1、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University例如：流域、区域、企业例如：流域、区域、企业流域流域水质管理规划水质管理规划水资源保护规划水资源保护规划水环境综合整治规划水环境综合整治规划区域水区域水污染控制规划污染控制规划水水生态修复与景观建设规划生态修复与景观建设规划水环境水环境监控与管理规划监控与管理规划Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第一节水环境规划与管理基础第一节水环境规划与管理
2、基础1.流域水环境规划的工作程序流域水环境规划的工作程序2.水环境规划的目标与指标框架水环境规划的目标与指标框架3.水环境功能规划水环境功能规划4.水环境容量与总量控制水环境容量与总量控制规划方法规划方法5.水生态系统健康与修复水生态系统健康与修复Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University1.1、流域水环境、流域水环境规划的工作程序规划的工作程序 第一，找出水环境的主要第一，找出水环境的主要问题。问题。 一般情况，需要获得以一般情况，需要获得以下基础性资料：下基础性资料： 地图。图上应标明拟地
3、图。图上应标明拟做规划的流域范围和河做规划的流域范围和河流分段情况；流分段情况；沈阳市水环境保护与生态修复规划沈阳市水环境保护与生态修复规划Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University规划范围内水体的水文与水质现状数据，以及用水规划范围内水体的水文与水质现状数据，以及用水现状；现状；水文要素：降水、蒸发和径流。此外，水位、流量、水文要素：降水、蒸发和径流。此外，水位、流量、含沙量、水温、冰凌和水质等也可称为水文要素。含沙量、水温、冰凌和水质等也可称为水文要素。水质：地表水监测项目分为两大类：必测
4、项目和选测水质：地表水监测项目分为两大类：必测项目和选测项目，其中包含了天然水化学指标和污染指标。必项目，其中包含了天然水化学指标和污染指标。必测项目主要包括：水温、测项目主要包括：水温、pH值、悬浮物、总硬度、值、悬浮物、总硬度、电导率、溶解氧、高锰酸盐指数、溶解气体，耗氧电导率、溶解氧、高锰酸盐指数、溶解气体，耗氧量，生物原生质，总硬度，总碱度，主要离子和矿量，生物原生质，总硬度，总碱度，主要离子和矿化度等化度等23项。项。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University选测项目主要包括：硫化物
5、、矿化度、非离子氨、选测项目主要包括：硫化物、矿化度、非离子氨、化学需氧量、总锰、总锌、硒、阴离子表面活性化学需氧量、总锰、总锌、硒、阴离子表面活性剂、苯并剂、苯并(a)芘等芘等17项。饮用水源地的监测项目与项。饮用水源地的监测项目与其略有不同。其略有不同。用水现状：生活饮用水水源、工业用水、农业灌溉用水现状：生活饮用水水源、工业用水、农业灌溉、航运、渔业、娱乐和纳污等、航运、渔业、娱乐和纳污等Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University 石油类、总氮（mg/L） 总磷（mg/L）Xian Ji
6、aotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University监测项目监测项目监测结果监测结果评价标准评价标准4 4月份月份5 5月份月份6 6月份月份7 7月份月份9 9月份月份年均值年均值GHZB1-GHZB1-19991999类类水位（米）水位（米）95.0195.0195.1695.1694.1194.1193.9393.9393.9893.9894.4494.44库容库容（万米（万米3 3）260826082531253125522552色色 度度5 5度度5 5度度5 5度度5 5度度5 5度度5 5度度透明度（米
7、）透明度（米）1.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.51.52.52.5pHpH* *7.87.88.278.278.698.698.838.837.967.966.5-8.56.5-8.5溶溶 解解 氧氧12.012.010.510.511.211.29.79.77.87.810.2410.245 5化学需氧量化学需氧量1111141417171414101013132020石油类石油类1.051.050.590.590.710.710.220.220.200.200.550.550.050.05非离子氨非离子氨0.00360.00360.00050.00050.0
8、20.020.0040.0040.0030.0030.0060.0060.020.02高锰酸盐指高锰酸盐指数数3.93.95.15.15.45.45.55.55.05.05.05.08 8总总 氮氮0.9620.9620.6830.6830.4340.4340.8040.8040.1880.1880.6140.6140.30.3总总 磷磷0.040.040.0050.0050.030.030.0460.0460.010.010.0260.0260.0250.025Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong Univ
9、ersity项项目目 点位点位 指标指标入口入口库心库心出口出口水库水库总体总体浮浮游游藻藻类类属类数（个）属类数（个）10108 811111515生物密度（个生物密度（个/L/L）2295022950172501725023400234002120021200优势属名称优势属名称颤藻颤藻颤藻颤藻颤藻颤藻颤藻颤藻优势属占比例优势属占比例（% %）多样性指数多样性指数2.82.82.42.42.42.42.52.5污染等级污染等级中轻污染中轻污染 中轻污染中轻污染 中轻污染中轻污染 中轻污染中轻污染 2002年棋盘山水库水质生物监测结果年棋盘山水库水质生物监测结果Xian Jiaotong U
10、niversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University污染源清单。包括排入各段水体的污染源一览表污染源清单。包括排入各段水体的污染源一览表（最好以重要性顺序排序）、各排污口位置、排（最好以重要性顺序排序）、各排污口位置、排放方式、污染物排放量、治理现状和规划，以及放方式、污染物排放量、治理现状和规划，以及非点污染源的一般情况；非点污染源的一般情况；流域水资源规划、流域范围内的土地利用规划和流域水资源规划、流域范围内的土地利用规划和经济发展规划等有关的规划资料；经济发展规划等有关的规划资料；可考虑采用的水污染控制方法及其技术经济和环可考
11、虑采用的水污染控制方法及其技术经济和环境效益的资料。境效益的资料。 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二，确定规划目标。第二，确定规划目标。 使经济与水环境协调发展使经济与水环境协调发展 通常包括水环境质量目标和水污染物总量控通常包括水环境质量目标和水污染物总量控制目标两类制目标两类 到到2010 年年, 长春市城区主要地表水体按功能区达长春市城区主要地表水体按功能区达标标, 其中其中, 城镇集中式饮用水水源地水质达标率力争城镇集中式饮用水水源地水质达标率力争达到达到100 % ;
12、城区污水集中处理率大于城区污水集中处理率大于70% 。 第三，选定规划方法（水环境容量与总量预测）。第三，选定规划方法（水环境容量与总量预测）。 数学规划法和模拟比较法数学规划法和模拟比较法Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第四，拟定规划措施。第四，拟定规划措施。 调整经济结构和工业布局，实施清洁生产工艺，提调整经济结构和工业布局，实施清洁生产工艺，提高水资源利用率，充分利用水体的自净能力和增加高水资源利用率，充分利用水体的自净能力和增加污水处理设施等。污水处理设施等。 首先采取措施保
13、护饮用水源。邕江上已有四座饮用水厂，首先采取措施保护饮用水源。邕江上已有四座饮用水厂，其中，凌铁水厂处在水质较差的支流大坑入口下游、亭子冲其中，凌铁水厂处在水质较差的支流大坑入口下游、亭子冲入口对面，受污染威胁较大，水质较差。拟对排入大坑支流入口对面，受污染威胁较大，水质较差。拟对排入大坑支流的污水采取截流措施，将污水引至下游，经处理后排入邕江的污水采取截流措施，将污水引至下游，经处理后排入邕江；亭子冲入口的污染带，形成的原因，是南宁电厂的锅炉冲；亭子冲入口的污染带，形成的原因，是南宁电厂的锅炉冲灰水、南宁制糖厂和造纸厂的工业污水，拟采取工程措施，灰水、南宁制糖厂和造纸厂的工业污水，拟采取工程
14、措施，要求其削减排污量。为满足水体其它功能要求，拟通过各个要求其削减排污量。为满足水体其它功能要求，拟通过各个河段的水环境容量的计算，确定相应污染源的污染物削减量河段的水环境容量的计算，确定相应污染源的污染物削减量。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第五，提出供选方案（提出允许排污量分配方案）。第五，提出供选方案（提出允许排污量分配方案）。 费用费用-效益分析、方案可行性分析和水环境承载力分效益分析、方案可行性分析和水环境承载力分析对规划方案进行综合评价。析对规划方案进行综合评价。第六
15、，规划实施。第六，规划实施。 一个规划的成功与否，就是看最终的规划方案能否一个规划的成功与否，就是看最终的规划方案能否被采纳、执行并取得相应的效果。被采纳、执行并取得相应的效果。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University1.2、流域水环境规划的原则和时空尺度、流域水环境规划的原则和时空尺度一、水环境规划与管理的原则一、水环境规划与管理的原则（一）可持续
16、原则（一）可持续原则 （二）经济生态原则（二）经济生态原则（三）和谐原则（三）和谐原则（四）自我调控原则（四）自我调控原则（五）系统优化原则（五）系统优化原则二、水环境规划与管理的时空尺度二、水环境规划与管理的时空尺度（一）空间尺度（一）空间尺度（二）时间尺度（二）时间尺度（三）规划与管理实践中的时空边界选择（三）规划与管理实践中的时空边界选择Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University2、水环境规划与管理目标与指标框架2.1 目标框架目标框架1） 具有一般规划目标的共性具有一般规划目标的共性2
17、 ）与涉及社会经济活动相协调）与涉及社会经济活动相协调3 ）保证可操作性）保证可操作性4 ）满足先进性与前瞻性的要求）满足先进性与前瞻性的要求2.2 指标体系框架指标体系框架社会、经济、自然社会、经济、自然Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University3. 水环境功能分区水环境功能分区 3. 1 水环境功能分区原则水环境功能分区原则 (1)集中式饮用水源地与敏感水域优先保护；(2)不得降低现状使用功能；(3)优质水优用及低质水低用；(4)统筹考虑，上下游、区域间互相兼顾，适当考虑潜在功能要求；(5
18、) 合理利用水体自净能力和环境容量；(6)与城市发展和产业合理布局相结合；(7)考虑经济技术可行性，实用可行，便于管理等。 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University3.2 水环境功能区划分的方法与步骤水环境功能区划分的方法与步骤 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University4、水环境容量与总量控制4.1 水环境容量水环境容量水环境容量的概念水环境容量的概念水环境容量是指水体在特定的环境目标下所
19、水环境容量是指水体在特定的环境目标下所能容纳污染物的量。能容纳污染物的量。在理论上，水环境容量是环境的自然规律参在理论上，水环境容量是环境的自然规律参数与社会效益参数的多变量函数。它反映污染物在数与社会效益参数的多变量函数。它反映污染物在水体中的迁移、转化规律，也满足特定功能条件下，水体中的迁移、转化规律，也满足特定功能条件下，水环境对污染物的承受能力；水环境对污染物的承受能力；在实践上，水环境容量是环境目标管理的基在实践上，水环境容量是环境目标管理的基本依据，是水环境规划的主要环境约束条件，也是本依据，是水环境规划的主要环境约束条件，也是污染物总量控制的关键参数。污染物总量控制的关键参数。
20、Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University4.2、水环境容量分类、水环境容量分类1. 按水环境目标分类 （自然水环境容量和管理水环境容量）（1）自然水环境容量 以污染物在水体中的基准值为水质目标，则水体的允许纳污量称为自然环境容量。其模型为：式中：E-水环境容量；B基-污染物在水体中的基准值；B-污染物在水体中的背景浓度；V-水的体积；K自-水体自净系数。dVKEBB)(基自Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaoton
21、g University（2）管理（或规划）环境容量 以污染物在水体中的标准值为水质目标，则水体的允许纳污量称为管理环境容量；当以水污染损害费用与治理费用之和最小为约束条件，规划允许排污量时，称为规划环境容量。其模型为：Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University2. 按污染物性质分类（1）耗氧有机物的水环境容量；（2）有毒有机物的水环境容量。有毒有机物是指人工合成的毒性大、难降解有机物。这类有机物的同化容量极小，一般只考虑水体的稀释作用。有毒有机物应主要在污染源中消除，而不宜利用水体的环境容量
22、；（3）重金属的水环境容量。重金属也可被水体稀释到阈值以下。重金属是保守性污染物，它只发生状态和空间位置的变化，而不能被分解，因此，重金属没有同化容量。且由于重金属易于在环境和生物体内积累，因此，要严格控制利用水体的环境容量。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University4.3 水环境容量的影响因素水环境容量的影响因素 影响因素主要包括自然条件、排污条件、目标条件和约束条件等。具体内容归纳如下：（1）自然条件 主要包括设计水量、水温、流速和上游设计断面及其水质浓度、横向混合系数和纵向混合系数等。（
23、2）排污条件 包括设计排污流量、浓度、排放地点、排放方式和排放强度等。（3）目标条件 主要包括设计污染控制因子、控制区段与断面和水质标准及达标率等。（4）约束条件 包括与确定总量控制指标及控制方案有关的约束性因素，如经济投资约束条件、工业布局及城市规划约束条件等。 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University4.4 水污染物总量控制水污染物总量控制总量控制就是依据某一区域的环境容量确定总量控制就是依据某一区域的环境容量确定该区域污染物容许排放总量，再按照一定原则分该区域污染物容许排放总量，再按照
24、一定原则分配给区域内的各个污染源，同时制定出一系列政配给区域内的各个污染源，同时制定出一系列政策和措施，以保证区域内污染物排放总量不超过策和措施，以保证区域内污染物排放总量不超过容许排放总量。容许排放总量。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University总量控制可划分为三种类型：总量控制可划分为三种类型：（1）容量总量控制。从受纳水体容许纳污量出发）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指标。，制定排放口总量控制指标。（2）目标总量控制。从控制区域容许排污量控制）目标总量控制。从
25、控制区域容许排污量控制目标出发，制定排放口总量控制指标。目标出发，制定排放口总量控制指标。（3）行业总量控制。在行业中以能源、资源合理）行业总量控制。在行业中以能源、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。术两方面进行总量控制负荷分配。 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University例：例：长春市地区水污染控制规划 根据水环境功能区的实际情况根据水环境功能区的实际情况, 长春市地表水环境容量长春市地表水环境容量计算采
26、用一维水质模型。模型如下计算采用一维水质模型。模型如下:式中式中, Wi 为第为第i 个排污口允许排放量个排污口允许排放量,t/ a ; Ci 为河段第为河段第i 个个节点处的水质本底浓度节点处的水质本底浓度,mg/ L; C 为沿程浓度为沿程浓度,mg/ L; Qi 为河为河道节点后流量道节点后流量,m3/ s ; Qj 为第为第i 个节点处废水入河流量个节点处废水入河流量,m3/ s ;Kx 为降解系数为降解系数,L/d ; U 为第为第i 个河段设计流量个河段设计流量,m/ s ; X 为为计算点到第计算点到第i 个节点的距离。个节点的距离。Xian Jiaotong Universit
27、yXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University主要水污染物总量分配指导意见主要水污染物总量分配指导意见 区域（流域）化学需氧量总量指标在水质控制目标容量区域（流域）化学需氧量总量指标在水质控制目标容量测算和出境断面污染物总量削减的基础上进行分配，计算测算和出境断面污染物总量削减的基础上进行分配，计算方法如下：方法如下： （1）以）以2005 年环境统计数据为基准，核算年环境统计数据为基准，核算2005
28、 年区域年区域（流域）化学需氧量出境量，计算公式如下：（流域）化学需氧量出境量，计算公式如下： Pc=PsiKi Pc省（市、县）控断面化学需氧量出境量；省（市、县）控断面化学需氧量出境量； Psi流域内第流域内第i 个控制区域的实际排放量；个控制区域的实际排放量； Ki流域内第流域内第i 个控制区域的污染物综合传递系数。个控制区域的污染物综合传递系数。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University（2）根据出境断面浓度控制目标确定区域（流域）出境化学）根据出境断面浓度控制目标确定区域（流域）出境
29、化学需氧量削减水平，计算公式如下：需氧量削减水平，计算公式如下： X=（1-Cm/Cs）100% X省（市、县）控断面出境化学需氧量削减水平；省（市、县）控断面出境化学需氧量削减水平； Cm出境断面出境断面2010 年化学需氧量目标浓度；年化学需氧量目标浓度； Cs出境断面出境断面2005 年化学需氧量实测平均浓度。年化学需氧量实测平均浓度。（3）确定区域（流域）化学需氧量初始分配总量，计算公式）确定区域（流域）化学需氧量初始分配总量，计算公式如下：如下： (资料缺失资料缺失) Pi区域（流域）化学需氧量初始分配总量；区域（流域）化学需氧量初始分配总量； Pdi流域内第流域内第i 个控制区域排
30、污单位排放定额总量。个控制区域排污单位排放定额总量。 调整区域（流域）化学需氧量初始分配总量。若调整区域（流域）化学需氧量初始分配总量。若PiPsi,则则Pi 调整为调整为Psi，以控制区域的实际排放量作为区域（流域，以控制区域的实际排放量作为区域（流域）化学需氧量总量指标。）化学需氧量总量指标。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University（4）分配）分配排污单位化学需氧量总量指标采用定额达标法予以分配，即排污单位化学需氧量总量指标采用定额达标法予以分配，即按照现有的国家行业污染物排放标准中规定
31、的排污定额为按照现有的国家行业污染物排放标准中规定的排污定额为依据确定总量指标。在优先考虑生活污水的基础上，对工依据确定总量指标。在优先考虑生活污水的基础上，对工业企业分配总量指标业企业分配总量指标工业企业有行业污染物排放定额时，以企业的产品数量和单工业企业有行业污染物排放定额时，以企业的产品数量和单位产品排放污染物的限值计算：位产品排放污染物的限值计算： 污染物排放定额计算排放限值：污染物排放定额计算排放限值：Mi=AiDi Ai-第第i个企业的产品数量个企业的产品数量 Di第第i 个工业污染源单位产品排放污染物的限值。个工业污染源单位产品排放污染物的限值。Xian Jiaotong Uni
32、versityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University 按定额达标法分配的各排污单位总量指标之和按定额达标法分配的各排污单位总量指标之和超过上一级政府下达的总量控制指标时，各级环超过上一级政府下达的总量控制指标时，各级环境保护部门应根据区域总体削减水平，以区域内境保护部门应根据区域总体削减水平，以区域内排放水污染的重点排污单位（包括重点工业企业排放水污染的重点排污单位（包括重点工业企业、城市污水处
33、理设施和其它工业污水集中处理设、城市污水处理设施和其它工业污水集中处理设施）排放定额为基础，按等比例分配方法重新分施）排放定额为基础，按等比例分配方法重新分配其总量指标；其它工业企业则按定额达标排放配其总量指标；其它工业企业则按定额达标排放量进行分配。量进行分配。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University我国水污染物总量控制的缺陷我国水污染物总量控制的缺陷水质指标选取单一水质指标选取单一未将非点源污染纳入总量控制体系未将非点源污染纳入总量控制体系总量分配时缺乏不确定性分析总量分配时缺乏不确定性
34、分析Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University美国的每日最大总负荷美国的每日最大总负荷(Total Maximum DailyLoad, TMDL)全面将点源和非点源污染纳入总量控制系统。全面将点源和非点源污染纳入总量控制系统。TMDL = WLA+ LA + BL+MOS其中，其中，WLA (Waste Load Allocation)为允许的现存和未来为允许的现存和未来的点源污染负荷的点源污染负荷LA (Load Allocation)是允许的现存和未来的非点源污染负是允许的现存和未来的非
35、点源污染负荷荷BL(Background Level)是水体自然背景值是水体自然背景值MOS(Margin of Safety)为安全余量为安全余量Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University5 水生态系统健康与修复5.1 水生态系统健康水生态系统健康1.基本内涵基本内涵 满足人类社会合理需求能力和水生态系统本身自我维持与满足人类社会合理需求能力和水生态
36、系统本身自我维持与更新的能力。更新的能力。 健康的水域不但要保持水体自然生态特征的健康的水域不但要保持水体自然生态特征的完整性完整性，还应，还应强调对人类的生态强调对人类的生态服务功能服务功能的发挥。的发挥。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University2.评价方法评价方法生物监测法和生物监测法和综合指标法综合指标法（Lason表表5-1、澳大利、澳大利亚的溪流状况指数是亚的溪流状况指数是ISC）3. 评价标准评价标准无明确统一标准无明确统一标准评价标准的确定是水生态系统健康评价的重点和难评价标准
37、的确定是水生态系统健康评价的重点和难点。点。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University5.2. 水生态修复水生态修复 指在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结指在生态学原理指导下，以生物修复为基础，结合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通合各种物理修复、化学修复以及工程技术措施，通过优化组合、使之达到最佳效果的综合修复受损水过优化组合、使之达到最佳效果的综合修复受损水环境的方法。环境的方法。 目的：减轻人类活动对水环境自然模式或多样性目的：减轻人类活动对水环境自然模式或多样性的限制。的
38、限制。 方式：恢复、重建、改建方式：恢复、重建、改建 原则：循环再生、和谐共存、整体优化、区域分原则：循环再生、和谐共存、整体优化、区域分异异 修复模式：修复模式：“水安全、水环境、水景观、水文化、水安全、水环境、水景观、水文化、水经济水经济”五位一体水生态建设与修复模式。五位一体水生态建设与修复模式。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University例：桂林水生态系统保护与修复例：桂林水生态系统保护与修复 从空间尺度考虑，为全流域、大系统，具体包从空间尺度考虑，为全流域、大系统，具体包括括“六江四库
39、四湖一湿地六江四库四湖一湿地”(漓江干流、川江、小溶漓江干流、川江、小溶江、甘棠江、桃花江、小东江，青狮潭、小溶江江、甘棠江、桃花江、小东江，青狮潭、小溶江、川江、斧子口、川江、斧子口4座生态水库，榕湖、杉湖、桂湖座生态水库，榕湖、杉湖、桂湖、木龙湖，会仙湿地、木龙湖，会仙湿地)； 从时间尺度考虑，从从时间尺度考虑，从1973年至年至2010年，跨度年，跨度为为37年。其中，年。其中，1973年至年至1993年是重点治污阶段年是重点治污阶段；1995年至年至2005年是以市区湖泊生态为主、加强年是以市区湖泊生态为主、加强规划区小支流管理的阶段；规划区小支流管理的阶段；2006年至年至2010年
40、为规年为规划区全面生态修复的阶段。划区全面生态修复的阶段。 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University例：浑河生态修复与景观建设规划例：浑河生态修复与景观建设规划浑河生态系统健康控源拓岸营栖清淤截污造景筑绿增容图 6 浑河生态修复与景观建设规划模式八元修复模式 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University主要包括：支流污染综合防治规划方案；滨岸廊道恢复规划方案；河口人工湿地修复规划；景观节点建设
41、规划。 “源头途径终端”的全过程污染控制体系。图 6 浑河生态修复与景观建设规划示意图Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University第二节 水环境规划、决策模型与方法一、排污系统的优化处理模型一、排污系统的优化处理模型（一）最优化问题（一）最优化问题（二）模拟选优问题（二）模拟选优问题 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University一、排污系统的优化处理模型一、排污系统的优化处理模型（一）最优化问题（
42、一）最优化问题 利用数学规划的方法，科学组织污染物的排放利用数学规划的方法，科学组织污染物的排放或协调各个治理环节，以便用最小的费用达到所或协调各个治理环节，以便用最小的费用达到所规定的水质目标。这类问题分为三种：规定的水质目标。这类问题分为三种：1。 污水处理厂效率优化处理污水处理厂效率优化处理2。 最优化均匀处理最优化均匀处理3。 区域最优化问题区域最优化问题Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University最优化分析方法 在环境规划管理中，常需要采用最优化分析方法，将环境系统规划决策问题简化成预
43、定的目标函数和约束条件下，对有若干决策变量所代表的规划方案以及进行优化决策的数学规划模型。环境规划中常用的数学规划方法： 线形规划、非线形规划、动态规划 Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University线形规划 在环境规划管理中，线性规划常常用来解决两类优化问题：一是如何优化资源配置使产值最大或利润最高，二是如何统筹安排以便消耗最少的资源或排放最少的污染物。数学模型：目标函数约束条件Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaoto
44、ng University例：例：假设一地区假设一地区TSP来源于当地三来源于当地三个工厂。个工厂。 若工厂若工厂1和工厂和工厂2燃煤的燃煤的TSP排放因子为排放因子为95kg/t(煤煤)，和工厂和工厂3燃煤的燃煤的TSP排放因子排放因子为为85kg/t(煤煤)。 工厂工厂1，2，3的燃煤量分的燃煤量分别 为别 为 4 0 0 0 0 0 t / a , 3 0 0 000t/a, 250 000t/a。 为满足环境质量要求，该为满足环境质量要求，该区域区域TSP最大允许排放量为最大允许排放量为17 600 000t/a，试以最小治理，试以最小治理费用达到环境目标。费用达到环境目标。处 理处
45、理方案方案设备类型设备类型除 尘 效除 尘 效率率%0无无01重力尘降室重力尘降室592惯性除尘器惯性除尘器743旋风除尘器旋风除尘器844喷雾洗涤器喷雾洗涤器945电除尘器电除尘器97Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University可行的除尘方法费用可行的除尘方法费用工厂工厂1工厂工厂2工厂工厂3处处理理方方案案变量变量（燃煤量燃煤量)费用费用（ 元（ 元 / 吨吨）变量变量（燃煤量燃煤量)费用费用（元（元/吨）吨）变量变量（燃煤量燃煤量)费用费用（ 元（ 元 / 吨吨）0 x10c10 0.0
46、x20c20 0.0 x30c30 0.01 x11c11 1.0 x21c21 1.4x31c31 1.12 不可行不可行不可行不可行不可行不可行不可行不可行x32c32 1.23 不可行不可行不可行不可行不可行不可行不可行不可行x33c33 1.54 x14c14 2.0 x24c24 2.2x34c34 3.05 x15c15 2.8x25c25 3.0不可行不可行不可行不可行Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University解：该规划问题的优化模型可写成：解：该规划问题的优化模型可写成：min
47、Z=1.0 x11+2.0 x14+2.8x15+1.4x21+2.2x24+3.0 x25+1.1x31+1.2x32+1.5x33+3.0 x34约束条件：约束条件：x10+x11+x14+x15=400 000 x20+x21+x24+x25=300 000 x30+x31+x32+x33+x35=250 000 95*(1-0%)x10+95*(1-59%)x11+95*(1-94%)x14+95*(1-97%)x15+.17 600 00017 600 000用单纯行法求解得到最优解：用单纯行法求解得到最优解： X=(x11,x14,x24,x32)=(242793,157207,3
48、00000,250000)X=(x11,x14,x24,x32)=(242793,157207,300000,250000)结论：工厂结论：工厂1 1采用重力尘降室和喷雾洗涤器，工厂采用重力尘降室和喷雾洗涤器，工厂2 2采用喷雾采用喷雾洗涤器，工厂洗涤器，工厂3 3采用惯性除尘器除尘，则用于污染控制的总采用惯性除尘器除尘，则用于污染控制的总费用最低：费用最低：Z=1517207 Z=1517207 元元/ /年。年。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University非线形规划非线形规划 目标函数和约束
49、条件其中任一方为非线形的。目标函数和约束条件其中任一方为非线形的。数值求解非线性规划的算法大体分为两类：数值求解非线性规划的算法大体分为两类：一是采用逐步线性逼近的思想，通过一系列一是采用逐步线性逼近的思想，通过一系列非线性函数线性化的过程，利用线性规划获得非非线性函数线性化的过程，利用线性规划获得非线性规划的近似最优解；线性规划的近似最优解；二是采用直接搜索的思想，根据部分可行解二是采用直接搜索的思想，根据部分可行解或非线性函数在局部范围内的某些特性，确定迭或非线性函数在局部范围内的某些特性，确定迭代程序，通过不断改进目标值的搜索计算，获得代程序，通过不断改进目标值的搜索计算，获得最优或满足
50、需要的局部最优解。最优或满足需要的局部最优解。Xian Jiaotong UniversityXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University动态规划动态规划 在环境规划管理中，经常遇到多阶段最优化问题，即在环境规划管理中，经常遇到多阶段最优化问题，即各个阶段相互联系，任一阶段的决策选择不仅取决于前一各个阶段相互联系，任一阶段的决策选择不仅取决于前一阶段的决策结果，而且影响到下一阶段活动的决策，从而阶段的决策结果，而且影响到下一阶段活动的决策，从而影响到整个决策过程的优化问题。这类问题通常采用动态影响到整个决策过程的优化问题。这类问题通常采用动态
