流域控制單元水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)手冊(cè)
《流域控制單元水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)手冊(cè)》繼承“六五”至“十五”國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果,吸收“十一五”以來(lái)國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)的研究成果,對(duì)流域控制單元水質(zhì)目標(biāo)管理的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)集成。本技術(shù)體系主要包括水污染控制單元解析歸類、水污染負(fù)荷核算、水環(huán)境規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)選擇與核定、設(shè)計(jì)水文條件選擇、水環(huán)境容量計(jì)算模擬方法、水環(huán)境容量模擬參數(shù)選擇和流域水環(huán)境容量規(guī)劃計(jì)算方法等。為進(jìn)一步落實(shí)我國(guó)實(shí)行的面向環(huán)境質(zhì)量的總量控制和排污許可制提供更加科學(xué)的方法體系。
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目錄
前言
第1章 水質(zhì)目標(biāo)管理的支柱工作 1
1.1 標(biāo)準(zhǔn) 1
1.1.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1
1.1.2 排放標(biāo)準(zhǔn) 3
1.2 水質(zhì)規(guī)劃 4
1.2.1 法律背景 4
1.2.2 三個(gè)層次 5
1.3 總量控制 9
1.3.1 四個(gè)基本量 9
1.3.2 三種類型 10
1.3.3 技術(shù)關(guān)鍵 10
1.3.4 核心工作 13
1.4 排污許可 14
1.4.1 目標(biāo)層次 14
1.4.2 總量控制排污許可特點(diǎn) 15
1.4.3 推動(dòng)總量控制實(shí)施 18
第2章 水污染控制單元解析歸類 22
2.1 概述 22
2.1.1 控制單元的作用 22
2.1.2 控制單元解析歸類目的 23
2.1.3 控制單元解析評(píng)價(jià)內(nèi)容 24
2.2 控制單元?jiǎng)澐旨夹g(shù)方法 25
2.2.1 劃分原則 25
2.2.2 劃分指標(biāo)體系 26
2.2.3 劃分程序 27
2.2.4 主要工作 28
2.2.5 劃分技術(shù) 32
2.3 控制單元解析評(píng)價(jià)方法 36
2.3.1 水污染控制單元分類 36
2.3.2 水環(huán)境問(wèn)題解析方法 39
2.3.3 污染源特征解析方法 50
2.3.4 污染源控制路線確定 51
2.3.5 受損單元恢復(fù)潛力分析 52
第3章 水污染負(fù)荷核算 56
3.1 概述 56
3.2 基于系數(shù)法的污染負(fù)荷估算 56
3.2.1 工業(yè)污染負(fù)荷估算 56
3.2.2 城鎮(zhèn)生活污染負(fù)荷估算 63
3.2.3 城鎮(zhèn)徑流非點(diǎn)源污染計(jì)算 68
3.2.4 農(nóng)村生活污染負(fù)荷計(jì)算 71
3.2.5 畜禽養(yǎng)殖污染物負(fù)荷估算 73
3.2.6 水產(chǎn)養(yǎng)殖負(fù)荷估算 76
3.2.7 農(nóng)田污染入河量估算 77
3.2.8 污染負(fù)荷的空間分配 81
3.3 基于流域模型的污染物估算模型 81
3.3.1 流域模型分類 82
3.3.2 流域模型的發(fā)展過(guò)程 82
3.3.3 篩選模型時(shí)應(yīng)考慮的因素 83
3.3.4 流域負(fù)荷模型的復(fù)雜度 85
3.3.5 常用流域負(fù)荷模型及其性能 86
3.3.6 模型的性能 92
3.4 同一流域案例研究 121
3.4.1 HSPF模型與SWMM模型在城市流域案例的對(duì)比研究 121
3.4.2 HSPF模型、SWAT模型、SHETRAN-GPOC模型的案例對(duì)比研究(濕潤(rùn)區(qū)農(nóng)業(yè)) 121
第4章 水環(huán)境規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)選擇與核定 131
4.1 概述 131
4.1.1 水環(huán)境規(guī)劃約束體系 131
4.1.2 多約束規(guī)劃達(dá)標(biāo)處理 131
4.1.3 水環(huán)境規(guī)劃達(dá)標(biāo)的基本概念 132
4.2 功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的選擇與確定 133
4.2.1 水體水質(zhì)目標(biāo)確定 133
4.2.2 容量計(jì)算達(dá)標(biāo)控制要求 135
4.3 混合區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的選擇與確定 137
4.3.1 混合區(qū)概述 137
4.3.2 混合區(qū)控制原則和指標(biāo) 138
4.3.3 混合區(qū)水質(zhì)目標(biāo)的表達(dá) 139
4.3.4 混合區(qū)類型 140
4.3.5 混合區(qū)范圍計(jì)算 141
4.3.6 混合區(qū)建議控制尺度 142
4.3.7 混合區(qū)水質(zhì)目標(biāo)價(jià)值損失核定 143
第5章 設(shè)計(jì)水文條件選擇 146
5.1 概述 146
5.2 設(shè)計(jì)水文條件的基本概念 147
5.2.1 設(shè)計(jì)水文條件的類型及應(yīng)用條件 147
5.2.2 水文指標(biāo)的選取與處理 148
5.2.3 穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)水文條件的表達(dá) 149
5.3 不同類型水體穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)水文條件的計(jì)算 154
5.3.1 地表水水體分類特征 154
5.3.2 河流設(shè)計(jì)水文條件 156
5.3.3 湖庫(kù)設(shè)計(jì)水文條件 157
5.3.4 河口及海灣設(shè)計(jì)水文條件 162
5.3.5 水利工程下游影響地區(qū)的設(shè)計(jì)水文條件 164
5.3.6 流域、區(qū)域穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)流量整體生成法 165
5.4 基本環(huán)境問(wèn)題水文設(shè)計(jì)條件建議 167
5.4.1 功能區(qū)達(dá)標(biāo)應(yīng)用設(shè)計(jì)水文條件 167
5.4.2 混合區(qū)達(dá)標(biāo)應(yīng)用設(shè)計(jì)水文條件 167
第6章 水環(huán)境容量計(jì)算模擬方法 173
6.1 概述 173
6.1.1 模型分類 173
6.1.2 模型應(yīng)用 174
6.1.3 選用方法 174
6.2 水質(zhì)數(shù)學(xué)模型介紹 189
6.2.1 模型基本方程 189
6.2.2 常用解析解模型 194
6.2.3 水環(huán)境容量零維水質(zhì)模擬 201
6.2.4 水環(huán)境容量一維水質(zhì)模擬 216
6.2.5 水環(huán)境容量二維水質(zhì)模擬 227
6.2.6 水環(huán)境容量三維水質(zhì)模擬 230
6.3 常用水環(huán)境數(shù)學(xué)模型庫(kù) 231
6.3.1 應(yīng)用范圍及功能分析 231
6.3.2 模型基本特征 233
6.3.3 模型軟件評(píng)價(jià) 234
6.3.4 模型運(yùn)行特性評(píng)價(jià) 240
6.4 主流水環(huán)境模擬軟件 244
6.4.1 WASP模型 244
6.4.2 QUAL2k一維穩(wěn)態(tài)河流水質(zhì)的模型 245
6.4.3 EFDC綜合水動(dòng)力-水質(zhì)模型 247
6.4.4 SMS綜合水動(dòng)力學(xué)環(huán)境模型 248
6.4.5 RMA4水質(zhì)-生態(tài)模型 249
6.4.6 SED-2D沉積物模型 250
6.4.7 BALANCE負(fù)荷平衡水質(zhì)模型 251
6.4.8 AQUATOX水質(zhì)-生態(tài)模型 252
6.4.9 HSPF水文水質(zhì)綜合模型 253
6.4.10 MIKE 3三維水質(zhì)模型 254
6.4.11 RMA10 255
6.4.12 SSTEMP一維水溫模型 256
6.4.13 SWAT非點(diǎn)源模型 257
6.4.14 GenScn交互式的水力綜合模型 258
6.4.15 MMS 259
6.4.16 BRANCH動(dòng)態(tài)一維水動(dòng)力模型 260
6.4.17 CH3D-WES水力-溫鹽三維模型 261
6.4.18 DAFLOW 262
6.4.19 DR3M暴雨徑流模型 263
6.4.20 FEQ動(dòng)態(tài)模型 264
6.4.21 FESWMS二維穩(wěn)態(tài)-動(dòng)態(tài)水動(dòng)力學(xué)模型 265
6.4.22 FourPt一維動(dòng)態(tài)明渠水動(dòng)力模型 266
6.4.23 HEC-HMS降雨徑流流域模型 268
6.4.24 HEC-RAS一維穩(wěn)態(tài)-動(dòng)態(tài)水動(dòng)力學(xué)模型 269
6.4.25 RMA2縱向二維穩(wěn)態(tài)-動(dòng)態(tài)水動(dòng)力模型 270
6.4.26 TOPMODEL 271
第7章 水環(huán)境容量模擬參數(shù)選擇 272
7.1 概述 272
7.1.1 參數(shù)的含義 272
7.1.2 參數(shù)識(shí)別問(wèn)題的由來(lái) 274
7.1.3 參數(shù)識(shí)別的困難 275
7.2 模型參數(shù)識(shí)別的不確定性 277
7.2.1 不確定性的來(lái)源 277
7.2.2 不確定性的表達(dá) 278
7.2.3 確定性與不確定性 279
7.2.4 終相似性 280
7.3 模型參數(shù)選擇及確定的方法類型 280
7.3.1 確定參數(shù)識(shí)別的區(qū)域和數(shù)據(jù) 280
7.3.2 確定參數(shù)模型參數(shù)識(shí)別的方法 281
7.3.3 數(shù)學(xué)模型的參數(shù)識(shí)別的方法 282
7.3.4 數(shù)學(xué)模型的檢驗(yàn)和應(yīng)用 282
7.4 多參數(shù)的數(shù)學(xué)模型識(shí)別方法 283
7.4.1 傳統(tǒng)優(yōu)化方法 284
7.4.2 現(xiàn)代優(yōu)化方法 286
7.4.3 不確定性的參數(shù)識(shí)別方法 292
7.4.4 參數(shù)識(shí)別的隨機(jī)采樣方法 298
7.5 混合參數(shù)的估值方法 301
7.5.1 垂向擴(kuò)散系數(shù)經(jīng)驗(yàn)估值 301
7.5.2 橫向混合系數(shù)經(jīng)驗(yàn)估值 301
7.5.3 縱向離散系數(shù) 301
7.5.4 方法評(píng)估 308
7.6 一階降解系數(shù)的估值方法選擇 308
7.6.1 外業(yè)試驗(yàn) 309
7.6.2 內(nèi)業(yè)實(shí)驗(yàn) 312
7.6.3 經(jīng)驗(yàn)值 312
7.6.4 方法評(píng)估 320
7.7 復(fù)氧系數(shù)的估算方法的比較評(píng)估 321
7.7.1 外業(yè)試驗(yàn) 321
7.7.2 經(jīng)驗(yàn)公式 324
7.7.3 經(jīng)驗(yàn)值 325
7.7.4 方法評(píng)估 329
第8章 流域水環(huán)境容量規(guī)劃計(jì)算方法 330
8.1 概述 330
8.2 水環(huán)境容量分級(jí)分配的局限性 331
8.2.1 環(huán)境容量及總量分配的概念 331
8.2.2 水環(huán)境容量整體分配的局限性 331
8.2.3 水環(huán)境容量局部累加估算的局限性 331
8.3 分級(jí)分區(qū)容量規(guī)劃 332
8.3.1 分級(jí)分區(qū)的邊界確定原則 332
8.3.2 分級(jí)分區(qū)的層次及框架 333
8.3.3 分級(jí)分區(qū)的基本要求 334
8.3.4 分級(jí)分區(qū)規(guī)劃銜接的要點(diǎn) 334
8.4 水環(huán)境容量規(guī)劃類別 336
8.4.1 確定性規(guī)劃與非確定性規(guī)劃的取舍 336
8.4.2 功能區(qū)單一指標(biāo)規(guī)劃 337
8.4.3 功能區(qū)耦合指標(biāo)規(guī)劃 342
8.4.4 功能區(qū)綜合指標(biāo)規(guī)劃的容量表達(dá)形式 344
8.4.5 多源混合區(qū)容量規(guī)劃 346
8.5 流域總量分配原則 348
8.5.1 分配原則的典型特征 348
8.5.2 分配原則的涉及范疇 348
8.5.3 分配原則 349
8.6 總量分配方法 350
8.6.1 非數(shù)學(xué)優(yōu)化分配 350
8.6.2 數(shù)學(xué)優(yōu)化分配 351
8.7 流域總量分配 351
8.7.1 分配主線論述 352
8.7.2 初次總量分配 353
8.7.3 總量初次分配后的調(diào)整方法 354
8.7.4 分配方案終評(píng)估 355
8.7.5 流域總量分配情景分析 356
8.7.6 小結(jié) 357
8.8 污染源總量分配 358
8.8.1 分配主線論述 360
8.8.2 初次總量分配 360
8.8.3 總量初次分配后的調(diào)整方法 361
8.8.4 分配終評(píng)估 361
8.8.5 污染源總量分配情景分析 362
8.8.6 小結(jié) 363
8.9 總量分配合理性評(píng)價(jià)方法 364
8.10 總量分配的安全余量 366
8.10.1 安全余量的概念 366
8.10.2 安全余量的確定方法 367
8.10.3 總量分配浮動(dòng)負(fù)荷計(jì)算 369
第9章 控制單元水質(zhì)目標(biāo)管理技術(shù)庫(kù) 371
9.1 流域水環(huán)境問(wèn)題診斷技術(shù) 372
9.1.1 多要素耦合的控制單元?jiǎng)澐旨夹g(shù) 372
9.1.2 基于水生態(tài)功能分區(qū)的控制單元?jiǎng)澐旨夹g(shù) 373
9.1.3 基于人體健康風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)的河流(湖庫(kù))水質(zhì)評(píng)價(jià)方法 374
9.1.4 流域水環(huán)境沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù) 375
9.1.5 分湖富營(yíng)養(yǎng)化營(yíng)養(yǎng)足跡指數(shù)(TFI)評(píng)價(jià)方法 376
9.1.6 湖泊富營(yíng)養(yǎng)化變權(quán)營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(TLIcw)評(píng)價(jià)方法 377
9.1.7 湖泊污染成因診斷的集成方法 377
9.1.8 湖泊化學(xué)需氧量藻源內(nèi)負(fù)荷貢獻(xiàn)分析技術(shù) 378
9.1.9 基于低通濾波軌
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