基于一维水动力水质模型的纳污能力分段核定研究——以江门市江海
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大连市水功能区纳污能力和排污总量控制刘永良【摘要】本文根据大连市水功能区划和水质保护目标,拟定水域纳污能力计算设计方案,研究大连市水域纳污能力及排污总量控制方案,为有效控制水体污染,促使大连市水环境与社会经济的协调发展提供科学合理依据,对大连市河流水污染控制、水环境管理与水资源保护规划具有重要科学价值.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2016(000)010【总页数】3页(P39-40,56)【关键词】大连市;水功能区;纳污能力;排污总量控制【作者】刘永良【作者单位】辽宁省大连水文局, 辽宁大连 116023【正文语种】中文【中图分类】X52;P342近年来大连市水资源短缺和水环境污染问题十分严重,主要体现在水的供需矛盾突出,缺水严重,水环境不断恶化,水土流失依然严重,治理进度慢,水源涵养、保护任务艰巨。
水域纳污能力是指水体在一定的规划设计条件下,研究水域所能容纳的某种污染物最大量,其大小随规划设计目标的变化而变化,反映特定水体水质保护目标与污染物排放量之间的动态输入响应关系。
开展水功能区纳污能力核定,明确严格的限制纳污红线,制定入河污染物排放总量控制方案,合理有效规划入河污染物时空削减量,确保不同水平年的水功能区目标达标,制定严格的水资源保护与监督管理措施,是水资源保护规划的主要约束条件,更是污染物总量控制的关键技术支持[1]。
本文以2015年为现状水平年,2020、2030年为规划设计年,深入研究大连市各河流及其支流水质变化趋势,污染物控制性指标确定为化学需氧量和氨氮。
2.1 污染现状2015年大连市全市废水排放量6.63亿吨(不含循环海水),其中工业废水排放量3.45亿吨,生活污水排放量3.18亿吨。
化学需氧量排放量17.40万吨,氨氮排放量1.50万吨,石油类排放量85.18吨。
这些废污水大多直排入海,入河排污主要集中在复州河、大沙河上,其中复州河中游回头河入河口成为大连市最大的纳污口,2015年接纳了瓦房店市生活污水和工业废水3773.3万吨,虽经龙山污水处理厂处理,但每年入河的化学需氧量仍有1872.0吨、氨氮341.0吨。
水能经济水功能区限制纳污红线考核方案的探讨杨咏梅【摘要】水功能区限制纳污红线管理是有效保护水资源,实现水资源可持续利用的重要手段。
本文介绍了实施水功能区限制纳污红线考核的背景和主要考核指标,分析了江苏省纳污红线考核面临的情况和难点,对进一步深入开展水功能区限制纳污红线考核工作提出了建议。
【关键词】水功能区限制纳污红线;考核方案;探讨江苏省水文水资源勘测局扬州分局 江苏扬州 225000一、基本情况中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定(中发〔2011〕1号)中提到,到2020年,基本建成水资源保护和河湖健康保障体系,主要江河湖泊水功能区水质明显改善,城镇供水水源地水质全面达标,最严格的水资源管理制度基本建立。
在最严格水资源管理制度里面提出了三条红线,其中建立水功能区限制纳污制度明确提出确立水功能区限制纳污红线,从严核定水域纳污容量,严格控制入河湖排污总量。
各级政府要把限制排污总量作为水污染防治和污染减排工作的重要依据,明确责任,落实措施。
对排污量已超出水功能区限制排污总量的地区,限制审批新增取水和入河排污口。
建立水功能区水质达标评价体系,完善监测预警监督管理制度。
加强水源地保护,依法划定饮用水水源保护区,强化饮用水水源应急管理。
建立水生态补偿机制。
为建立水资源管理责任和考核制度,2013年1月2日国务院办公厅关于印发实行最严格水资源管理制度考核办法的通知(国办发〔2013〕2号),附件中对于水功能区限制纳污红线的量化指标为重要江河湖泊水功能区水质达标率,其中江苏省2015年、2020年和2030年达标率控制目标分别为62%、82%和95%。
江苏省也随后相继发布了相关文件和实施意见,以深入贯彻落实《国务院关于实行最严格水资源管理制度的意见》的有关精神,并进一步强化我省水资源开发、利用、节约、保护和管理工作。
同时明确了各级水文部门要加强对水功能区水量、水质及污染物排放的监测,监测成果作为检查考核水功能区的依据。
浙江省水功能区纳污能力分析计算探讨柯斌�;劳国民【摘要】水功能区纳污能力是指在设计水文条件下,某种污染物满足水功能区水质目标要求所能容纳的该污染物的最大数量。
浙江省主要水域共划分了1133个水功能区,包括了山区性河流、湖泊水库、平原河网、感潮河段等水体类型,对不同水体类型纳污能力计算中模型选定、模型参数选择、设计水文条件确定等关键环节进行了初步探讨,并核定了全省水功能区的纳污能力。
%Water environment capacity in water function area means in the designed hydrological conditions , the maximum number of the pollutants can be accommodated by when the pollutants meet the requirements of water quality target in water function area . 1 133 water function areas which include water types like mountainous river and lake and reservoir and plain river networks and tidal reach and so on are divided in the main water area in Zhejiang province . Key links such as model selection and model parameters selection and determination of designed hydrological conditions and so on in calculation of water environment capacity in different water types are discussed tentatively in the paper . Meanwhile , the water environment capacity in water function area in the whole province is examined and approved .【期刊名称】《浙江水利科技》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P11-15)【关键词】水功能区;纳污能力;分析计算;探讨【作者】柯斌�;劳国民【作者单位】浙江省水文局,浙江杭州 310009;浙江省水文局,浙江杭州310009【正文语种】中文【中图分类】X821 纳污能力计算模型根据浙江省水功能区的实际情况,选用的计算模型包括:山区性河流一维均匀混合模型、湖泊和水库零维模型、平原河网零维模型、感潮河段组合模型。
基于动态规划的河流纳污能力优化计算张晓;罗军刚;陈晨;解建仓【摘要】[目的]将动态规划引入河流纳污能力计算,以解决传统算法中水质目标质量浓度难以确定、纳污能力可能出现负值及纳污能力难以达到最大的问题.[方法]在传统纳污能力算法的基础上,以河流纳污能力最大为目标,提出了基于动态规划的纳污能力优化算法,并以渭河干流陕西段为例进行实例检验.[结果]利用建立的基于动态规划的河流纳污能力优化算法,计算得到渭河干流陕西段的纳污能力结果为59 618.88 t/年,传统算法的结果为58 377.45 t/年,表明优化算法较传统算法可以得到更优的纳污能力,而且优化算法计算所得的纳污能力为水域纳污能力定义中所强调的“最大数量”,同时优化算法可以得到确切的水质目标质量浓度且可以避免纳污能力出现负值.[结论]基于动态规划的河流纳污能力优化算法具有一定的合理性和可行性,为纳污能力计算研究提供了一种新思路.【期刊名称】《西北农林科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(042)010【总页数】7页(P218-224)【关键词】河流;纳污能力;动态规划;优化算法【作者】张晓;罗军刚;陈晨;解建仓【作者单位】西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TV213.4;X522水域纳污能力[1](也称水环境容量)是指在设计水文条件下,满足计算水域的水质目标要求时,该水域所能容纳的某种污染物的最大数量。
潘建波等[2]运用一维水体纳污计算模型对松花江流域的水体纳污能力进行了计算分析;刘伟等[3]提出基于MIKE11模型的河流水功能区纳污能力计算方法,并将其应用于松花江流域;周洋等[4]利用一维稳态水质模型和水环境容量模型,采用段首控制高功能区和段末控制低功能区相结合的方法计算了渭河陕西段纳污能力;徐仲翔等[5]在WASP7.3模型的基础上,提出河流纳污能力的解析公式法,并用于兰江流域COD的水体纳污能力的计算。
http://rmzj.pearlwater.gov.ca doi:10.3969/j.issn,1001—9235.2017.7.019 第38卷第7期人民珠江
2017年7月PEARL RIVER
张家鸣,5,1继艳.基于一维水动力水质模型的纳污能力分段核定研究——以江门市江海区礼乐河为例[J].人民珠江,2017,38 (7):85—88.
基于一维水动力水质模型的 纳污能力分段核定研究 ——以江门市江海区礼乐河为例 张家鸣,刘继艳 (江门市科禹水利规划设计咨询有限公司,广东 江门529050)
摘要:为了解区域河流的水环境承载能力,江门市江海区礼乐河建立了一维水动力水质模型,以COD和氨氮为 控制指标,通过布置控制断面及排污口概化,采用模型试错方法分段核定了江海区礼乐河的纳污能力,并对水质目 标协调性、核定成果应用等有关问题进行了探讨。结果表明,在协调好上下游河道水质管理目标的前提下,江海区 礼乐河具有一定的纳污能力,该结果可在一定程度上指导江海区水污染整治工作的开展。 关键词:纳污能力;分段核定;一维水动力水质模型;礼乐河 中图分类号:X131.2 文献标识码:B 文章编号:1001—9235(2017)7-0085-04
Study on the Segment Validation of the Pollutant Receiving Capacity Based on One——Dimensional Hydrodynamic and Water Quality Model ——A Case Study of Liyue River in Jianghai District in Jiangmen City ZHANG Jiaming.LIU Jiyan f Jiangmen Keyu Water conservancy Planning Designing&Consulting Co.,Ltd.Jiangmen 529050,China)
Abstract:For realizing the water environmental bearing capacity,this paper establishes one dimensional hydrodynamic water quality model on Liyue River of Jianghai district of Jiangmen.By giving some control sections and generalizing sewage drain outlets,we valida- ted the pollutant receiving capacity of Liyue River with this model,taking COD and NH3一N as pollution factors.In addition,the re— lated issues,such as coordination of water quality objectives and application of achievement,had been discussed.The results show that Liyue River contains certain pollutant receiving capacity under the premise of coordinating the water quality management objectives of the upper and lower rivers.This paper can be a guidance of water pollution control in Jianghai district to some extent. Keywords:pollutant receiving capacity;segment validation;one—dimensional hydrodynamic and water quality model;Liyue River
GB/T 25173—2010《水域纳污能力计算规程》对水域纳 污能力的定义如下:“在设计水文条件下,满足计算水域的水 质目标要求时,该水域所能容纳的某种污染物的最大数量”。 目前,水质模型在长江、松花江、珠江等流域的水域纳污能力 计算上得到广泛应用 I3 J。国内关于水质模型的研究包括 计算方法的研究、排污口概化方式的影响分析、模型参数取 值的影响分析等方面 J。随着社会对水环境质量的日益 重视,江门市在水资源保护领域做了一定的工作,目前已经 有一些研究报告对市内的一些河流的纳污能力进行分 析 ,但基本上都是针对整段河流来核定,概化方式比较 简单,未能做到分段核定,核定的成果没能反映出纳污能力 在河流的上、中、下游的不同河段的分布特征,对实际工作的 指导作用有限。通过分段核定河流纳污能力,可以给出更加 细化的成果,可使区域的水资源保护工作更加具有针对性。 本文采用模型方法对江门市江海区礼乐河两类主要的污染 物COD和氨氮的纳污能力进行分段核定,并对有关问题进 行探讨。 1研究区域介绍 1.1研究对象 礼乐河为江门市江海区的主要河流之一,位于西江下游
收稿日期:2017-02-08 作者简介:张家鸣,男,主要从事水文水资源、水利规划、水资源保护等方面的工作。E
85 人民珠江2017年第7期 和潭江下游之间的网河地区,起点于文昌沙,止于九子沙,全 长13.4 km,弯曲系数1.15,上游为江门水道,下游为九子沙 河和新前水道。该河流来水主要来自江门水道的分流,河流 两岸虽有水闸引水排水,但对河道水量影响不大。枯水期流 速一般在0.5 m/s以下,受潮汐涨落影响呈往复流。礼乐河 有10.1 km的河段在江海区境内,其余在新会区境内。区域 河网水系包括江门水道、礼乐河、九子沙河、新前水道、睦洲 水道、新妇河和会城河,上下游边界处均建设有水闸工程。 河网水系示意见图1。礼乐河江海区河段沿线两岸共有11 座水闸,两岸的排污口污水基本上都先排人内河涌,最终通 过水闸排出礼乐河,沿线水闸位置见图2。礼乐河主要的污 染物为COD和氨氮。 1.2纳污河段 本次研究的纳污河段为礼乐河的江海区段,在行政区的 划分上,虾蛟溜水闸上游的礼乐河属江海区,虾蛟溜水闸下 游属新会区,由于龙泉涪水闸排出的污水大多数来自江海 区,本次确定文昌沙至龙泉涪水闸之间的礼乐河河段为本次 研究的纳污水体,全长约11.2 km。纳污水体属礼乐河工业 农业用区,水质管理目标为Ⅲ类 。 2分析方法 根据礼乐河的水动力和水环境条件,建立一维水动力水 质数学模型,利用数学模型来计算礼乐河的纳污能力。 2.1水动力模型
河 控制方程组: 连续方程 0z 旦
Ot。B Ox B
86 图1河网水系示意
图2礼乐河沿线水闸分布
洛 危康港 隶iil
动量方程 警+ 砉+ ( )+ =。 c2,
(1) 式中 z——断面水位;Q——流量;A——河道过水面积; g——重力加速度;B——水面宽度;q——旁侧入流 流量; ——水力半径;c——谢才(Chezy)系数; 、 £——位置和时间坐标。 水动力边界采用枯水期典型水文条件下的上游流量和 下游水位过程。 2.2水质模型 在水动力模拟的基础上,采用一维对流扩散输移方程模 拟水质状况:
+“ = 0、E )一KC (s)
式中c——污染物深度;E ——纵向分散系数,本次取经验 值20 m /s;K——线性衰减系数,本次按经验K 。。取 0.2 d~, 氨氮取0.1 d~。 2.3控制断面布置及排污口概化 本次研究选取K1一K8共8个断面作为模型计算时的水 囊 永fil 质控制断面,通过控制断面对礼乐河水质进行分段控制,控
制断面基本信息见图3和表1。 江海区礼乐河沿岸的水闸1l座为两岸污水的排泄通 道,因此每座水闸都可以近似地看作一个排污口,水质模型 将每一座支流水闸都概化成一个排污口,这些排污口分布在 控制断面K1一K8之间。河流起点K1为礼乐河的上游段, 人民珠江2017年第7期 该河段没有支流汇入,但河流起点K1的河段也具有纳污能 力,从河道水域纳污能力分段核定工作任务的完整性考虑, 在河流起点K1的河段增加概化了一个排污口。概化排污口 基本信息见图3和表2。
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图3控制断面布置及排污口概化示意
表1 礼乐河水质模型控制断面基本信息
注:表中以文昌沙为里程。点起算,往下游方向里程增加
表2礼乐河水质模型概化排污口基本信息 具体在本次模型计算中,先确定概化排污口的位置,不 再对概化排污口的位置进行调整,仅通过调整排污口的排污 量,来改变控制断面的水质。可以认为,当排污口排污量达 到最大时,K1一K8控制断面的控制指标浓度应非常接近礼 乐河水质目标Ⅲ类水的指标限值且不超标,当控制断面水质 达到这一条件时,所有排污口的污染物排放量之和即为全河 段的纳污能力,也可分段统计纳污能力。 3计算结果及分析 按现有的水功能区划成果,江门河江门景观用水区水质 管理目标为Ⅳ类,在江门水道的纳污能力耗尽后,礼乐河源 头的水质便是Ⅳ类,与礼乐河工业农业用区的Ⅲ类水质目标 不协调,需要先行判断礼乐河源头水质Ⅳ类时,下游是否还 有可用的纳污能力。 3.1江门水道水质目标Ⅳ类的情况 不妨先计算一种情况,当水质模型上游边界取为Ⅳ类水 限值GB 3838--20024地表水环境质量标准》时(下游边界仍 取Ⅲ类限值),设定所有的概化排污口的排污量为0,以便考 查一下在礼乐河水体自净能力能否让源头进入的Ⅳ类的水 体降解到Ⅲ类。由于模型初始条件只影响模型的启动阶段, 对计算结果影响不大,初始条件设计为Ⅱ类和Ⅲ类水标准限 值的中值,即COD 17.5 mg/L、氨氮0.75 m L。 表3所展示的就是上述情况的计算结果,可以看出所有 控制断面的污染物计算浓度的最大值和均值都远远超过了 Ⅲ类水标准的指标限值,而均值和最大值较为接近,最小值 虽然较小,但事实上最小值只是出现在模型的启动阶段,受 初始条件影响,模型稳定后污染物浓度基本上在均值附近 变化。 可以认为,当礼乐河源头水质为Ⅳ类时,尽管礼乐河下 游河流全段停止排污,礼乐河水体在设计水文条件下也无法 靠自净能力维持到Ⅲ类水质的状态,纳污能力为0。
表3江门水道水质目标Ⅳ类时各控制断面控制指标浓度
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