水环境容量计算 水环境容量是水体在环境功能不受损害的前提下所能接纳的污染物最大允许排放量。分为稀释容量（稀E ）和自净容量（自E ）两部分： 稀释容量： ()r b Q C S E ?-?=4.86稀 式中：稀E －稀释容量，kg/d S －水质标准，mg/L ； b C －河流背景浓度，mg/L ； r Q －河流流量，m 3/s 。 自净容量： ??? ? ??-?-u kl t e SQ E 8640014.86＝自 式中：自E －自净容量，kg/d S －水质标准，mg/L ； t Q －河流流量+废水流量，m 3/s ； l －河段长度，m ； k －综合衰减系数，1/d ； u －河流流速，m/s 。 水环境总容量：自稀E E E += 本次选取环境总量控制因子为COD 、NH 3-N 和TP 。 根据规划要求，区内生产废水和生活污水达标排放后进入园区新建的污水处理厂集中处理，处理达标后，尾水排入兴隆河。污水处理厂排入兴隆河的污水总共为1.2万t/d 。污水厂污染物排放浓度COD 为60mg/l 、NH 3-N 为8（15）mg/l 。 本次评价选取兴隆河排污口下游约4000m 河段计算环境容量。 地表水环境容量计算参数选取见表1。
表1 地表水环境容量计算参数选取表 水环境承载能力分析 （1）背景浓度 背景浓度选取排污口附近断面现状监测浓度平均值：COD 17mg/L、氨氮0.63mg/L、TP 17mg/L。 （2）计算结果 水环境容量计算结果见表2： 表2 地表水环境容量计算结果单位：kg/d （3）水环境承载能力分析 50％水环境容量可用于接纳本区域排污量。 根据计算结果进行分析，必要时提出解决方案。
附件二： 大气环境容量测算模型简介 说明：本部分内容是“重点城市大气环境容量核定工作方案”中提到的各推荐模型的简介，主要目的是为了使各城市了解各模型的功能和基本原理，同时，了解如选用该模型，都需要准备哪些输入数据，以便各城市根据本市的实际情况，提前准备。 第一部分大气扩散烟团轨迹模型 1 大气扩散烟团轨迹模型简介 该模型由国家环境保护总局环境规划院开发。 烟团扩散模型的特点是能够对污染源排放出的“烟团”在随时间、空间变化的非均匀性流场中的运动进行模拟，同时保持了高斯模型结构简单、易于计算的特点，模型包括以下几个主要部分。 1.1 三维风场的计算 首先利用风场调整模型，得到各预测时刻的风场，由于烟团模型中释放烟团的时间步长比观测间隔要小得多，为了给出每个时间步长的三维风场，我们采用线性插值的方法，利用前后两次的观测风场内插出其间隔时间内各个时间步长上的三维风场，内插公式如下： [] ()t t t n n i t V t V t V V i ? - =? - + = 1 21 2 1 ) ( ) ( ) (
式中： V(t 1)、V(t 2)—分别为第1和第2个观测时刻的风场值； t ?—烟团释放时间步长； n —为t 1、t 2间隔内的时间步长数目； V i —表示t 1、t 2间隔内第i 个时间步长上的风场值。 1.2 烟团轨迹的计算 位于源点的某污染源，在t 0时刻释放出第1个烟团，此烟团按t 0时刻源点处的风向风速运行，经一个时间步长t ?后在t 1时刻到达P 11，经过的距离为D 11，从t 1开始，第一个烟团按P 11处t 1时刻的风向风速走一个时间步长，在t 2时刻到达P 12，其间经过距离D 12，与此同时，在t 1时刻从源点释放出第2个烟团，按源点处t 1时刻的风向风速运行，在t 2时刻到达P 22，其经过的距离为D 22，以此类推，从t 0时刻经过j 个t ?，到t j 时刻共释放出了j 个烟团，这时，这j 个烟团的中心分别位于Pij ，i=1，2，…j ，设源的坐标为（Xs ，Ys ，Zs(t)），Zs(t)为t 时刻烟团的有效抬升高度，Pij 的坐标为（Xij ，Yij ，Zij ），u 、v 分别为风速在X 、Y 方向的分量，则有如下计算公式： t 1时刻： 2 11211111001100110011)()()](,,,[)](,,,[)](,,,[s s s s s s s s s s s s s s Y Y X X D D t t Z Y X t W Z Z t t Z Y X t V Y Y t t Z Y X t U X X -+-==??+=??+=??+= t 2时刻： 2222222222112211221122211122111211121121111111111121111111111211111111112)()()](,,,[)](,,,[)](,,,[)()(],,,[],,,[],,,[s s s s s s s s s s s s s s Y Y X X D D t t Z Y X t W Z Z t t Z Y X t V Y Y t t Z Y X t U X X Y Y X X D D D D t Z Y X t W Z Z t Z Y X t V Y Y t Z Y X t U X X -+-==??+=??+=??+=-+-+=+=??+=??+=??+=
水环境容量计算方法 中国环境规划院李云生 2004.5 ?基本涵义 ?计算模型 ?计算步骤 ?校核方法 第一部分水环境容量的基本涵义 容量涵义 技术指南中的概念定义 ?在给定水域范围和水文条件，规定排污方式和水质目标的前提下，单位时间内该水域最大允许纳污量，称作水环境容量。 ?从上述定义可知，水环境容量主要决定于三个要素：水资源量、水环境功能区划和排污方式。 要素之一：水资源量 ?从某种意义上讲，水资源量是水环境容量基础； ?为了确保用水安全，水环境容量计算采用的是较高保证率的水文设计条件； ?并不是所有的水资源量都用来计算环境容量。 要素之二：水环境功能区 ?水环境功能区划体现人们对水环境质量的需求，反映了人们对水资源的态度：开发、利用或保护。 ?已划分水环境功能区的水域，要从时间、空间两个方面规范功能区达标标准； ?未划分水环境功能区的水域可不进行容量计算；若考虑计算，按较高功能标准进行（II类）。 要素之三：排污方式 ?排污口沿河（或其他水体）位置布设，对河流整体水环境容量影响较大； ?排污口排放方式（岸边或中心，浅水或深水），对局部的污染物稀释混合影响很大； ? ? 第二部分水环境容量的计算模型 ?1、流域概化模型 ?2、水动力学模型 ?3、污染源概化模型 ?4、水质模型 1、流域概化 ?将天然水域（河流、湖泊水库）概化成计算水域，例如天然河道可概化成顺直河道，复杂的河道地形可进行简化处理，非稳态水流可简化为稳态水流等。水域概化的结果，就是能够利用简单的数学模型来描述水质变化规律。同时，支流、排污口、取水口等影响水环境的因素也要进行相应概化。若排污口距离较近，可把多个排污口简化成集中的排污口。 2、水动力学模型 ?最枯月设计条件
水环境容量计算方法研究及应用 赵君 (河海大学，江苏 南京 210098) E-mail:zsmzyq@https://www.doczj.com/doc/2518323645.html, 摘要：一维稳态条件下计算水环境容量的3种方法，即段首控制方法、段尾控制方法和功能区段尾控制方法。本文通过分析比较各方法的优劣及其相互联系，针对曹娥江支流--长乐河的具体情况,采用段首控制对其水环境容量进行计算，系统地将各方法的物理含义及其适用奈件推广到实际中。计算结果证明了方法的可靠性。 关键词:水环境容量；段首控制；段尾控制；功能区段末控制 1 计算方法 1．1基本概念和方程 水环境容量是在给定水域范围和水文条件，规定排污方式和水质目标的前提下，单位时间内该水域最大允许纳污量，称作水环境容量。水环境容量具有资源性、区域性、系统性、发展需要性四个基本特征,其大小主要与水域特性、环境功能要求、污染物质以及排污方式有关，这些因素直接影响入流污染物的稀释能力以及污染物质在水体中的时空分布。由于河流具有对污染物质的稀释、输移、降解能力，因此河流环境容量可分为以下三个组成部分： 输移容量：污染物在水体中随水流的对流运动产生的输移量,它只与水力要素和水质目标有关，因此输移容量是有限的不可再生的。较大的输移容量并不代表较大的允许排放量。对保守物质来说，河段总的环境容量只由输移容量组成。 稀释容量：当水体本底水质浓度低于水质标准时，由于对流及扩散作用，使排入的污染物逐步均匀分布到整个水体，其浓度达到标准浓度的限值时，水体所增加的污染物容量。稀释容量在数量上等于标准浓度时的输移容量与本底浓度时输移容量的差值，也称差值容量。 自净容量：由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量称为自净容量。自净容量是反映水体对污染物的自净能力，也称同化容量。自净容量是水环境容量中最重要的组成部分，河流水环境容量的计算关键在于自净容量的计算。它是可不断再生的量。 河流是我国最常见、最基本的纳污水域。河流的水环境容量占在我国的很大的比重。污染物进入河流后，在一定范围内经过平流输移、纵向离散和横向混合后达到充分混合，或者根据水质管理的精度要求，允许不考虑混合过程而假定在
根据《规划环境影响评价技术导则 总纲》（HJ 130-2014），规划环评应“在充分考虑累积环境影响的情况下，动态分析不同规划时段可供规划实施利用的资源量、环境容量及总量控制指标”。本章就上述内容展开分析。 14.1 环境容量分析 14.1.1 水环境容量估算 《规划环境影响评价技术导则 总纲》（HJ 130-2014）中未详细给出环境容量的计算方法，故本次评价参考《开发区区域环境影响评价技术导则》（HJ /T 131-2003）附录B 的2.4条和2.5条，采用水质模型建立污染物排放和受纳水体水质之间的输入响应关系，并应考虑多点排污的叠加影响，以受纳水体水质按功能达标为前提，估算其最大允许排放量。 14.1.1.1 估算指标 按照各级环境保护规划，国家将化学需氧量（COD ）、氨氮（NH 3-N ）作为水污染物总量控制指标，因此本次水环境容量估算的指标也定为上述两项。 14.1.1.2 控制单元划分及其所对应的环境功能区划 水环境容量计算的控制单元一般是在综合考虑混合过程段长度及重点污染源排放口、大型水工构筑物、水质控制断面等因素的基础上进行划分。河流岸边排污的混合过程段长度计算采用如下公式： ()()()2 1 0065.0058.06.04.0gHI B H Bu a B L +-= 式中：L ——混合过程段的长度，m B ——河流宽度，m H ——平均水深，m I ——平均坡度，无量纲 u ——平均流速，m /s a ——排放口到岸边的距离，m
根据其水文参数，滃江干流枯水期岸边排放污染物情况的混合过程段长度计算结果如表14.1-1所示。 表14.1-1滃江干流岸边排放污染物情况的混合过程段长度计算一览表 清远华侨工业园的废水排放受纳水体最终均为滃江。根据调查，园区附近的滃江干流上主要建有3座低水头径流式水电站，分别为红桥水电站、英华水电站及狮子口水电站；此外，大镇水汇入口处为滃江干流的水质交界断面，该断面上游江段的水质控制目标为Ⅲ类，其下游江段的水质控制目标为Ⅱ类。清远华侨工业园内的东华镇污水处理厂排污口位于滃江一级支流虾公坑，规划建设的英华污水处理厂和五石污水处理厂排污口均拟设于省道347线跨江大桥至英华水电站之间的江段附近。根据上述情况，本次水环境容量估算的控制单元定为以下5段： （1）滃江干流自红桥水电站至省道347线跨江大桥之间的江段，河流长度约为6.3 km（因前述计算出的混合过程段长度约为4.6 km，故以下计算中本单元长度取为4.6 km），末端断面水质控制目标为Ⅲ类。 （2）滃江干流自省道347线跨江大桥至英华水电站之间的江段，河流长度约为4.5 km，末端断面水质控制目标为Ⅲ类。 （3）滃江干流自英华水电站至虾公坑汇入口之间的江段，河流长度约为4.9 km（因前述计算出的混合过程段长度约为4.6 km，故以下计算中本单元长度取为4.6 km），末端断面水质控制目标为Ⅲ类。 （4）滃江干流自虾公坑汇入口至大镇水汇入口之间的江段，河流长度约为3.4 km，末端断面水质控制目标为Ⅱ类。 （5）滃江干流自大镇水汇入口至楣头（该处有跨滃江桥梁）之间的江段，河流长度约为5.4 km（因前述计算出的混合过程段长度约为4.6 km，故以下计算中本单元长度取为4.6 km），末端断面水质控制目标为Ⅱ类。
城市大气污染物（以SO 2为例）排放总量控制A-P 值法简介 一、采用A-P 值法确定总量控制区允许排放总量时所需的资料 1．总量控制区面积S 2．总量控制区内的功能分区的面积S i 3．功能分区的控制浓度（标准浓度限值）C i 二、采用A-P 值法确定总量控制区允许排放总量（万吨/年）的步骤 1． 根据总量控制区所在地区，按GB/T13201-91表1查取总量控制系数A 值（取中值） 2． 按功能分区的控制浓度（标准年平均浓度限值）C i 3． 确定各个功能区总量控制系数A i 值 i i C A A ?= 4． 确定各个功能区允许排放总量： S S A Q i i ai = 5. 根据总量控制区所在地区，按GB/T13201-91表1查取低源分担率α值,确 定各个功能区低矮源(面源)允许排放总量： ai bi Q Q ?=α 6． 计算总量控制区允许排放总量a Q 和低矮面源允许排放总量b Q ∑==n i ai a Q Q 1，∑==n i bi b Q Q 1 7． 如果计算出的a Q 值小于上级部门的指令允许排放总量，则在总量控制区内就使用该a Q 值可以继续采用A-P 值法确定总量控制区内各个功能分区内的点源允许排放量，也可以在该市的辖区内适当增加控制区面积（即增加新的开发区）以使A-P 值法计算的a Q 值与指令总量接近，但是不得超过指令值。 8． 如果计算出的a Q 值大于上级部门的指令允许排放总量，则在总量控制区内用下式计算出A 值后，再从本节第3条向下继续计算。 ∑==n i i i S S C Q A 1)/(指令
用该a Q 值可以继续采用A-P 值法确定总量控制区内各个功能分区内的点源允许排放量， 三、采用A-P 值法确定总量控制区内各个功能分区内的点源允许排放量的步骤 1． 根据总量控制区所在地区，按GB/T13201-91表1查取总量控制系数P 值 2． 按以下公式计算各个功能区内所有点源的初始允许排放量（吨/小时） 2610e i pii H C P Q ???=- e H -点源的有效高度（烟囱的实体高度加上抬升高度）, 这里C i 用标准日平均浓度限值 3． 按点源的实体高度分类为低架源（排气筒高度小于30米）、中架源（排气筒高度大于或等于30米但小于100米）、高架源（排气筒高度大于或等于100米） 4． 在功能分区内，将属于中架源的点源初始允许排放量相加，并乘以8760小时得到中架源的年初始允许排放总量Q mi ，并用（万吨/年）表示 5． 计算各个功能分区内的点源调整系数βi m i bi ai i Q Q Q /)(-=β 如果1>i β，则取1=i β 6． 在总量控制区内，将属于中架源的点源初始排放量相加，并乘以8760小时得到中架源的年初始允许排放总量Q m ；将属于高架源的点源初始排放量相加，并乘以8760小时得到高架源的年初始允许排放总量Q c ,二者都用（万吨/年）表示。 7． 计算总量控制区内的点源调整系数β )/()(c m b a Q Q Q Q +-=β 如果1>β，则取1=β 8． 再按以下公式计算各个功能区内所有点源的最终允许排放量（吨/小时） i pii e i i pi Q H C P Q ββββ??=?????=-2610 四、列出总量控制区和各个功能分区的允许排放总量、低矮面源允许排放总量和各个点源的允许排放量清单 五、将城市大气污染物排放总量控制A-P 值法试用于控制pm10时，低源分担率α值在长江以北可适当放宽到0.4,在长江以南可适当放宽到0.5 城市大气污染物（以SO 2为例）排放总量控制A-P 值法简介结束。
A 值法测算理想大气环境容量的方法 一、前言 从“九五”开始，我国开始实行《全国主要污染物排放总量控制计划》，这是我国环境保护的一项重大举措，也是保证实现环境保护目标的客观需要。为了更合理地制定总量控制目标和控制战略，使有限的大气环境容量资源得到合理的利用，促进城市大气污染物排污许可证制度的落实，为“十一五”城市环境保护规划提供技术支持，国家环保总局要求以城市为单位开展大气环境容量测算工作。 A-P 值控制法是以GB/T3840-91《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》为依据，对区域大气污染进行宏观总量控制的一种方法。它首先利用基于箱模型的A 值法计算出控制区的某种污染物的理想容量，然后，采用P 值法，在区域内所有污染源的排污量之和不超过上述容量的约束条件下，确定出各个点源的允许排放量。显然，A-P 值法是一种地区系数法，其最大特点是简单易行，只要给出控制区总面积及各功能区面积，再根据当地总量控制系数就能很快算出该面积上的允许排放总量。本次湖南省8个非重点城市统一采用A-P 值法中的A 法进行各城市的理想环境容量测算。 二、A 值法的计算公式 A 值法计算公式如下： S S C C A Q i b n i si ) (1 -= ∑ =
式中： Q—污染物年允许排放总量限值，即理想大气容量，104t/a； A—地理区域性总量控制系数，104km2/a； S—控制区域总面积，km2； —城市第I个分区面积，km2； S i —第I个区域某种污染物的年平均浓度限值，mg/m3； C si —控制区的本地浓度。 C b 三、几个概念的说明 1、控制区的确定 每个城市要应用A值法分别计算城市控制区和城区控制区的大气环境容量。城市控制区和城区控制区确定原则如下： 1）城市控制区： 覆盖全市行政区范围的，包括城市所辖所有县和区。 2）城区控制区： 城区控制区范围主要依据城市规划建成区确定的区域；考虑部分城市城郊正在建设或已发展成为工业园区，为加强统筹管理，也可合并到城区控制区。 2、I类、II类、III类A值控制区 根据国家所作的规定，为满足本次A值法测算理想环境容量的要求，将控制区分别划分为I类、II类、III类A值控制区，其确定原则如下：
第25卷第3期 2014年5月水科学进展ADVANCES IN WATEＲSCIENCE Vol．25，No．3May ，2014 地表水水环境容量计算方法回顾与展望 董飞1，2，刘晓波1，2，彭文启1，2，吴文强 1，2（1．中国水利水电科学研究院水环境研究所，北京100038； 2.流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038） 摘要：为厘清中国地表水水环境容量计算方法演变历史，探讨计算方法发展趋势，在系统调研大量水环境容量研 究文献基础上，详细梳理水环境容量从概念引入到研究至今的过程，归纳出中国地表水水环境容量研究过程中产 生的五大类计算方法：公式法、模型试错法、系统最优化法（线性规划法和随机规划法）、概率稀释模型法和未确 知数学法。解析了各类方法的基本思路、产生过程及应用进展，评述了各类方法的优缺点及适用范围。通过与国 外水环境容量计算方法的比较，基于水环境系统复杂性及中国水资源管理特点与应用需求，认为中国应强化对概 率稀释模型法、未确知数学法及随机规划法等3种方法的研究和改进。 关键词：地表水；水环境容量；计算方法；概率稀释模型；系统最优化；未确知数学 中图分类号：TV131，X143；G353.11文献标志码：A 文章编号：1001- 6791（2014）03-0451-13收稿日期：2013- 10-11；网络出版时间：2014-04-10网络出版地址：http ：//https://www.doczj.com/doc/2518323645.html, /kcms /detail /32.1309.P.20140410.0950.010.html 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51209230）；水体污染控制与治理科技重大专项（2013ZX07501- 004）作者简介：董飞（1983—），男，山东淄博人，博士研究生，主要从事流域容量总量控制理论与方法等研究。 E-mail ：dongfei99999@https://www.doczj.com/doc/2518323645.html, 通信作者：彭文启，E- mail ：pwq@https://www.doczj.com/doc/2518323645.html, 环境容量是环境科学的基本理论问题之一，是环境管理的重要实际应用问题之一［1］。水环境容量是环 境容量的重要组成部分，是容量总量技术体系的核心内容之一。随着中国水环境管理体系从浓度控制、目标 总量控制向容量总量控制的转变，实现流域水质目标管理 ［2］与水功能区限制纳污红线管理［3］，水环境容量理论及计算方法研究的重要性更加凸显。 早在20世纪70年代后期，随着环境容量概念的引入，中国学者即开始了对水环境容量的研究［4］。在经 过短时期的对水环境容量基本概念的强烈争论后，迅速实现从基本理论到实际应用，从定性研究到定量化计 算的转变［5］；同时注重吸收欧美等国的研究成果［6］。随着研究的不断深入，特别是水环境数学模型应用及 计算机技术的不断进步，逐渐形成了公式法 ［7］、系统最优化法［5］、概率稀释模型法［6］、模型试错法［8］等计算方法，盲数理论等不确定性数学方法也引入其中［9］。在地表水方面，水环境容量计算中所用的水环境数学模型从Streeter- Phelps 简单模型［5］发展到WASP 、Delft 3D 等大型综合模型软件［10］，计算区域从河段、河流发展到河口、湖库、河网、流域［11］，计算维数从一维发展到二维和三维［12］，计算条件从稳态发展到动 态［13］，所针对的污染物从易降解有机物、重金属发展到营养盐等［7］。近年来，常见关于水环境容量总体研究进展的文献 ［14-15］，然而未有专门系统论述水环境容量计算方法研究进展的文献；同时，文献中通常将中国水环境容量计算方法分为3类或4类 ［8，10］，笔者认为这难以对水环境容量计算方法作全面概括，本研究旨在弥补这一不足。以地表水水环境容量为重点，兼顾海洋水环境容量，大量调研中外文献，系统研究中国在地表水水环境容量计算方面从起步到当前的各种方法；同时对照欧美国家的计算方法，对中国地表水水环境容量计算方法进行重新归类。在解析各类计算方法研究及应用情况的基础上，对各类计算方法的优缺点及适用范围作了评述。在比较分析国内外计算方法特征的基础上，结合各类计算方法对复杂水环境系统的适应性及中国水资源管理特点对水环境容量计算的需求，对中国今后地表水水环境容量计算方法的发展趋势作了展望。DOI:10.14042/https://www.doczj.com/doc/2518323645.html,ki.32.1309.2014.03.020
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＰＣＣＰＩｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＴｕｎｎｅｌ ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｘｉａｎ ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｋｉｎｄｏｆｌａｒｇｅｄｉａｍｅｔｅｒＰＣＣＰｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｖｅｈｉｃｌｅｉｎｔｈｅｂｕｒｄｅｎ－ｂｅａｍｌｏｎｇ－ｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄｐｒｏｂｅｓｉｎｔｏｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＰＣＣＰｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｉｎｔｕｎｎｅｌ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ｌｏｎｇ－ｔｕｎｎｅｌ；ＰＣＣＰ；ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 环境容量是在环境管理中实行污染物浓度控制时提出的概念。污染物浓度控制的法令规定了各个污染源排放污染物的允许浓度标准，但没有规定排入环境中的污染物的数量，也没有考虑环境净化和容纳的能力，这样在污染源集中的城市和工矿区，尽管各个污染源排放的污染物达到（包括稀释排放达到的）浓度控制标准，但由于污染物排放的总量过大，仍然会使环境受到严重污染。因此，在环境管理上开始采用总量控制法，即把各个污染源排入某一环境的污染物总量限制在一定的数值之内。采用总量控制法，必须研究环境容量问题。 １大气环境容量的定义 容量是在一定空间容纳某种物质的能力。环境容量是指某一环境区 域内对人类活动造成影响的最大容纳量。就污染而言，污染物存在的数量超过最大容纳量，这一环境的生态平衡和正常功能就会遭到破坏。大气环境容量是指在一特定区域内，一定的气象条件、一定的自然边界条件以及一定排放源结果条件下，在满足该区域大气环境质量目标前提下，区域内所有大气污染源向大气中排放围绕物的总和（即总量）。大气环境容量是一种特殊的环境资源，它与其他自然资源在使用上有着明显的差异。 鉴于环境条件和污染物排放的复杂性，准确计算一定空间环境的大气环境容量是十分困难的，因为大气是没有边界的，一定空间区域内外的污染物会互相影响、传输、扩散。在做一定的假设后，可借助数学模型模拟估算一定条件下的大气环境容量。 确定一个地区后，根据国家标准用Ａ－Ｐ值法很容易得到该城市的一个大气环境容量，主要考虑的是当地的区域面积和多年平均风速，也就是通风量。这个大气环境容量定义为理想大气环境容量。实际大气环境容量是指：对于一定地区，根据其自然净化能力，在特定的污染源布局和气象条件下，为达到环境目标值所允许的大气污染物最大排放量总和，也就是平常所说的城市区域大气环境总量；环境目标值即所确定的相应等级的国家或地方环境大气环境质量标准。这个大气环境容量是可以执行的，一般要小于理想大气环境容量。在确定地区空间内，大气环境容量并不是唯一的常量。在大气的环境目标值确定以后，当污染源的排放量一定时，大气环境容量可以随污染源的位置和排放高度、气象条件、季节、地形条件等的不同而变化。对于整个城市来说，它的实际环境容量比理论环境容量（均匀混合后的容量）要小，因为城市包含了不能布局污染源的区域。 ２大气环境容量的管理与利用 环境容量主要应用于环境质量控制，并作为工农业规划的一种依 据。任一环境，它的环境容量越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少。污染物的排放必须与环境容量相适应，如果超出环境容量，就要采取措施，如降低排放浓度，减少排放量，或者增加环境保护设施等。因此为了更好地管理与利用环境容量，必须采取以下对策。 ２．１强化法制管理和落实管理规章 （１）落实国家环保政策，建立和完善环境管理制度，依据环境保护的 相关法律、法规、政策强化管理，加大执法力度。特别要加强对各规划区内新、改、扩建项目的影响评价和审批，严格执行“三同时”制度，禁止乱建乱设，防止对规划区环境资源的过度利用与消耗。 （２）建立完善的在线监测与大气环境自动监测系统。及时掌握污染源排污和大气环境质量的动态变化，结合环境容量的利用程度，预警大气环境的警戒水平和相应污染源的排污控制警告，把环境管理信息化、快捷化提高到一个新的水平。 （３）加快环境保护宣传教育的信息化建设。充分利用网络、电视、报纸等媒体进行宣传报道，提高公众参与的意识和积极性；同时通过媒体的鼓励、批评与监督等作用，强化企业社会意识和环境责任感，通过公众、媒体和政府多方参与的互动效果，取得深化全社会保护大气环境的良好效益。 ２．２提高空气资源与环境容量合理利用的观念和意识 空气资源属自然资源，具有很强的资源性。空气环境容量是一种有 价自然资源，其价值体现在对排放污染物的缓冲与降解作用，即容纳一定量的污染物也能满足人类生产、生活和生态系统的需要，这就充分地体现了它广泛的经济性与社会性。但空气的环境容量是有限的，再生也是较为困难的，一旦污染负荷超过空气环境容量，使其恢复是十分缓慢与艰难的。因此必须结合市场经济和以人为本发展经济的观念，从根本上提高全社会保护空气资源和保护空气环境的意识。 ２．３认识空气资源的可贵性并合理利用空气环境容量 空气处在陆域以上的空间系统中，陆域与空域、上风向与下风向、低 空与高空构成了不同的空间生态系统，因此，在确定局部陆域以上大气环境容量时，必须从保护空气资源的角度出发，合理协调陆域内各层次及不同空间的空气环境容量。合理利用空气环境容量，就是要不仅考虑本区域条件，同时要兼顾更大区域整体特征，保证大区域内的生态与环境系统永久保持空气资源的永续利用。 大气环境容量的管理与利用 王 娟，马青兰 （太原理工大学，山西太原，０３００２４） 摘 要：阐明了大气环境容量的定义，指出了大气环境容量的管理与利用的途径。 关键词：环境管理；大气环境容量；管理利用中图分类号：Ｘ３２ 文献标识码：Ａ ２２５
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910118354.9 (22)申请日 2019.02.16 (71)申请人 河南省环境保护科学研究院 地址 450000 河南省郑州市金水区顺河路1 号 (72)发明人 袁彩凤 时翔明 李祥华 肖军仓 张志 张清敏 王凯丽 张晓果 王婧 (74)专利代理机构 北京卓恒知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 11394 代理人 张权 (51)Int.Cl. G06F 17/50(2006.01) G01N 33/00(2006.01) (54)发明名称基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法(57)摘要本发明涉及基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法，本发明以污染物排放在线监测数据、环境质量在线监测数据以及基于WRF模型计算机程序化计算出的大气环境容量数据为基础核算大气污染物减排量，并最终生成大气污染物减排方案，并且由于WRF模型可以计算预报未来一周内气象参数，可以据此预报一周内的大气环境容量，因此使用本发明技术方案的方法，可在重污染天气到来之前提前制定减排方案，并可制定时间精度为1小时的短期污染物减排方案，使得区域内的大气污染减排方案处于动态控制，更加适用短期减排方案的制定，完美契合可持续发展战略的部署，将破坏降到最低， 适合推广应用。权利要求书3页 说明书7页 附图20页CN 109783980 A 2019.05.21 C N 109783980 A
1.基于大气环境容量、环境质量及污染排放量制定大气污染物减排方案的方法，其特征在于，分为以下几个步骤： 第一：计算污染物排放量数据：污染源排放污染物浓度、排气量等数据由安装在排气口的传感器记录并传输至服务器，建立相应数据库，由数据库中获取所需参数从而计算出污染物排放量数据，计算公式如下： M h ＝ρh ×V h ，式中：M h 污染源每小时污染物排放量，单位：千克；ρh 每小时污染物排放平均浓度，单位：千克/立方米；V h 每小时污染物排放体积，单位：立方米； 第二：基于WRF模型计算污染物大气环境容量：基于WRF模型的计算机程序化计算大气环境容量的方法，计算步骤如下： 步骤一：计算某一选定区域W污染物的大气环境容量，选定所要计算区域中心坐标为北纬A，东经B，边长为X*Y的范围，计算时间长度为K年L月M日0时-23时，根据公式： δ＝[0.006918-0.399912cos θ0+0.070257sin θ0-0.006758cos2θ0+0.000907sin2θ0-0.002697cos3θ0+0.001480sin3θ0]×180/π，式中：θ0＝360d n /365, deg；δ—太阳倾角，deg；d n —一年中日期序数，0，1，2……，364，得出所要计算区域K年L月M日的太阳倾角δ； 步骤二： 将步骤一中求得的太阳倾角代入公式： 式中：h 0—太阳高度角，deg；—当 地纬度，deg；t—北京时间，h；λ—当地纬度，deg；计算区域中心坐标为：北纬A，东经B，得出0时-23时各个时间段内对应的太阳高度角h 0，根据太阳高度角可知：K年L月M日昼间为c -d 时，夜间为g -h时，e -f时； 步骤三：查询地面气象sam文件得出网格点中心坐标为：北纬A，东经B，0时-23时各个时间段内对应的总云量/低云量； 步骤四、由太阳高度角h 0、总云量/低云量、以及昼夜情况查询太阳辐射等级表得出所要计算区域中心坐标为：北纬A，东经B，0时-23时各个时间段内对应的太阳辐射等级； 步骤五：将以上数据参数由WRF模型运算完成输出所要计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时-23时各个时间段内的风速U、干沉降速率Ud、降水速率R； 步骤六：由太阳辐射等级与风速的对应关系，查询大气稳定度等级表得出计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时-23时各个时间段内的大气稳定度等级； 步骤七：结合地区序号表确定计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，所处的地区序号，并且结合大气稳定度等级查询我国不同地区和在不同大气稳定度等级下所对应的as/bs数值，求得计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时-23时各个时间段内对应的as/bs数值； 步骤八：综合计算区域点中心坐标为：北纬A，东经B，0时-23时各个时间段内对应的风速以及0时-23时各个时间段内对应的as/bs数值，求得网格点中心坐标为：北纬A，东经B，地转参数f以及0时-23时各个时间段内对应的大气混合层厚度H； 步骤九： 大气环境容量Q的表达式表示为： 权 利 要 求 书1/3页2CN 109783980 A
水环境容量计算模型 1）河流水环境容量模型 水环境容量是在水资源利用水域内，在给定的水质目标、设计流量和水质条件的情况下，水体所能容纳污染物的最大数量。按照污染物降解机理，水环境容量W 可划分为稀释容量W 稀释和自净容量W 自净两部分，即： W W W =+稀释自净 稀释容量是指在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量。自净容量是指由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。 河段污染物混合概化图如图11.4-1。根据水环境容量定义，可以给出该河段水环境容量的计算公式： 图11.4-1 完全混合型河段概化图 0()i si i i W Q C C =-稀释 i i si i W K V C =??自净 即：0()i i si i i i si W Q C C K V C =-+?? 考虑量纲时，上式整理成： 086.4()0.001i i si i i i si W Q C C K V C =-+?? 其中： 当上方河段水质目标要求低于本河段时：0i si C C = 当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：00i i C C =
式中：i W —第i 河段水环境容量（kg/d ）； i Q —第i 河段设计流量（m 3/s ）； i V —第i 河段设计水体体积（m 3）； i K —第i 河段污染物降解系数（d -1）； si C —第i 河段所在水功能区水质目标值（mg/L ）； 0i C —第i 河段上方河段所在水功能区水质背景值（mg/L ）,取上游来 水浓度。 若所研究水功能区被划分为n 个河段，则该水功能区的水环境容量是n 个河段水环境容量的叠加，即： 1n i i W W ==∑ 01131.536()0.000365n n i si i i i i i i W Q C C K V C ===-+??∑∑ 式中：W —水功能区水环境容量（t/a ）； 其他符合意义和量纲同上。 2）湖泊、水库水环境容量计算模型 有机物COD 、氨氮的水环境容量模型： 在目前国内外的研究中，多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化，即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。水库中有机物容量模型如下： C t kV S t C t Q t C t Q dt dc c out in in )()()()()(V(t)++?-?= 假设条件：水量为稳态，出流水质混合均匀。 式中：V(t)——箱体在t 时刻的水量，m 3； dc ——箱体水质参数COD 、氨氮的变化率； )(t Q in ——t 时刻水库的入流水量，m 3/a ；
大气环境容量 大气环境容量模式选取 根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T13201-91）中推荐的A-P 值法中的A 法计算大气污染物的环境总量，A 法计算的环境容量主要由控制区内各功能区分区的面积、控制区的背景浓度以及各功能区年均浓度确定。 A 值法： 控制区各种大气污染物年允许排放总量为： ∑==n i ai a Q Q 1 S S C C A Q i oi si ai ) (-= 式中， ai Q 为第i 功能区大气污染物年允许排放总量，104t ； n 为功能区总数； A 为地理区域性总量控制系数，104t/（a·km 2）； si C 为第i 功能区类别的年日均浓度限值，mg/m 3； oi C 为第i 功能区类别的年日均背景浓度，mg/m 3； i S 为第i 功能区面积，km 2； S 为控制区总面积，km 2。 控制区低架源排放的大气污染物年允许排放总量为： ∑==n i bi b Q Q 1 ai bi Q Q α= 式中：Q bi 为第i 功能区低架源排放的大气污染物年允许排放总量，t ； α为低架源排放分担率。 输入参数 ⑴浓度限值及背景浓度
本次环境容量分析重点对SO2、粉尘、乙醛和乙二醇的环境容量进行计算。 根据环境空气监测数据，规划区SO2小时均值背景浓度为0.011mg/m3，粉尘小时均值浓度背景浓度为0.08mg/m3，乙醛、乙二醇均未检出，换算为年均浓度后，本控制区的SO2、粉尘、乙醛和乙二醇浓度标准限值及背景浓度见表1。 表1 本区浓度标准限值及背景浓度一览表（mg/m3） 季、年均值浓度比例为1:0.33:0.20:0.14:0.12。 ⑵A值 根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T 13201-91）标准，江苏省地理区域性总量控制系数A范围为3.5～4.9[104t/（a·km-2）]，低架源（30m）排放分担率α=0.25。根据国家环境保护总局环境工程评估中心编制的《环境影响评价技术方法》，A取中值为：（4.9+3.5）/2=4.2[104t/（a·km2）]。 总用地面积83.51hm2(合1252.6亩)。 计算结果 本区域的环境容量计算结果见表2。 表2 A值法环境容量计算结果一览表（吨/年）
城市大气环境容量核定技术报告编制大纲 根据国家环境保护总局《关于印发全国地表水环境容量和大气环境容量核定工作方案的通知》（环发[2003]141号）和《关于加强环境容量测算工作的通知》（环办[2003]116号）的精神，制定本《城市大气环境容量核定技术报告编制大纲》（以下简称《大纲》）。 本技术大纲按照国家环保总局环发[2003]141号文附件二“全国环境保护重点城市大气环境容量核定工作方案”(以下简称“工作方案”)的基本要求、基本方法和技术路线，提出城市大气环境容量核定的主要技术内容和要求。本大纲将作为国家验收113个大气污染防治重点城市和两控区城市大气环境容量核定的基本技术要求，各城市应参照本大纲编写技术报告。 根据“工作方案”的要求，各地报送大气环境容量核定技术报告时，须将有关的原始数据（包括源排放清单、污染源位置图、气象条件、容量测算区域面积、城市各功能区划图以及各功能区划面积等相关数据）同时上报（数据以电子版形式上报），以便总局组织进行复核和复查。 各地上报的大气环境容量核定技术报告应包括如下内容： 报告名称 ×××市大气环境容量核定技术报告 报告内容 报告应包括八章内容：
第一章城市概况 1.1城市基本情况 包括城市地形、河流、气候等自然情况概述，人口、经济、社会发展情况概述，居住环境和道路交通情况概述。 1.2城市能源结构 2002年燃料结构、燃料消耗数量；分析近年来（最好分析1990～2003年统计数据）城市能源结构变化趋势。 第二章控制区确定 2.1大气环境功能区划 以2002年为基准年，阐明城市大气环境功能区划情况。功能区区划要覆盖包括城市所辖区县在内的全部范围。 2.2确定控制区 控制区分两个范围：一个是全市范围，称为城市控制区，一个是城区范围，称为城区控制区。城区控制区范围主要依据城市规划建成区确定的区域；考虑部分城市城郊正在建设或已发展成为工业园区，为加强统筹管理，也可合并到城区控制区。 2.3 清洁对照点 城市控制区的清洁对照点要根据全市的气象条件和污染状况选取，目的是确定全市的本底浓度，可综合考虑全市范围内监测点的分布，分析选择确定。城区控制区的清洁对照点要根据城区控制区内及周边附近的监测点分布情况确定，若由于城市建设与发展，目前的监测点不能代表城区的本底情况，则可参考城市控制区的清洁对照点。
大气环境容量是指在满足大气环境目标值（即能维持生态平衡并且不超过人体健康要求的阈值）的条件下，某区域大气环境所能承纳污染物的最大能力，或所能允许排放的污染物的总量。前者常被称为自净介质对污染物的同化容量；而后者则被称为大气环境目标值与本底值之问的差值容量。它们的大小取决于该区域内大气环境的自净能力以及自净介质的总量。若超过了容量的阈值，大气环境就不能发挥其正常的功能或用途，生态的良性循环、人群健康及物质财产将受到损害。研究大气环境容量可为制定区域大气环境质量标准、控制和治理大气污染提供重要的依据 12 总量控制12.1 控制思想及原则园区的开发建设是逐步的、滚动的，历经时间较长，区内污染源种类、位置和污染物排放量等不确定因素较多，只有区域实行污染物总量控制，才能保证区域开发过程中始终与环境质量达标要求紧密联系起来。据环境现场监测和园区内外环境状况分析、预测可知，园区内目前大气环境质量较好，有较大的环境容量，有利于园区的开发建设，而受纳水体水质超标严重，待综合整治完成后方可作为园区污水受纳水体。根据园区规划分析、排污测算、环境影响预测与评价、环境保护规划等专题研究可知，要实现国家既定的环保目标，必须按照项目入园条件严格把好新建项目关，合理安排产业结构，入园项目必须是低污染的项目，对不符合园区产业发展政策的企业拒绝进入园区，最大幅度地减小园区的污染物排放总量。为了改善环境，环境污染控制已从单纯的浓度控制向浓度与总量控制相结合的方式转变。要求实施总量控制必须以一个区域环境质量为基础，在环境质量标准控制下，计算出区域各种污染物排放量。目前，根据确定方法不同，针对园区规划，结合园区水平年正常生产时的排污状况，在园区采取有效污染控制措施实现污染物达标排放的前提下，考虑到总量目标的可达性，核定出排污总量。本评价总量控制分析方法采用目标总量控制。即一个区域的排污总量应以其保证环境质量达标条件下的最大排污量为限。12.2 总量控制指标12.2.1 区域环境容量估算（1）水环境容量结合2005年铜梁县污水处理厂建成后淮远河水质预测值，并从保护水体功能的角度出发，评价按照Ⅲ类水域水质标准进行控制。污水排放浓度按污水处理厂一级B标准进行核算，同时根据环境本底值和水文状况，参照环境容量推荐公式，评价采用完全混合模式进行计算。河流完全混合模式：式中：c—混合后河流中污染物浓度（mg/L），在进行淮远河环境容量计算时，C值为Ⅲ类水域水质标准值；ch—河流中污染物的背景浓度，mg/L；cp—污水中污染物的浓度，mg/L。Qh—河流流量，m3/s；Qp—污水流量，m3/s；环境容量指水体在满足水域水质环境标准的前提下，在单位时间里所能承受的污染物总量，即上式中CPQP项，故淮远河环境容量V为：V=CpQp=（CQp+CQh-ChQh）据此估算出重庆市金龙工业园区污水处理厂排放口断面水环境容量入表12-2-1。表12-2-1 水污染物最大受纳能力单位：t/d 受纳水体COD BOD5 氨氮总磷石油类淮远河3.15 0.78 0.49 0.063 0.008 预测结果中已扣除铜梁县污水处理厂处理部分。预测结果表明，经过综合整治的淮远河尚有一定环境容量，可以作为园区污水排放的受纳水体。以污水全部经过污水处理厂达到《污水处理厂最高允许排放浓度（日均值）》一级B标准计算，每日淮远河污水受纳能力为3.88万吨，略大约全德、姜家岩和食品工业园预计排水总量，环境承载力已近饱和，在原有基础设施的条件下，园区不适宜作进一步发展；若要进一步发展，需要加大基础设施建设力度，对铜梁县污水处理厂和全德污水处理厂出水作进一步处理，具体削减程度依发展规模确定。（2）大气环境容量根据《制定地方大气污染物排放标准的技术方法》（GB/T13201-91）和《城市大气污染物总量控制手册》，确定规划区各功能区的其它污染物的控制总量。总量控制计算公式如下：式中：—第i功能区某种污染物年允许排放总量限值，t；—第i功能区某种污染物排放总量控制系数；n—功能区总数；—第i功能区面积，km2；S—总量控制区面积，km2；—与第i功能区类别相应的某种污染物年日均浓度限制；A—区域总量控制系数。根据达标保证率为90％的要求，本规划中A值取值为：A＝A低值+（A高值—A低值）×0.1＝2.8+（4.2—2.8）×0.1