环境影响评价工程师考试讲稿-地面水环境影响预测与评价

2 地面水环境影响预测与评价,2.1  地表水中的输移、转化、扩散的主要过程2.1.1   概述水中污染物迁移与转化主要包括物理过程、化学过程、生物过程。2.1.1.1   物理过程（作用）只对水中污染物的存在位置变化产生作用，而不对其性质变化产生作用。其主要过程（作用）包括：移流（推流、对流）、扩散（包括紊动扩散和离散等）、沉降或再悬浮，以上过程（及作用）常称稀释混合。2.1.1.2   化学过程（作用）主要是水中污染物经过不同的化学反应过程（作用），其污染物的性质发生变化（如：有机变无机、高分子变低分子、溶解物生成难溶物等）。其主要过程（作用）包括：氧化或还原、分解或化合、溶解或再析出、酸碱中和、混凝及吸附等。,2.1.1.3    生物过程（作用）水中污染物在水中生物（主要是水中微生物）的作用下，其性质或存在位置（状态）发生变化。其主要过程就是水生物对水中污染物的利用过程。主要原因是水中生物将某种（些）污染物作为自己的食物及营养（能量）的来源，它们消耗利用了水中的这种（些）污染物，起到了净化水质的作用。,2.1.2   河流中污染物的对流和扩散2.1.2.1   对流（也称移流、推流等）主要是说水中污染物受到水流运动作用，随水体流动一同迁移的情况。2.1.2.2   扩散（包括离散、弥散等）主要是说水中污染物由高浓度区向低浓度区的迁移。它包括分子态扩散、水流紊动扩散和水流不均匀的离散等。,2.1.2.3   混合（也称稀释混合）主要是说水中污染物分布由不均匀到均匀的过程（作用）。从排污口至水质均匀混合前的水域，称为混合区。排污口排放的污染物其影响水域的边界（即受排放污水影响水域与没有受到排放污水影响水域相接的边界线）称为污染带（河流、湖库）或污染锋面（海洋）。由于一般河流的河宽远大于水深，因此污染物进入水体后垂向（沿水深方向）容易混合均匀，且水体流动（流速）对污染物的迁移作用要大于扩散。因此，如要进行污染带（或超标水域）预测时，常采用二维模式，在实用水质模型公式中，纵向（沿水流方向）主要考虑对流作用，横向（沿河宽方向）仅考虑扩散作用，垂向一般认为水质分布均匀。,2.2   预测水质因子的筛选方法根据工程分析、评价等级、当地的环保要求筛选和确定建设期、运行期和服务期满后拟预测的水质因子，拟预测水质因子的数目应既说明问题又不过多。对河流，可以按下式将水质因子排序后从中选取预测水质因子。式中：ISE水质因子的排序指标；cp 污染物排放浓度，mg/L；ch河流上游污染物浓度，mg/L；Qp废水排放量，m3/s；Qh河流流量，m3/s。,2.3   水环境预测条件的确定2.3.1   筛选确定水质预测因子2.3.2   识别不同排污状况，确定相应源强值，根据项目特性，从正常排放、非正常排放、事故排污三种状况选取。2.3.3   识别各种环境水文条件，确定预测所需水文特征值（也称环境水力学参数）：2.3.3.1   丰、平、枯三个水期，一般为枯水期，面源影响严重的有时需考虑丰水期；2.3.3.2   有水利水电设施时要考虑其调度运行对流量等水文特征值的影响；2.3.3.3   北方河流要考虑封冻期。,2.3.3.4  河流主要的水文特征值：河宽、水深、流速、流量、坡度和弯曲系数等。2.3.4   水质模型参数和边界条件的确定2.3.4.1  水质模型参数的率定；2.3.4.2  环境水力学条件的确定(如稳态、非稳态等)；2.3.4.3  排污状态的确定(如稳定与非稳定、连续与瞬时、点源与面源)。2.3.5   预测时期的确定2.3.5.1  建设期(也称施工期)；2.3.5.2  营运期；2.3.5.3  服务期满后。,2.3.6   预测时段（水期）的确定根据评价工作等级和受纳水体的水环境特征筛选确定，一般情况下：2.3.6.1  一级评价：丰、平、枯（或平、枯水期）；2.3.6.2  二级评价：平、枯（或枯水期）；2.3.6.3  三级评价：枯水期。2.3.7   预测点位（及重点位置）的确定2.3.7.1  排污口下游的取用水敏感点（保护目标）；2.3.7.2  水文及水质突变处（如支流入汇、其它排污口等水域处等）；2.3.7.3  水文监测断面及水质例行监测断面处；2.3.7.4  较大水工建设物所在水域等。,2.4   河流水环境影响预测的方法2.4.1   常用水环境影响预测的方法归纳为：数学模式法、物理模型法、类比分析法（也称类比调查法）；2.4.2   重点是数学模式法,2.4.3   常用水质模式：,2.4.3.1   完全混合模式与适用条件式中：C均匀混合断面处水质平均浓度（mg/L）；      Ch河流上游污染物浓度（mg/L）；      Qh河流流量（m3/s）；CP污染物排放浓度（mg/L）；QP废水排放量（m3/s）。适用条件：河流充分混合段；持久性污染物；河流为恒定流；废水连续稳定排放。,2.4.3.2   河流一维稳态模式与适用条件式中：c计算断面的污染物浓度，mg/L；c0计算初始点污染物浓度，mg/L；K衰减系数，1/d；u河流流速，m/s；x从计算初始点到下游计算断面的距离，m。适用条件：河流充分混合段；非持久性污染物；河流为恒定流；废水连续稳定排放。,2.4.3.3   河流二维稳态混合模式与适用条件岸边排放 非岸边排放式中，C（x,y）（x,y）点污染物垂向平均浓度，mg/l；H平均水深，m；B河流宽度，m；a排放口与近岸水边的距离，m；My横向混合系数，m2/s；Ch河流水质背景浓度（mg/L）。,适用条件：平直、断面形状规则河流混合过程段；持久性污染物；河流为恒定流动；连续稳定排放；对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式。,2.4.3.4   河流二维稳态混合累积流量模式与适用条件岸边排放式中：q=Huy         Mq=H2uMy                  c(x,q)(x,q)处污染物垂向平均浓度，mg/L；Mq累积流量坐标系下的横向混合系数；适用条件：弯曲河流、断面形状不规则河流混合过程段；持久性污染物；河流为非恒定流动；连续稳定排放；对于非持久性污染物，需要采用相应的衰减模式。,2.4.3.5   SP模式式中：D亏氧量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓度的差值，mg/l；D0计算初始断面亏氧量，mg/l；K2大气复氧系数，1/d；x经测点到计算初始点的距离，m。适用条件：河流充分混合段；污染物有耗氧性有机污染物；需要预测河流溶解氧状态；河流为恒定流动； 污染物连续稳定排放。,2.4.3.6 河流混合过程段与水质模式选择预测范围内的河段可以分为充分混合段，混合过程段和上游河段。充分混合段：是指污染物浓度在断面上均匀分布的河段，当断面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5%时，可以认为达到均匀分布。混合过程段极限的长度用下式估算：式中： Lmax混合过程段极限长度（m）；          B河段平均河流（断面）宽度（m）；          a排污口与近岸水边的距离（m）          u河段（断面）平均流速（m/s）；          H河段平均（断面）水深（m）；          g重力加速度（m/s2）；          J河段河流坡度。       充分混和段选择零维模式（持久性污染物）、一维模式（非持久性污染物）；混和过程段应采用二维模式。,2.5   湖泊、河口水环境影响预测的方法2.5.1   注意湖（库）的分层型、混合型和临时混合型等不同水文（环境水力学）状态的水质分布特点，合理选用水质预测模型；2.5.2   河口及感潮河段根据不同水文（环境水力学）条件，可分别选用河流或狭长水库（河道型水库）水质模型；2.5.3   主要的湖泊、河口水环境影响预测的方法为数学模型法，常用水质模型如下：,2.5.3.1   湖泊完全混合衰减模式与适用条件动态模式：平衡模式：适用条件：小湖（库）；持久性污染物；污染物连续稳定排放；预测需反映随时间的变化时采用动态模式，只需反映长期平均浓度时采用平衡模式。,2.5.3.2   湖泊推流衰减模式与适用条件式中：为混合角度，可根据湖（库）岸边形状和水流状况确定，中心排放取2弧度，平直岸边取        弧度。适用条件：大湖、无风条件；非持久性污染物；污染物连续稳定排放。,2.5.3.3   常用河口水质模式与适用条件1、一维动态混合衰减模式与适用条件    式中：c污染物浓度；u河流流速；F过水断面面积；Ml断面纵向混合系数；K1衰减系数；Sp污染源强；t时间。适用条件：潮汐河口充分混合段；非持久性污染物；污染物排放为连续稳定排放或非稳定排放；需要预测任何时刻的水质。,2、Oconner河口模式（均匀河口）与适用条件上溯(x0，自x=0处排入)下溯(x>0)适用条件：均匀的潮汐河口充分混合段；非持久性污染物；污染物连续稳定排放；只要求预测潮周平均、高潮平均和低潮平均水质。,2.6   水质数学模型参数的确定方法水质模型参数确定的方法类别有：实验室测定法、公式计算法（包括经验公式、模型求解等）、物理模型率定法、现状实测及示踪剂法。2.6.1   实验室测定法2.6.2   现场实测法,2.6.3  经验公式法：2.6.3.1  复氧系数K2的单独估值法1、欧康那道宾斯（OConner-Dobbins，简称欧-道）公式式中                                                         （分子扩散系数）,2、欧文斯等人（Owens，et al）经验式                                          0.1H0.6m  u1.5m/s 3、丘吉尔（Churchill）经验式                           0.6H8m  0.6u1.8m/s     上列各式中：Dm为氧分子扩散系数；  2.6.3.2 K1、K2的温度校正：,温度常数 的取值范围：    对K1, =1.021.06，一般取1.047。    对K2, =1.0151.047，一般取1.024。2.6.3.3   混合（扩散）系数的估值法1、泰勒法求横向混合系数My（适用于河流）2、费希尔法求纵向离散系数（适用于河流）,2.6.4   示踪剂法示踪试验法是向水体中投放示踪物质，追踪测定其浓度变化，据以计算所需要的各环境水力参数的方法。示踪物质有无机盐类、萤光染料和放射性同位素等，示踪物质应满足具有在水体中不沉降、不降解、不产生化学反应；测定简单准确；经济；对环境无害等特点。示踪物质的投放有瞬时投放、有限时段投放和连续恒定投放。,2.7   河流完全混合模式一维水质模式的运用：2.7.1   河流完全混合模式式中：C均匀混合断面处水质平均浓度（mg/L）；           CE项目排放污水的水质浓度（mg/L）；           QE项目污水排放量（m3/s）；       CP排污口上游河流水质浓度（mg/L）；       QP排污口上游河流来水量（m3/s）。例1：上游来水CODCr(p)=14.5mg/L，QP=8.7m3/s；污水排放源强CODCr(E)=58mg/L，QE=1.0m3/s。如忽略排污口至起始断面间的水质变化，且起始断面的水质分布均匀，则：,例2：某河段的上断面处有一岸边排放口稳定地向河流排放污水，其污水排放特征为：QE=4.5m3/s，BOD5(E)=60mg/L；河流水环境特征参数为Qp=25.0m3/s， BOD5(p)=2.6mg/L。假设污水一进入河流就与河水均匀混合，试计算在排污口断面处BOD5的浓度？,解：  BOD5(0)=,=,=,= 11.4（mg/L）,2.7.2   河流一维水质模式2.7.2.1   一维水质模式的一般方程式或2.7.2.2   SP模型      反映河流水体中的DOBOD变化规律及其影响因素间相互关系的数学表达式。,SP模型的一般方程式：式中K1耗氧系数（d-1）；           K2复氧系数（d-1）；           x排污口（或起始断面）至预测断面处的河段长度（m）；适用条件： 评价河段受纳水体的水质、水量较稳定；   工程外排废水的水质与水量较稳定；   易降解污染物在小河流评价河段或大、中河流均匀混合断面以下河段的水质预测。   S-P模式仅限于BOD5和DO的水质影响预测。,例1：一河段的上断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其污水特征为：QE=19440m3/d，BOD5(E)=81.4mg/L。河流水环境参数值为：Qp6.0 m3/s，BOD5(p)6.16mg/L，B50.0m，H1.2m，u0.1m/s，J0.9，K1=0.3/d。试计算混合过程段（污染带）长度。如果忽略污染物质在该段内的降解和沿程河流水量的变化，在距完全混合断面10km的下游某断面处，河水中的BOD5浓度是多少？QE=0.225m3/s，BOD5（0）=8.88mg/L，t=1.1574dBOD5（10km） BOD5（0）exp（-K1t）6.28mg/L,例2：一河段的上断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其污水特征为：QE=19440m3/d，CODCr(E)=100mg/L。河流水环境参数值为：Qp6.0 m3/s，CODCr(p)12mg/L，Kc=0.5