《環(huán)境規(guī)劃學(xué)》第五章-水環(huán)境規(guī)劃-2

1、第五章 水環(huán)境規(guī)劃本章主要內(nèi)容：水環(huán)境規(guī)劃的內(nèi)容和類型水環(huán)境規(guī)劃的基本步驟水環(huán)境規(guī)劃基礎(chǔ)水環(huán)境規(guī)劃的技術(shù)措施規(guī)劃方案的綜合評價水環(huán)境規(guī)劃實(shí)例第四節(jié) 水環(huán)境規(guī)劃的技術(shù)措施 水環(huán)境規(guī)劃方案是由許多具體的技術(shù)措施構(gòu)成的組合方案。通常，水環(huán)境規(guī)劃的方案對策可主要?dú)w納為：一是從源頭控制，減少污染物排放負(fù)荷，對工業(yè)企業(yè)主要采取清潔生產(chǎn)工藝，對城鎮(zhèn)與農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染多采用最佳管理措施；二是提高或充分利用水體的自凈能力；三是生態(tài)修復(fù)技術(shù)；四是末端治理措施；五是水資源的保護(hù)與開發(fā)技術(shù)。一、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)清潔生產(chǎn)定義為對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品實(shí)施綜合防治戰(zhàn)略，以減少對人類和環(huán)境的風(fēng)險。清潔生產(chǎn)對生產(chǎn)過程和產(chǎn)品都有不同的

2、要求。重點(diǎn)是全過程進(jìn)行污染控制和資源的有效最大化的利用。清潔生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境上的雙重目標(biāo)。通過實(shí)施清潔生產(chǎn)，企業(yè)在經(jīng)濟(jì)上要能贏利，從而使保護(hù)環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟(jì)真正協(xié)調(diào)起來。實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的途徑：資源的合理利用，改革工藝和設(shè)備，企業(yè)物料循環(huán)，產(chǎn)品體系的改革，必要的末端治理，以及加強(qiáng)管理等。二、污水處理建立污水處理廠是水環(huán)境規(guī)劃方案中?？紤]采用的重要措施。污水處理程度一般可分為一級、二級和三級處理。一級處理包含物理作用和一般化學(xué)作用。主要去除漂浮物和部分懸浮物，調(diào)節(jié)廢水pH值。懸浮固體去除約7080，BOD去除約30。達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，一般作為預(yù)處理。主要作用包括：篩濾、水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、沉淀、上浮、預(yù)曝氣

3、。調(diào)節(jié)池有調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)（pH）作用，還有預(yù)曝氣作用。二、污水處理二級處理即生物處理，去除大量有機(jī)物。BOD去除75-95，出水濃度約20mg/L-30mg/L，一般可達(dá)標(biāo)排放。好氧處理：活性污泥法，生物膜法，自然生物處理法（氧化塘、土地處理）；厭氧處理：生物還原處理法。主要用于處理高濃度有機(jī)廢水和污泥，主要構(gòu)筑物是消化池，或沼氣池、三格化糞發(fā)酵池。一級和二級處理技術(shù)已基本成熟。二、污水處理三級處理即高級處理、深度處理。進(jìn)一步去除二級處理未能去除的污染物，如未能降解的有機(jī)物、可溶性無機(jī)物以及氮、磷等。主要方法：生物脫氮除磷、混凝沉淀法、活性炭吸附法、曝氣、反滲透、離子交換法和電滲析法等。三級處

4、理不僅技術(shù)上要求嚴(yán)格，且費(fèi)用昂貴。可以在二級處理后建設(shè)生態(tài)工程，如：人工濕地等。污水處理費(fèi)用主要為建廠投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，其可用污水處理費(fèi)用函數(shù)表示。準(zhǔn)確估算污水處理費(fèi)用函數(shù)是評價污水處理廠費(fèi)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。三、提高或充分利用水體納污容量(1)、人工復(fù)氧借助機(jī)械設(shè)備來提高河水中的溶解氧量，提高水質(zhì)。(2)、污水調(diào)節(jié)在河流同化容量低的時期對污水進(jìn)行收集蓄存，待河流納污容量高時釋放，更合理地利用河流同化容量。(3)、河流流量調(diào)控由于流量調(diào)控效益的多重性，水資源工程費(fèi)用分擔(dān)問題仍未找到將費(fèi)用公平合理地分配給每種用途的方法。1、把流量調(diào)控費(fèi)直接分配給水污染控制，研究與各比值對應(yīng)的水質(zhì)規(guī)劃最優(yōu)解下的流量調(diào)控量

5、。2、研究不同流量時系統(tǒng)的邊際費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)效益。四、生態(tài)修復(fù)技術(shù)城市水系生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要有3個方面：1、恢復(fù)城市水系環(huán)境；2、恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能；3、維護(hù)和改善河流水系的景觀效果。生態(tài)修復(fù)需遵循兩個重要原則：1、自然法則地域性原則、生態(tài)學(xué)原則、順應(yīng)自然原則、本地化原則等；2、社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)原則可持續(xù)發(fā)展原則、風(fēng)險最小和效益最大原則、生態(tài)技術(shù)和工程技術(shù)結(jié)合原則、社會可接受性原則和美學(xué)原則。五、水資源開發(fā)利用與保護(hù)技術(shù)水資源開發(fā)利用及保護(hù)的總體框架：節(jié)水優(yōu)先，治污為本，多渠道開源。節(jié)水途徑：農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活用水節(jié)水；治污途徑：城鎮(zhèn)污水處理、河道凈化等；多渠道開源途徑：中水回用、雨水綜合利用、地

6、表水利用、跨區(qū)域調(diào)水工程等。第五節(jié) 規(guī)劃方案的綜合評價 水環(huán)境規(guī)劃方案制訂后，為了檢驗(yàn)和比較各個方案的可行性與可操作性，可通過費(fèi)用效益分析、可行性分析以及水環(huán)境承載力分析，對規(guī)劃方案進(jìn)行綜合評價，從而為最佳規(guī)劃方案的選擇與決策提供科學(xué)依據(jù)。 一、費(fèi)用效益分析以污水處理廠的費(fèi)用函數(shù)為例：污水處理廠的費(fèi)用可以表示為污水流量（qV）與處理效率（）的函數(shù)。需建立污水處理廠的費(fèi)用數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)以qV為列，以為行組成一個費(fèi)用矩陣。矩陣確定后，建立費(fèi)用函數(shù)，其形式較多的是冪函數(shù)。最后進(jìn)行求算。參數(shù)k1,k2,k3,k4可由矩陣提供的數(shù)據(jù)通過參數(shù)估值求出。二、方案可行性分析評價水規(guī)劃方案的可行性，可以從水環(huán)境規(guī)

7、劃目標(biāo)的可達(dá)性和處理方案投資的可行性兩方面進(jìn)行。1、規(guī)劃目標(biāo)的可達(dá)性分析利用已建立的水環(huán)境數(shù)學(xué)模型，通過對各個方案的水質(zhì)模擬，來檢驗(yàn)規(guī)劃方案能否達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。2、方案投資的可行性分析兩種方法：A、環(huán)保投資比例（占國民生產(chǎn)總值的百分比）；B、工業(yè)總產(chǎn)值和固定資產(chǎn)投資率，求算污水處理投資占工業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)投資的比率。三、水環(huán)境承載力分析水環(huán)境承載力是指某一地區(qū)、某一時間、某種狀態(tài)下水環(huán)境對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活需要的支持能力。（1）水環(huán)境承載力指標(biāo)應(yīng)以與人口、經(jīng)濟(jì)有關(guān)的水資源和水污染狀況、污水處理投資和供水費(fèi)用等方面來表征。城市化水平的倒數(shù)、人均工業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)固定資產(chǎn)產(chǎn)出率；可用水資源總量與城市總用水量之比

8、、單位水資源消耗量的工業(yè)產(chǎn)值、單位水資源消耗量的農(nóng)灌面積；污水處理投資占工業(yè)投資之比、污水處理率；單位COD（或BOD）排放量的工業(yè)產(chǎn)值、COD（或BOD）控制目標(biāo)與COD（或BOD）濃度之比；等等（2）水環(huán)境承載力的定量表述方法有兩個重要的概念：發(fā)展變量和支持變量。發(fā)展變量：表征城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水環(huán)境作用的強(qiáng)度，它可用與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有關(guān)的人口、產(chǎn)值、投資、水資源的利用量、向水環(huán)境排放的污水和污染物量等因子來表述。發(fā)展因子發(fā)展變量集 d=(d1，d2，dn)支持變量：水環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能狀況對城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展支持能力及其相互作用的表現(xiàn)。支持因子支持變量集 s=(s1，s2，sn)水環(huán)境承載力是n

9、維發(fā)展變量空間中的一個向量，其各個分量由上述與發(fā)展因子和支持因子有關(guān)的具體指標(biāo)來確定。在不同的城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展策略下，發(fā)展因子和支持因子的大小會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致水環(huán)境承載力大小的不同。由于水環(huán)境承載力的各個分量具有不同的量綱，為比較其大小，首先必須對其各分量進(jìn)行歸一化處理。指標(biāo)1指標(biāo)2指標(biāo)3指標(biāo)i指標(biāo)n方案1E11E21E31Ei1En1方案2E12E22E32Ei2En2.方案jE1jE2jE3jEijEnj.方案mE1mE2mE3mEimEnm假設(shè)在一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中，有m個發(fā)展方案，即存在m個水環(huán)境承載力。假定每個水環(huán)境承載力由n個具體指標(biāo)確定的分量組成，即歸一化處理后則有：第j個水

10、環(huán)境承載力的大小，可用歸一化后的向量的模來表示，即為了突出水環(huán)境對不同經(jīng)濟(jì)發(fā)展方案的支持因子的支持作用，可用下式表示第j個水環(huán)境承載力的相對大?。阂弧⒁?guī)劃背景（一）社會經(jīng)濟(jì)狀況 遼寧省會，下設(shè)9區(qū)、4縣(市)及5個開發(fā)區(qū)。2004年戶籍人口693.9萬，區(qū)域生產(chǎn)總值1900.7億元。（二）水文水系分布地表水屬于遼河水系，包括遼河水系、渾河水系及北沙河構(gòu)成，流域內(nèi)天然河流20余條，總長度1121km。沈陽市地表水系均為季節(jié)性河流，徑流以降水補(bǔ)給為主。（三）規(guī)劃目標(biāo)與指標(biāo)2010年，水環(huán)境主要指標(biāo)基本達(dá)到生態(tài)市建設(shè)指標(biāo)。2015年，主要指標(biāo)全面達(dá)到生態(tài)市建設(shè)指標(biāo)。（P187）第六節(jié) 水環(huán)境規(guī)劃實(shí)例

11、 2004沈陽市水環(huán)境規(guī)劃 指標(biāo)體系：共4大類，21項(xiàng)；其中：13項(xiàng)為國家生態(tài)市建設(shè)指標(biāo)；其他8項(xiàng)為沈陽市水環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)需要特殊控制指標(biāo)。二、水環(huán)境系統(tǒng)綜合分析與評價(一)、沈陽市污染物排放和水系水質(zhì)評價1、污染物排放2004年沈陽市的污水排放總量及其分布情況見表5-2。、地表水環(huán)境特征與評價河流水環(huán)境特征表現(xiàn)為：水質(zhì)惡化，生物多樣性貧乏，河床被嚴(yán)重破壞，人工化護(hù)坡影響渾河廊道的生態(tài)功能。分類污水排放量COD排放量NH3-N排放量主要排放去向萬td-1td-1td-1城區(qū)156.86203.9432.16渾河郊縣27.8845.767.47遼河、北沙河、渾河面源0.400.720.10遼

12、河、北沙河、渾河合計185.14250.4239.73(二)、水環(huán)境問題診斷沈陽市的水環(huán)境問題主要為：1、水資源供需矛盾突出，生態(tài)環(huán)境需水量短缺。2、地表水污染嚴(yán)重，地下水出現(xiàn)超標(biāo)；3、污水處理率較低，污水回用量有待提高；4、城區(qū)水系景觀被破壞，河流水生生態(tài)系統(tǒng)健康受到威脅。三、沈陽市主要污染物排放和環(huán)境影響預(yù)測選取COD和NH3-N作為預(yù)測指標(biāo)，預(yù)測時段為2010和2015年。預(yù)測方法采用系統(tǒng)動力學(xué)模型和情景分析法。分3種情景模型進(jìn)行預(yù)測，最后選擇情景III為優(yōu)選的情景。情景III：超常規(guī)發(fā)展，推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)資源節(jié)約型社會，嚴(yán)格控制排污，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展。分類單位2004年2010年2015

13、年總?cè)丝跀?shù)萬人693.910001100GDP億元1900.735005600工業(yè)生產(chǎn)值億元1493.430104500第三產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值億元849.515192520三產(chǎn)比例%5.8:49.5:44.74.6:52:43.43:52:45全市污水排放量萬t/a67574.6493075102565市內(nèi)污水量萬t/a61195.98150083796COD排放量萬t/a9.1421.6123.8NH3-N排放量萬t/a1.454.675.15四、水資源供需平衡預(yù)測及水環(huán)境容量(一)、水資源供需平衡與承載力分析基于預(yù)測，2010年，2015年和2020年沈陽市將分別缺水1.2億m3，2.4億m3和3

14、.5億m3，水資源是制約發(fā)展的主要因素，沈陽已進(jìn)入嚴(yán)重缺水時期。(二)、水環(huán)境容量核定以沈陽市地表水環(huán)境功能區(qū)劃為基礎(chǔ)，將沈陽市主要河流劃分為15個控制單元，分別確定水環(huán)境功能和水質(zhì)目標(biāo)。根據(jù)容量核定方法，計算得到沈陽市的：COD理想水環(huán)境容量為67214 t、可利用容量為66953 t，最大允許排放量為78737 t；NH3-N理想環(huán)境容量為3356 t，可利用容量為3319 t，最大允許排放量為3901 t。五、水資源保護(hù)及開發(fā)利用方案主要從節(jié)水、治污和開源三個方面入手。(一)、節(jié)水措施1、農(nóng)業(yè)節(jié)水工程：調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，推廣耕作保墑技術(shù)等；2、服務(wù)業(yè)及城鎮(zhèn)生活節(jié)水工程：加大節(jié)水宣傳，提

15、高節(jié)水意識，節(jié)約生活用水。3、工業(yè)生產(chǎn)節(jié)水工程：提高工業(yè)用水重復(fù)利用率，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展低耗水型工業(yè)。(二)、區(qū)域調(diào)水工程“北水南調(diào)”工程(三)、中水回用工程積極推廣中水回用作為電廠冷卻用水、沖廁、灌溉、景觀用水等用途。(四)、雨水綜合利用工程采取相應(yīng)的工程措施，將雨水轉(zhuǎn)化為可利用水源；下滲工程、貯存工程。(五)、地表水深度開發(fā)工程地表水開發(fā)利用率較低；水體污染嚴(yán)重，難以達(dá)到功能區(qū)劃要求，無法進(jìn)行開發(fā)利用。(六)、水資源利用管理措施與保障加快立法進(jìn)程；改變多部門交叉管理的局面，成立統(tǒng)一管理的水務(wù)局；完善取水許可證制度，開展取水計量工作；重視水資源規(guī)劃制定和實(shí)施。六、城鎮(zhèn)污水處理及資源化規(guī)劃規(guī)

16、劃近期建設(shè)11座污水處理廠，2010年污水處理能力230.5萬t/d，污水處理率90%；2015年處理能力260.5萬t/d，污水處理率92.7%。規(guī)劃遠(yuǎn)期污水排放量為295萬t/d，需繼續(xù)加大污水處理規(guī)模。另外，逐步實(shí)施中水回用、集中供水等節(jié)水措施，提高水資源的利用率。七、水環(huán)境生態(tài)修復(fù)與景觀規(guī)劃方案(一) 渾河生態(tài)修復(fù)方案1、規(guī)劃范圍2、方案設(shè)置A、上游自然景觀區(qū)劃方案：河道疏浚，河堤修繕。B、中游開發(fā)建設(shè)區(qū)：河岸區(qū)保護(hù)恢復(fù)子區(qū)和河床生態(tài)建設(shè)子區(qū)。C、下游生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)規(guī)劃：緩沖帶。D、支流河口污染控制區(qū)規(guī)劃方案：入河口人工濕地，水生植被恢復(fù)，水生植物資源管理和利用，河道疏浚。(二)水環(huán)境生態(tài)

17、景觀規(guī)劃1、濕地景觀規(guī)劃（1）濕地景觀的設(shè)計內(nèi)容（2）輝山明渠入渾河河口人工濕地（3）楊官河入渾河河口人工濕地（4）白塔堡河入渾河河口人工濕地1、概況2、景觀設(shè)計 （整體性設(shè)計，植被配置設(shè)計，空間布局設(shè)計）2、植被恢復(fù)堤段的景觀設(shè)計重點(diǎn)是植被的配置設(shè)計；植被配置要體現(xiàn)渾河的綠色廊道景觀；配置模式主要體現(xiàn)“喬灌草”的合理搭配，以及“水生植物陸生植物”自然過渡的生態(tài)模式；在植物配置中，要注意：避免整齊排列和人工圖案；整體中求變化，變化中求統(tǒng)一；渾河兩岸植被恢復(fù)設(shè)計模式要體現(xiàn)廊道性、親水性。八、水環(huán)境監(jiān)控與管理方案(一) 水環(huán)境監(jiān)控1、建設(shè)水環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控體系2、全面擴(kuò)大水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測覆蓋面3、積極

18、推動污染源在線監(jiān)控4、建立以遙感和地面觀測站相結(jié)合的多部門信息共享的水生生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)5、加強(qiáng)環(huán)境科技的支持力度，提高和完善環(huán)境監(jiān)測能力6、建立健全規(guī)劃工作進(jìn)展情況通報、水質(zhì)信息統(tǒng)一發(fā)布和定期分析制度八、水環(huán)境監(jiān)控與管理方案(二) 水環(huán)境管理A、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)立法B、加大環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管力度C、建立健全環(huán)境污染報告制度和環(huán)境保護(hù)社會監(jiān)督機(jī)制九、規(guī)劃方案綜合評價(一) 費(fèi)用分析相關(guān)建設(shè)內(nèi)容共5大類35項(xiàng)，估算規(guī)劃第一階段總投資約達(dá)248047萬元。表5-4 第一階段規(guī)劃方案和項(xiàng)目所需投資（萬元）恢復(fù)與建設(shè)工程名稱項(xiàng)目數(shù)量投資總額占總投資比例/%污水處理廠建設(shè)項(xiàng)目11128,00051.6河流綜合整治

19、和生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目913,5005.4中水回用及雨水利用項(xiàng)目1185,09734.3工業(yè)源污染控制項(xiàng)目214,0005.7水環(huán)境監(jiān)測能力建設(shè)項(xiàng)目27,4503.0合 計248,047100九、規(guī)劃方案綜合評價(二) 效益分析1、經(jīng)濟(jì)效益以在沒有實(shí)施規(guī)劃情況下可能造成的經(jīng)濟(jì)損失來計算。水污染造成的損失大體分為4個部分：A、人體健康損失Lh，運(yùn)用人力資本法，結(jié)合地方流行病學(xué)調(diào)查。（計算結(jié)果約為65.19億元）P人力資本，萬元/(人.年)； ai 水污染導(dǎo)致的病癥發(fā)病率；Si 患者的工作時間損失，年；Yi 患者的平均醫(yī)療護(hù)理費(fèi)用，萬元/人；Ki 患者的人均護(hù)理時間，年； M暴露人群數(shù)量，萬人。1、經(jīng)濟(jì)效益B、資源利用損失Lr，主要指由于水污染使農(nóng)林牧副漁業(yè)產(chǎn)量減少、質(zhì)量下降導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。一般采用市場價值法。主要考慮對農(nóng)業(yè)造成的影響。 水污染導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)減產(chǎn)系數(shù)； 價格降低系數(shù)；S 水污染面積，即超過農(nóng)田水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的污水灌溉面積；Q污染前農(nóng)產(chǎn)品正常產(chǎn)量；P農(nóng)產(chǎn)品價格。1、經(jīng)濟(jì)效益C、資源價值減少量Lv，水污染導(dǎo)致的資源價值減少量，運(yùn)用市場價值法近似估算。Vc 清潔水的價值；Vp 受污染后水資源的價值。D、景觀