第十二章 水资源保护

PPT 制作人：陈耀斌郑州大学

第一节 水污染特征分析第二节 水功能区划分第三节 污染源调查和预测第四节 水环境容量的计算与分配第五节 水资源保护的内容、步骤和措施第六节 地表水资源保护第七节 地下水资源保护思考题

本章内容

12.1.1 水体中污染物的来源 依据《中华人民共和国水污染防治法》定义，水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。 水体污染物质的来源： 工业废水 生活污水 农业污水 大气降落物（降尘和降水） 工业废渣和城市垃圾 其他污染源

第一节 水污染特征分析

12.1.2 水污染的分类 化学型污染 ①按照污染物的性质分类 物理型污染 生物型污染 点源污染 ②按照污染源的分布状况分类 非点源污染 河流污染 ③按照受污染的水体分类 湖泊水库污染 地下水污染

12.1.3 水污染的主要危害 酸碱盐污染： 改变水体 pH 值，影响自净作用，破坏生态平衡。 重金属污染： 重金属对人体健康及生态环境危害极大，如 Hg 、 Cd等 ①化学性污染 非金属毒物污染： 毒性很强且危害很大的氰化物、 As、有机氯农药等 需氧有机物污染： 厌氧微生物作用，产物有毒害，且消耗水体溶解氧 营养物质污染： 水体富营养化，赤潮，水华等

悬浮物污染： 增加浊度，减少水生植物光合作用，堵塞鱼鳃等 热污染： ②物理性污染 水温升高，溶解氧含量下降，某些有毒物质毒性增加 放射性污染： 使生物和人体组织受电离而受到损伤，如铀 238

③生物污染 致病病菌及病毒的污染，它们可以通过人畜粪便的污染而进入水体，随 水流而传播。

12.2.1 水功能区划的目的和意义 水是重要的自然资源，水资源短缺、水污染严重已经成为制约国民经济可持续发展的重要因素。为了保护我们珍贵的水资源，使水资源能够持续利用，需要根据流域或区域的水资源状况，同时考虑水资源开发利用现状和经济社会发展对水量和水质的需求，在相应水域划定具有特定功能、有利于水资源的合理开发利用和保护的区域，对实现以水资源的可持续利用保障经济社会可持续发展的战略目标具有重要意义。

第二节 水功能区划分

12.2.2水功能区划指导思想及原则 指导思想：促进经济、社会和生态的协调发展，实现水资源可持 续利用，保障经济社会的可持续发展。 前瞻性原则 统筹兼顾，突出重点的原则 区域化原则 分级与分类相结合的原则 便于管理，实用可行的原则 水质水量并重的原则

12.2.3 水功能区划步骤和依据 我国江、河、湖、库水域的地理分布、空间尺度有很大差异，其自然环境、水资源特征、开发利用程度等具有明显的地域性。水功能一级区分四类，即保护区、缓冲区、开发利用区、保留区；水功能二级区划在一级区划的开发利用区内进行，共分七类，包括饮用水源区、工业用水区、农业用水区、渔业用水区、景观娱乐用水区、过渡区、排污控制区。一级区划宏观上解决水资源开发利用与保护的问题，主要协调地区间关系，并考虑发展的需求；二级区划主要协调用水部门之间的关系。见下图：

一级区划水功能区划分级分类系统

保护区 缓冲区 开发利用区 保留区

饮用水源区

工业用水区

农业用水区

渔业用水区

景观娱乐用水区

过渡区排污控制区

二级区划

图 12-1水功能区划分级分类体系

水功能区划收集资料

入河湖排污总量水污染纠纷经济社会自然情况 水质状况用水现状与需求

资料分析评价划分功能区 区划原则区划根据

征求意见收集资料一级、二级区划成果水功能区划报告审查、报批

图 12-2 水功能区划程序图

12.2.4 水功能区水质目标拟定 水功能区划定后，还要根据水功能区的水质现状、排污状况、不同水功能区的特点以及当地技术经济条件等，拟定各水功能一、二级区的水质目标值。水功能区的水质目标值是相应水体水质指标的确定浓度值。 在水功能一级区中，保护区应按照《地表水环境质量标准》（ GB 3838-2002）中Ⅰ、Ⅱ类水质标准来定，因自然、地质原因不满足Ⅰ、Ⅱ类水质标准的，应维持水质现状；缓冲区应按照实际需要来制定相应水质标准，或按现状来控制；开发利用区按各二级区划来制定相应的水质标准；保留区应按现状水质类别来控制。 在水功能二级区中 , 不同类型的水功能分区按照《地表水环境质量标准 》 （ GB 3838-2002 ） 相应的标准规定。

12.3.1 污染源的调查 ①污染源调查的内容和目的 面污染源调查 点源污染调查 工业污染源调查 内容 生活污染源调查 农业污染源调查 水污染事故调查 污染物入河量调查 目的：为企业技术改造、污染治理、综合利用、加强管理指出方向；为区域污染综合防治指出防治什么污染物，在哪防治；为区域环境管理、环境规划、环境科研提供依据。因此，污染源调查是污染综合防治的基础工作。

第三节 水污染源调查和预测

②污染源调查程序与方法程序：根据污染源调查的目的和要求，先制定出调查工作计划、程序、步骤、方法，一般污染源调查可分为三个阶段：准备阶段、调查阶段、总结阶段。方法：污染源的调查，一般可采用点面结合的方法，分为详查和普查两种。详查是对重点污染源调查。普查是对区域内所有的污染源进行全面调查，但各类污染源应有各自的侧重点，同类污染源中，应选择污染物排放量大、影响范围广、危害程度大的污染源作为重点污染源。

③污染物排放量的计算物料衡算法：

21 GGGQ

式中： Q—— 污染物排放量， g/s； ——单位时间内投入物料总量， g/s； ——单位时间内生产的产品中所含这种物料的量， g/s； ——单位时间内物料总流失量， g/s 。

G

1G

2G

经验计算法KWQ

式中： K——单位产品经验排放系数， kg/t ； W——单位产品的单位时间产量， t/h

实测法CLQ

式中： C——实测的污染物算术平均浓度； L——烟气或废水的流量。④污染物入河量估算

污染物入河系数 水功能区对应的陆域范围内的污染源所排放的污染物，仅有一部分能最终流入功能区水域，进入功能区水域的污染物量占污染物排放总量的比例即为污染物入河系数。

污染物入河量式中： W 排——为污染物入河量； Q 排——为废污水入河量； C 排——为 污染物的入河浓度。

排排排＝ CQ W

12.3.2 水污染源预测①污染源的预测时间统计模型 若污染源排放的污染物或排放量与时间呈简单的直线关系：

式中： Q—— 预测年的污染物或污水排放量； t——基准年到预测年份的时间； a 、 b——常数，可以根据多年监测数据用最小二乘法求得。 如果污染物或污水排放量与时间不呈线性关系，也可采用下式：

式中： Q 、 Q0—— 分别表示预测年和基准年的污染物或污水排放量； t 、 t0 —— 分别表示预测年和基准年； a——参数，表示年增长率，可根据历史资料求得。

btaQ

)(0

0)1( ttaQQ

弹性系数模型

010ttQQ 010

ttMM

1

1

0

0

1

0

1

0

tt

tt

MM

QQ

设为 α、 β分别为污染物或污水排放量和国民生产总值的年增长率

可求得：

污染物或污水排放量：

式中： M 、 M0—— 分别为历史资料终止年（ t ）和初始年（ t0 ）的国民生产总值； Q 、 Q0—— 分别为历史资料终止年（ t ）和初始年（ t0 ）的污染物或污水排放量； t 、 t0—— 分别为历史资料终止年和初始年； ε——弹性系数。②工业废水排放量预测

式中， Wt—— 预测年工业废水排放量；W0——基准年工业废水排放量；rm—— 工业废水排放量年平均增长率； t——基准年至某水平年的时间间隔。③工业污染物排放量预测

式中， Wi—— 预测年份某污染物排放量， t ； qi —— 预测年份工业废水排放量，万m3 ； q0——基准年工业废水排放量，万m3 ； ρB0—— 含某污染物废水工业排放标准或废水中污染物浓度， mg/L ； W0——基准年某污染物排入量， t 。

tmt rWW )1(0

02

0 10)(0

WqqW Bii

④生活污水量预测式中， Q—— 生活污水量， 104m3； A—— 预测年份人口数，万人； F—— 人均生活污水量， 1/d• 人； 0.365——单位换算系数 .

式中， A0——基准年人口； p—— 人口增长率； n ——规划年与基准年的年数差值。⑤污染物入河量的预测规划水平年污染物入河系数的确定

污染物入河系数与城市污水处理厂的治理情况密切相关，但在拟定规划水平年污染物入河系数时，一般不应考虑目前未列入建设计划的污水处理厂治理削减效应。污染物入河系数一般约在 0.5 ～ 0.9之间。

AFQ 365.0

npAA )1(0

规划水平年污染物入河量计算 以水功能区为单元对规划水平年废污水和污染物的入河量进行预测，并按行政区和水资源分区进行汇总统计，得到规划水平年各统计范围的废污水和主要污染物入河量。将各规划水平年的污染物排放量预测值与相应规划水平年污染物入河系数相乘，得到规划水平年的污染物入河量。

12.4.1 水环境容量的定义和影响因素 水环境容量是指在不影响水的正常用途的情况下，水体所能容纳的污染物的量或自身调节净化并保持生态平衡的能力。 水环境容量的影响因素主要是水体特征、水质目标和污染源特性。12.4.2 水环境容量的计算 ①水环境容量计算方法式中： WT 为水体对污染物的总环境容量；Wd 为水体对污染物的稀释容量；Wt 为水体对污染物的迁移容量；Ws 为水体对污染物的净化容量。

第四节 水环境容量的计算与分配

stdT WWWW

稀释容量 稀释容量是由水体对污染物的稀释作用所引起的，它与水体体积和污径比有关。

令 Vd ＝ Q ， 则有

式中： Pd为水体对污染物稀释容量的比容。

)1)((QqCCQW Bsd

)1)((QqCCP Bsd

ddd PVW

迁移容量 水体对污染物的迁移容量是由水体的流动引起的，与水体流速、扩散系数等水力学特征有关。其数学表达式为

令 Vt ＝ Q ， 则有

式中： Pt 为水体对污染物迁移容量的比容。

tEutx

utE

QqCCQW

x

xBst 4

)(exp4

)1)((2

tEutx

utE

QqCCP

x

xBst 4

)(exp4

)1)((2

ttt PVW

净化容量 主要是由于水体对污染物的生物或化学作用使之降解而产生的，假定这类污染物的衰减过程遵守一级反应动力学规律，则其反应速率R 可写为：式中： k 为反应速率常数，其大小反映污染物在水体中被净化的能力。τ为 k 的倒数，它反映了污染物被降解的难易程度。 由上述若干物理量得出水体对污染物净化容量的表达式：

令 Vs ＝ Q ， ，则有

kCR

)exp(1)1)((

ux

QqCCQW Bss

)exp(1)1)((

ux

QqCCP Bss

sss PVW

式中： Ps 为水体对污染物净化容量的比容。总水环境容量

如果污染物是难降解的，则 k ＝ 0 ，那么 =1 ，这时

如果扩散作用的效果很不显著，以至于可以忽略不计，即 Ex＝ 0

此式表明，对于难降解污染物，在不考虑水体的扩散作用时，不存在迁移容量和净化容量，水体的总水环境容量就等于稀释容量。

)exp(

4)(exp

42)1)((

2

ux

tEutx

utE

QqCCQW

x

xBsT

tEutx

utE

QqCCQW

x

xBsT 4

)(exp4

1)1)((2

)1)((QqCCQW BsT

12.4.3 污染物排放总量控制 ①实施污染物排放总量控制的意义 总量控制是根据受纳水体的纳污能力，将污染源的排放数量控制在水体所能承受的范围之内，以限制排污单位的污染物排放总量。对于控制水环境污染，改善和提高水环境质量具有重大的意义。 ②污染物控制量和削减量的确定 污染物入河控制量 污染物入河削减量 污染物排放控制量 污染物排放削减量

12.4.4 水环境容量的分配 ①总量分配原则 考虑功能区域差异、环境容量充分利用、集中控制原则、规模差异原则、清洁生产原则。 ②常用的总量分配方法与特点 等比例分配方法 思路简单，但是忽略了排污企业的生产工艺、生产设备等差别。 按贡献率削减排放量分配方法 体现平等共享环境容量资源，平等承担超过其负荷量的责任。但 不能反映不同行业污染治理费用的差异，存在一定不公平性。 费用最小分配方法 理论上迫求社会整体效益最大，忽略了公平性问题，忽略了监督 和管理的成本和污染治理效率、边际治理费用的高低

12.5.1 水资源保护的内容和目标 水资源保护内容包括地表水和地下水的水量与水质。一方面对水量合理取用及其补给源的保护，即对水资源开发利用的统筹规划、水源地的涵养和保护、科学合理地分配水资源、节约用水、提高用水效率等；另一方面是对水质的保护，主要是调查和治理污染源、进行水质监测、调查和评价、制定水质规划目标、对污染排放进行总量控制等。 水资源保护的目标是，在水量方面必须要保证生态用水，不能因为经济社会用水量的增加而引起生态退化、环境恶化以及其他负面影响；在水质方面，要根据水体的水环境容量，来规划污染物的排放量，不能因为污染物超标排放而导致饮用水源地受到污染或危及到其他用水的正常供应。

第五节 水资源保护的内容、步骤和措施

12.5.2 水资源保护的步骤

图 12-5 水资源保护步骤图

调查水资源现状及存在的问题

预测不同水平年污染负荷变化

水资源供需分析计算生态需水量

计算污染物控制量和削减量计算水环境容量

制定水资源保护措施

水功能区划工作

12.5.3 水资源保护工程措施 调蓄水工程措施 ①水利工程措施 进水工程措施 湖、库底泥疏浚 减少面源 ②农林工程措施 植树造林，涵养水源 发展生态农业 完善下水道系统工程 ③市政工程措施 建设城市污水处理厂并提高其功能 城市污水的天然净化系统 生物工程措施

12.6.1 水质标准 制定合理的水质标准，是水资源保护的基础工作。保护水资源的目标，并非使自然水体处于绝对纯净状态，而是使受污染的水体恢复到符合当地经济发展最有利的状态，这就需要针对不同用途制定相应的水质标准。 目前我国已经颁布的水质标准主要有水环境质量标准：地表水环境质量标准（ GB3838-2002）；地下水质量标准 (GB/T 14848-93)；海水水质标准（ GB3097-82）；生活饮用水卫生标准（ GB5749-2006）；渔业水质标准（ GB11607-89）；农田灌溉用水水质标准（ GB5084-85）等。此外，还有排放标准：污水综合排放标准（ GB8987-88）；医院污水排放标准（ GBJ48-83）和一批工业水污染物排放标准：造纸工业水污染物排放标准（ GB3544-83 ）；甘蔗制糖工业水污染物排放标准（ GB3546-83）；石油炼制工业水污染物排放标准（ GB3551-83）；纺织染整工业水污染物排放标准（ GB4287-92）等。

第六节 地表水资源保护

12.6.2 水质监测 ①水质监测的目的•以掌握水质现状及其变化趋势•为污染源管理提供依据•为分析判断事故原因、危害及制订对策提供依据•为制定水环境保护标准和规划等提供有关数据和资料•提供基础数据和技术手段 ②水质监测项目•地表水监测项目•生活用水监测项目•废水监测项目 ③水质监测站网规划

监测站可分类：本底站、受污站、国际站、实验站

④水质监测断面布设•对照断面 布设在河流进入城镇或工业排污口前，不受本污染区影响的地方。•基本断面（又称控制断面） 布设在能反映该河段水质污染状况的地方，一般设在排污口下游 500～ 1000m处。•削减断面 布设在基本断面下游、污染物得到稀释的地方，一般至少离排污口下游 1500m处。⑤采样位置、采样时间和采样频次 对于江、河水系的每个监测断面，当水面宽小于 50m时，只设一条中泓垂线；水面宽 50-100m时，在左右近岸有明显水流处各设一条垂线；水面宽为 100~1000m时，设左、中、右三条垂线（中泓、左、右近岸有明显水流处）；水面宽大于 1500m时，至少要设置 5 条等距离采样垂线；较宽的河口应酌情增加垂线数。

河流基本站至少每月取样一次，最高、最低水位期间，应适当增加测次。辅助站则根据水质污染程度和丰、平、枯的水质特征，每年采样6～ 12 次。专用实验站的采样次数由监测目的和要求确定。12.6.3 水质评价 关于地表水质评价的详细内容已在本书第四章第六节介绍过，这里不再赘述。12.6.4 地表水资源保护途径 ①减少工业废水排放 改革生产工艺 重复利用废水 回收有用成分

②妥善处理城市及工业废水 ③对城市污水的再利用 城市污水回用于工业 城市污水回用于农业 城市污水回用于城市建设

12.7.1 地下水污染特征 地下水污染过程缓慢，不易觉察 地下水污染程度与含水层特性密切相关 确定地下水污染源难，治理更难12.7.2 地下水污染物及其来源 ①地下水污染物 构成地下水化学类型常规化学组成的一般理化指标 常见的金属和非金属物质 有机有害物质 生物污染物

第七节 地下水资源保护

②地下水污染来源 工业生产中的废物 现代农业的废物 矿山开采中的废物 自然灾害12.7.3 地下水质量评价 根据国民经济的不同用途，对地下水质提出的要求也不尽相同，通过对地下水质进行评价，可以确定其满足某项要求的程度，为地下水资源合理开发利用提供科学依据。关于地下水质评价的详细内容已在本书第四章第六节介绍过，这里不再赘述。

12.7.4 地下水污染的控制与治理 ①加强“三废”治理，减少污染负荷 搞好污染源调查 加强污染源治理 要防止新污染源的产生 ②建立地下水监测系统 ③加强对地下水资源开发的管理 要建立权威性水资源管理机构，实现水资源统一管理 制定切实可行的地下水开发利用规划和水资源保护规划 增强法制观念，以法治水

[1]根据污染物的性质，工业废水可分为哪几类？[2]水体污染源有哪些？[3] 试举例说明水污染的危害。[4]什么是水功能区划？为什么要做水功能区划？如何区划？有什么标准和依据？[5] 试举例说明水功能区水质目标。[6]污染源调查有哪些？试设计一个生活污染源调查表。[7]什么是污染物入河系数？怎么确定污染物入河系数？[8]污染源预测有什么方法？[9]什么是水环境容量？为什么要计算水环境容量？[10]什么是污染物排放总量控制？[11] 怎么样确定污染物排放削减量？[12]什么是水环境容量的分配？为什么要进行水环境容量的分配？

思考题

[13]常用污染物排放总量分配方法有哪些？[14]水资源保护的工程措施有哪些？你还知道哪些水资源保护措施？举例说明。[15]为什么要进行水质监测？水质监测项目怎么确定？[16]地下水污染的特征有哪些？地下水污染的来源有哪些？

谢谢！