CN112942230A - 面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，收集DEM高程数据；在人工湖选址地，绘制汇水分区单元界线与范围；计算汇水单元水环境污染总负荷；确定水质目标等级及对应的水质负荷浓度；计算满足环境容量下的人工湖的水域面积下限值域；计算满足枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域；本发明适用于城市规划编制阶城市人工湖水域面积规模的计算，尤其是土地利用方案初次生成阶段，可操作性强，成本较低；通过耦合污染负荷产量与水环境质量目标，从而计算得到人工湖的适宜规模；避免了因规划水体环境容量明显低于设计污染负荷产量而造成城市湖泊水体黑臭，提高了规划方案的科学性。

Description

面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法

技术领域

本发明涉及城市规划技术领域，具体是指面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法。

背景技术

城市人工湖是指位于城区或近郊的，人们有计划、有目的挖掘出来的一种湖泊，是非自然环境产生的 景观湖泊，以城市休闲游憩、微气候调节、景观提升等城市功能为主。

在当前城市规划编制过程中，城市人工湖水域面积多由人为主观确定，多考虑近人尺度下的景观塑造 或土地开发效益为主要目的，偏重于人工湖的社会属性，对自然属性的考虑往往不足，对水量、水质缺乏 快速、有效的量化计算手段，对湖泊的水环境容量、水量平衡可行性研究不足，易造成人工湖建成后水量 不足，水质较差的情况。

现有技术中，对人工湖面积的计算多以建成湖泊为对象，计算污染量、水量负荷平衡关系。而在城市 规划编制过程中，此类计算方法具有数据获取难度大、计算成本高、计算深度不一致等特征，在这个阶段 往往难以有效应用。

所以，一种适应于城市规划编制阶段的城市人工湖水域面积值域计算方法成为人们亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，实 现一定面积的汇水单元内水体环境容量负荷不小于城市各类污染源排放负荷，从而达到水系水质达标的目 的。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法， 包括以下步骤：

步骤1、收集DEM高程数据；

步骤2、在人工湖选址地，绘制汇水分区单元界线与范围；

步骤3、计算汇水单元水环境污染总负荷；

步骤4、确定水质目标等级及对应的水质负荷浓度；

步骤5、计算满足环境容量下的人工湖的水域面积下限值域；

步骤6、计算满足枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域。

作为改进，所述步骤1采用大地测量方法获取城市规划区域地形的DEM高程数据，测图精度不低于 1：200，成图精度不低于1：500；测图高程精度不低于水准V等。

作为改进，所述步骤2通过以下步骤划定人工湖的汇水分区单元界线与范围：

(1)利用测量过程得到的高程点数据基于GIS的3D分析模块进行不规则三角网的建立，并转化为网 格型连续高程表面；

(2)以Dem数据为基础，采用GIS的水文分析模块，通过洼地填充、水流方向计算、流量计算、汇 流提取、汇点识别以及流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；

(3)输入现状河流水系及已确定的规划河流水系数据，重新优化水文分析模型，重新生成汇流路径， 重新生成流域分区边界；

(4)输入不可穿越边界，包括：堤围、铁路以及高速公路，定义汇流路径不得穿越上述不可穿越边 界，进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；

(5)结合道路路网、行政边界、规划管理单元边界适当调整分区边界，形成最终的人工湖汇水分区 线及范围，同时得到汇水面积F。

作为改进，所述步骤3中的水体污染物类型包括生活污水直排污染、工业废水直排污染、污水处理厂 尾水污染、城市面源污染；选用枯水期作为计算的边界条件，具体过程如下：

所述生活污水直排污染测算方法如下：

查询城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册获取相关指标，计算生活污水直排负荷 W₁及水量Q₁：

W₁＝N×D₁×(1-m₁)×n₁ (1)

Q₁＝N×E₁×(1-m₁)×n₁ (2)

式中，W₁为生活污水直排负荷；Q₁为生活污水直排水量；N为汇水单元服务人口；D₁为人均污染物 排放当量；E₁为人均污水量指标；m₁为生活污水收集率；n₁为生活污水入河系数；

所述汇水单元服务人口通过规划建筑总面积及人均建筑面积计算获得；所述人均污染物排放当量通过 当地给水排水行业标准获得；所述污水收集率通过当地的排水专项规划或水务部门发展计划获取；所述入 河系数根据实际情况确定，一般取值1.0。

所述工业废水直排污染测算方法如下：

查询城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册获取相关指标，计算工业废水直排负荷 W₂及水量Q₂：

W₂＝Q₂×D₂ (3)

Q₂＝q₂×(1-m₂)×n₂ (4)

式中，W₂为工业废水直排负荷；Q₂为工业废水直排水量；D₂为相应产业类型的工业废水均值浓度； q₂为工业废水预测量；m₂为工业废水收集率；n₂为工业废水入河系数；

所述工业废水预测量根据城市控制性详细规划或排水专项规划获得；所述相应产业类型的工业废水均 值浓度根据各行业排水手册或实地取样获得；所述工业废水收集率通过当地的排水专项规划或水务部门发 展计划获取；所述工业废水入河系数根据实际情况确定，一般取值1.0；

所述污水处理厂尾水污染测算方法如下：

计算污水处理厂尾水污染负荷W₃：

W₃＝Q₃×D₃ (5)

式中，W₃为污水处理厂尾水污染负荷；Q₃为污水处理厂设计处理规模；D₃为污水处理厂设计尾水出 水浓度；

所述污水处理厂设计处理规模根据城市污水量预测量确定或参照排水专项规划进行确定；所述污水处 理厂设计尾水出水浓度标准一般参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)或地方标准选 取，其等级标准应符合环保部门或相关专项规划要求；

所述城市面源污染测算方法如下：

计算城市面源污染负荷W₄及水量Q₄：

W₄＝∑(Y_i×M_i×P_i×q₄) (6)

Q₄＝∑(M_i×P_i×q₄) (7)

式中，W₄为城市面源污染负荷；Q₄为城市面源污染水量；Y_i为第i个地块的污染负荷浓度；M_i为第 i个地块的总面积；P_i为第i个地块的综合径流系数；q₄为初期雨水污染控制降雨深度；不同用地性质综合 径流系数与污染负荷浓度参照表1：

表1不同用地性质综合径流系数与污染负荷浓度

用地类型	综合径流系数	污染负荷化学需氧量浓度COD(mg/L)
			居住用地	0.70	150
商业用地	0.80	400
			公服用地	0.60	200
工业仓储用地	0.85	400
			市政设施用地	0.60	200
其他建设用地	0.30	800
			水域	1.00	0
绿地	0.10	30
			道路	0.90	300

补水水源污染负荷值方法如下：

通过查询城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册获取相关指标，计算补水水源污染 负荷W₅及水量Q₅：

W₅＝Q₅×D₅ (8)

上式中，W₅为湖泊人工补水流量、山水基流、跨流域调水的污染负荷值；Q₅为湖泊人工补水流量、 山水基流、跨流域调水的稳定水量，D₅为补水水源污染浓度；

入湖污染总负荷W_总及总流量Q_总的测算：

W_总＝W₁+W₂+W₃+W₄+W₅ (9)

Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (10)

式中，W_总为汇水单元入湖污染总负荷值，COD总负荷为W_总COD；Q_总为进入湖泊总流量。

作为改进，所述步骤4确定水质目标等级及对应的水质负荷浓度的方法如下：

查询城市国土空间总体规划、相关专项规划、地方标准及行业手册确定水质目标，一般参照国标《地 表水环境质量标准》(GB 3838-2002)标准执行，分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类水目标；根据确定的标 准查询相对应的COD浓度目标值C_COD。

作为改进，所述步骤5计算满足环境容量下的人工湖的水域面积下限值域的方法如下：

根据沃伦威德尔模型：

设置初始条件t＝0,C＝C₀，则：

在时间趋于无穷，流量及污染物质进出稳定的情况下，达到平衡浓度：

式中，V为水域的体积；K₁为污染物质在水中的降解速度常数；C为污染负荷浓度；Q_总为水系的排 出流量；

保持稳定的湖泊水量体积V是式(14)实现的前提条件，即须保证流入湖泊水量不得小于湖泊损失及 流水的水量，水系的排出流量与进入湖泊总流量相等；

K₁为污染物质在水中的降解速度常数，也称污染物衰减系数；我国COD衰减系数K_1；COD一般在 0.009-0.470d^-1之间；所述污染物质在水中的降解速度常数的影响因素包括水力特征、微生物性质、温度、 PH值、溶解氧浓度以及悬浮固体；

所述COD浓度须满足：

C_COD≥C_平衡 (15)

由式(14)、(15)得：

即人工湖体积值域需满足：

由(17)式求出人工湖体积的下限值V_min，进而计算人工湖水域面积下限值：

式中，S_min为人工湖水域面积下限值；V_min为(17)式计算的人工湖体积下限值；h为人工湖设计枯 水期的常年平均水深，一般为1.0-2.0m。

作为改进，所述步骤6计算满足枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域的方法如下：

查询历年水文气象数据，得到多年年均最低月降雨量H及该月份的多年年均蒸发量R；

以最不利条件枯水期降雨最少月份为研究对象，计算人工湖水量平衡条件，得到：

F×H×P+Q₅≥S×R+S×G (19)

其中：

P＝[∑(M_i×P_i)]/F (21)

式中，F为人工湖汇水面积，H为多年年均最低月降雨量，P为人工湖汇水分区单元的综合径流系数，S为人工湖水域面积，R为最低月降雨量的多年年均蒸发量，G为人工湖的下渗系数，与土壤性质及防渗 措施相关，M_i为第i个地块的总面积；P_i为第i个地块的综合径流系数；

综上，计算出枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域：

根据步骤5和步骤6，面向水污染控制与水环境目标保障的人工湖水域面积值域为：

S_p＝[S_min，S_max] (23)

式中，S_p为人工湖水域面积值域。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明提供了一种污染负荷总量、水体环境容量概化计算方法，适用于城市规划编制阶城市人工 湖水域面积规模的计算，尤其是土地利用方案初次生成阶段，可操作性强，成本较低；

2、本发明通过耦合污染负荷产量与水环境质量目标，从而计算得到人工湖的适宜规模；避免了因规 划水体环境容量明显低于设计污染负荷产量而造成城市湖泊水体黑臭，提高了规划方案的科学性。

具体实施方式

本发明面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法的具体实施过程如下：

下面以一个具体实施案例对本发明的技术方案进行详细说明：

本发明中城市人工湖水域面积是指城市人工湖设计的最低水域面积，对应城市规划编制中的水域用地 类别E1。

某地区面向水污染控制与水环境目标的城市人工湖水域面积值域确定方法包括以下步骤：

步骤1、收集或测量DEM高程数据：

向当地部门收集城市规划区域地形高程数据，测图精度不低于1：200，成图精度不低于1：500；测 图高程精度不低于水准V等。

步骤2、在人工湖选址地，利用GIS模拟汇水单元分区线：

通过以下步骤划定人工湖模拟汇水单元分区：

(1)利用上述测量过程得到的高程点数据基于GIS的3D分析模块进行不规则三角网(TIN)的建立， 并转化为网格型连续高程表面(Dem)；

(2)以Dem数据为基础，采用GIS的水文分析模块，通过洼地填充——水流方向计算——流量计算 ——汇流提取——汇点识别——流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；

(3)输入已确定的规划河流水系等重要排水通道数据，在同一流域输入数据替代初步生成的模拟汇 流，优化水文分析模型，通过新生成的汇流路径重新生成流域分区；

(4)输入堤围、铁路、高速公路(非架空)等数据，定义汇流路径不得穿越上述设施，结合实际情 况人工进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；

(5)从行政管理角度，结合道路路网、行政边界、规划管理单元边界适当调整分区边界，形成最终 的人工湖汇水分区线及范围，同时得到汇水面积F为104.3hm²。

步骤3、计算汇水单元水环境污染总负荷：

通过查询当地城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册等资料，选用枯水期相关指标 作为计算的边界条件，通过以下步骤计算汇水单元水环境污染总负荷：

(1)生活污水直排污染测算：

根据规划方案数据，汇水分区单元服务人口N为8000人；根据当地给水排水行业标准，人均污染物 排放化学需氧量(COD)当量D_1-COD取250mg/L·人；根据当地水务部门发展计划，人均污水量指标E₁取 240L/人，生活污水收集率m₁取100％，生活污水入河系数n₁取1.0；

计算生活污水直排负荷W₁及水量Q₁：

W_1-COD＝N×D_1-COD×(1-m₁)×n₁ (1)

W_1-COD＝8000×250×(1-100％)×1.0＝0kg

Q₁＝N×E₁×(1-m₁)×n₁ (2)

Q₁＝8000×240×(1-100％)×1.0＝0m³

式中，W₁为生活污水直排负荷；Q₁为生活污水直排水量；N为汇水分区单元服务人口；D₁为人均污 染物排放当量；E₁为人均污水量指标；m₁为生活污水收集率；n₁为生活污水入河系数。

(2)工业废水直排污染测算：

根据规划方案数据，规划范围主要工业产业类型为手工制品加工，其工业废水排放执行《污水综合排 放标准》(GB18918-1996)三级标准，均值化学需氧量(COD)浓度D_2-COD为500mg/L，工业废水预测量q₂为20m³/d；工业废水收集率m₁取90％，工业废水入河系数m₂取1.0；

计算工业废水直排负荷W₂及水量Q₂：

Q₂＝q₂×(1-m₂)×n₂ (3)

Q₂＝20×(1-90％)×1.0＝2.0m³

W_2-COD＝Q₂×D_2-COD (4)

W_2-COD＝2.0×500＝1.00kg

式中，W₂为工业废水直排负荷；Q₂为工业废水直排水量；D₂为相应产业类型的工业废水均值浓度； q₂为工业废水预测量；m₂为工业废水收集率；n₂为工业废水入河系数。

(3)污水处理厂尾水污染测算：

根据规划方案数据及当地水务部门发展计划，污水处理厂设计日处理规模Q₃为5000m³，尾水排放标 准实行国标《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准A标准，污水处理厂设计尾水 出水化学需氧量(COD)浓度D_3-COD取50mg/L。

计算污水处理厂尾水污染负荷W₃：

W_3-COD＝Q₃×D_3-COD (5)

W_3-COD＝5000×50＝250.00kg

式中，W₃为污水处理厂尾水污染负荷；Q₃为污水处理厂设计处理规模量；D₃为污水处理厂设计尾水 出水浓度。

(4)城市面源污染测算：

计算城市面源污染负荷W₄及水量Q₄：

W_4-COD＝∑(Y_i×M_i×P_i×q₄) (6)

W_4-COD＝(150×35.8×0.7×2)+(400×20.2×0.8×2)+(200×10.5×0.6×2)+(400×2.3×0.85×2)+(200× 6.1×0.6×2)+(0×8.6×1.0×2)+(30×14.3×0.1×2)+(300×6.5×0.9×2)＝295.90kg

Q₄＝∑(M_i×P_i×q₄) (7)

Q₄＝(35.8×0.7×2)+(20.2×0.8×2)+(10.5×0.6×2)+(2.3×0.85×2)+(6.1×0.6×2)+(8.6×1.0×2)+(14.3 ×0.1×2)+(300×6.5×0.9)＝1380.30m³

式中，W₄为城市面源污染负荷；Q₄为城市面源污染水量；Y_i为第i个地块的污染负荷浓度；M_i为第 i个地块的总面积；P_i为第i个地块的综合径流系数；q₄为当地枯水期一天单场初期雨水污染控制降雨深度， 取2mm。不同用地性质面源污染负荷计算见表2：

表2不同用地性质面源污染负荷计算表

(5)补水水源污染负荷值测算

根据当地当地水务部门发展计划，利用外部水系对规划人工湖进行补水，枯水期平均每日补水量Q₅为5000m³，人工补水量污染负荷D_5-COD＝15mg/L。

计算补水水源污染负荷W₅及水量Q₅：

W_5-COD＝Q₅×D_5-COD (8)

W_5-COD＝5000×15＝75.00kg

上式中，W₅为湖泊人工补水流量、山水基流、跨流域调水等稳定水量的污染负荷值；Q₅为湖泊人工 补水流量、山水基流、跨流域调水等稳定水量，D₅为补水水源污染浓度。

(6)入湖污染总负荷W_总及总流量Q_总测算：

W_总COD＝W_1-COD+W_2-COD+W_3-COD+W_4-COD+W_5-COD (9)

W_总COD＝0+1.00+250.00+295.90+75.00＝621.9kg

Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (10)

Q_总＝0+2.00+5000.00+1380.30+5000.00＝11382.3m³

式中，W_总为汇水单元入湖污染总负荷值，COD总负荷为W_总COD；Q_总为进入湖泊总流量。

步骤4、确定水质目标等级及对应的水质负荷浓度：

当地水质目标按照国标《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)IV类水质标准执行，相对应的COD 浓度目标值C_COD＝30mg/L。

步骤5、计算满足环境容量下的人工湖的水域面积下限值域

采用沃伦威德尔模型进行概化计算，假定在时间趋于无穷，流量及污染物质进出稳定的情况下，达到 平衡浓度：

式中，V为水域的体积；K₁为污染物质在水中的降解速度常数，当地规划COD日衰减系数K_1-COD取 0.4；C为污染负荷浓度；Q_总为水系的排出流量，与进入湖泊总流量相等。

以COD作为主要的对照指标，须满足：

C_COD≥C_平衡 (15)

即：

即人工湖体积值域需满足：

由(17)式可求出人工湖体积的下限值V_min：

V_min＝23369.3m3

进而可计算人工湖水域面积下限值：

式中，S_min为人工湖水域面积下限值；V_min为步骤5计算的人工湖体积下限值；h为人工湖设计枯水 期的常年平均水深，根据当地规划要求，取值为1.0m。

步骤6、计算满足枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域：

(1)查询当地历年水文气象数据，得到多年年均最低月降雨量H为4.4mm，该月份的多年年均蒸发 量R为74.0mm。

(2)以枯水期降雨最少月份为研究对象，计算人工湖水量平衡条件，可得到：

F×H×P+Q₅≥S×R+S×G (19)

其中，根据表2，计算汇水分区单元的综合径流系数P：

P＝[∑(M_i×P_i)]/F＝0.65 (21)

规划人工湖采用防渗透措施，控制土壤日渗透系数G为1.3mm；

式中，F为人工湖汇水面积，H为多年年均最低月降雨量，P为人工湖汇水分区单元的综合径流系数， S为人工湖水域面积，R为最低月降雨量的多年年均蒸发量，G为人工湖的下渗系数，与土壤性质及防渗 措施相关，M_i为第i个地块的总面积；P_i为第i个地块的综合径流系数。

综上，可计算出枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域：

即人工湖水域面积上限值为10.66hm²。

综合步骤5和步骤6，面向水污染控制与水环境目标保障的人工湖水域面积值域为：

S_p＝[S_min,S_max] (23)

S_p＝[2.34,10.66]

即该人工湖面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域取值在2.34～10.66hm²之间。

Claims (7)

1.面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、收集DEM高程数据；

步骤2、在人工湖选址地，绘制汇水分区单元界线与范围；

步骤3、计算汇水单元水环境污染总负荷；

步骤4、确定水质目标等级及对应的水质负荷浓度；

步骤5、计算满足环境容量下的人工湖的水域面积下限值域；

步骤6、计算满足枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域。

2.根据权利要求1所述的面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于：所述步骤1采用大地测量方法获取城市规划区域地形的DEM高程数据，测图精度不低于1：200，成图精度不低于1：500；测图高程精度不低于水准V等。

3.根据权利要求1所述的面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于：所述步骤2通过以下步骤划定人工湖的汇水分区单元界线与范围：

(1)利用测量过程得到的高程点数据基于GIS的3D分析模块进行不规则三角网的建立，并转化为网格型连续高程表面；

(2)以Dem数据为基础，采用GIS的水文分析模块，通过洼地填充、水流方向计算、流量计算、汇流提取、汇点识别以及流域分区，形成初步的模拟汇流路径与流域分区边界；

(3)输入现状河流水系及已确定的规划河流水系数据，重新优化水文分析模型，重新生成汇流路径，重新生成流域分区边界；

(4)输入不可穿越边界，包括：堤围、铁路以及高速公路，定义汇流路径不得穿越上述不可穿越边界，进一步优化水文分析模型，调整汇流路径与流域分区的边界；

(5)结合道路路网、行政边界、规划管理单元边界适当调整分区边界，形成最终的人工湖汇水分区线及范围，同时得到汇水面积F。

4.根据权利要求1所述的面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于：所述步骤3中的水体污染物类型包括生活污水直排污染、工业废水直排污染、污水处理厂尾水污染、城市面源污染；选用枯水期作为计算的边界条件，具体过程如下：

所述生活污水直排污染测算方法如下：

查询城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册获取相关指标，计算生活污水直排负荷W₁及水量Q₁：

W₁＝N×D₁×(1-m₁)×n₁ (1)

Q₁＝N×E₁×(1-m₁)×n₁ (2)

式中，W₁为生活污水直排负荷；Q₁为生活污水直排水量；N为汇水单元服务人口；D₁为人均污染物排放当量；E₁为人均污水量指标；m₁为生活污水收集率；n₁为生活污水入河系数；

所述汇水单元服务人口通过规划建筑总面积及人均建筑面积计算获得；所述人均污染物排放当量通过当地给水排水行业标准获得；所述污水收集率通过当地的排水专项规划或水务部门发展计划获取；所述入河系数根据实际情况确定，一般取值1.0。

所述工业废水直排污染测算方法如下：

查询城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册获取相关指标，计算工业废水直排负荷W₂及水量Q₂：

W₂＝Q₂×D₂ (3)

Q₂＝q₂×(1-m₂)×n₂ (4)

式中，W₂为工业废水直排负荷；Q₂为工业废水直排水量；D₂为相应产业类型的工业废水均值浓度；q₂为工业废水预测量；m₂为工业废水收集率；n₂为工业废水入河系数；

所述工业废水预测量根据城市控制性详细规划或排水专项规划获得；所述相应产业类型的工业废水均值浓度根据各行业排水手册或实地取样获得；所述工业废水收集率通过当地的排水专项规划或水务部门发展计划获取；所述工业废水入河系数根据实际情况确定，一般取值1.0；

所述污水处理厂尾水污染测算方法如下：

计算污水处理厂尾水污染负荷W₃：

W₃＝Q₃×D₃ (5)

式中，W₃为污水处理厂尾水污染负荷；Q₃为污水处理厂设计处理规模；D₃为污水处理厂设计尾水出水浓度；

所述污水处理厂设计处理规模根据城市污水量预测量确定或参照排水专项规划进行确定；所述污水处理厂设计尾水出水浓度标准一般参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)或地方标准选取，其等级标准应符合环保部门或相关专项规划要求；

所述城市面源污染测算方法如下：

计算城市面源污染负荷W₄及水量Q₄：

W₄＝∑(Y_i×M_i×P_i×q₄) (6)

Q₄＝∑(M_i×P_i×q₄) (7)

式中，W₄为城市面源污染负荷；Q₄为城市面源污染水量；Y_i为第i个地块的污染负荷浓度；M_i为第i个地块的总面积；P_i为第i个地块的综合径流系数；q₄为初期雨水污染控制降雨深度；

补水水源污染负荷值方法如下：

通过查询城市国土空间规划、相关专项规划、地方标准及行业手册获取相关指标，计算补水水源污染负荷W₅及水量Q₅：

W₅＝Q₅×D₅ (8)

上式中，W₅为湖泊人工补水流量、山水基流、跨流域调水的污染负荷值；Q₅为湖泊人工补水流量、山水基流、跨流域调水的稳定水量，D₅为补水水源污染浓度；

入湖污染总负荷W_总及总流量Q_总的测算：

W_总＝W₁+W₂+W₃+W₄+W₅ (9)

Q_总＝Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅ (10)

式中，W_总为汇水单元入湖污染总负荷值，COD总负荷为W_总COD；Q_总为进入湖泊总流量。

5.根据权利要求1所述的面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于：所述步骤4确定水质目标等级及对应的水质负荷浓度的方法如下：

查询城市国土空间总体规划、相关专项规划、地方标准及行业手册确定水质目标，一般参照国标《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)标准执行，分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类水目标；根据确定的标准查询相对应的COD浓度目标值C_COD。

6.根据权利要求1所述的面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于：所述步骤5计算满足环境容量下的人工湖的水域面积下限值域的方法如下：

根据沃伦威德尔模型：

设置初始条件t＝0,C＝C₀，则：

在时间趋于无穷，流量及污染物质进出稳定的情况下，达到平衡浓度：

式中，V为水域的体积；K₁为污染物质在水中的降解速度常数；C为污染负荷浓度；Q_总为水系的排出流量；

保持稳定的湖泊水量体积V是式(14)实现的前提条件，即须保证流入湖泊水量不得小于湖泊损失及流水的水量，水系的排出流量与进入湖泊总流量相等；

K₁为污染物质在水中的降解速度常数，也称污染物衰减系数；我国COD衰减系数K_1-COD一般在0.009-0.470d^-1之间；所述污染物质在水中的降解速度常数的影响因素包括水力特征、微生物性质、温度、PH值、溶解氧浓度以及悬浮固体；

所述COD浓度须满足：

C_COD≥C_平衡 (15)

由式(14)、(15)得：

即人工湖体积值域需满足：

由(17)式求出人工湖体积的下限值V_min，进而计算人工湖水域面积下限值：

式中，S_min为人工湖水域面积下限值；V_min为(17)式计算的人工湖体积下限值；h为人工湖设计枯水期的常年平均水深，一般为1.0-2.0m。

7.根据权利要求1所述的面向水污染控制的城市人工湖水域面积值域计算方法，其特征在于：所述步骤6计算满足枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域的方法如下：

查询历年水文气象数据，得到多年年均最低月降雨量H及该月份的多年年均蒸发量R；

以最不利条件枯水期降雨最少月份为研究对象，计算人工湖水量平衡条件，得到：

F×H×P+Q₅≥S×R+S×G (19)

其中：

P＝[∑(M_i×P_i)]/F (21)

式中，F为人工湖汇水面积，H为多年年均最低月降雨量，P为人工湖汇水分区单元的综合径流系数，S为人工湖水域面积，R为最低月降雨量的多年年均蒸发量，G为人工湖的下渗系数，与土壤性质及防渗措施相关，M_i为第i个地块的总面积；P_i为第i个地块的综合径流系数；

综上，计算出枯水期水量平衡的人工湖的水域面积上限值域：

根据步骤5和步骤6，面向水污染控制与水环境目标保障的人工湖水域面积值域为：

S_p＝[S_min，S_max] (23)

式中，S_p为人工湖水域面积值域。