《環(huán)境規(guī)劃學》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)劃基礎水環(huán)境規(guī)劃的技術措施規(guī)劃方案的綜合評價水環(huán)境規(guī)劃實例第四節(jié) 水環(huán)境規(guī)劃的技術措施 水環(huán)境規(guī)劃方案是由許多具體的技術措施構成的組合方案。通常，水環(huán)境規(guī)劃的方案對策可主要歸納為：一是從源頭控制，減少污染物排放負荷，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)修復技術；四是末端治理措施；五是水資源的保護與開發(fā)技術。一、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟清潔生產(chǎn)定義為對生產(chǎn)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。重點是全過程進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)濟和環(huán)境上的雙重目標。通過實施清潔生產(chǎn)，企業(yè)在經(jīng)濟上要能贏利，從而使保護環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟真正協(xié)調(diào)起來。實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的途徑：資源的合理利用，改革工藝和設備，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。達不到排放標準，一般作為預處理。主要作用包括：篩濾、水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、沉淀、上浮、預曝氣

3、。調(diào)節(jié)池有調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)（pH）作用，還有預曝氣作用。二、污水處理二級處理即生物處理，去除大量有機物。BOD去除75-95，出水濃度約20mg/L-30mg/L，一般可達標排放。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廢水和污泥，主要構筑物是消化池，或沼氣池、三格化糞發(fā)酵池。一級和二級處理技術已基本成熟。二、污水處理三級處理即高級處理、深度處理。進一步去除二級處理未能去除的污染物，如未能降解的有機物、可溶性無機物以及氮、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、理不僅技術上要求嚴格，且費用昂貴?？梢栽诙壧幚砗蠼ㄔO生態(tài)工程，如：人工濕地等。污水處理費用主要為建廠投資和運轉(zhuǎn)費用，其可用污水處理費用函數(shù)表示。準確估算污水處理費用函數(shù)是評價污水處理廠費用的關鍵環(huán)節(jié)。三、提高或充分利用水體納污容量(1)、人工復氧借助機械設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，水資源工程費用分擔問題仍未找到將費用公平合理地分配給每種用途的方法。1、把流量調(diào)控費直接分配給水污染控制，研究與各比值對應的水質(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)的邊際費用、經(jīng)濟效益。四、生態(tài)修復技術城市水系生態(tài)修復技術主要有3個方面：1、恢復城市水系環(huán)境；2、恢復水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構和功能；3、維護和改善河流水系的景觀效果。生態(tài)修復需遵循兩個重要原則：1、自然法則地域性原則、生態(tài)學原則、順應自然原則、本地化原則等；2、社會經(jīng)濟技術原則可持續(xù)發(fā)展原則、風險最小和效益最大原則、生態(tài)技術和工程技術結(jié)合原則、社會可接受性原則和美學原則。五、水資源開發(fā)利用與保護技術水資源開發(fā)利用及保護的總體框架：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，為了檢驗和比較各個方案的可行性與可操作性，可通過費用效益分析、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依據(jù)。 一、費用效益分析以污水處理廠的費用函數(shù)為例：污水處理廠的費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用數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)以qV為列，以為行組成一個費用矩陣。矩陣確定后，建立費用函數(shù)，其形式較多的是冪函數(shù)。最后進行求算。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、劃目標的可達性和處理方案投資的可行性兩方面進行。1、規(guī)劃目標的可達性分析利用已建立的水環(huán)境數(shù)學模型，通過對各個方案的水質(zhì)模擬，來檢驗規(guī)劃方案能否達到預定的目標。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)基礎建設投資的比率。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)濟發(fā)展和生活需要的支持能力。（1）水環(huán)境承載力指標應以與人口、經(jīng)濟有關的水資源和水污染狀況、污水處理投資和供水費用等方面來表征。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)濟發(fā)展對水環(huán)境作用的強度，它可用與社會經(jīng)濟發(fā)展有關的人口、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)構和功能狀況對城市經(jīng)濟發(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的具體指標來確定。在不同的城市經(jīng)濟發(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行歸一化處理。指標1指標2指標3指標i指標n方案1E11E21E31Ei1En1方案2E12E22E32Ei2En2.方案jE1jE2jE3jEijEnj.方案mE1mE2mE3mEimEnm假設在一個地區(qū)的經(jīng)濟發(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)濟狀況 遼寧省會，下設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，徑流以降水補給為主。（三）規(guī)劃目標與指標2010年，水環(huán)境主要指標基本達到生態(tài)市建設指標。2015年，主要指標全面達到生態(tài)市建設指標。（P187）第六節(jié) 水環(huán)境規(guī)劃實例

11、 2004沈陽市水環(huán)境規(guī)劃 指標體系：共4大類，21項；其中：13項為國家生態(tài)市建設指標；其他8項為沈陽市水環(huán)境保護和生態(tài)修復需要特殊控制指標。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，河床被嚴重破壞，人工化護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、地表水污染嚴重，地下水出現(xiàn)超標；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)境影響預測選取COD和NH3-N作為預測指標，預測時段為2010和2015年。預測方法采用系統(tǒng)動力學模型和情景分析法。分3種情景模型進行預測，最后選擇情景III為優(yōu)選的情景。情景III：超常規(guī)發(fā)展，推進循環(huán)經(jīng)濟，建設資源節(jié)約型社會，嚴格控制排污，經(jīng)濟高速發(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，沈陽已進入嚴重缺水時期。(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，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。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，推廣耕作保墑技術等；2、服務業(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)用水重復利用率，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構、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；水體污染嚴重，難以達到功能區(qū)劃要求，無法進行開發(fā)利用。(六)、水資源利用管理措施與保障加快立法進程；改變多部門交叉管理的局面，成立統(tǒng)一管理的水務局；完善取水許可證制度，開展取水計量工作；重視水資源規(guī)劃制定和實施。六、城鎮(zhèn)污水處理及資源化規(guī)劃規(guī)

16、劃近期建設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)修復與景觀規(guī)劃方案(一) 渾河生態(tài)修復方案1、規(guī)劃范圍2、方案設置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)建設區(qū)：河岸區(qū)保護恢復子區(qū)和河床生態(tài)建設子區(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，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、景觀設計 （整體性設計，植被配置設計，空間布局設計）2、植被恢復堤段的景觀設計重點是植被的配置設計；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；渾河兩岸植被恢復設計模式要體現(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、建設水環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控體系2、全面擴大水環(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)絡系統(tǒng)5、加強環(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、加強環(huán)境保護立法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)境保護社會監(jiān)督機制九、規(guī)劃方案綜合評價(一) 費用分析相關建設內(nèi)容共5大類35項，估算規(guī)劃第一階段總投資約達248047萬元。表5-4 第一階段規(guī)劃方案和項目所需投資（萬元）恢復與建設工程名稱項目數(shù)量投資總額占總投資比例/%污水處理廠建設項目11128,00051.6河流綜合整治

19、和生態(tài)修復項目913,5005.4中水回用及雨水利用項目1185,09734.3工業(yè)源污染控制項目214,0005.7水環(huán)境監(jiān)測能力建設項目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)濟效益以在沒有實施規(guī)劃情況下可能造成的經(jīng)濟損失來計算。水污染造成的損失大體分為4個部分：A、人體健康損失Lh，運用人力資本法，結(jié)合地方流行病學調(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)療護理費用，萬元/人；Ki 患者的人均護理時間，年； M暴露人群數(shù)量，萬人。1、經(jīng)濟效益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)量下降導致的經(jīng)濟損失。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)標準的污水灌溉面積；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)濟效益C、資源價值減少量Lv，水污染導致的資源價值減少量，運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