大于苏北地区 氨氮的 差距比 COD 大 20 第第 3 章章 江苏省重点河湖入河污染量计算江苏省重点河湖入河污染量计算 人类的生产 生活活动所产生的污染物进入地表水体的总量称为污染物入 河量 通常以单位时间进入水域的污染物总量表示 3 1 基础资料基础资料 一 研究范围内功能区信息 本文根据江苏省水利厅开展的 江苏省重点河湖 2012 年水 环境 功能区 污染物限排总量研究 课题的研究范围 即选出的 209 个功能区作为研究对象 对江苏省重点河湖的入河量进行了计算 二 各地市工业点源及污水厂信息 根据江苏省最新 2009 年污染源普查资料 表表 3 1 2009 年江苏省工业污染物排放及处理情况年江苏省工业污染物排放及处理情况 地区地区 规模以上企业规模以上企业 数 个 数 个 废水排放量废水排放量 亿吨 亿吨 年 年 化学需氧量排化学需氧量排 放量 万吨放量 万吨 年 年 氨氮排放氨氮排放 量 吨量 吨 年 年 工业废水集中处工业废水集中处 理率 理率 南京35202 621150 921 9 无锡72252 91 3399 448 5 镇江30640 50 735011 6 常州64931 31 343044 2 苏州137204 63 6153345 9 南通73871 62 487941 3 淮安17460 90 955519 5 盐城35640 92 2112116 扬州37850 81 1432 524 2 徐州31080 70 9360 414 6 泰州35661 11 270912 1 宿迁20580 41 665616 4 连云港15910 40 945035 5 合计6082718 720 19026 231 7 21 表表 3 2 2009 年江苏省城镇生活污水集中处理情况年江苏省城镇生活污水集中处理情况 地区地区 城镇生活污水产生量 万吨 城镇生活污水产生量 万吨 污水厂处理生活污水量 万吨 污水厂处理生活污水量 万吨 污水处理厂集中污水处理厂集中 处理率 处理率 南京500934731394 5 无锡358112401367 1 镇江232571269254 6 常州589524247372 苏9 南通296701346145 4 淮安32870813124 7 盐城4770043719 2 扬1 徐州113001585840 8 泰7 宿9 连云港28868544218 9 合计38593119883331 9 三 2011 年江苏统计年鉴人口 养殖业和种植业信息 1 人口信息 人口信息主要用于计算生活污染物产生量 其中城镇人口与农村人口应分 开考虑 同时应考虑流动人口 江苏省 13 地市人口信息统计计算结果见表 3 3 表表 3 3 江苏省江苏省 2010 年市级人口信息汇总表 万人 年市级人口信息汇总表 万人 地名总人口城镇人口农村人口城镇人口比重流动人口 南京800 47623 82176 6577 93 168 048 无锡637 26445 97191 2969 98 170 7 徐州1314 2456 15858 0534 71 341 3092 常州459 2289 62169 5863 07 98 4 苏州1046 6734 15312 4570 15 408 94 南通728 28406 44321 8455 81 34 64 连云港市439 39227 3921251 75 58 34 淮安市500 31243 87256 4448 74 38 4306 盐城市726 02377 28348 7451 97 90 1027 22 地名总人口城镇人口农村人口城镇人口比重流动人口 扬州445 98253 09192 8856 75 13 139 镇江市311 34152 36118 3548 94 40 634 泰州市461 86257 01204 8555 65 42 79 宿迁471 56227 88243 6748 33 74 7226 1228 031 合计8342 464695 033647 4356 28 352 165 注 表中数据均来自 2011 年统计年鉴 2 江苏省 2009 2010 年养殖业信息 统计年鉴中 2009 2010 年养殖业信息主要用于 2010 年养殖业污染物计算 江苏省 2009 2010 年养殖业信息见表 3 4 及表 3 5 表表 3 4 江苏省江苏省 2009 2010 年畜牧业信息年畜牧业信息 指 标 2009 2010 大牲畜 39 65 40 90 牛 33 90 35 70 良种及改良乳牛 21 90 22 10 马 0 42 0 38 驴 4 08 3 73 骡 1 25 1 09 猪 1760 20 1728 52 羊 426 50 411 15 山羊 419 24 401 30 牲畜年末头数 万头 绵羊 7 26 9 80 当年肉猪出栏头数 2748 10 2847 03 当年出售和自宰的肉 用牛 17 50 18 71 猪牛羊出 栏头数 万头 当年出售和自宰的肉 用羊 万只 686 90 672 48 猪肉 204 48 213 06 牛肉 3 26 3 48 羊肉 7 50 7 37 畜禽产品产量 肉类产量 万吨 禽肉 120 39 132 67 23 牛奶产量 554000 572836 绵羊毛产量 351 350 山羊毛产量 1 1 蜂蜜 5131 5079 其他禽产 品产量 吨 禽蛋 万吨 185 20 190 57 表表 3 5 江苏省江苏省 2009 2010 年水产养殖业信息年水产养殖业信息 指标 2009 2010 2009 合计 2010 合计 天然生产 32 07 33 24 按生产性质 分 人工养殖 280 65 290 76 鱼类 227 45 238 11 甲壳类 71 1 69 93 水产品产量 万吨 按类别分 贝类 9 66 11 68 312 72 324 00 水产养殖面 积 千公顷 552 63 557 65 552 63 557 65 3 江苏省 2009 2010 年种植业信息及 09 年县级耕地面积信息 统计年鉴中的 2009 2010 年种植业信息主要用于农业面源污染物计算 江 苏省 2009 2010 年种植业信息见表 3 6 及表 3 7 表表 3 6 江苏省江苏省 2009 2010 年农作物播种面积年农作物播种面积 单位 千公顷 单位 千公顷 项目20092010 总播种面积7558 157619 58 粮食作物5272 045282 36 小麦2077 612093 07 稻谷2233 242234 16 薯类66 5561 26 玉米399 84403 7 大豆232 98226 9 经济作物862 07824 77 棉花252 34235 68 油菜籽476 27460 08 花生105 5103 39 芝麻11 4410 8 黄红麻0 05 甘蔗21 7 甜菜20 08 烤烟0 040 24 24 表表 3 73 7 江苏省江苏省 2009 20102009 2010 年主要农作物种植结构年主要农作物种植结构 单位 千公顷 单位 千公顷 项 目 20092010 农作物总播种面积 100100 粮食作物 69 7569 33 谷物 64 464 14 稻谷 29 5529 32 小麦 27 4927 47 玉米 5 295 3 其它谷物 2 082 05 豆类 4 474 38 大豆 3 082 98 杂豆 0 180 18 薯类 0 880 8 油料作物 7 857 54 花生 1 41 36 油菜籽 6 36 04 芝麻 0 150 14 棉花 3 343 09 麻类 0 010 01 糖料 0 030 02 甘蔗 0 030 02 烟叶 药材 0 170 15 蔬菜 瓜类 16 9717 94 蔬菜 15 1816 14 其他农作物 1 881 91 青饲料 0 370 39 3 2 计算方法计算方法 3 2 1 区域排放量计算方法区域排放量计算方法 式 3 2 1 ii2i1iPiIii WWWWWW 畜禽农生生排放量 W 其中 W排放量 i为功能区 i 的污染物排放量 WIi为功能区 i 工业污染物排 放量 Wpi为功能区 i 污水厂污染物排放量 W生 1i为功能区 i 农村生活污染物 排放量 W生 2i为功能区 i 城市生活污染物排放量 W农 i为功能区 i 农田污染 物排放量 W畜禽 i为功能区 i 畜禽养殖污染物排放量 1 工业污染物排放量计算 25 工业污染物排放量 p W工 主要来自 普查 中资料 根据工业源的规模 排污 特点和排污量 将工业源划分为重点污染源和一般污染源 重点源 采用现场 监测和物料衡算与排污系数等方法 并按照规定程序核定污染源排放量 一般 源 采用分类抽样监测的方式 核对物料衡算与排污系数测算的污染物排放量 对污染物排放量小 排放形式简单的 用排污系数法直接计算排污量 2 生活污染物排放量计算 a 农村生活污染物排放量 式 3 2 2 1p1 农生 NW 其中 为农村人口数 为农村生活排污系数 见表 3 8 农 N 1 本次人均日废水排放量苏南取 160L 人 天 苏中取 140L 人 天 苏 北取 120L 人 天 人均日干物质排放量 COD 苏南 苏中 苏北分别取 53 33g 人 天 46 67 g 人 天 40 g 人 天 人均日干物质排放量氨氮苏 南 苏中 苏北分别取 5 33g 人 天 4 67 g 人 天 4 g 人 天 表表 3 8 各类污染源排污系数表各类污染源排污系数表 城市生活排污系数农村生活排污系数农田排污系数 g 人 天 g 人 天 kg 亩 年 CODNH3 NCODNH3 NCODNH3 N 60 804 1015 604 6102 b 城镇生活污染物排放量 22p WN 生城 式 3 2 3 其中 为城市人口数 为城市生活排污系数 见表 3 8 城 N 2 本次计算中 人均日废水排放量苏南取 220L 人 天 苏中取 200L 人 天 苏北取 180L 人 天 人均日干物质排放量 COD 苏南 苏中 苏北分别 取 70 4g 人 天 64 g 人 天 57 6 g 人 天 人均日干物质排放量氨氮 苏南 苏中 苏北分别取 8 8g 人 天 8 g 人 天 7 2 g 人 天 c 生活污水收集率计算 农村生活污水收集率苏南取 10 苏中取 7 苏北取 5 城镇生活污水 收集率 污水厂城镇生活污水处理量 城镇生活污水排放量 江苏省各市污水收 26 集率计算成果见表 3 9 表表 3 9 江苏省江苏省 2010 年市级区域污水收集率信息汇总表 万年市级区域污水收集率信息汇总表 万 t a 地名 城镇生活污水 产生量 农村生活污水 产生量 污水厂生活污水 处理量 城镇生活污水收 集率 农村生活污 水处理率 南京50092 63 10316 32 47313 34 94 45 10 00 无锡35811 42 11171 31 24013 21 67 05 10 00 徐州11299 67 19670 95 15858 17 40 76 0 05 常州23256 81 9903 24 12691 59 54 57 10 00 苏州58951 97 18247 28 42472 64 72 05 10 00 南通29670 12 16446 02 13461 19 45 37 5 00 连云港28867 92 9285 61 5441 64 18 85 5 00 淮安32870 50 10342 06 8131 06 24 74 5 00 盐城47699 51 15274 81 4370 60 9 16 5 00 扬州18475 70 9856 38 9432 41 51 05 7 00 镇江15200 50 6911 64 7742 76 50 94 10 00 泰州18761 73 10467 84 3123 94 16 65 7 00 宿迁14971 79 10672 93 4779 80 31 93 5 00 d 生活污水直排量及污染物直排量计算 生活污水直排量 生活污水排放量 1 生活污水收集率 生活污染物排放量 生活污染物产生量 1 生活污水收集率 3 畜禽养殖排放量计算 p W畜禽 1 t N畜禽 4 2 t N畜禽 5 式 3 2 4 其中 1 为畜禽个体日产粪量 t 为饲养期 N畜禽为饲养数 4 为畜禽粪 中污染物平均含量 2 为畜禽个体日产尿量 5 为畜禽尿中污染物平均含量 上述参数取值见表 3 10 和表 3 11 对畜禽废渣以回收等方式进行处理的污染源 按产生量的 12 计算污染物 流失量 27 表表 3 10 畜禽粪尿排泄系数畜禽粪尿排泄系数 项目单位牛猪鸡鸭 kg d20 02 00 10 1 粪 kg a7300 0300 066 kg d10 03 3 尿 kg a3650 0495 饲养周期d3651506060 表表 3 11 畜禽粪便中污染物平均含量畜禽粪便中污染物平均含量 单位 单位 kg t 项目CODCrBODNH3 N总磷总氮 牛粪31 024 51 71 24 4 牛尿6 04 03 50 48 0 猪粪52 057 03 13 45 9 猪尿9 05 01 40 53 3 鸡粪45 047 94 85 49 8 4 农田面源污染物排放量计算 3 WM 农p 式 3 2 5 其中 M 为耕地面积 3 为农田排污系数 见表 3 8 3 2 2 区域入河量计算方法区域入河量计算方法 根据污染物统计资料 计算生活 工业 农业 污水厂等各类污染源的污 染物排放量 并计算得到各类污染物入河量 将各类入河量累加得到入河量总 量 即 式 3 2 6 ii2i1iPiIii WWWWWW 畜禽农生生入河量 W 其中 W入河量 i为功能区 i 的污染物入河量 WIi为功能区 i 工业污染物入河量 Wpi为功能区 i 污水厂污染物入河量 W生 1i为功能区 i 农村生活污染物入河量 W生 2i为功能区 i 城市生活污染物入河量 W农 i为功能区 i 农田污染物入河量 W畜禽 i为功能区 i 畜禽养殖污染物入河量 1 工业点源 污水厂及集中畜禽养殖入河量计算方法 28 式 3 2 1 排放量入河量 WW 7 其中 入河量 W 为污染物入河量 排放量 W 为污染物排放量 1 为污染物入河系 数 取值为 0 9 2 城镇生活污染物入河量计算方法 式 3 2 2 城镇生活排放量城镇生活入河量 WW 8 其中 城镇生活入河量 W 为城镇生活污染物入河量 城镇生活排放量 W 为城镇生活污染 物直排量 2 为城镇生活污染源入河系数 取值为 0 8 3 农村生活污染物入河量计算方法 式 3 2 3 农村生活排放量农村生活入河量 WW 9 其中 农村生活入河量 W 为农村生活污染物入河量 农村生活排放量 W 为农村生活污染 物排放量 3 为农村生活入河系数 取值为 0 3 4 农田污染物入河量计算方法 式 3 2 4 农田排放量农田入河量 WW 10 其中 农田入河量 W 为农田污染物入河量 农田排放量 W 为农田污染物排放量 4 为农田入河系数 取值为 0 2 5 分散式畜禽养殖污染物入河量计算方法 式 3