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入河排污布设分区理论与多元优化 版权信息
- ISBN：9787030697028
- 条形码：9787030697028 ; 978-7-03-069702-8
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
入河排污布设分区理论与多元优化 内容简介
本书系统地介绍入河排污口布设分区理论和入河排污口多元优化技术,主要内容包括入河排污口基本概念、入河排污口布设分区理论和方法、入河排污口位置优化技术、入河排污口负荷优化技术、入河排污口影响预测技术、点源污染源反演技术和污染源追踪技术等。本书扩展和丰富入河排污口布设分区内容,并加入不少实践经验和案例,针对性更强,具有一定的科学理论价值和较强的可操作性。 本书可供水利、环境、市政等从业人员,高等院校水利工程、环境工程、市政工程等相关学科的老师和学生阅读参考
入河排污布设分区理论与多元优化 目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 入河排污口的定义与分类 1
1.1.1 入河排污口的定义 1
1.1.2 入河排污口的分类 2
1.2 入河排污口管理的意义 3
1.3 入河排污口管理的相关法律法规 4
1.4 入河排污口管理理论与技术 7
1.4.1 入河排污口管理理论 7
1.4.2 入河排污口管理技术 7
1.5 入河排污口布设分区、多元优化、污染源预测与追踪技术研究进展 10
1.5.1 入河排污口布设分区理论研究进展 10
1.5.2 入河排污口多元优化技术研究进展 14
1.5.3 入河排污口污染源预测与追踪技术研究进展 15
第2章 入河排污口布设分区理论 17
2.1 概述 17
2.2 入河排污口布设分区理论框架与协调关系 18
2.2.1 理论总体框架体系 18
2.2.2 基于系统整体性的保护与发展关系协调 19
2.2.3 基于系统相关性的区域与区域关系协调 31
2.2.4 基于系统层次性的部门与部门关系协调 34
2.2.5 基于系统动态性的当前与长远关系协调 35
2.3 入河排污口布设分区模型 37
2.3.1 排污口布设分区概述 37
2.3.2 系统协调论与协调度模型 38
2.3.3 排污影响因素协调度曲线 40
2.3.4 排污布设系统协调函数 47
2.4 入河排污口布设分区实例 47
2.4.1 研究区概况 47
2.4.2 研究区水环境现状 50
2.4.3 汉江中下游入河排污口布设分区成果 55
第3章 入河排污口位置优化技术 69
3.1 概述 69
3.2 入河排污口位置优化原则与方法 70
3.2.1 排污口位置优化原则 70
3.2.2 排污口位置优化方法 70
3.3 入河排污口位置优化实例 75
3.3.1 金沙江攀枝花江段入河排污口基本情况 75
3.3.2 金沙江攀枝花江段入河排污口位置优化 79
第4章 入河排污口负荷优化技术 92
4.1 概述 92
4.2 入河排污口负荷优化原则与方法 92
4.2.1 入河排污口负荷优化原则 92
4.2.2 入河排污口负荷优化方法 93
4.3 入河排污口负荷优化实例 98
第5章 入河排污口影响预测技术 102
5.1 概述 102
5.2 一维影响预测模型 102
5.2.1 河流一维稳态水质解析解模型 102
5.2.2 河流一维水质数值解模型 103
5.3 二维影响预测模型 109
5.3.1 河流二维稳态水质数学模型 109
5.3.2 河流二维水质数值解模型 110
5.4 河流三维水质数值解模型 119
5.5 入河排污口影响预测实例 121
5.5.1 污水处理厂项目 121
5.5.2 造纸公司项目 130
第6章 点源污染源反演技术 143
6.1 概述 143
6.2 水污染事故水质方程及其解析解法 144
6.3 基于遗传算法的水污染事故污染源识别模型构建 147
6.3.1 模型建立 147
6.3.2 单点源单变量识别 148
6.3.3 单点源位置和污染物总量识别 151
6.3.4 多点源位置和污染物总量识别 151
6.4 点源污染源反演实例 152
第7章 污染源追踪技术 154
7.1 概述 154
7.2 化学源追踪技术 155
7.2.1 三维荧光示踪技术概念 156
7.2.2 化学源追踪污染源模拟集成系统 158
7.2.3 化学源追踪技术的应用情况 159
7.3 营养盐追踪技术 160
7.3.1 同位素示踪技术原理 160
7.3.2 同位素示踪技术方法 167
7.3.3 营养盐追踪技术的应用情况 169
7.4 细菌源追踪技术 169
7.4.1 细菌源追踪技术原理 169
7.4.2 细菌源追踪技术的应用步骤 169
7.4.3 细菌源追踪技术方法 173
7.4.4 细菌源追踪技术的应用情况 175
7.5 污染源追踪实例 175
7.5.1 细菌源追踪技术在丹江口水库的应用 175
7.5.2 营养盐追踪技术在丹江口小流域的应用 183
7.5.3 化学源追踪技术在嫩江洮儿河流域的应用 203
参考文献 207
第1章 绪论 1
1.1 入河排污口的定义与分类 1
1.1.1 入河排污口的定义 1
1.1.2 入河排污口的分类 2
1.2 入河排污口管理的意义 3
1.3 入河排污口管理的相关法律法规 4
1.4 入河排污口管理理论与技术 7
1.4.1 入河排污口管理理论 7
1.4.2 入河排污口管理技术 7
1.5 入河排污口布设分区、多元优化、污染源预测与追踪技术研究进展 10
1.5.1 入河排污口布设分区理论研究进展 10
1.5.2 入河排污口多元优化技术研究进展 14
1.5.3 入河排污口污染源预测与追踪技术研究进展 15
第2章 入河排污口布设分区理论 17
2.1 概述 17
2.2 入河排污口布设分区理论框架与协调关系 18
2.2.1 理论总体框架体系 18
2.2.2 基于系统整体性的保护与发展关系协调 19
2.2.3 基于系统相关性的区域与区域关系协调 31
2.2.4 基于系统层次性的部门与部门关系协调 34
2.2.5 基于系统动态性的当前与长远关系协调 35
2.3 入河排污口布设分区模型 37
2.3.1 排污口布设分区概述 37
2.3.2 系统协调论与协调度模型 38
2.3.3 排污影响因素协调度曲线 40
2.3.4 排污布设系统协调函数 47
2.4 入河排污口布设分区实例 47
2.4.1 研究区概况 47
2.4.2 研究区水环境现状 50
2.4.3 汉江中下游入河排污口布设分区成果 55
第3章 入河排污口位置优化技术 69
3.1 概述 69
3.2 入河排污口位置优化原则与方法 70
3.2.1 排污口位置优化原则 70
3.2.2 排污口位置优化方法 70
3.3 入河排污口位置优化实例 75
3.3.1 金沙江攀枝花江段入河排污口基本情况 75
3.3.2 金沙江攀枝花江段入河排污口位置优化 79
第4章 入河排污口负荷优化技术 92
4.1 概述 92
4.2 入河排污口负荷优化原则与方法 92
4.2.1 入河排污口负荷优化原则 92
4.2.2 入河排污口负荷优化方法 93
4.3 入河排污口负荷优化实例 98
第5章 入河排污口影响预测技术 102
5.1 概述 102
5.2 一维影响预测模型 102
5.2.1 河流一维稳态水质解析解模型 102
5.2.2 河流一维水质数值解模型 103
5.3 二维影响预测模型 109
5.3.1 河流二维稳态水质数学模型 109
5.3.2 河流二维水质数值解模型 110
5.4 河流三维水质数值解模型 119
5.5 入河排污口影响预测实例 121
5.5.1 污水处理厂项目 121
5.5.2 造纸公司项目 130
第6章 点源污染源反演技术 143
6.1 概述 143
6.2 水污染事故水质方程及其解析解法 144
6.3 基于遗传算法的水污染事故污染源识别模型构建 147
6.3.1 模型建立 147
6.3.2 单点源单变量识别 148
6.3.3 单点源位置和污染物总量识别 151
6.3.4 多点源位置和污染物总量识别 151
6.4 点源污染源反演实例 152
第7章 污染源追踪技术 154
7.1 概述 154
7.2 化学源追踪技术 155
7.2.1 三维荧光示踪技术概念 156
7.2.2 化学源追踪污染源模拟集成系统 158
7.2.3 化学源追踪技术的应用情况 159
7.3 营养盐追踪技术 160
7.3.1 同位素示踪技术原理 160
7.3.2 同位素示踪技术方法 167
7.3.3 营养盐追踪技术的应用情况 169
7.4 细菌源追踪技术 169
7.4.1 细菌源追踪技术原理 169
7.4.2 细菌源追踪技术的应用步骤 169
7.4.3 细菌源追踪技术方法 173
7.4.4 细菌源追踪技术的应用情况 175
7.5 污染源追踪实例 175
7.5.1 细菌源追踪技术在丹江口水库的应用 175
7.5.2 营养盐追踪技术在丹江口小流域的应用 183
7.5.3 化学源追踪技术在嫩江洮儿河流域的应用 203
参考文献 207
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入河排污布设分区理论与多元优化 节选
第1章 绪论 1.1 入河排污口的定义与分类 1.1.1 入河排污口的定义 排污口是指排放污染物的口门，按照其所输送的物质进行划分，可分为污水排污口、废气排污口、噪声排污口等。污水排污口也称入河排污口，指专门排放废污水的口门，有时也包含排放废污水的沟渠、管道、涵闸等设施，通常简称“排污口”。与简称“排污口”相比，“入河排污口”名称相对专业化、技术化和正规化，常作为科研、法律、法规、规范和办法等书面用语使用，而排污口则较为宽泛和通俗，常在口语和非正式场合中使用。 《入河排污口监督管理办法》（水利部令第47号）、《入河排污口管理技术导则》（SL 532—2011）将入河排污口定义为“直接或者通过沟、渠、管道等设施向江河、湖泊（含运河、渠道、水库等水域）排放污水的口门”。《地表水和污水监测技术规范》（HJ/T 91—2002）中入河排污口指“向江河、湖泊、水库和渠道排放污水的直接排污口，包括支流、污染源和市政直接排污口”。全国水利普查入河（湖、库）排污口调查对象为县域范围内江河湖库上的所有入河（湖、库）排污口，但不包括排入不与外界联系的死水坑塘的排污口，入河雨水排放口，农田沥水及排涝水、灌溉退水排放口，以及未作为排污用的截洪沟和导洪沟汇入口。2019年生态环境部入河（湖、库）排污口溯源技术指南将入河排污口定义为直接向河流（含运河、沟、渠等）、湖泊、水库等排放各种类型工业废水、生活污水及可能造成污染的城市雨水、洪水和农田退水的口门等。一些学术研究报告将入河排污口定义为“企事业单位或个体工商户、家庭单元直接或者间接通过沟、渠、管道等设施或天然沟、渠向江河、湖泊排放污水的出口”。通过以上定义，可以发现入河排污口有如下特征。 （1）入河排污口有明确的主体。入河排污口具有明确的所有权主体，可以是企事业单位，也可以是市政公用部门。 （2）废污水必须是通过沟、渠或管道等设施排放。污染物的量和质具有单独可控性，目的是在出现污染事故及由其引起法律纠纷时，主管部门便于进行行政裁定。 （3）污水排放去向必须是江河、湖泊和水库。有些排污口的污水去向为陆地或人工基坑，这类排污口不属于入河排污口范畴。由以上特征可以发现，无法明确所有权主体的小河沟，尽管接纳污水量大，且成为排污河沟后，*后汇入江河、湖泊或水库，但这种排污河沟由于所有权主体不明晰，不能纳入入河排污口范畴。另外，一些人口集中聚集的场镇，由于未建设生活污水收集管网和污水处理厂，生活污水自然汇集后形成的自然冲沟进入江河、湖泊和水库，污水来源分散、不明确，这类排污河沟也不能纳入入河排污口的范畴。一些排污口虽然设置主体明确，污染量也很大，但由于排污主体不明，如雨污分流的雨水排放口，也不属于入河排污口的范畴。以上类型的排污口，属于排污范畴，但由于排污口所有权主体或排污主体不明确，所以都不纳入入河排污口的范畴。同时，一些排污口虽然有明确的排污主体，但污水不是直接排入地表水体或江河湖泊，也不属于入河排污口定义的范畴。例如，将污水直接接入市政截污管网，污水*后进入市政污水处理厂的排污口，以及工业洗矿排入人工基坑的管道和沟渠。 1.1.2 入河排污口的分类 根据不同的分类方式，入河排污口可以分为不同的类型。目前，我国入河排污口按照废污水排放的性质可以分为工业废水入河排污口、生活污水入河排污口和混合废污水入河排污口三大类。工业废水入河排污口指专门排放工业废水的入河排污口；生活污水入河排污口指专门排放生活污水的入河排污口；混合废污水入河排污口指排放废污水类别等于或多于两种的入河排污口。例如，**次全国水利普查将入河排污口按污水来源分为工业废水排污口、生活废水排污口和混合废污水排污口，同时也按污水排放规律将入河排污口分为连续排污口和间歇排污口，前者指常年不间断排放废污水入河的排污口，后者指时断时续排放的排污口（包括季节性和昼夜间歇性的排污口）。而在“入河排污口设置申请书”中将排污口按设置类型分为新建排污口、改建排污口和扩大排污口三种类型。“入河排污口登记表”中按排污口的性质将排污口分为企业排污口、市政排污口和其他排污口。 通过以上分析，可将入河排污口按4种方式进行分类，形成14种不同的排污口类型。 按污水来源，入河排污口可以分为工业废水入河排污口、生活污水入河排污口、雨洪入河排污口、农田退水排污口和混合废水入河排污口。工业废水入河排污口指企事业单位设置的用来排放本企业废污水的口门；生活污水入河排污口一般指城镇用来排放生活废污水的口门；雨洪入河排污口指城市雨水排口、合流制管网溢流口和城市排涝口；农田退水排污口指由农田向环境水体排放农业灌溉退水或农田雨水、涝水的口门；混合废水入河排污口指市政排水系统废污水或污水处理厂尾水的入河排污口。对于接纳远离城镇、不能纳入污水收集系统的居民区、风景旅游区、度假村、疗养院、机场、铁路车站，以及其他企事业单位或人群聚集地排放的污水，如氧化塘、渗水井、化粪池、改良化粪池、无动力地埋式污水处理装置和土地处理系统处理工艺等集中处理方式的入河排污口，可结合实际情况视为混合废水入河排污口。 按污水入河方式，入河排污口可分为直接入河排污口和间接入河排污口两类。直接入河排污口指直接设置了入河建筑物设施的排污口，包括排污管道、排污涵闸、排污渠道、排污泵站等作为建筑物直接将废污水排入河道或湖泊的出口。其中，单一企业设置的专门排放本企业生产、生活产生的废污水的建筑物，城市下水道管理单位设置的以排污为主要功能的建筑物均为直接入河排污口。间接入河排污口指利用干沟、暗管等向河道排污的排污口。这类排污口在山区和河流上游地区没有堤防的河道，通过明渠、管道将废污水排入自然形成的干沟，废污水再通过干沟流入河道，以排入干沟的排污口作为入河排污口。 按设置主体，入河排污口可分为工业入河排污口、市政综合入河排污口、共用入河排污口和开发区集中入河排污口。工业入河排污口指企业设置的将自身生产、生活过程中产生的废污水排入水体的排污口。市政综合入河排污口指市政单位通过下水道、泵站、涵闸、明渠和污水处理厂等设施设置的市政综合排污口。共用入河排污口指排污口设施产权归两个或两个以上单位所有，多个单位都通过该设施向江河、湖库排放污水的出口。开发区集中入河排污口指开发区园区管委会设置的排污口，主要汇集来自园区企业产生的废污水。 按照行政管理的性质，入河排污口可分为新建入河排污口、改建入河排污口和扩大（含扩建）入河排污口三类。其中：新建是指入河排污口的首次建造或者使用，以及对原来不具有排污功能或者已废弃的排污口的使用；改建是指对已有入河排污口的排放位置、排放方式等事项的重大改变；扩大（含扩建）是指提高已有入河排污口的排污能力。入河排污口的新建、改建和扩大（含扩建），统称入河排污口设置。 1.2 入河排污口管理的意义 水污染严重影响人民群众的身体健康和生产生活。由于水污染引起的上下游之间的水事纠纷近年来也有增加的趋势。此外，水污染还危及堤防安全，影响行洪。一些排污企业未经批准，随意在行洪河道偷偷设置入河排污口，对堤防和行洪河道的安全构成了潜在的威胁。当发生洪水时，污水将随着洪水蔓延，扩大污染区域，也使洪水调度决策更加复杂。水污染已成为经济发展和城市建设的制约因素，控制水污染已成为当务之急。入河排污口管理就是水行政主管部门按照国家法律法规，采用一定的行政、经济、科学技术手段对入河排污口进行管理，减少或减轻人为排污造成的水环境破坏。根据2003年度《中国水资源公报》，2003年全国污水排放量约为680亿t。在河道、湖泊任意设置排污口已经造成了极大的危害。一是废污水排放量逐年增加，严重污染水体，加剧水资源短缺。从1997年到2003年，废污水排放量分别为584亿t、593亿t、606亿t、620亿t、626亿t、631亿t 和680亿t，造成了北方地区河流有水皆污，丰水地区守在河边找水吃，许多城市被迫放弃附近的水源而另外寻找新水源，如上海市（南方城市）曾经多次上移城市取水口，牡丹江市、哈尔滨市都因为城市供水水源地污染而另外建设新的水源地。南方丰水地区河流湖泊也受到污染，如长江干流沿岸城市附近水域形成数十千米的岸边污染带、南京附近的长江干流附近取水口与排污口纵横交错，严重影响了供水安全。2003年淮河流域水资源保护局对全流域（不包括山东半岛地区）的入河排污口进行调查，共查出966个入河排污口，淮河水体受到严重污染，成为全社会关注的焦点。2017年长江水利委员会对长江流域（片）（不含太湖流域）规模以上的入河排污口进行现场核查，初步确定了6092个规模以上入河排污口。2003年以来，全国重大水污染事件频繁暴发。比较典型的有2005年吉林松花江特大水污染事件及广东北江镉污染事件、2007年江苏巢湖和太湖蓝藻大暴发、2010年吉林七千化工桶游弋松花江事件、2013年山东潍坊地下水污染事件、2019年四川沱江重大水污染事件。 以上事故调查结果表明大部分水污染事故是由入河排污口管理不善造成的，大量的污染物进入水体导致河流水系的水质受到严重威胁。出现的水污染事件对河流或湖泊沿线水环境造成一定影响，特大污染事件还引起了社会缺水性恐慌，部分城市由于突发性水污染甚至出现过全城停水的情况，严重影响了人民群众的身体健康和生产生活。因此，实施入河排污口管理是十分必要和迫切的。 1.3 入河排污口管理的相关法律法规 防治水污染、保护水资源是水行政主管部门的重要职责。入河排污口监督管理是水资源保护的一项重要制度。实施入河排污口监督管理，是维持河流生态健康的必然要求，是水质水量并重管理的重要实践，是改善水环境、保护水资源、保障居民饮用水安全和经济社会全面协调可持续发展，促进水资源可持续利用的重要措施之一，是实行*严格的水资源管理制度的一项重要内容。 我国对入河排污口的管理落后于西方国家，国家水行政主管部门很早就注意到了这个问题，并着手起草和修订了多部涉及入河排污口管理的条例和法规。1988年修订通过的《中华人民共和国河道管理条例》第三十四条规定：“向河道、湖泊排污的排污口的设置和扩大，排污单位在向环境保护部门申报之前，应当征得河道主管机关的同意。”这是我国法律上**次对水利部门管理入河排污口做出的规定，管理的目的在于河道管理和防洪的需要。1996年修订通过的《中华人民共和国水污染防治法》（以下简称《水污染防治法》）第十三条规定：“在运河、渠道、水库等水利工程内设置排污口，应当经过有关水利工程管理部门同意。”限于当时认识的局限性，该条规定对水利部门管理入河范围仅限定于运河、渠道、水库等水利工程范围内，但监管的目的已经从过去的保障防洪安全的河道管理转变为保护水资源和防治水污染，这是入河排污口管理理念的重大转变。2002年修订的《中华人民共和国水法》（以下简称《水法》）第三十四条规定：“禁止在饮用水水源保护区内设置排污口。在江河、湖泊新建、改建或者扩大排污口，应当经过有管辖权的水行政主管部门或者流域管理机构同意，由环境保护行政主管部门负责对该建设项目的环境影响报告书进行审批。”这是我国**次在法律上赋予了水行政主管部门对入河排污口管理的职责，并确立了包括入河排污口管理在内的水资源保护制度。2003年修订通过的《水功能区管理办法》第十四条规定：“新建、改建或者扩大入河排污口的，排污口设置单位应征得有管辖权的水行政主管部门或流域管理机构同意。”这又是一部涉及入河排污口管理的办法。2004年水利部审议通过我国**部专门针对入河排污口的管理办法《入河排污口监督管理办法》（水利部﹝2004﹞第22号令）。作为《水法》的配套法规，对入河排污口的管理提出了包括入河排污口设置审批、入河排污口登记制度、建立入河排污口档案和入河排污口监督检查等具体要求。2005年水利部又颁布了《关于加强入河排污口监督管理工作的通知》（水资源﹝2005﹞79号），对《入河排污口设置申请书（试行）》《入河排污口登记表（试行）
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