1、1 流域（流域（valley; riverbasin; drainagebasinvalley; riverbasin; drainagebasin）狹義上是指河流的干流和支流所流過的整個區域；狹義上是指河流的干流和支流所流過的整個區域；廣義上指一個水系的干流和支流所流過的整個地廣義上指一個水系的干流和支流所流過的整個地區。區。 另一種說法是，流域是以分水嶺為界限的一個由另一種說法是，流域是以分水嶺為界限的一個由河流、湖泊或海洋等水系所覆蓋的區域，以及由河流、湖泊或海洋等水系所覆蓋的區域，以及由該水系構成的集水區。該水系構成的集水區。或者說，地面上以分水嶺為界之區域稱為流域。或者說，地面上以分

2、水嶺為界之區域稱為流域。2v沱江特大污染事故：沱江特大污染事故：2004年年3月，地處成都市的川化集團違月，地處成都市的川化集團違法排污（高濃度氨氮），造成沱江特大污染事故，導致沿江法排污（高濃度氨氮），造成沱江特大污染事故，導致沿江百萬群眾飲水被迫中斷，直接經濟損失在百萬群眾飲水被迫中斷，直接經濟損失在3億元左右。億元左右。v松花江水環境污染：松花江水環境污染：2005年年11月月13日，中石油吉林石化公司日，中石油吉林石化公司雙苯廠發生爆炸事故，大量苯類污染物進入松花江水體，引雙苯廠發生爆炸事故，大量苯類污染物進入松花江水體，引發重大水環境污染事件。發重大水環境污染事件。v廣東北江水污染：

3、廣東北江水污染：2005年年12月，因韶關冶煉廠設備檢修期間月，因韶關冶煉廠設備檢修期間超標排放含鎘廢水，導致北江韶關段鎘嚴重超標，嚴重威脅超標排放含鎘廢水，導致北江韶關段鎘嚴重超標，嚴重威脅下游飲用水源安全。下游飲用水源安全。v無錫太湖藍藻暴發：無錫太湖藍藻暴發：2007年年5月，太湖中藍藻暴發導致水質月，太湖中藍藻暴發導致水質惡化，自來水出現異味，居民飲水受到嚴重影響。惡化，自來水出現異味，居民飲水受到嚴重影響。中國近年來的重大水污染事件中國近年來的重大水污染事件3v地表水域環境功能區：地表水域環境功能區：源頭水、國家自然保護區、生活飲用水水源地保護區、魚源頭水、國家自然保護區、生活飲用水

4、水源地保護區、魚類保護區、一般工業用水區、農業用水區、一般景觀水域。類保護區、一般工業用水區、農業用水區、一般景觀水域。功能區 范 圍 執行地表水環境質量標準 類區源頭水、國家自然保護區類類區集中式生活飲用水水源地一級保護區、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場、仔稚幼魚的索餌場等 類類區集中式生活飲用水水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區類類區一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區類類區農業用水區及一般景觀要求區域類注明：地表水環境質量標準注明：地表水環境質量標準 GB3838-2002 GB3838-2002 4l “三湖三湖” ” 湖體水質均為劣湖體水質

5、均為劣類。類。l 主要污染指標為總氮、總磷。主要污染指標為總氮、總磷。l 太湖、巢湖處于輕度富營養狀態，滇池處于重度富營養狀態。太湖、巢湖處于輕度富營養狀態，滇池處于重度富營養狀態。 以以、類水質為主；類水質為主； 20042008年，庫區蓄水后水質未發生明年，庫區蓄水后水質未發生明顯變化。顯變化。三峽庫區水三峽庫區水污染普遍。污染普遍。主要污染指標：主要污染指標：BOD、氨氮和高錳酸鹽指、氨氮和高錳酸鹽指數。數。監測斷面：監測斷面：13個個類：類：23.1% 類：類：53.9% 劣劣類：類：23.0%5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規劃實施中遇到難以各主要流域

6、規劃實施中遇到難以協調的水污染焦點問題是常規規協調的水污染焦點問題是常規規劃、執法、管理體系劃、執法、管理體系難以協調難以協調的的跨行政區域、跨部門、跨流域問跨行政區域、跨部門、跨流域問題題，必須要有強有力的高層次協必須要有強有力的高層次協調機構。調機構。6思考思考之二之二實現流域可持續發展的生態實現流域可持續發展的生態環境保護措施環境保護措施。流域發展模。流域發展模式是二十一世紀中國可持續式是二十一世紀中國可持續發展的重點所在，各流域在發展的重點所在，各流域在防治污染的同時，必須解決防治污染的同時，必須解決好發展經濟與生態保護環境好發展經濟與生態保護環境的關系。的關系。7中國中國發達國家發達

7、國家萬元萬元GDP用水量（用水量（t）4651391萬元工業增加值用水量（萬元工業增加值用水量（t）951985工業用水重復利用率（工業用水重復利用率（%）5585農業農業GDP用水效益用水效益(美元美元/t)10.785.5我國主要耗水指標與發達國家比較我國主要耗水指標與發達國家比較8我國的城市污水治理比發達國家晚了我國的城市污水治理比發達國家晚了3040年年，在管網建設方面甚至晚了在管網建設方面甚至晚了100多年多年。 污水處理設施建成污水處理設施建成以后，正常運行的以后，正常運行的只有只有50%；有的污；有的污水處理廠污水處理水處理廠污水處理率不足率不足20%。目前我國仍有目前我國仍有8

8、0%的縣城沒有污水處理廠。的縣城沒有污水處理廠。9思考思考之三之三實施實施污染物排放總量控制污染物排放總量控制是保護是保護和恢復我國流域水環境質量的根和恢復我國流域水環境質量的根本措施之一。全國水環境管理實本措施之一。全國水環境管理實行行容量總量控制容量總量控制，還需要在總量，還需要在總量控制理論與技術方法方面進行規控制理論與技術方法方面進行規范和完善，確保污染物總量控制范和完善，確保污染物總量控制制度在流域水環境管理中的科學制度在流域水環境管理中的科學實施。實施。101提出水體功能區劃和水質控制指標提出水體功能區劃和水質控制指標2 確定水質超標河段和主要污染物確定水質超標河段和主要污染物 3

9、確定各河段主要污染物的環境容量確定各河段主要污染物的環境容量 4確定各排污口的允許排污量確定各排污口的允許排污量 5預測污染治理費用，提出最佳規劃方案預測污染治理費用，提出最佳規劃方案 一、內容一、內容第一節第一節 流域水環境規劃的內容和工作程序流域水環境規劃的內容和工作程序11v第一，綜合分析，找出主要問題。第一，綜合分析，找出主要問題。所需所需資料資料 水文與水質現狀數據，以及用水現狀水文與水質現狀數據，以及用水現狀 污染源清單污染源清單地圖地圖水污染控制方法及其技術經濟和環境效水污染控制方法及其技術經濟和環境效益資料益資料 二、工作程序二、工作程序12v第二，確定規劃目標第二，確定規劃目

10、標 水量、水質兩方面下手。水量、水質兩方面下手。 數學規劃法、模擬比較法。數學規劃法、模擬比較法。 v第三，選定規劃方法第三，選定規劃方法 清潔生產工藝，增加污水處理設施清潔生產工藝，增加污水處理設施v第四，擬定規劃措施第四，擬定規劃措施13v第五，提出供選方案第五，提出供選方案v第六，規劃實施第六，規劃實施 通過通過費用費用效益分析、方案可行性分析效益分析、方案可行性分析對規劃方對規劃方案進行綜合評價，從而為最佳規劃方案的選擇與案進行綜合評價，從而為最佳規劃方案的選擇與決策提供科學依據。決策提供科學依據。體現了規劃自身的價值與作用。體現了規劃自身的價值與作用。 14水體功能區水體功能區: :

11、是指水體使用功能所占有的范圍。是指水體使用功能所占有的范圍。水環境功能區劃：水環境功能區劃：是根據水體不同區段的自然條是根據水體不同區段的自然條件、區域內的用水需求，按照國家和地方的有關件、區域內的用水需求，按照國家和地方的有關法規和標準，對水體不同區段按其法規和標準，對水體不同區段按其功能功能加以劃分，加以劃分，并確定其相應的環境質量目標。并確定其相應的環境質量目標。第二節第二節 水環境功能區劃的基本原則和方法水環境功能區劃的基本原則和方法15水質功能區分類水質功能區分類水域環境功能水域環境功能執行水質標準執行水質標準類類源頭水、國家自然保護區源頭水、國家自然保護區類類類類集中式生活飲用水地

12、表水源地一級保護集中式生活飲用水地表水源地一級保護區，珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵區，珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產卵場等場等類類類類集中式生活飲用水地表水源地二級保護集中式生活飲用水地表水源地二級保護區，魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養區，魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養殖區等漁業水域及游泳區殖區等漁業水域及游泳區類類類類一般工業用水區及人體非直接接觸的娛一般工業用水區及人體非直接接觸的娛樂用水區樂用水區類類類類農業用水區及一般景觀要求水域農業用水區及一般景觀要求水域類類地表水環境質量標準（地表水環境質量標準（GB3838-2002）16地表水環境質量標準基本項目標準限值地表水環境質量標準基本項

13、目標準限值 單位：單位：mg/L17l 集中式飲用水源地優先保護；集中式飲用水源地優先保護；l 優質水優用及低質水低用；優質水優用及低質水低用；l 上下游、區域間互相兼顧；上下游、區域間互相兼顧；l 合理利用水體自凈能力和環境容量；合理利用水體自凈能力和環境容量；l 與工業合理布局相結合；與工業合理布局相結合；l 實用可行，便于管理等。實用可行，便于管理等。 一、水環境功能分區原則一、水環境功能分區原則18二、水環境功能區劃分的方法與步驟二、水環境功能區劃分的方法與步驟圖圖 水環境功能區劃系統分析過程水環境功能區劃系統分析過程19第三節第三節 水環境容量與水環境保護目標水環境容量與水環境保護目

14、標 （一）定義（一）定義一、水環境容量一、水環境容量是指某水體在特定的環境目標下所能容納是指某水體在特定的環境目標下所能容納污染物的量。污染物的量。20v在理論上，在理論上，水環境容量是環境的自然規律參數與水環境容量是環境的自然規律參數與社會效益參數的多變量函數；它反映污染物在水社會效益參數的多變量函數；它反映污染物在水體中的遷移、轉化規律，滿足特定功能條件下水體中的遷移、轉化規律，滿足特定功能條件下水環境對污染物的承受能力。環境對污染物的承受能力。v在實踐上，在實踐上，水環境容量是環境目標管理的水環境容量是環境目標管理的基本依基本依據據，是水環境規劃的主要環境，是水環境規劃的主要環境約束條件

15、約束條件，也是污，也是污染物總量控制的染物總量控制的關鍵參數關鍵參數。21水體特征水體特征水質目標水質目標污染物特性污染物特性水體的形狀、大小、流量、水體的形狀、大小、流量、流速、水溫、流速、水溫、pHpH值、污染物值、污染物的本底值等的本底值等我國地面水水質標準按用途分為我國地面水水質標準按用途分為5類，每類水體允許的水質標準類，每類水體允許的水質標準決定著水環境容量的大小決定著水環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；凈化特征：凈化特征：污染物在水體中的遷污染物在水體中的遷移轉化；移轉化；排放方式：排放方式：集中分散、連續間斷、集中分散、連續間斷、江邊江心江邊

16、江心22自然自然水環水環境容境容量量管理管理水環水環境容境容量量按水按水環境環境目標目標分類分類耗氧耗氧有機有機物水物水環境環境容量容量有毒有毒有機有機物水物水環境環境容量容量重金重金屬水屬水環境環境容量容量稀釋稀釋容量容量自凈自凈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質物性質分類分類按降解按降解機理機理分類分類按可再按可再生性生性分類分類按可按可分配性分配性分類分類可分可分配容配容量量不可不可分配分配容量容量（二）水環境容量分類（二）水環境容量分類23(1)(1)自然水環境容量自然水環境容量 以污染物在水體中的以污染物在水體中的基準值基準值為水質目標，反映水體以

17、為水質目標，反映水體以不造成對水生生物和人體健康不良影響為前提的污染物容不造成對水生生物和人體健康不良影響為前提的污染物容納能力，不受人為社會因素的影響，具有客觀性。其模型納能力，不受人為社會因素的影響，具有客觀性。其模型為：為：1.1.按水環境目標分類按水環境目標分類24(2)(2)管理管理( (或規劃或規劃) )環境容量環境容量以污染物在水體中的以污染物在水體中的標準值標準值為水質目標，水體的允許納污為水質目標，水體的允許納污量稱為量稱為管理環境容量管理環境容量；以以水污染損害費用與治理費用之和最小水污染損害費用與治理費用之和最小為約束條件所規劃為約束條件所規劃的允許向水體中的排污量，稱為

18、的允許向水體中的排污量，稱為規劃環境容量規劃環境容量。其模型：其模型：25（1）稀釋容量）稀釋容量 是指在給定水域的本底污染物濃度低于水質是指在給定水域的本底污染物濃度低于水質目標時，依靠稀釋作用達到水質目標所能承納污染物量。目標時，依靠稀釋作用達到水質目標所能承納污染物量。它是污染物進入水體后由稀釋擴散作用引起的，它與水的它是污染物進入水體后由稀釋擴散作用引起的，它與水的體積、凈污比有關。體積、凈污比有關。（2）自凈容量）自凈容量 是指由于沉降、吸附、降解等物理、化學、是指由于沉降、吸附、降解等物理、化學、生物作用，給定水域達到水質目標所能自凈的污染物量。生物作用，給定水域達到水質目標所能自

19、凈的污染物量。反映水體對污染物的自凈能力，又稱反映水體對污染物的自凈能力，又稱同化容量同化容量。2.2.按降解機理分類按降解機理分類262污染物性質分污染物性質分31耗氧有機物的耗氧有機物的水環境容量水環境容量有毒有機物的有毒有機物的水環境容量水環境容量重金屬的重金屬的水環境容量水環境容量3.3.按污染物性質分類按污染物性質分類27（1）耗氧有機物的水環境容量）耗氧有機物的水環境容量 耗氧有機物能被水中生物氧化耗氧有機物能被水中生物氧化分解為簡單的無機物，有較大的水環境容量。分解為簡單的無機物，有較大的水環境容量。該容量即是通該容量即是通常所說的水環境容量。常所說的水環境容量。（2）有毒有機物

20、的水環境容量）有毒有機物的水環境容量 有毒有機物是指人工合成的毒有毒有機物是指人工合成的毒性大、難降解有機物。這類有機物性大、難降解有機物。這類有機物同化容量很小同化容量很小，一般只考，一般只考慮水體稀釋作用。慮水體稀釋作用。應消除在污染源應消除在污染源，而不是開發水體的環境，而不是開發水體的環境容量。容量。（3）重金屬的水環境容量）重金屬的水環境容量 重金屬是保守性污染物，只發生賦重金屬是保守性污染物，只發生賦存狀態和空間位置的變化，只能被水稀釋而不能被分解，存狀態和空間位置的變化，只能被水稀釋而不能被分解，沒沒有同化容量，應該嚴格控制在污染源。有同化容量，應該嚴格控制在污染源。二、水環境保

21、護目標二、水環境保護目標:水環境質量目標、水總量控制目標水環境質量目標、水總量控制目標28水環境污染防治的途徑主要有兩種：水環境污染防治的途徑主要有兩種：一是減少污染物的一是減少污染物的排放，二是提高或充分利用水體的自凈能力。排放，二是提高或充分利用水體的自凈能力。第四節第四節 流域水污染控制規劃流域水污染控制規劃n減少污染物排放負荷減少污染物排放負荷v源頭控制，采取清潔生產工藝源頭控制，采取清潔生產工藝v污染物排放濃度控制和總量控制污染物排放濃度控制和總量控制v污水處理污水處理n提高或充分利用水體的自凈能力提高或充分利用水體的自凈能力v河流流量調控河流流量調控v河內人工復氧河內人工復氧v污水

22、調節污水調節291. 1.清潔生產工藝清潔生產工藝 定義為對生產過程和產品實施綜合防治戰略，以減少定義為對生產過程和產品實施綜合防治戰略，以減少對人類和環境的風險。對人類和環境的風險。（一）減少污染物排放負荷（一）減少污染物排放負荷 一、水污染控制的技術措施一、水污染控制的技術措施 30n對人為污染源排入環境的污染物濃度對人為污染源排入環境的污染物濃度所作的限量規定，以達到控制污染源所作的限量規定，以達到控制污染源排放量之目的。排放量之目的。 2、濃度控制、濃度控制環保效果不好，環保效果不好，為什么？為什么？31 總量控制總量控制v依據某一區域的環境容量確定該區域污染物容許排放總量，依據某一區

23、域的環境容量確定該區域污染物容許排放總量，再按照一定原則分配給區域內的各個污染源，同時制定出再按照一定原則分配給區域內的各個污染源，同時制定出一系列政策和措施，以保證區域內污染物排放總量不超過一系列政策和措施，以保證區域內污染物排放總量不超過容許排放總量。容許排放總量。32補充：總量控制負荷優化分配補充：總量控制負荷優化分配 -將環境容量（允許排污量）不均等分配給將環境容量（允許排污量）不均等分配給各污染源。各污染源。 分配方法分配方法數學優化分配數學優化分配非數學優化分配非數學優化分配33非數學優化分配非數學優化分配(1)等比例分配等比例分配v-以現狀排污量為基礎按相同削減比例分配允許以現狀

24、排污量為基礎按相同削減比例分配允許排污量。排污量。34非數學優化分配非數學優化分配(2)(2)排污標準加權分配排污標準加權分配 -考慮各行業排污情況的差異，以考慮各行業排污情況的差異，以“污水綜合排放標準污水綜合排放標準”所列的各行業污水排放標準為依據，按不同的權重分配各所列的各行業污水排放標準為依據，按不同的權重分配各行業的容許排放量，同行業按等比例分配。行業的容許排放量，同行業按等比例分配。如：污水綜合排放標準二級標準中的如：污水綜合排放標準二級標準中的BOD標準，標準，制糖業：制糖業：100mg/l;皮革業：皮革業：150mg/l.35(3)(3)行政協商分配行政協商分配 - -已知目標

25、削減量，根據環保管理人員了已知目標削減量，根據環保管理人員了解的情況，和排污單位反復協商，由行政解的情況，和排污單位反復協商，由行政決策分配排污指標。決策分配排污指標。非數學優化分配非數學優化分配36數學優化分配數學優化分配v已知目標削減量，通過各污染源削減方案的已知目標削減量，通過各污染源削減方案的投資投資效益分析效益分析，按，按投資最小，污染物削減量最大投資最小，污染物削減量最大的原的原則進行排污總量的數學優化分配。則進行排污總量的數學優化分配。 37 建立污水處理廠是建立污水處理廠是水環境規劃方案中應考水環境規劃方案中應考慮采用的重要措施。慮采用的重要措施。4.4.污水處理污水處理數學優

26、化分配數學優化分配目標函數目標函數:1minnjjjZC x38（二）提高或充分利用水體納污容量（二）提高或充分利用水體納污容量 1.人工復氧人工復氧 借助于安裝增氧器來提高河水中的溶解氧濃度。借助于安裝增氧器來提高河水中的溶解氧濃度。 如：蘇州河綜合整治，嚗氣復氧，且成景觀。如：蘇州河綜合整治，嚗氣復氧，且成景觀。 2、污水調節、污水調節 在河流水量低的時期，用蓄污池把污水暫時蓄存起來，待河流水量高時釋放，在河流水量低的時期，用蓄污池把污水暫時蓄存起來，待河流水量高時釋放，可以更合理地利用河流的自凈能力來提高河流的水質。可以更合理地利用河流的自凈能力來提高河流的水質。3、河流流量調控、河流流

27、量調控 提高河流的枯水流量成為水質控制的一個重要措施。實行流量調提高河流的枯水流量成為水質控制的一個重要措施。實行流量調控可利用現有的水利設施，也可新建水利工程。控可利用現有的水利設施，也可新建水利工程。39v是指源與水域組成的是指源與水域組成的可操作實體。可操作實體。v水域按不同使用功能水域按不同使用功能劃分，源為排入相應劃分，源為排入相應受納水域的所有污染受納水域的所有污染源的集合。源的集合。二、水污染控制單元二、水污染控制單元40每個單元有單獨進行評價、實施不同控制路線的可能；每個單元有單獨進行評價、實施不同控制路線的可能； 在每個控制單元內，污染物排放清單應齊全，水域水質控在每個控制單

28、元內，污染物排放清單應齊全，水域水質控制斷面應有常規監測資料；制斷面應有常規監測資料； 針對不同的污染物、不同的保護目標，同一地區可以有多針對不同的污染物、不同的保護目標，同一地區可以有多種控制單元劃分方案，以適應解決不同環境問題的需要，即種控制單元劃分方案，以適應解決不同環境問題的需要，即對于不同的控制目標，能夠有不同的控制單元與之對應；對于不同的控制目標，能夠有不同的控制單元與之對應； 各控制單元之間的相互影響，應能通過污染物的輸入、輸各控制單元之間的相互影響，應能通過污染物的輸入、輸出來定量表達，做到水量平衡、物質量平衡。出來定量表達，做到水量平衡、物質量平衡。 劃分原則：劃分原則：41

29、目標：目標：達到水質控制目標達到水質控制目標約束條件約束條件經濟合理經濟合理控制費用盡量小控制費用盡量小目標函數目標函數包括兩大類：包括兩大類：最優化控制模型最優化控制模型規劃方案的模擬選優模型規劃方案的模擬選優模型三、水污染控制系統規劃數學模型三、水污染控制系統規劃數學模型42v利用數學規劃方法，科學地組織污染物的排放或利用數學規劃方法，科學地組織污染物的排放或協調各個治理環節，以便用最小的費用達到所規協調各個治理環節，以便用最小的費用達到所規定的水質目標。定的水質目標。v可分為三種：可分為三種：排污口最優化處理排污口最優化處理最優化均勻處理最優化均勻處理區域最優化處理區域最優化處理（一）最

30、優化問題（一）最優化問題43排污口最優化排污口最優化441.排污口最優化問題排污口最優化問題v以各小區的污水處理廠為基礎，在水質條件的約束下，尋求以各小區的污水處理廠為基礎，在水質條件的約束下，尋求滿足水體水質要求的滿足水體水質要求的各污水處理廠最佳處理效率的組合各污水處理廠最佳處理效率的組合。v一般以處理費用最省表示。一般以處理費用最省表示。 其數學模型為：其數學模型為：污水處理的總費用污水處理的總費用第第i個小區污水處理廠的處個小區污水處理廠的處理費用，是處理效率的函數理費用，是處理效率的函數各斷面各斷面BOD的控制目標的控制目標各排污口輸入各排污口輸入河流的河流的BOD各排污口排放單位質

31、量各排污口排放單位質量有機物在河流各控制斷有機物在河流各控制斷面產生的面產生的BOD的響應值的響應值起始斷面起始斷面BOD值對下游斷面值對下游斷面BOD的影響值的影響值各斷面各斷面DO的的控制目標控制目標起始斷面起始斷面DO值值對下游斷面對下游斷面DO的影響值的影響值各排污口排放單位質量各排污口排放單位質量有機物在河流各控制斷有機物在河流各控制斷面上面上DO的影響值的影響值第第i個污水處理廠處理效率的下個污水處理廠處理效率的下限限(管理要求管理要求)和上限和上限(技術限制技術限制)452.最優化均勻處理最優化均勻處理v污水處理廠位置和處理量的最優化。污水處理廠位置和處理量的最優化。v是在污水處

32、理效率固定的條件下，尋求區域的污水處理和是在污水處理效率固定的條件下，尋求區域的污水處理和管道輸水的總費用最低時，管道輸水的總費用最低時，污水處理廠的最佳位置和容量污水處理廠的最佳位置和容量的組合的組合。該問題也被稱為。該問題也被稱為廠群規劃問題廠群規劃問題。v以處理總費用最省表示。以處理總費用最省表示。46vCi(Qi)-第第i污水處理廠的處理費用，是處理量的函數；污水處理廠的處理費用，是處理量的函數；vCij(Qij)-節點節點i輸水到節點輸水到節點j的費用，是輸水量的函數；的費用，是輸水量的函數；vZ-總費用。總費用。111min()()nnniijZCi QiCij Qij目標函數：4

33、7vqi-第第i個污水處理廠收集的本小區的污水量；個污水處理廠收集的本小區的污水量；vQji-j小區輸送到小區輸送到i污水處理廠的污水量污水處理廠的污水量vQij-i小區輸送到小區輸送到j污水處理廠的污水量污水處理廠的污水量vQi-第第i污水處理廠處理量。污水處理廠處理量。vQi,qi 0vQji,Qij 0110nnjiqiQjiQijQii約束條件：483.區域最優化處理區域最優化處理v為了使系統的總費用最低，綜合考慮為了使系統的總費用最低，綜合考慮水體自凈水體自凈、污污水處理水處理和和管道輸水管道輸水的三種因素，要求污水處理廠有的三種因素，要求污水處理廠有最佳處理效率、最佳位置和處理量最

34、佳處理效率、最佳位置和處理量，還要合理利用，還要合理利用水體的自凈能力。水體的自凈能力。v前兩項最優化的綜合。前兩項最優化的綜合。49區域最優化處理規劃模型區域最優化處理規劃模型 jijiijiiiiiniijnjjiininjijijiiiQQqQOLQQQqOnVLLmULstQCQCZ,1100110,0,0.,min式中：式中：Ci（Qi，i）第第i個小區的污水處理廠的污水處理費用。這個小區的污水處理廠的污水處理費用。這時，它既是污水處理規模（時，它既是污水處理規模（Qi）的函數，又是污水處理效率（）的函數，又是污水處理效率（i）的）的函數。函數。50 最優規劃問題的共同特點是根據污染

35、源、水體、最優規劃問題的共同特點是根據污染源、水體、污水處理廠和輸水管線提供的信息，一次求出水污污水處理廠和輸水管線提供的信息，一次求出水污染控制系統的最佳方案。染控制系統的最佳方案。 但在許多情況下，由于進行最優化的條件不盡但在許多情況下，由于進行最優化的條件不盡具備，致使問題不易被納入最優化的目標與約束之具備，致使問題不易被納入最優化的目標與約束之中，從而限制了最優規劃方法的運用。中，從而限制了最優規劃方法的運用。 51由于客觀條件限制，最優化條件不一定具備，得不出一個由于客觀條件限制，最優化條件不一定具備，得不出一個最佳方案，需要對幾個備選方案模擬選優。最佳方案，需要對幾個備選方案模擬選

36、優。首先，根據經驗制定出多個規劃方案；然后，對各方案進首先，根據經驗制定出多個規劃方案；然后，對各方案進行模擬計算，檢驗方案的可行性；最后，從可行方案中找行模擬計算，檢驗方案的可行性；最后，從可行方案中找出比較好的方案確定為實施方案。出比較好的方案確定為實施方案。該實施方案不一定是最好的，取決于規劃人員的經驗和能該實施方案不一定是最好的，取決于規劃人員的經驗和能力力-應多做些方案以供選擇。應多做些方案以供選擇。（二）模擬選優問題（二）模擬選優問題52 河段上三個污染源向河水中排放污染物苯，上游河段上三個污染源向河水中排放污染物苯，上游河水苯的濃度為河水苯的濃度為0.2mg/L，已知苯在河水中降

37、解速度，已知苯在河水中降解速度常數常數k=0.03km-1, =0e-kL；污水中處理苯的費用每；污水中處理苯的費用每1000m3為為50 x元（元（x為去除率）。要使得整個河段苯的為去除率）。要使得整個河段苯的濃度不超標（濃度不超標（1mg/L），并且最省錢。請列出線性），并且最省錢。請列出線性規劃模型的標準型（寫出建模計算過程）。規劃模型的標準型（寫出建模計算過程）。 練習題練習題5310km15km(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排放濃度排放濃度

38、mg/L 10 20 8 mg/L 10 20 8河水流量河水流量qvo=500000m3/d 本底濃度本底濃度0=0.2mg/L54目標函數目標函數v假設污染源（假設污染源（1）（）（2）（）（3）的污染物去除率分別為）的污染物去除率分別為x1、x2、x3； v污染源（污染源（1）（）（2）（）（3）的污染物去除費用分別是：）的污染物去除費用分別是：Z1=50 x1（100000/1000）Z2= 50 x2（50000/1000）Z3=50 x3（200000/1000） v污染治理總費用污染治理總費用 ：Z=5000 x1+2500 x2+10000 x3v目標函數：目標函數：minZ=

39、5000 x1+2500 x2+10000 x355約束條件約束條件v假設各污染源污染物排入河中混合后的濃度分別假設各污染源污染物排入河中混合后的濃度分別為為B1、B2、B3，則：，則：vB1 1mg/LvB2 1mg/LvB3 1mg/L56約束條件（約束條件（1 1）vB1=10000010（1-x1）+5000000.2/(500000+100000) =(11-10 x1)/61v解得：解得：x10.557約束條件（約束條件（2 2）v濃度為濃度為B1的河水經降解到達污染源（的河水經降解到達污染源（2）所在斷面時濃度：）所在斷面時濃度：v2=B1e-KL=(11-10 x1)/6e-0

40、.03*10=1.36-1.23x1vB2=6000002 + 5000020（1-x2）/(600000+50000) =2.79-1.14x1-1.54x21v解得：解得：1.14x1+1.54x21.7958約束條件（約束條件（3 3）v濃度為濃度為B2的河水經降解到達污染源（的河水經降解到達污染源（3）所在斷面時濃度：）所在斷面時濃度：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+1.88x3

41、2.2459其他約束條件其他約束條件v0 x11v0 x21v0 x3160規劃模型標準式規劃模型標準式目標函數：目標函數： minZ=5000 x1+2500 x2+10000 x3約束條件：約束條件： 1.14x1+1.54x21.79 0.55x1+0.74x2+1.88x32.24 0.5x11 0 x21 0 x3161v評價方案一般從評價方案一般從水環境質量目標的可達性、污水處理投資的水環境質量目標的可達性、污水處理投資的可行性可行性兩個方面進行。兩個方面進行。1.水環境目標的可達性水環境目標的可達性v 水環境質量目標的可達性，可利用已建立的水質模型，對水環境質量目標的可達性，可利

42、用已建立的水質模型，對各個方案實施可能對水質產生的影響進行模擬，來檢驗規劃各個方案實施可能對水質產生的影響進行模擬，來檢驗規劃方案是否能達到預定的水環境質量目標。方案是否能達到預定的水環境質量目標。四、規劃方案的綜合評價四、規劃方案的綜合評價622.污水處理投資的可行性污水處理投資的可行性v按環保投資占國民生產總值比例、占工業基礎建設投資比例按環保投資占國民生產總值比例、占工業基礎建設投資比例來估算投資能否得到落實。國際經驗表明，當污染治理投入來估算投資能否得到落實。國際經驗表明，當污染治理投入占國民生產總值的比例達到占國民生產總值的比例達到11.5時，才能基本控制環時，才能基本控制環境污染；

43、提高到境污染；提高到23時，才能改善環境質量。時，才能改善環境質量。目前我國目前我國這一比例在這一比例在1.6左右。左右。v應考慮社會投資。應考慮社會投資。63n邕江是過境河流郁江在南寧市的一段，穿越南寧市城區中邕江是過境河流郁江在南寧市的一段，穿越南寧市城區中心，為南寧市最大河流。心，為南寧市最大河流。n邕江河段全長邕江河段全長134km，流域面積，流域面積6120km2，年均流量，年均流量1292m3/s。水量充沛，具有較強的自凈能力。是南寧市城。水量充沛，具有較強的自凈能力。是南寧市城市及工農業的主要水源，也是通向區內外的航運干線。市及工農業的主要水源，也是通向區內外的航運干線。邕江水環

44、境綜合整治規劃邕江水環境綜合整治規劃第五節第五節 流域水環境規劃案例流域水環境規劃案例64一、明確問題一、明確問題 二、確定規劃目標與水域功能區劃分二、確定規劃目標與水域功能區劃分 三、確定規劃方法三、確定規劃方法 四、擬訂規劃措施四、擬訂規劃措施 五、計算水環境容量與提出供選方案五、計算水環境容量與提出供選方案 六、規劃方案實施六、規劃方案實施 規劃內容規劃內容65n邕江水域具有集中式生活飲用水水源、工業用水、農業邕江水域具有集中式生活飲用水水源、工業用水、農業灌溉、航運、漁業、娛樂和納污等功能。隨著南寧市經灌溉、航運、漁業、娛樂和納污等功能。隨著南寧市經濟發展加快，工農業用水和生活用水也不

45、斷增加。濟發展加快，工農業用水和生活用水也不斷增加。 n除市區固定用水人口除市區固定用水人口80萬外，還有一定數量的流動人口。萬外，還有一定數量的流動人口。因此因此集中式生活飲用水水源集中式生活飲用水水源成為邕江南寧段的首要功能。成為邕江南寧段的首要功能。 n隨著城市經濟的發展，污水量會越來越多，隨著城市經濟的發展，污水量會越來越多，納污納污也成為也成為邕江的重要功能。邕江的重要功能。n如何協調不同層次的用水需求，是規劃面臨的主要任務。如何協調不同層次的用水需求，是規劃面臨的主要任務。一、明確問題一、明確問題66n總體目標：保證邕江的多種水體功能的達到。總體目標：保證邕江的多種水體功能的達到。

46、 n首先需要進行水體功能的劃分。根據水域功能區劃的依據、原則、首先需要進行水體功能的劃分。根據水域功能區劃的依據、原則、方法與步驟，以及邕江水質現狀、社會經濟發展對水資源的要求，方法與步驟，以及邕江水質現狀、社會經濟發展對水資源的要求，將邕江水域的功能劃分為五大類：將邕江水域的功能劃分為五大類：n心圩江以上流域為心圩江以上流域為類，心圩江至二坑為類，心圩江至二坑為-類，大坑至青秀山類，大坑至青秀山風景區為風景區為類，青秀山至蓮花為類，青秀山至蓮花為-類，蓮花至六景為類，蓮花至六景為類，邕類，邕江各支流、心圩江、竹排沖為江各支流、心圩江、竹排沖為-類，大坑、二坑、水塘江為類，大坑、二坑、水塘江為

47、-V類，良風江為類，良風江為類，八尺江類，八尺江-類。類。n具體目標：控制各河段水質達到相應的水質標準。具體目標：控制各河段水質達到相應的水質標準。 二、確定規劃目標與水域功能區劃分二、確定規劃目標與水域功能區劃分67n規劃中常用的混合區標準有兩類，一類是規劃中常用的混合區標準有兩類，一類是面積控制標準面積控制標準，另一類是另一類是距離控制標準距離控制標準，后者應用較廣泛。，后者應用較廣泛。n距離控制標準允許排污口下游若干距離內水質超標，允許距離控制標準允許排污口下游若干距離內水質超標，允許距離的長短，視距離的長短，視河段的功能和所處位置的重要性河段的功能和所處位置的重要性而定。而定。n邕江混合區的劃分采用邕江混合區的劃分采用距離控制標準距離控制標準。以竹排沖河段為例，。以竹排沖河段為例，由于數十公里范圍內無集中供水水源吸水口，排污口下游由于數十公里范圍內無集中供水水源吸水口，排污口下游2000m處的岸邊污染物最大濃度達到功能區水質標準即可處的岸邊污染物最大濃度達到功能區水質標準即可滿足要求。滿足要求。三、確定規劃方法三、確定規劃方法1. 混合區劃分混合區劃分68n南寧市污水是通過幾條排污溝流入邕江的，因此，控制南寧市污水是通過幾條排污溝流入邕江的，因此，控制排排污溝與邕江入口處的排放量是水污染控制的關鍵污溝與邕江入口處的排放量