水资源学教程-水资源保护

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第七章水资源保护水资源保护（waterresourcesprotection），是通过行政、法律、工程、经济等手段，保护水资源的质量和供应，防止水污染、水源枯竭、水流阻塞和水土流失，以尽可能的满足经济社会可持续发展对水资源的需求。 成分极其复杂，量大面广，有毒物质含量高7.1水污染特征分析7.1.1水体中污染物的来源一般来讲，水体中的污染物来源主要包括以下三个方面：①工业生产过程排出的废水、污水和废液等，统称工业废水；②人们日常生活中排出的各种污水混合液，统称生活污水；③通过土壤渗漏或排灌渠道进入地表和地下水的农业用水回归水，统称农田退水；④大气环流中的各种污染物质（如汽车尾气、酸雨烟尘等）的沉降，也是水体污染的来源。 7.1.2水污染的分类按污染的属性分类物理性污染化学性污染生物性污染按污染源的分布状况分类点源污染工业废水和城镇生活污水的排放所造成的污染面源污染流域广大面积上的降雨径流污染 按照受污染水体的分类河流污染湖泊污染水库污染地下水污染容易消除与控制，污染影响范围大难治理过程缓慢，不易发现和难以治理沉淀作用强，稀释混合能力较差 7.1.3水污染的主要危害水污染能使水体产生物理性、化学性和生物性的危害。指恶化感官性状，减弱浮游植物的光合作用，以及由热污染、放射性污染带来的一系列不良影响指化学物质降低了水体自净能力，毒害动植物，破坏生态系统平衡，引起某些疾病和遗传变异，腐蚀工程设施等主要指病源微生物随水传播，造成疾病蔓延 水体中含有不同的污染物产生的危害也是不相同的。①水体中氮、磷等营养元素增多会引起富营养化现象。②重金属毒性强，饮用水含微量重金属，即可对人体产生毒性效应。③石油类污染物进入水体后会影响水生生物的生长，降低水资源的使用价值，降低水产品的使用价值。④酚类化合物具有较弱的毒性。长期摄入超过人体解毒剂量的酚，会引起慢性中毒。⑤水体中氰化物含量超标能抑制细胞呼吸，引起细胞内窒息，造成人体组织严重缺氧的急性中毒。⑥病原微生物可引起各类肠道传染病。 7.2水功能区划分7.2.1水功能区划分的目的⑴确定各水域的主导功能及功能顺序，制定水域功能不遭破坏的水资源保护目标。⑵科学地计算水域的水环境容量，达到既能充分利用水体自净能力、节省污水处理费用，又能有效地保护水资源和生态系统、满足水域功能要求的目标。⑶排污口的优化分配和综合整治，将水资源保护的目标管理落实到污染物综合整治的实处，从而保证水功能区水质目标的实现。 7.2.2水功能区划分的指导思想及原则⑴指导思想水功能区划分应结合流域或区域水资源开发利用规划及经济社会发展规划，并根据水资源的可再生能力和自然环境的承受能力，科学合理地开发和保护水资源，促进经济社会和生态系统的协调发展，实现水资源可持续利用，保障经济社会的可持续发展。 ⑵基本原则前瞻性统筹兼顾，突出重点分级与分类相结合水质与水量统一考虑便于管理，实用可行 7.2.3水功能区划分的步骤和依据我国目前的水功能区划分采用的是两级体系，即一级区划和二级区划。一级区划要求在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；二级区划主要协调各用水部门之间的关系。根据图7-1水功能区体系的示意图所示，进一步详细阐述一级区划和二级区划的步骤及依据。 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一级区划二级区划图7-1水功能区划分级分类体系示意图 ⒈一级区划水功能一级区划分的程序是：首先划定保护区，然后划定缓冲区和开发利用区，最后划定保留区。⑴保护区，是指对水资源保护、饮用水保护、生态系统和珍稀濒危物种的保护具有重要意义的水域。其划分依据为：①源头水保护区，即重要河流的源头河段划出专门涵养保护水源的区域；②国家级和省级自然保护区范围内的水域；③已建的和在规划水平年内建成的跨流域、跨省区的大型调水工程水源地及其调水线路；④对典型生态、自然环境保护具有重要意义的水域。 ⑵缓冲区，是指为协调省际间或矛盾突出的地区间的用水关系而划定的水域。其划分依据为：①跨省、自治区、直辖市行政区域河流、湖泊的边界水域；②河流沿线上下游地区间或部门间矛盾比较突出或者有争议的水域，缓冲区的长度视矛盾的突出程度而定。 ⑶开发利用区，是指具有满足工农业生产、城镇生活、渔业、娱乐和净化水体污染等多种功能要求的水域和水污染控制、治理的重点水域。其划分依据为：取（排）水口较集中，取（排）水量较大的水域（如流域内重要城市河段、具有一定灌溉用水量和渔业用水要求的水域等）。具体划分可参见水功能二级区的划分方法。 ⑷保留区，是指目前开发利用程度不高，但为今后开发利用和保护水资源而预留的水域。保留区内水资源应维持现状不遭破坏。其划分依据为：①受人类活动影响较少，水资源开发利用程度较低的水域；②目前不具备开发条件的水域；③考虑到可持续发展的需要，为今后的发展预留的水域；④划定保护区、缓冲区和开发利用区后的其余水域。 ⒉水功能二级区的划分划分的程序是：首先，确定区划具体范围，包括城市现状水域范围以及城市在规划水平年涉及的水域范围；其次，收集划分水功能区的资料，包括水质资料、特殊用水要求、以及规划资料；第三，对各水功能二级区的位置和长度进行适当的协调和平衡，尽量避免出现从低功能区向高功能区跃变的情况；最后，考虑与区域水资源综合规划衔接，并进行合理性检查，对不合理的水功能区进行调整。 ⑴饮用水源区，是指为满足城镇生活用水需要而保留的水域。其划分依据为：根据已建生活取水口的布局状况，结合规划水平年内生活用水发展要求，将取水口相对集中的水域划为饮用水源区。划区时，尽可能选择在开发利用区上游或受开发利用影响较小的水域。⑵工业用水区，是指为满足城镇工业用水需要而保留的水域。其划分依据为：根据工业取水口的分布现状，结合规划水平年内工业用水发展要求，将工业取水口较为集中的水域划为工业用水区。 ⑶农业用水区，是指为满足农业灌溉用水需要而保留的水域。其划分依据为：根据农业取水口的分布现状，结合规划水平年内农业用水发展要求，将农业取水口较为集中的水域划为农业用水区。⑷渔业用水区，是指具有鱼、虾、蟹、贝类产卵场、索饵场、越冬场及洄游通道功能的水域，或养殖鱼、虾、蟹、贝、藻类等水生动植物的水域。其划分依据为：根据鱼类重要产卵场、栖息地和重要的水产养殖场来进行划分。 ⑸景观娱乐用水区，是指以景观、疗养、度假和娱乐需要为目的的水域。其划分依据为：根据当地是否有重要的风景名胜、度假、娱乐和运动场所涉及的水域来进行划分。⑹过渡区，是指为使水质要求有差异的相邻水功能区顺利衔接而划定的区域。其划分依据为：根据两个相邻水功能区的用水要求来确定过渡区的设置。 ⑺排污控制区，是指接纳生活、生产污废水比较集中，且所接纳的污废水对水环境无重大不利影响的区域。其划分依据为：在排污口较为集中，且位于开发利用区下游或对其他用水影响不大的水域。7.2.4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》（GB3838-2002）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，饮用水源区应按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ、Ⅲ类水质标准来定；工业用水区应按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅳ类水质标准来定；农业用水区应按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中V类水质标准来定； 渔业用水区应按照《渔业水质标准》（GB11607-89），并参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅱ～Ⅲ类水质标准来定；景观娱乐用水区应按照《景观娱乐用水水质标准》（GB12941-91），并参照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅲ～Ⅳ类水质标准来定；过渡区和排污控制区应按照出流断面水质达到相邻水功能区的水质要求选择相应的水质控制标准来定。 7.3污染源调查与预测7.3.1污染源调查⒈污染源调查的内容与目的污染源调查的目的是弄清水域中污染物的种类、数量、排放方式、排放途径以及污染源的类型和位置，判断主要的污染物和主要的污染源，为水资源保护与水环境治理提供依据。根据污染源分类的不同和调查目的不同，污染源调查可分为工业污染源调查、生活污染源调查和农业污染源调查。 ⑴工业污染源调查污染物生产量及排放途径：污染物种类、数量、成分、性质，排放方式、规律、途径，排放浓度、排放量，排放口位置、类型、数量，控制方法，历史情况，事故情况；污染处理工艺：治理方法、治理工艺、综合利用、投资、效果、运行费用、管理体制等；污染危害调查：包括人体健康危害调查、动植物危害调查、污染物危害造成的经济损失调查、危害生态系统情况调查；生产发展情况调查：包括生产发展方向、规模、指标、布局、污染的治理计划及预期效果等。 ⑵生活污染源调查城市居民人口调查：总人口、总户数、流动人口、年龄结构、密度；居民用水排水状况：居民用水类型（集中供水或分散自备水源）、居民生活人均用水量，办公、旅馆、餐饮、医院、学校等的用水量、排水量、排水方式及排污途径；城市污水和垃圾的处理和处置：城市污水处理总量，污水处理率，污水厂的个数、分布、处理方法、投资、运行和维护费用，处理后的水质；城市垃圾总量、处置方式、处置点分布、管理人员、管理水平、投资和运行费用等。 ⑶农业污染源调查农药的使用：调查使用的农药品种、数量、使用方法、有效成分含量、使用时间、农作物品种、使用的年限；化肥的使用：施用化肥的品种、数量、方式、时间；农业废弃物：作物茎、杆、牲畜粪便的产量，处理和处置方式及其综合利用情况；水土流失情况：水土流失面积以及水土流失量。⒉污染源调查的方法污染源调查方法可分为普查、详查、重点调查和典型调查。 普查就是对各类污染源进行全面调查。详查是在普查的基础上，针对那些排放量大、影响范围广泛、危害严重的重点污染源而进行的详细调查。重点调查是选择一些对环境影响较大的污染源进行细致调查的方法。典型调查是根据所研究问题的目的和要求，在总体分析的基础上有意识地对区域内一些具有代表性污染源进行细致调查和剖析的调查方法。⒊污染物排放量的估算确定污染物排放量的方法主要有统计报表法、现场调查法、排污系数法等。 ⑴统计报表法统计报表法是指排污单位按照统一的表格形式所规定的填报内容和指标要求等，经实际统计后向上级提交报表的方法。⑵现场调查法现场调查法是通过对某个污染源进行现场测定，得到污染物的排放浓度和流量，然后计算出排放量。⑶排污系数法排污系数法也称经验估算法，它是根据生产过程中单位产品的经验排污系数和产品产量计算污染物排放量。 计算公式为：Q＝KWT式中：Q为污染物排放量；K为单位产品的经验排放系数；W为某种产品的单位时间产量；T为时间。⒋污染物入河量的估算污染物入河量，指由入河排污口进入水功能区的污废水量和污染物量。 进入河流的污染物量占污染物排放总量的比例通常用污染物入河系数来表示，其计算公式如下：式中：kr为入河系数；W河为污染物入河量；W排为陆域各污染源的污染物排放量。可采用典型调查法来推求各污染源的入河系数。 典型调查法的原理是，首先选取设置有独立入河通道或入河排污口的污染源，分别在污染源排放口和入河排污口监测污染物排放量和入河量，可求得污染物的入河系数；再选取各类典型水域和河段，监测其所对应的陆域范围内所有污染源的污染物排放量和水域内所有排污口的污染物入河量，可求得典型水域所对应的陆域范围的污染物入河系数。因排水区域环境状况的不同和污水性质的差异，污染物入河系数变化较大，一般在0.5～0.9之间。 对有水质水量资料的入河排污口，根据污废水排放量和水质监测资料，按下式估算主要污染物入河量：W河＝Q河×C河式中：W河为污染物入河量；Q河为污废水入河量；C河为污染物的入河浓度。对于有污染源排污资料而无入河排污口资料的排污口，其污染物入河量可先用典型调查法计算出入河系数，再通过下式计算污染物入河量：W河＝kr×W排 7.3.2污染源预测污染源预测就是要估计未来某一水平年或几个水平年污染源所排放的污染物的特性，从而为水资源保护提供基础数据。⒈资料的收集和整理总的来说，预测所需要的资料可分为两大类：一类是描述污染源自身特征的资料；另一类是对污染源产生外部影响的资料。 此外，还需要对资料进行归纳、整理和插补。在污染源预测中，经过对大量原始资料的整理，可以获得某地区近年万元产值的排污量、人均排污量、工业增长率、人口增长率、各行业排污类型等资料，这些资料将直接用于污染源预测。⒉污染源排放量预测规划水平年污染源排放量预测由城镇生活污染源预测和工业污染源预测两部分组成。 生活污染源排放量的增长主要与城市居住人口数量增长和居民生活水平提高有关；工业污染源排放量的变化主要与区域工业结构、生产工艺条件、工业规模和管理水平等有直接关系。⑴生活污水量预测生活污水量预测计算公式为：Q生＝0.365·F式中：Q生为生活污水量，万m3；为预测年份人口数，万人；F为人均生活污水量，L/(d·人)；0.365为单位换算系数。 预测年份人均生活污水量可由该年份的人均生活需水量乘以排放系数来估算。预测年份人口数采用地方规划人口数，当无地方规划时，可根据人口预测模型计算得到。人口预测模型计算公式为：式中：P为规划水平年的总人口数；N为基准年的总人口数；R为规划期内的人口年平均增长率；n为规划水平年距基准年的年数。 ⑵工业废水量预测工业废水量预测的计算公式为：式中：Q工为预测年份的工业废水量，万m3；D为预测年份工业产值，万元；G为基准年万元产值工业废水量，m3/万元；△p为预测年份工业用水重复利用率的增长率，%；p1、p2为基准年和预测年工业用水重复利用率，%。在工业废水量预测中，工业产值采用该地区工业规划值。万元工业产值废水量由基准年工业产值和工业废水排放量计算求得。 ⑶污染物排放量预测生活污水和工业废水中污染物排放量预测计算公式为：式中：W为预测年份某污染物排放量，t；Q为预测年份生活污水和工业废水排放量，万m3；Q0为基准年生活污水和工业废水排放量，万m3；C0为含某污染物废水的排放标准，mg/L；W0为基准年某污染物排放量，t。当某污染物基准年平均浓度大于排放标准时，按排放标准计算总量。 当平均浓度低于排放标准时，用平均浓度计算总量，其计算式由上式变换为下列形式：⒊污染物入河量预测在对规划水平年污染源排放量预测的基础上，进而对污染物入河量进行预测。首先，要确定规划水平年的污染物入河系数。 在确定规划水平年污染源排污的入河系数时，要在对研究区现状入河系数进行调查的基础上，对规划水平年的城市化水平和城市发展规划进行充分分析，研究城市规模发展、截污工程建设、管网改造、污水入河方案调整和排污口优化等基础设施的改变及对污染物入河系数的影响。要紧密结合规划水平年区域及城市产业布局和工业结构调整的规划，充分考虑可能造成预测区域污染物组成和污染物入河系数变化的因素，确定预测的基本参数。 在实际工作中，根据实际情况和综合考虑上述因素，经对现状值进行适当的修正和调整后，作为规划水平年污染物的入河系数。在其他条件不变的情况下，污染物入河系数确定的一般规律是：集中排污比分散排污值大，有汇水管网条件的比无汇水管网条件的值大，无集中污水处理设施的比有集中污水处理设施的值大，短距离排污比长距离排污值大，不易降解的废污水比易降解的废污水值大。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，即可求出规划水平年的污染物入河量。 为什么要确定设计水文条件？7.4水环境容量的计算与分配7.4.1水环境容量的计算水环境容量主要是由水功能区的水质目标和水体的稀释、自净能力来决定的。在计算水环境容量时，首先要分析与之相关的各种因素，进而选择适当的水质数学模型来计算水环境容量的大小。⒈设计水文条件的确定水环境容量计算的水文设计条件，以计算断面的设计流量或水量表示。河流常采用设计流量，湖泊或水库则采用设计水位或设计蓄水量。 ⒉水质目标浓度Cs和背景浓度CB的确定水质目标浓度Cs可参考水功能区水质目标的拟定原则，或按照水资源保护规划的实际要求来制定。背景浓度CB可按照以下方法来确定：在有资料的情况下，可选用相应水功能区的水质实测资料作为水质背景浓度CB；在资料不足或无资料的情况下，可根据上一个水功能区的水质目标浓度来确定水质背景浓度CB，即上一个水功能区的水质目标浓度就是下一个功能区的水质背景浓度CB。 ⒊水质模型的选择通常，可供选择的水质模型很多，在实际应用时可根据需要来选择合适的模型。一是要视计算对象的需要和所掌握的资料的多少；二是尽可能采用简单模型解决问题。不论采用哪种水质模型，都要对所采用的模型进行检验。在选定水质模型后，再结合给定的设计水文条件、水质目标浓度Cs和背景浓度CB来求出相应水功能区的水环境容量。 7.4.2污染物排放总量控制⒈实施污染物排放总量控制的意义对污染物采取单一的浓度控制，虽然可以使污染源达标排放，但有时却超出了河流的纳污能力，使河流受到严重污染。再加上全国性的工业废水排放标准往往不能把所有地区和所有情况都包括进去，在执行过程中会遇到一些具体问题。为了解决这些问题，可以采取总量控制的方法。总量控制是根据受纳水体的水环境容量，将所有污染源的排污总量控制在水体所能承受的范围之内，即污染源的排污总量要小于水环境容量 ⒉污染物控制量和削减量的确定根据总量控制原则，污染物入河量应该与相应水功能区的水环境容量相适应。必须对进入水功能区的污染物入河量和陆域污染源排放量进行控制和削减。⑴污染物入河控制量污染物入河控制量是根据水功能区的水环境容量和污染物入河量，并综合考虑水功能区的水质状况、当地科技水平和经济社会发展速度等因素，来确定污染物进入水功能区的最大数量。 不同的水功能区入河控制量可采用下面的方法来确定：当污染物入河量大于水环境容量时，以水环境容量作为污染物控制量；当污染物入河量小于水环境容量时，以现状条件下污染物入河量作为入河控制量。⑵污染物入河削减量将水功能区的污染物入河量与其入河控制量相比较，如果污染物入河量超过污染物入河控制量，其差值即为该水功能区的污染物入河削减量。 ⑶污染物排放控制量为保证水功能区的水质符合水域功能要求，根据陆域污染源污染物排放量和入河量之间的关系表达式，由水功能区污染物入河控制量所推出的水功能区相应陆域污染源的污染物最大排放数量，称为污染物排放控制量。⑷污染物排放削减量水功能区相应陆域的污染物排放量与排放控制量之差，即为该水功能区陆域污染物排放削减量。 7.4.3水环境容量的分配水环境容量的分配，是根据排污地点、数量和方式，结合污染源排污量削减的优先顺序和技术、经济的可行性等因素，对各控制水域分配水环境容量。⒈水环境容量分配原则公平原则效率原则水环境容量充分利用原则体现水功能区差异的原则 ⒉常用的分配方法介绍⑴等比例分配法等比例分配法是在承认各污染源排放现状的基础上，将受总量控制的允许排放总量等比例地分配到各水功能区或污染控制单元所对应的污染源中，各污染源等比例分担排放责任。⑵按贡献率削减分配法按贡献率削减分配法是按照各污染源对总量控制区域内环境质量的影响程度大小，按污染物贡献率大小来削减污染负荷。 ⑶费用最小分配法费用最小分配法是以治理费用作为目标函数，以环境目标作为约束条件，使系统的污染治理投资费用总和最小，求得各污染源的允许排放负荷。其分配采用的方法是优化方法，通过优化方法求得的结果能反映系统整体的经济效益、社会效益和环境效益。 7.5生态需水量的估算*7.5.1生态需水量的界定生态需水量是指以水循环为纽带、从维系生态系统自身的生存和环境功能角度，相对一定环境质量水平下客观需求的水资源量。进一步来说，维系生态系统最基本的生存条件及其最基本环境服务功能所需求的水资源阈值，通常称为最小生态需水量。 从生态需水量的定义可以看出，其有以下内涵：①生态需水量要符合生态系统自然的时间和空间分布规律。②生态需水量是指一个流域内生态系统整体的需水量，而不是仅指某类生物个体或群体的需水量。③计算生态需水量的目的是寻求保障流域内生态系统稳定和健康的水资源合理开发利用的阈值。④生态需水量的计算应该是在满足水循环要求的基础上来实现。 7.5.2生态需水量的计算方法通常，按水资源的补给功能将流域划分为河道外和河道内两部分，并以此分别计算各部分的生态需水量。河道外生态需水量为水循环过程中扣除本地有效降水后，需要占用一定水资源量以满足植被生存耗水的最基本水量。河道内生态需水量是维系河流或湖泊生态平衡的最小水量。 森林计算公式选择耦合水循环界面过程和特征城市河湖…区域生态需水量区域生态系统河道内系统草地灌木…河流湿地河道内生态需水量河道外生态需水量进行生态系统分区提取面积等信息河道外系统蒸发量确定平衡关系（水沙、水盐、水热、水量）资料收集、问题诊断是否满足水量平衡控制是否 ㈠河道外生态需水量计算方法其计算步骤为：依据一定的标准，将河道外的生态系统进行逐级分区，并识别出不同生态分区中植被（林、灌、草等）覆盖的土地类型面积；参考相关国家生态实验站的草地需水实验、林地需水实验等文献资料，确定不同区域不同植被类型的蒸发量；根据不同植被类型的空间分布情况，扣除其消耗的有效降雨量后，确定其消耗的水资源量，即为现状条件下各种植被的河道外生态需水量。 ⒈生态分区为了能从空间上反映出区域现有生态系统的分布、组成特点，生态建设的布局和侧重点，以及生态需水的差异性规律，有必要对区域自然地理范围进行区划以反映不同气候条件（降水和蒸发）和水文因素（径流）对生态系统的影响。以西北地区为例，介绍生态分区的实施原则和结果。⑴生态分区的原则不同区域地理气候、水（分）热（量）组合的差异性原则 自然环境条件的相似性和差异性原则行政界域、水资源分区完整性原则水资源条件主导性原则⑵西北生态分区根据以上分区原则，将西北地区划分为5个一级分区，16个二级分区。在二级生态分区内，可通过遥感系统收集的土地利用图提取相应生态系统的面积资料，为生态需水量的计算提供基础资料。 黄土高原东南部亚区秦岭北坡亚区洮河、白龙江流域亚区阿尔泰山山地亚区天山亚区祁连山山地亚区锡林郭勒高原亚区阴山—鄂尔多斯草原亚区准噶尔盆地亚区阿拉善高原亚区河套灌区亚区河西走廊半荒漠区亚区青海高原亚区塔里木盆地亚区柴达木盆地亚区青藏高原亚区 ⒉量化方法针对西北地区，可根据相应的土地资源分类标准将林地和草地划分为有林地、灌木林、疏林地、其他林地、高覆盖度草地、中覆盖度草地和低覆盖度草地七种类型。根据不同地区不同植被类型的蒸腾量ETi，估算出当地的河道外生态需水量，其计算公式为：式中：Wout为河道外生态需水量，m3；Ai为某种植被i相应的面积，m2；ETi为某种植被i的年总蒸发量，mm；P为年降水量，mm；n为植被类型数量。 在干旱地区，当土壤的含水量θ大于土壤的临界含水量θk时，植被的蒸发是充足的，不受土壤水分的限制；而当土壤的含水量小于土壤的凋萎含水量θp时，植被的蒸散发停止，植被趋于凋萎。干旱地区植被的实际蒸发Eci计算公式可表达为：式中：βi为某种植被的郁闭度；Kci为某种植物的蒸发系数；E0为水面蒸发量。反映森林中乔木树冠遮蔽地面程度的指标，由林冠的投影面积与林地面积之比计算 以一年为时间区间，对上式进行时间积分，可以得到某种植物相应的年蒸发量为：式中：为某种植物年平均蒸发系数；为年水面蒸发量；为土壤的年平均含水量相对系数。㈡河道内生态需水量计算方法一般河道内需水需考虑以下几个方面：①维持河流的水环境容量；②河流水生生物的保护和利用；③多沙河流的水沙平衡；④河流水力发电用水；⑤河流航运，等等。 在生态需水范畴内所指的河道内需水主要是指具有重大的社会、环境效益，包括防淤冲沙，水质净化，维持野生动植物生存和繁殖，维护沼泽、湿地一定面积等的生态需水，不包括诸如水力发电、航运等生产活动所需的水量。⒈非汛期河道基本生态需水量Wb非汛期河道基本生态需水量是指在一年的时间里尤其是枯水季节，为防止由于断流等情况可能导致河流生态功能受损河道所需要保持的水量。其计算方法到目前还没有统一，比较常用的是“标准流量设定法”。 ⑴7Q10法即采用90％保证率最枯连续7天的平均水量作为河流最小流量设计值。由于该标准要求比较高，鉴于我国的经济发展水平比较落后，一般河流采用最近10年最枯月平均流量或90％保证率最枯月平均流量作为最小生态需水量。⑵蒙大拿法以预先确定的河流年平均流量的百分数作为生态需水量估算的标准。该方法通常在研究优先度不高的河段中作为河流流量推荐值时使用，或作为其他方法的一种检验。 ⑶月（年）保证率设定法月（年）保证率设定法，是7Q10法和蒙大拿法的一种演化算法。它主要根据系列水文统计资料，在不同的月（年）保证率（如50%、75%、90%）前提下，以不同的天然径流量百分比作为河道生态需水量的等级，分别计算不同保证率、不同等级下的月（年）河道基本生态需水量。⒉河道输沙需水量Ws为了输沙排沙，维持冲刷与侵蚀的动态平衡所需要的那部分生态需水量称之为输沙平衡需水量，简称输沙需水量。 河道内水沙冲淤平衡问题，主要受河道外和河道内两方面因素的制约和影响。河道外的影响主要包括来水来沙条件，它与地质、地貌、降水等自然条件和流域土地资源利用、生态植被保护建设、水土流失治理，以及河流整治等诸多人工要素有关。河道内的影响主要是水动力学条件对河床边界冲刷作用的结果。一般情况下，根据来水来沙条件，可将河道输沙需水量分为汛期输沙需水量、非汛期输沙需水量和洪峰期输沙需水量。 对于北方河流系统而言，汛期的输沙量约占全年输沙总量的80％左右，即河流的输沙功能主要在汛期完成。汛期输沙需水量可由下面的公式计算得出：式中：Ws为汛期输沙需水量；St为汛期多年平均输沙量；Cmax为多年最大月平均含沙量的平均值；Cij为第i年第j月的月平均含沙量；n为统计年数。 ⒊生物栖息地维持水量We生物栖息地维持水量，是指维持河流、湖泊、湿地等生物栖息场所处于健康、平衡的良好状态，并能发挥其正常生态功能所需要的水量。⑴河道湿周法河道湿周法是利用河道湿周（指断面上水体与河床接触的那部分长度）作为栖息地的质量评判指标来估算期望的河道内流量值。湿周法是基于生态学假设，即保护好临界区域的水生物栖息地的湿周，也将对非临界区域的栖息地提供足够的保护。 该法需要确定湿周与流量之间的关系。这种关系可从多个河道断面的几何尺寸～流量关系实测数据经验推求，或从单一河道断面的一组几何尺寸～流量数据中计算得出。湿周法河道内流量推荐值是依据湿周～流量关系图中影响点（即湿周～流量关系曲线中的拐点）的位置而确定。影响点图7-4湿周与流量的关系曲线 ⑵R2CROSS法该种方法的河流流量推荐值是基于这样的假设，即浅滩是最临界的河流栖息地类型，而保护浅滩栖息地也将保护其他的水生生物栖息地。R2CROSS法适用于一般浅滩式的河流栖息地类型。⑶最小水位法最小水位法是指根据湖泊或湿地生态系统的水位和水深来确定其生态需水量的计算方法。 最小水位法可表达为，维持湖泊或湿地不同生态系统需求和满足不同环境功能的最小水位中的极大值与水面面积的乘积，可由下面的公式计算得出：式中：Hmin为维持湖泊不同生态系统需求和满足不同环境功能的最小水位中的极大值；S为水面面积。⒋环境纳污需水量Wp不同水体的水力学特性不同，选用的纳污能力计算方法也有所不同。 ⑴河流纳污需水量计算方法由一定目标下的水环境容量推求河流的最小设计流量。首先将河流划分为若干河段，并将每一小段看作是一个闭合水体，由河流水质模型计算每个河段的水质浓度、污染物入河量和水环境容量，由此计算该河段的环境纳污需水量Qvi（i＝1，2，…，n），最后对各河段求和即可得到整个河流的环境纳污需水量。Qvi必须同时满足以下条件：①Qvi≥λ×Qwi；②Qvi≥Qni(p)（p≥p0），其中λ为河流稀释系数；Qwi为i河段达标排放的污水总量；Qni(p)为在不同设计保证率p下i河段的河道流量。 ⑵湖泊生态需水量计算方法根据湖泊的稀释、自净功能来计算纳污需水量。在现状排放量已定的情况下，满足湖泊稀释、自净能力所需的最小需水量如下：式中：V为枯水期湖泊所需最小蓄水量；△T为枯水期时段，取决于湖泊水位年内的变化；Qc为现状污废水排入量；Cs为水质目标浓度；CB为背景值浓度；K为水体中污染物的降解系数；qs为计算时段内从湖泊中排泄的流量。 ⒌城市河湖需水量Wc目前，对城市河湖需水量的计算主要有两种方法：直接计算法、间接计算法。直接计算法，就是根据城市河湖水面面积乘以需水定额直接计算得到，计算公式为：式中：A为城市河湖水面面积；WD为单位水面需水定额。 间接计算法，是根据城市人均河湖生态需水指标乘以人口数间接计算得到。计算公式为：式中：P为城市人口总数；U为人均城市河湖需水指标。由于河道内用水在满足某一种主要需水目标时，还可兼顾其他用水要求，因此，河道内的生态需水量不是上述各项分量的简单累加，而要根据它们在水循环过程中的相互关系来综合计算。 一种简化的河道内生态需水量计算方法为：Win＝Wb＋Ws＋We＋Wp＋Wc－Wd式中：Win为河道内总的生态需水量；Wb为非汛期河道基本生态需水量；Ws为河道输沙需水量；We为生物栖息地维持水量；Wp为环境纳污需水量；Wc为城市河湖需水量；Wd为河道内生态需水量重复计算部分。 7.6水资源保护的内容、步骤和措施7.6.1水资源保护的内容和目标水资源保护是为了防止因不恰当的开发利用水资源而造成水源污染或破坏水源，所采取的法律、行政、经济、技术等综合措施，以及对水资源进行积极保护与科学管理的做法。水资源保护主要包括水量和水质两个方面，具体内容包括：一方面是对水量合理取用及其补给源的保护，包括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，特别是保证生态需水的供给到位； 另一方面是对水质的保护，包括调查和治理污染源、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，其中按照水环境容量的大小进行污染排放总量控制是水质保护方面的重点。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。 7.6.2水资源保护的步骤调查水资源现状及存在的问题水功能区划工作预测不同水平年污染负荷变化计算水环境容量计算污染物控制量和削减量计算生态需水量水资源供需分析制定水资源保护措施 7.6.3水资源保护主要措施一般来讲，水资源保护措施分为工程措施和非工程措施两大类。⒈工程措施水资源保护可采取的工程措施包括水利工程、农林工程、市政工程、生物工程等措施。⑴水利工程措施通过水利工程的引水、调水、蓄水、排水等各种措施，可以改善或破坏水资源状况。 ①调蓄水工程措施通过在江河湖泊上修建一系列的水利工程（如水库和闸坝），改变天然水系的丰、枯水期水量不平衡状况，控制河川径流量，使河流在枯水期具有一定的生态用水量来稀释净化污染物质，改善水质状况。②进水工程措施从汇水区流出的水一般要经过若干沟、渠、支河而后流入湖泊、水库，在其进入湖库之前可设置渗滤沟、渗滤池、小型水库等工程措施来沉淀、过滤掉有害物质，确保水质达标后，再进入到湖库中。 ③江河湖库的底泥疏浚工程通过对江河湖库的底泥疏浚，可以将底泥中的营养元素、重金属等有害物质直接除去，这是解决河道底泥污染物释放的有效措施。⑵农林工程措施①减少面源在汇流区域内，应科学管理农田，控制施肥量，加强水土保持，减少化肥的流失。在有条件的地方，宜建立缓冲带，改变耕种方式，以减少肥料的施用量与流失量。 ②植树造林，涵养水源通过森林的综合作用，发挥其涵养水源和调节径流的效能。③发展生态农业建立养殖业、种植业、林果业相结合的生态工程，将畜禽养殖业排放的粪便有效利用于种植业和林果业，形成一个封闭系统，使生态系统中产生的营养物质在系统中循环利用，而不排入水体，减少对水环境的污染和破坏。⑶市政工程措施①加强污染源的综合治理 对于工业污染源，对环境危害严重的应优先安排资金、技术力量给予治理，确保污染物的排放满足总量控制要求。此外，在水环境综合整治中，还要坚持走集中与分散相结合的道路，在广大乡村设置小型的垃圾回收和处理设施，减小面源污染带来的危害。在工业污染源治理的同时，还要重视对城市生活污水、粪便以及垃圾的治理，逐步兴建生活污水处理厂和城市垃圾处理站，将污染物统一集中处理。 ②建设城市污水／雨水截流工程为了有效地控制水体污染，应对合流下水道的溢流进行严格控制，采取改合流制为分流制（即污水、雨水分别由不同下水道系统收集输送），优化排水系统，积极利用雨水资源等措施与办法。③建设城市污水处理厂并提高其处理效率考虑城市的自然、地理、经济及人文等实际情况、城市水污染防治的需要以及经济上的可行性等多方面因素的影响，对污水处理厂进行规划。 ⑷生物工程措施生物工程措施主要考虑利用水生生物及其食物链系统达到去除水体中氮、磷和其他污染物质的目的。⒉非工程措施⑴加强水质监测、监督、预测及评价工作⑵做好地表饮用水源地和地下饮用水源地的保护工作⑶积极实施污染物排放总量控制，逐步推行排污许可证制度⑷产业结构调整⑸水资源保护法律法规建设 Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！ Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！Thankyou！