这里研究环境容量。这是生态规划、环境评价、承载力研究的一样内容,研究区域可承载的大气污染和水污染的容量。可用于进行总量控制并确定减排的污染量。
下面内容摘自《抚顺市资源合理利用及综合承载力研究》。
环境容量分析
一环境要素的环境容量分析
6.1.1 大气环境容量
根据中国环境规划院的相关研究成果,并参考抚顺市2002年大气污染源排放清单和一定保证率下的气象数据,估算抚顺市的大气环境容量。
6.1.1 .1 研究方法
首先在大气环境容量规划区,建立基本的污染源、地区地形和气象条件与污染物浓度的动态响应关系-空气质量模式,再把污染源排放控制指标与地区的环境质量相关联,根据大气自净能力,确定该规划区的大气环境容量。具体包括以下方面。
1)划分大气环境容量规划区:根据抚顺市建成区基本情况及区域图,确定大气环境容量规划区为一个东西方向长
2)确定基准控制条件:将5个监测点位的某种大气污染物日均值从小到大排列,计算累计概率,找出一定累计概率所对应的大气污染物日均值,将这一天定为基准控制日。每小时的大气稳定度、风向和风速,作为控制基准气象资料。
3)解析大气污染源:抚顺的大气污染源非常复杂, 大气污染源燃煤锅炉有531 个,工业窑炉234个,工艺排放100个,合计865个,一吨以下的锅炉有1095个,市区平房面源有242块。在模式计算时市区平房作为面源处理,市区外面的平房不考虑,其他污染源作为点源处理。经过分析在抚顺大气污染源数据里面有18种的排放类型,其中有些源排放量非常小,有些源的数量很少,经过整理,把主要的污染源选择归纳为10类型,以第1种类型为标准类型,因为在这次数据统计时候,用的是年排放量,然后转化成为小时平均排放量,里面的数据都要作转换,第1种污染物排放类型的系数是1,标准排放类型全年工作8640小时。经过多次转换,获得排放系数。
4)选取容量计算模型:采用模型为中国环境规划院和中国环境科学研究院开发的区域大气容量计算模型软件(AEM)。计算模式采用国内通用的大气模式,扩散参数采用国家规定GB3840/91的数据,按照城市区域提级,面源模型采用虚点源后置法,按照反扩散参数计算,烟气抬升采用总量公式。
6.1.1 .2 计算结果
1)二氧化硫环境容量分析
抚顺市城市区域分别采用全年80%和95%的累计概率的气象日、2002年现状排污量条件下模拟计算得出SO2日浓度分布图。计算区域从外面到内部,有25、50、75、100、125μg/m3的浓度区,在望花区有一个东西长约
根据控制点SO2地面浓度贡献值的对污染源影响进行排序,并对城市区域内平房形成的面污染源影响也进行排序。对排序后的污染源逐步削减后,采用全年95%的累计概率的气象日条件计算,计算区域从外面到内部,有25,50,75,100μg/m3的浓度区,可以看出在望花区的浓度明显降低,所有地区小于150μg/m3,最大值125μg/m3。
计算得出SO2排污削减量为0.2万吨/年。
2)PM10环境容量分析
抚顺市城市区域采用全年80%的累计概率气象日、现状排污条件下PM10日浓度分布图,计算区域从外面到内部,有100,150,200,250、300μg/m3的浓度区,在望花区有一个东西长
根据控制点PM10地面浓度贡献值的对污染源影响进行排序,对排序后的污染源逐步削减后,采用全年80%的累计概率的气象日条件计算,计算区域从外面到内部,有100,150,200,250μg/m3的浓度区,可以看出在望花区的浓度明显降低,所有地区小于250μg/m3。最大值251μg/m3。
计算得出PM10污染负荷削减量为1.4万吨/年。
6.1.2 水环境容量
水环境容量是一种潜在的自然资源,通过水环境容量的分析计算,可充分了解河流水质变化和河流承载污染的最大负荷,从而避免盲目排放,有目的的控制排放量。以一维对流扩散方程和有限差分的格式为依据建立起来的一维动态模型有可靠的理论基础,通过将其应用到抚顺地表水可以得出较为合理的结果。
6.1.2 .1 计算方法
1)水域概化。将天然水域(河流、水库)概化成计算水域,例如天然河道可概化成顺直河道,复杂的河道地形可进行简化处理,非稳态水流可简化为稳态水流等。水域概化的结果,就是能够利用简单的数学模型来描述水质变化规律。同时,支流、排污口、取水口等影响水环境的因素也要进行相应概化。若排污口距离较近,可把多个排污口简化成集中的排污口。
2)基础资料调查与评价。包括调查与评价水域水文资料(流速、流量、水位、体积等)和水域水质资料(多项污染因子的浓度值),同时收集水域内的排污口资料(废水排放量与污染物浓度)、支流资料(支流水量与污染物浓度)、取水口资料(取水量,取水方式)、污染源资料等(排污量、排污去向与排放方式),并进行数据一致性分析,形成数据库。
3)选择控制点(或边界)。根据水环境功能区划和水域内的水质敏感点位置分析,确定水质控制断面的位置和浓度控制标准。对于包含污染混合区的环境问题,则需根据环境管理的要求确定污染混合区的控制边界。
4)建立水质模型。根据抚顺市水体的特点,选择一维模型进行水质模拟计算。在进行各类数据资料的一致性分析的基础上,确定模型所需的各项参数。
5)容量计算分析。应用设计水文条件和上下游水质限制条件进行水质模型计算,利用试算法(根据经验调整污染负荷分布反复试算,直到水域环境功能区达标为止)或建立线性规划模型(建立优化的约束条件方程)等方法确定水域的水环境容量。
6)环境容量确定。在上述容量计算分析的基础上,扣除非点源污染影响部分,得出实际环境管理可利用的水环境容量。
6.1.2 .2 计算结果
经过各河段水环境容量计算,得出在设计条件下,抚顺市COD的环境容量为3.3万吨,氨氮的环境容量为0.17万吨。考虑入河折减,反算出抚顺市COD最大允许排放量为3.5万吨,氨氮最大允许排放量为0.18万吨。
在抚顺市3.3万吨COD容量中,1.8万吨属于大伙房水库上游的社河、苏子河和浑河。上述河流(河段)2002年COD仅入河量为5000吨。鉴于大伙房水库作为大型城市集中式饮用水源地的特殊地位,为确保其水质不受污染,水库上游水体的水环境容量不应利用。
非点源污染对水体水质的贡献在此未作定量描述,在水质模拟计算时确定了将非点源污染作为本底扣除,并且在水污染物总量控制指标制定时加以考虑的原则。根据相关研究成果,北方地区非点源污染对水体水质的贡献在20%-30%。由于本次计算取10年最枯月流量为设计水文条件,而在枯水期非点源污染对水体水质的贡献不大,故取下限,本规划将水环境容量的20%留作非点源排放,不进行总量分配。
扣除大伙房水库上游河流(河段)不应被利用的水环境容量,以及非点源排放量,抚顺市可利用COD容量约为1.7万吨,COD最大允许排放量为1.9万吨,可利用氨氮容量约为0.13万吨,氨氮最大允许排放量为0.14万吨。
为实现水体水质目标,在2004年污染物排放量的基础上,COD必须削减1.3万吨以上,氨氮需削减0.18万吨以上。
二基于资源的人口环境容量
6.2.1 土地资源约束下的人口环境容量
土地承载力约束下的人口规模取决于不同类型生态敏感区的人口平均密度以及规模大小。人口平均密度的确定既要考虑到国家有关规范、标准,又要考虑到城市所在地域的自然环境条件的特点,同时又要满足城市居民安全卫生生活的要求。生态敏感性分区的人口规模确定则既受城市自然环境条件限制,又受城市行政辖区范围限制。
利用生态敏感性分区界定的不同类型区面积及其对应的人口密度,可相对客观地估算城市或区域尺度上的适宜人口规模,其计算公式为:
P = ∑Si × Di
其中:P表示区域人口规模(万人);Si表示第i种生态敏感性分区的面积(km2);Di表示第i种生态敏感性分区的平均人口密度(万人/km2)。
以下从市域(三县四区,面积11272.1平方公里)和市区(四区,面积713.6平方公里)两个层次分别分析不同类型土地生态敏感性的面积。
6.2.1 .1 土地生态敏感性分析
生态敏感性是指在不损失或不降低环境质量的情况下,生态因子对外界压力或外界干扰适应的能力。城市是一个由自然、经济、社会子系统组成的生态系统,因此城市生态敏感度是城市在各种不同的生态要素综合作用下,表现出来的对人类活动的承受能力。根据2004年抚顺市的遥感TM影象的解译结果,结合土地利用现状,本专题基于对生态环境的保护将规划区分为三类:
生态敏感区
生态敏感区为生态环境脆弱、自调节和恢复能力较弱、易受外界环境扰动的地区,其生态环境的优劣对整个区域生态至关重要。此类功能区主要包括:自然及历史文化保护区、林地和森林公园、湿地保护区、水土流失及洪涝灾害区、河流及水源保护区。
生态保护区
生态保护区是指起生态协调和环境净化作用的区域。此类生态功能区主要包括:1)生态绿地(园地以及组团之间的绿化隔离带等);2)农田耕地(旱地、水田、池塘等);3)水库漫过的湿地和传统的多灌木区,以及沿道路公路、水域、起伏地段和其他利用地边缘林带。
生态开敞区
生态开敞区是指环境容量较高、整体生态功能协调,可进行适当开发建设的区域。生态开敞区主要包括:1)城市建设用地;2)村镇建设用地;3)交通用地。其中科研文教区、村镇工业园区、居住区和商业金融区都属于适宜建设区。此外,对于周边工业影响不大、松散型的村落片区,除其中部分农业区作为农田生态保护区进行保护外,其他大部分区域可进行适当的开发,注重整体生态环境的可持续发展,开发强度和密度都应根据用地条件和环境容量进行调整。
从开发建设强度上看,生态开敞区可进一步细分为两大类:① 低密度限制性开发区和 ② 适度建设性开发区。低密度限制性开发区主要是指各镇的建设用地;适度建设性开发区则主要指市区中的建设用地和部分未利用土地。
经分析和估算,抚顺市市域和市区不同类型生态敏感区的面积如表6-2所示。
表6-2 市区和全市域各类生态敏感性面积
生态敏感性分区 |
生态敏感区 |
生态弱敏感区 |
生态开敞区 |
总面积 |
市区(km2) |
510 |
51.6 |
152 |
713.6 |
市域(km2) |
9881 |
641.1 |
750 |
11272.1 |
6.2.1 .2 基于土地资源的人口环境容量
针对不同的生态敏感性分区,借鉴相似区域人口密度情况,确定以表6-3所示的人口密度界定土地承载力约束下的人口规模。
表6-3不同生态敏感性分区的人口密度界定
生态敏感性分区 |
生态敏感区 |
生态弱敏感区 |
生态开敞区 |
人口密度 |
0.05-0.10 |
0.30-0.40 |
0.70-0.80 |
根据上表中的界定数据,抚顺市人口环境容量计算结果如表6-4所示。
表6-4 市区和全市域土地资源可支撑的人口环境容量
范围 |
2005年 |
土地面积 |
可承载人口下限(万) |
可承载人口上限(万) |
市区(km2) |
141.0 |
713.6 |
147 |
193 |
市域(km2) |
240.9 |
11272.1 |
1211 |
1845 |
6.2.2 水资源约束下的人口环境容量
6.2.2 .1 市域的水资源人口环境容量
对于大范围的水资源承载力可以用以下公式初略匡算:
C1 = W1 /(V1*365/1000)
其中:C1为水资源可承载的市域人口容量(万人);W1为可利用的多年平均水资源量(万立方米);V1为人均综合用水量指标(升/日·人)。
根据前面的分析,抚顺市境内多年平均水资源可利用总量为30.61亿立方米,但95%保证率下的水资源量仅11.97亿立方米。根据以前的研究成果,对于北方城市,人均综合用水量指标通常可按照城市综合用水量
6.2.2 .2 市区的水资源人口环境容量
对于小范围的水资源承载力可以用以下公式初略匡算:
C2 = W2 * R /(V2*365/1000)
其中:C2为水资源可承载的市区人口容量(万人);W2为市区可利用的多年平均水资源量(万立方米);R为居民生活用水所占的比重;V2为城市居民生活用水量指标(升/日·人)。
根据水利部门资料,抚顺市蓄水、引水和提水总供水能力为9.35亿m3/年,分配给市区(四区)的总供水约为3亿m3/年(W2)。2004年抚顺市区用水的构成比例,农业灌溉占52.7%、林牧渔用水占1.2%、工业用水占24.4%、城镇生活用水占15.8%、农村生活(人畜饮水)用水占3.8%、生态环境用水占l.6%。随着工业重复用水效率的提高和农业节水灌溉手段的实施,未来提供给城乡居民生活用水的比例将会大幅度提升,据此以居民生活用水占20%(R)来计算用于居民生活用水的水资源量。
从居民人均生活用水量上看,按照城市居民生活用水量国家标准(GB/T50331—2002),抚顺市区人均用水80
附注
中华人民共和国国家标准(GB/T 50331—2002),城市居民生活用水量标准(主编部门:中华人民共和国建设部;批准部门:中华人民共和国建设部;施行日期:
1.总则(略)
2.术语
2.0.2城市居民生活用水:指使用公共供水设施或自建供水设施供水的,城市居民家庭日常生活的用水。
2.0.3日用水量: 每个居民每日平均生活用水量的标准值。
3.用水量标准
3.0.1城市居民生活用水量标准应符合下表的规定。
地域分区 |
日用水量(L/人.d) |
适用范围 |
一 |
80~135 |
黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古 |
二 |
85~140 |
北京、天津、河北、山东、河南、山西、陕西、宁夏、甘肃 |
三 |
120~180 |
上海、江苏、浙江、福建、江西、湖北、湖南、安徽 |
四 |
150~220 |
广西、广东、海南 |
五 |
100~140 |
重庆、四川、贵州、云南 |
六 |
75~125 |
新疆、西藏、青海] |
6.2.3 主要结论
根据以上分析,基于土地资源和水资源的抚顺市人口环境容量如表6-5所示。
表6-5 市区和全市域的人口环境容量
范围 |
2005年 |
基于土地资源 |
基于水资源 |
市区(km2) |
141.0 |
147 ~ 193 |
122 ~ 205 |
市域(km2) |
240.9 |
1211 ~ 1845 |
570 ~ 1458 |