水環(huán)境容量水環(huán)境容量的意義

（1）理論上是環(huán)境的自然規(guī)律參數(shù)和社會(huì)效益參數(shù)的多變量函數(shù)；反映污染物在水體中遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，也滿足特定功能條件下對(duì)污染物的承受能力。

（2）實(shí)踐上是環(huán)境管理目標(biāo)的基本依據(jù)，是水環(huán)境觀規(guī)劃的主要環(huán)境約束條件，也是污染物總量控制的關(guān)鍵參數(shù)。容量的大小與水體特征、水質(zhì)目標(biāo)、污染物特征有關(guān)。

由兩部分組成：稀釋環(huán)境容量和自凈環(huán)境容量。

(1) 資源性

水環(huán)境容量是一種資源，具有自然屬性和社會(huì)屬性，依附于一定的水體和社會(huì)，自然屬性是社會(huì)屬性的基礎(chǔ)，社會(huì)屬性是自然屬性的社會(huì)化。水環(huán)境容量的自然屬性是其與人類社會(huì)密切相關(guān)的基礎(chǔ)，其社會(huì)屬性表現(xiàn)在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)水體的影響及人類對(duì)水環(huán)境目標(biāo)的要求，是水環(huán)境容量的主要影響因素。水環(huán)境容量作為一種資源，其主要價(jià)值體現(xiàn)在對(duì)排入污染物的緩沖作用，即水體既能容納一定量的污染物又能滿足人類生產(chǎn)、生活及環(huán)境的需要。但是，水環(huán)境容量是有限的，一旦污染負(fù)荷超過水環(huán)境容量，其恢復(fù)將十分緩慢、困難。

(2) 時(shí)空性

水環(huán)境容量具有明顯的時(shí)空內(nèi)涵?？臻g內(nèi)涵體現(xiàn)在不同區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平、人口規(guī)模及水資源總量、生態(tài)、環(huán)境等方面的差異，使得資源總量在相同的情況下，不同區(qū)域的水體在同一時(shí)間段上的水環(huán)境容量不同。時(shí)間內(nèi)涵則表現(xiàn)出的是在不同時(shí)間段同一水體的水環(huán)境容量是變化的，水環(huán)境容量的不同可能是由于水質(zhì)環(huán)境目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)及技術(shù)水平等在不同時(shí)間存在差異而導(dǎo)致的。由于各區(qū)域的水文條件、經(jīng)濟(jì)、人口等因素的差異，不同區(qū)域在不同時(shí)段對(duì)污染物的凈化能力存在差異，這導(dǎo)致了水環(huán)境容量具有明顯的地域、時(shí)間差異的特征。

(3) 系統(tǒng)性

水環(huán)境容量具有自然和社會(huì)屬性，牽涉經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、資源等多個(gè)方面，各個(gè)方面彼此關(guān)聯(lián)、相互影響。水環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜多變的復(fù)合體，水環(huán)境容量的大小除受水生生態(tài)系統(tǒng)和人類活動(dòng)的影響外還取決于社會(huì)發(fā)展需求的環(huán)境目標(biāo)。因此，對(duì)其進(jìn)行研究，不應(yīng)僅僅限制在水環(huán)境容量本身，而應(yīng)將其與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等看作一個(gè)整體進(jìn)行系統(tǒng)化研究。此外，河流、湖泊等水體一般處在大的流域系統(tǒng)中，水域與陸域、上游與下游等構(gòu)成不同尺度空間生態(tài)系統(tǒng)，在確定局部水體的水環(huán)境容量時(shí)，必須從流域的整體角度出發(fā)，合理協(xié)調(diào)流域內(nèi)各水域水體的水環(huán)境容量，以期實(shí)現(xiàn)水環(huán)境容量資源的合理分配。

(4) 動(dòng)態(tài)發(fā)展性

水環(huán)境容量的影響因素分為內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素主要包括水文條件、地理特征等，水生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)處于相對(duì)穩(wěn)定的變化系統(tǒng)；外部因素涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境目標(biāo)、科學(xué)技術(shù)水平等諸多發(fā)展變化的量，從而使內(nèi)部因素復(fù)雜多變。決定水環(huán)境容量的內(nèi)外因素都是隨社會(huì)發(fā)展變化的，故水環(huán)境容量應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的概念，水環(huán)境容量動(dòng)態(tài)性的本質(zhì)即為人類活動(dòng)的動(dòng)態(tài)性。水環(huán)境容量不但反映流域的自然屬性(水文特性)，同時(shí)也反映人類對(duì)環(huán)境的需求(水質(zhì)目標(biāo))，水環(huán)境容量將隨著水資源情況的變化和人們環(huán)境需求的提高而不斷發(fā)生變化。

定義一：是指在不影響水的正常用途的情況下,水體所能容納的污染物的量或自身調(diào)節(jié)凈化并保持生態(tài)平衡的能力。水環(huán)境容量是制定地方性、專業(yè)性水域排放標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)之一,環(huán)境管理部門還利用它確定在固定水域到底允許排入多少污染物。

定義二：

將給定水域和水文、水力學(xué)條件、給定排污口的位置。滿足水域某一水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的排污口最大排容量，叫做該水域在上述條件下所能容納物質(zhì)總質(zhì)量。

水環(huán)境容量指設(shè)定河段滿足一定水質(zhì)量要求的，天然消納某種污染物的能力。 水環(huán)境容量包括稀釋容量和自凈容量。水環(huán)境容量是客觀存在的。因此，它與現(xiàn)狀排放無關(guān)，只與水量和自凈能力有關(guān)，這樣就使水環(huán)境容量的計(jì)算問題得到了簡化。水環(huán)境容量是一種資源，它也應(yīng)該和使用功能無關(guān)。使用功能是人為的設(shè)定，功能區(qū)的設(shè)定和水環(huán)境容量分配有關(guān)，與水環(huán)境容量計(jì)算無關(guān)。這樣就可以使用統(tǒng)一的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算水環(huán)境容量，既方便比較，又堅(jiān)持了公平和公正性，也避免了有水資源而無水環(huán)境容量（水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為I類和II類的水體）的矛盾現(xiàn)象。設(shè)定功能引起的　水環(huán)境容量的改變是對(duì)資源的重新分配。低功能區(qū)的高環(huán)境容量，所多利用的環(huán)境容量等于高功能區(qū)環(huán)境容量的減少。按照公正性原則，高功能區(qū)（低容量區(qū)）應(yīng)當(dāng)?shù)玫窖a(bǔ)償。

通常指在水資源利用區(qū)域內(nèi)，按給定的水質(zhì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)水量、水文條件，水體所能容納污染物的最大量。水環(huán)境容量作為水體污染物排放的臨界控制條件，是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)。水體納污能力特征指水體在設(shè)計(jì)水文、規(guī)定環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和排污口位置條件下，所能容納的最大污染物量。水體納污能力是排污總量控制的基礎(chǔ)，其定量評(píng)價(jià)對(duì)于有效的保護(hù)水資源具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

W_T=W_d W_t W_s

式中W_T一一水環(huán)境對(duì)污染物的總?cè)萘浚?

W_d——水環(huán)境對(duì)污染物的稀釋容量；

W_t——水環(huán)境對(duì)污染物的遷移容量；

W_s——水環(huán)境對(duì)污染的凈化容量。

容量大小與水體特征，水質(zhì)目標(biāo)，污染物特性及水環(huán)境利用方式有關(guān)。

1. 水體特征包括一系列的自然參數(shù)如幾何參數(shù)，水文參數(shù)，水化學(xué)參數(shù)及水體的物理化學(xué)和生物自凈作用，這些參數(shù)決定了水體對(duì)污染物的稀釋擴(kuò)散能力，從而決定水環(huán)境容量的大小。

2. 水質(zhì)目標(biāo)水體對(duì)污染物的納污能力是相對(duì)于水體滿足一定的功能和用途而言的，因而不同的水質(zhì)目標(biāo)決定了水環(huán)境容量的大小。

3. 污染物特性不同污染物在水體中的允許量不同，因而水環(huán)境容量也因污染物的不同而不同。

4. 水環(huán)境利用方式

（1）制定地區(qū)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

（2）在環(huán)境規(guī)劃中的應(yīng)用：

水環(huán)境容量的研究是進(jìn)行水環(huán)境規(guī)劃的基礎(chǔ)工作，只有弄清了污染物的水環(huán)境容量，才能使所制訂定的水環(huán)境規(guī)劃真正體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，做到工業(yè)布局更加合理，污水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)有效，對(duì)水環(huán)境的總體質(zhì)量才能呢個(gè)進(jìn)行有效地控制

（3）在水資源綜合開發(fā)利用規(guī)劃中應(yīng)用：

要相對(duì)水資源綜合開發(fā)利用，不僅要保證它能提供足夠質(zhì)量的水質(zhì)合格的水，而且還應(yīng)考慮它接納污染物的能力。因此，一個(gè)地區(qū)的水環(huán)境容量大小也是該地區(qū)水資源是否豐富的重要標(biāo)志之一。

① 按照環(huán)境目標(biāo)可以分為兩類。a．自然環(huán)境容量：以環(huán)境基準(zhǔn)值作為環(huán)境目標(biāo)是自然環(huán)境容量。b．管理環(huán)境容量：以環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值作為環(huán)境目標(biāo)是管理環(huán)境容量。

嚴(yán)格的自然環(huán)境容量是很復(fù)雜的，當(dāng)前水環(huán)境容量研究的主要對(duì)象應(yīng)該是管理環(huán)境容量。管理環(huán)境容量不僅和自然因素有關(guān)，而且需要考慮各種社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素。管理水環(huán)境容量是相應(yīng)于一定規(guī)劃設(shè)計(jì)條件下的最大允許納污量，并隨條件的變化而變化，不是抽象的不變量，而是和具體條件相聯(lián)系的可變量。應(yīng)用上最重要的條件是水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、水文條件和排污負(fù)荷分布。水環(huán)境的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不同，設(shè)計(jì)水文條件不同，水環(huán)境的管理環(huán)境容量顯然也就不同。通過改變水環(huán)境的功能要求來提高或降低水質(zhì)要求，通過工程措施或變更規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來改變水文條件，都可以改變管理水環(huán)境容量值。

② 按照水環(huán)境容量的組成部分可以分為三類。a．存儲(chǔ)容量：指由于稀釋和沉積作用，污染物逐漸分布于水體和水底底泥中，其濃度達(dá)到基準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)水體所能容納的污染物量。b．輸移容量：指污染物進(jìn)入流動(dòng)水體之中，隨著水體向下游移動(dòng)，隨水和底泥的移動(dòng)，它表示水體輸移污染物的能力。C．自凈容量：水體對(duì)污染物進(jìn)行降解或無害化的能力。若污染物為有機(jī)物，自凈容量也常稱為同化容量。

（1）對(duì)于擬接納開發(fā)區(qū)污水的水體，如常年徑流的河流、湖泊、近海水域應(yīng)估算其環(huán)境容量。

（2）污染因子應(yīng)包括國家和地方規(guī)定的重點(diǎn)污染物，開發(fā)區(qū)可能產(chǎn)生的特征污染物和受納水體敏感的污染物。

（3）根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)劃明確受納水體不同斷（界）面的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，通過現(xiàn)有資料或現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析清楚受納水體的環(huán)境質(zhì)量狀況；分析受納水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)程度。

（4）在對(duì)受納水體動(dòng)力特性進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，利用水質(zhì)模型建立污染物排放和受納水體水質(zhì)之間的輸入響應(yīng)關(guān)系。

（5）確定合理的混合區(qū)，根據(jù)受納水體水質(zhì)達(dá)標(biāo)程度，考慮相關(guān)區(qū)域排污的疊加影響；應(yīng)用輸入響應(yīng)關(guān)系，以受納水體水質(zhì)按功能達(dá)標(biāo)為前提，估算相關(guān)污染物的環(huán)境容量（最大允許排放量或排放強(qiáng)度）。 2100433B

為了系統(tǒng)梳理水環(huán)境容量的基礎(chǔ)理論，加快完善水環(huán)境容量計(jì)算體系，作者結(jié)合相關(guān)課題研究成果及工作積累撰寫了本書。本書結(jié)合國家環(huán)境保護(hù)總局重大課題“全國地表水環(huán)境容量核定研究”，江蘇省環(huán)境保護(hù)廳重大基金課題“江蘇省水環(huán)境容量核定研究”、“江蘇省近岸海域水環(huán)境容量研究”，以及江蘇省水利廳重大基金課題“江蘇省地表水域水環(huán)境容量核定和限制排污總量研究”，圍繞水環(huán)境容量計(jì)算工作中幾個(gè)關(guān)鍵問題開展研究，針對(duì)不同水體的環(huán)境特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的水環(huán)境容量計(jì)算方法。例如，針對(duì)河網(wǎng)區(qū)水體，提出了考慮不均勻系數(shù)、雙向流訂正以及時(shí)空累計(jì)的方法；針對(duì)大江大河，提出了采用單個(gè)污染帶長度控制與污染帶長度占岸線長度比例控制相結(jié)合的方法；針對(duì)大型風(fēng)生流淺水湖泊，提出了采用考慮風(fēng)向風(fēng)速頻率訂正、單個(gè)污染帶長度控制與污染帶長度占岸線長度比例控制相結(jié)合的方法等。

本項(xiàng)目是將數(shù)學(xué)物理反問題與水環(huán)境科學(xué)相結(jié)合，解決了水環(huán)境模擬、水環(huán)境容量與水污染控制中很多用正問題方法所難以解決和定量計(jì)算精度不高等問題。本項(xiàng)研究成果是能將分布式水質(zhì)數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于實(shí)際問題，充分反映了污染物在水體中的變化規(guī)律；能將水質(zhì)常微分方程中多個(gè)參數(shù)的優(yōu)選化為一個(gè)光滑系數(shù)的優(yōu)選、將分布式水質(zhì)模型中m×n個(gè)參數(shù)的優(yōu)選化為一個(gè)光滑系數(shù)的優(yōu)選問題，大大簡化了多參數(shù)確定的難度，并且比現(xiàn)有算法提高模型計(jì)算精度20%以上，本項(xiàng)目研究成果能夠彌補(bǔ)水質(zhì)資料之不足；能夠確定地進(jìn)行水污染總量控制的定量計(jì)算，逆邊界逆時(shí)間混合控制算法是直接在水質(zhì)方程基礎(chǔ)上進(jìn)行的，比現(xiàn)行優(yōu)化控制算法更精確而且物理意義更明確。本項(xiàng)研究成果得到了同行的好評(píng)。 2100433B