《地表水环评》PPT课件.ppt

第四章 地表水环境影响评价,第一节 地表水体的污染和自净 一、地表水资源:江、河、湖（水库）、海 其中，海水97，淡水3 （2.997为冰山）,二、水体污染 点污染源 指污染源来源于某一固定地点，如工业企业排污口、城市下水道出口（包括雨水和污水）、城市集中污水处理厂出口等，可以对单个污染源进行测量。在经费和其他条件有限制时，常采用排污指标(例如排放系数)推算的方法。,居住区生活污水量计算式，式中： QS居住区生活污水量，L/s； q每人每日的排水定额， L/(人d)； N设计人口数，人； Ks总变化系数(1.51.7)。,工业废水量计算式，式中： m单位产品废水量，L/t； M该产品的日产量，t； Ki总变化系数，根据工艺或 经验决定； t 工厂每日工作时数，h。,2. 非点污染源 非点污染源：非点污染源又称面源，是指在降雨的淋溶、地表径流的冲刷作用下，大气中、地面和地下的污染物进入江河、湖泊和海洋等水体而造成污染的污染源。 主要包括城市径流和农田径流两大类。 非点源污染情况复杂，其污染影响较难定量，但又不能忽视，特别是对点源已进行有效控制后，非点源污染会日益突出。,(1)城市非点污染源负荷估计： 城市非点污染源负荷来源：城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自城市街道经排水系统进入受纳水体。 城市非点源污染物被暴雨冲刷到接受水体的负荷的计算： 基本程序：首先估计暴雨事件中暴雨径流的大小（径流深度和径流面积的乘积），从而确定暴雨的冲刷率，进而估计径流冲刷到受纳水体的沉积物负荷，然后根据沉积物中污染物浓度计算污染物负荷，或者根据固体废物与污染物的统计相关关系计算污染物负荷。,暴雨径流深度的估计： RCRPDs 式中： R 总暴雨径流深度，cm； CR 总径流系数； P 降雨量，cm； Ds 洼地存水，Cm。,总径流系数的估算方法： 粗略估算式： 式中：I不透水区百分数； 按照不同坡度计算的不透水区(指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流系数 。（P63）,准确计算式： 式中：Fi各种类型地区所占的面积； i对应的径流系数。,洼地存水Ds的粗略估计：,径流中冲刷到接受水体的颗粒物负荷：在总暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲刷率。一般认为1 h内总径流为1.27 cm时，可冲走90的街道表面颗粒物（沉积物）。,暴雨径流中冲刷的固体负荷： 式中： Ysw暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷； te 等效的累积天数，d； Ysu街道表面颗粒物日负荷量，kgd。,式中： tr从最后一次暴雨事件算起的天数，d； ts从最后一次清扫街道算起的天数，d； s街道清扫频率。,式中： Lsu颗粒物日负荷率，kg(kmd)； Lst街道边沟长，约等于2倍的街道长，km。,街道表面颗粒物日负荷率取决于多种因素，如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量和降雨强度、灰尘沉降量、前期干旱时间、城市街道清扫频率和清扫质量等。,4-1,径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷： 用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷： 式中： You有机污染物的日负荷量，kgd； 单位转换因子，10-6； Ysu总颗粒物固体日负荷量，kgd； Cou有机污染物在颗粒物中的浓度，gg。,城市降雨径流问题是个十分复杂的问题，与水分循环的每一个环节都有关系，并与多种因素相关，如降水过程、大气污染、土地使用、人类污染特征、自然特点等。由于变化性大、随机性强、偶然因素多，尚未掌握其规律性。,(2)农田径流污染负荷估算： 第一种方法：避开污染物在农田表面实际迁移过程的变化，仅通过采集和分析各个集水区的径流水样计算进入某一水环境中某种污染物总量，其公式如下： 式中： M某种污染物输出总量，kg； i第i小时的该种污染物浓度，kgm3； Qi第i小时的径流量，m3； n观测的总时数，h； j第j个农田集水区； m集水区总数。,耗氧有机污染物：包括碳水化合物、蛋白质、有机酸、酚类、醇类等，在水体中被微生物分解，同时消耗水中的溶解氧(DO),当DO浓度过低时，水体出现“黑臭”现象。常用指标COD、BOD表示 营养物：主要是N和P的化合物，过量排入造成水体的富营养化，使水体中原有水生物消失，水体发臭 有机毒物：主要指酚类、多氯联苯（PCB）、有机氯农药和硝基化合物等。 重金属：主要指汞、镉、铬、铜、砷等的化合物 非金属无机毒物：主要有氰化物、氟化物和硫化氢等 病原微生物：包括病菌、病毒和寄生虫卵，会导致各种传染病。 酸碱污染：以pH表示，影响水生生物生长和水体自净。 石油类：使鱼肉出现油臭、也使水质变味。 热污染：主要指电力、冶金、化工行业的温排水，破坏水生生态系统，影响水生生物生长。,3、水体污染物,1、迁移和转化 污染物质在水体中的迁移总起来主要可分为二类，即推流和扩散。推流也称平流、随流输移。推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新的位置。扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪切流离散（弥散）和对流扩散。,三、水体自净（本章重点）,(1)分子扩散 分子扩散是指物质分子的随机运动而引起的质点分散现象。当水体中污染物质浓度分布不均匀时，污染物质将会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。,即以分子扩散方式通过单位截面积的质量流量与扩散物质的浓度梯度成正比。 分子扩散系数一般很小。分子扩散引起的物质迁移与其它因素引起物质迁移相比，分子扩散在水环境影响评价中往往被忽略。,（2）湍流扩散 当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引起污染物的扩散，称为湍流扩散。 湍流扩散所引起的污染物质量通量与浓度梯度成正比。湍流扩散系数比 分子扩散系数大78个数量级。 因此，在河流中污染物的迁移 是以湍流为主的。,（3）剪切流离散 当垂直于流动方向的横断面上流速分布不均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。剪切流离扩散又称弥散，它是由于横断面上各点的实际流速不等而引起的。 剪切流离散同样可以类比分子扩散，其引起的质量通量可用下式表示：,（4）对流扩散 对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定性引起的铅直方向对流运动所伴随的污染物迁移。,在自然界的水体中，各种形式扩散常常交织在一起发生，除上述污染物几种主要迁移方式以外，还存在着冲刷、淤积和悬浮等多种形式。除分子扩散外，所有各种迁移方式都和水体流动特性有密切联系，因此，要研究物质的扩散输移规律应和研究水体的流动特性紧紧联系在一起。,（5）移流扩散方程 从流动的水体中，取一微分六面体。按照物质守恒原理，导出三维的移流扩散方程为：,对于二维问题，移流扩散方程为：,对于一维问题，移流扩散方程为： 基本模型的求解因环境问题的复杂，往往求解起来很困难，通常是利用有限差分法和有限元法求其数值解。,（1）污染物的好氧生化衰减过程,2.衰减变化,污染物的降解分为两个阶段：（1）碳化作用（该阶段主要为C氧化为CO2,N氧化为NH3及氨化后生成的其他物质的氧化）；（2）硝化作用（由氨氮氧化为硝酸盐）。,（2）碳化过程：呈一级反应：,（3）硝化过程：也具有一级反应的性质：,的估算：,或,（4）温度对K1(碳化衰减速率)和硝化速率KN影响：,（5）脱氮作用：水中溶解氧被耗尽时，硝酸盐将被反硝化细菌还原为亚硝酸盐再转化为氮气。 （6）硫化物的反应：水体中缺少溶解氧和硝酸根离子时，硫酸盐会被细菌还原为硫化氢；含硫蛋白质在厌氧条件下被大肠杆菌分解成半胱氨酸，再被还原为硫化氢；如水中有铁和亚铁离子，可与S2-生成难溶的硫化铁或硫化亚铁而减少硫化氢的生成。 （7）细菌的衰减：服从一级反应：,（8）重金属和有机毒物的衰减：多数呈一级反应。,四、水体的耗氧与复氧过程 1、耗氧过程 （1）碳化过程耗氧,（2）硝化过程耗氧,t为污染物在水中停留时间，若考虑硝化比碳化的滞后时间a，则硝化作用的时间为t-a,上式为：,（3）水生植物呼吸耗氧,（4）水体底泥耗氧,2、复氧过程: 大气+水生植物光合作用 （1）大气复氧 ：氧气由大气进入水体的传质速率与水体的氧亏量D成正比：,其中：,（淡水，常压下）,（河口处的含盐水）,（2）光合作用 ：与光照强度有关，中午最强，夜晚为零，其时间平均模型，取其产氧速率为一天中的平均值，为一常数。,以上公式无需背诵，了解即可,五、水温的变化 引起水温变化的工业污染源：发电厂、化工厂等排放的热水。 引起水温变化的自然因素：水面同大气的热量交换、水体同河床的热量交换、太阳的辐射等。,END,第二节 河流和河口水质模型 河流是沿地表的线形低凹部分集中的经常性或周期性水流。较大的叫河（或江），较小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段，可以分为入海河口、入湖河口及支流河口。,应用水质模型预测河流水质时，常假设该河段内无支流，在预测时期内河段的水力条件是稳态的和只在河流的起点有恒定浓度和流量的废水（或污染物）排入。 如果在河段内有支流汇入，而且沿河有多个污染源，这时应将河流划分为多个河段采用多河段模型。,污水排入河流的地点称为污水注入点。污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠近排放口一侧的岸边浓度高，远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。 污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为水质完全混合断面。 最早出现水质完全混合断面的位置称为完全混合点。 污水注入点的上游称为初始段，或背景河段；污水注入点到完全混合点之间的河段称为非均匀混合段（或混合过程段）； 完全混合点的下游河段为均匀混合段。,一、河流水质模型 河流水质模型是描述河水中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程。,1、水质模型的分类： 按时间特性分：分为动态模型和静态模型。 描述水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模型称为动态模型。 描述水体中水质组分的浓度不随时间变化的水质模型称为静态模型。,按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维、三维水质模型。 当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情况的水质模型称为零维的水质模型。 描述水质组分的迁移变化在一个方向上是重要的，另外两个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为一维水质模型。 描述水质组分的迁移变化在两个方向上是重要的，在另外的一个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为二维水质模型。 描述水质组分迁移变化在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型。,按描述水质组分的多少分：分为单一组分和多组分的水质模型。 水体中某一组分的迁移转化与其它组分没有关系，描述这种组分迁移转化的水质模型称为单一组分的水质模型。 水体中一组分的迁移转化与另一组分（或几个组分）的迁移转化是相互联系、相互影响的，描述这种情况的水质模型称为多组分的水质模型。,按水体的类型可分为：河流水质模型、河口水质模型（受潮汐影响）、湖泊水质模型、水库水质模型和海湾水质模型等。河流、河口水质模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。 按水质组分可分为：耗氧有机物模型（BODDO模型），无机盐、悬浮物、放射性物质等 单一组分的水质模型，难降解有机物水质模型，重金属迁移转化水质模型。,水质模型的选择： 从理论上说，污染物在水中的迁移、转化过程要用三维水质模型预测描述。但是，实际应用的是一维和二维模型。 一维模型常用于污染物浓度在断面上比较均匀的中小型河流的水质预测； 二维模型常用于污染物浓度在垂向比较均匀，而在纵向（X轴）和横向（Y轴）分布不均匀的大河。 对小型湖泊常采用零维模型，即在该水体内污染物浓度是分布均匀的。,2、污染物在均匀流场中的扩散水质模型 进入环境的污染物可以分为两大类：持久性污染物和非持久性污染物。 持久污染物：污染物进入环境以后，随着介质 的运动不断地变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此而改变总量，不发生衰减。这种污染物称为持久污染物。如氯、氟等离子；也包括在水环境中难降解、易长期积累的有毒物质，如重金属 非持久污染物：污染物进入环境以后，除了随着环境介质流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因自身的衰减而加速浓度的下降。这种污染物称为非持久污染物。,非持久物质的衰减有两种方式：一种是由其自身的运动变化规律决定的；如放射性物质的蜕变；另一种是在环境因素的作用下，由于化学的或生物化学的反应而不断衰减的，如可生化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。,（1）持久污染物在均匀流场中的扩散 持久污染物在运动过程中不发生衰减，实际应用中，通常假设其排入河流后可以瞬间与河水混合完毕，而采用完全混合模型来计算河流断面的污染物浓度。即,（2）非持久污染物在均匀流场中的扩散方程 对于非持久污染物在运动过程中发生衰减，在上述移流扩散方程中应有S ， 在环境介质处于稳定流动状态和污染源连续稳定排放的情况下，环境中的污染物分布状态也是稳定的，这时污染物在某一空间位置的浓度不随时间变化，这种不随时间变化的状态称为稳态。这时， 此时，移流扩散方程的一维模式有下列形式：,=0,对于非持久性或可降解污染物，若给定x0，0，上式解为： 对于一般条件下的河流，推流形成的污染物迁移作用要比弥散作用大得多，在稳态条件下，弥散作用可以忽略，则有： 式中： ux河流的平均流速，md或ms； Ex废水与河水的纵向混合系数，m2d或m2s； K污染物的衰减系数，1d或1s； x河水(从排放口)向下游流经的距离，m。,例1 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量q0.15m3s，苯酚浓度为30gL，河流流量Q5.5m3s，流速u0.3ms，苯酚背景浓度为 0.5 g L，苯酚的降解（衰减）系数K0.2d-1，纵向弥散系数Ex10m2s。求排放点下游10km处的苯酚浓度。,解 计算起始点处完全混合后的初始浓度： （1）考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：,（2）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度：,由此看出，在稳态条件下，忽略纵向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略。 对水面宽阔的河流受纳污(废)水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维模型。,3污染物与河水完全混合所需距离 污染物从排污口排出后要与河水完全混合需一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。 当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于0.95 至1.05 之间时，称该断面已达到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的距离称为完成横向混合所需的距离。,当采用河中心排放时所需的完成横向混合的距离为： 在岸边排放时：,或以以下综合式来计算：,a 排放口到岸边的距离，m B 河流宽度，m Ey 废水与河水的横向混合系数，m2/s u x 河流的平均流速， m/s,二、BODDO耦合模型 河水中溶解氧浓度 (DO)是决定水质洁净程度的重要参数之一，而排入河流的 BOD在衰减过程中将不断消耗DO，与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。 描述一维河流中BOD 和DO消长变化规律的模型是SP模型。建立SP模型的基本假设如下： 河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应； 反应速度是定常的； 河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。,S-P模型是关于BOD和DO的耦合模型，可以写作：,模型的解析解：,S P氧垂公式：,一般来说，人们最关心的是溶解氧浓度最低的点，即氧亏值最大的点，称为临界点。临界氧亏发生的时间以下式计算,SP模型的修正模型： SP模型的假设是不完全符合实际的。为了计算河流水质的某些特殊问题，人们在 SP 模型的基础上附加了一些新的假设，推导出了一些新的模型。 例：托马斯(Thomas)模型 对一维静态河流，在SP模型的基础上，为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了BOD沉浮系数k3，BOD变化速度为k3 。有以下的基本方程组(忽略扩散项)：,解得：,三、污染物在河口中的混合和衰减模型 入海河口受海洋潮汐和上游河流来水双重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的混合作用。 一般污染比较严重的河口都是工业集中的城市或水陆交通枢纽。在无组织排放的条件下，河口将受纳许多排放口废水。在通航的河口，其宽度一般都较大，也比较深，污染物要完成横向混合仍需要经过较长的距离。 当只需了解污染物在一个潮汐周期内的平均浓度时，可以采用本节推荐的河流相应情况的模型（通常用于河口的混合过程段），其混合系数Ey可以采用式(467)的泰勒公式。,如果要求污染物与河口水混合过程中浓度随时间变化情况，则应采用二维动态混合数值模型预测：首先通过实测得到断面上各测点流速与断面平均流速的相关关系，同时用一维非恒定流方程数值模型计算出沿程各断面平均流速，这样就可得到河口的流场分布。 二维动态混合物数值模型的微分方程见式：,四、河口和河网水质模型 河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。 潮汐对河口水质的双重影响： 海潮与上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用，使污染物的分布趋于均匀； 由于潮流的顶托作用，延长了污染物在河口的停留时间，有机物的降解会进一步消耗水中的溶解氧，使水质下降。 此外，潮汐也使河口的含盐量增加。,河口模型比河流模型复杂，求解也比较困 难。对河口水质有重大影响的评价项目，需要 预测污染物浓度随时间的变化。这时应采用水 力学中的非恒定流的数值模型，以差分法计算 流场，再采用动态水质模型，预测河口任意时 刻的水质。当排放口的废水能在断面上与河水 迅速充分混合，则也可用一维非恒定流数值模 型计算流场，再用一维动态水质模型预测任意 时刻的水质。对河口水质有重大影响，但只需 预测污染物在一个潮汐周期内的平均浓度，这 时可以用一维潮周平均模型预测。 一维（潮周平均）河口水质模型如下：,式中：r污染物的衰减速率，g/(m3.d)； s系统外输入污染物的速率，g/(m3.d)； ux不考虑潮汐作用，由上游来水(净泄量)产生的流速，m/s。 假定s0和rK1， 对排放点上游（x0） 对排放点下游（x 0）,第三节 湖泊(水库)水质数学模型 湖泊（水库）水流状态分为前进和振动两类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。 (1)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流经常呈水平环状运动（多出现在湖水较浅的场合）和垂直环状运动(湖水较深时)。 (2)混合：指在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。 (3)波动：主要由风引起的，又称风浪。 (4)波漾：是在复杂的外力作用下，湖中水位有节奏的升降变化。,湖泊(水库)的水质特征： 水的停留时间较长（可达数月至数年），属于缓流水域，其中的化学和生物学过程保持一个比较稳定的状态。 进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断积累，致使水质发生富营养化。 在水深较大的湖、库中，水温和水质是竖向分层的。,湖泊水质模型分为描述湖、库营养状况的箱式模型、分层箱式模型和描述温度与水质竖向分布的分层模型。,一、完全混合模型 完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德(Vollenwelder)模型。 对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库，可以简化为一个均匀混合的水体。沃兰伟德假定，湖泊中某种营养物的浓度随时间的变化率，是输入、输出和在湖泊内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡方程表示： 1污染物(营养物)混合和降解模型,式中： V湖、库的容积，m3； 污染物或水质参数的浓度，mgL； 污染物或水质参数的平均排入量，mgs； t时间，s； Q出入湖、库流量，m3s； K1-污染物或水质参数浓度衰减速率系数1s。 积分上式得： 式中： W0现有污染物排入量，mgs；,拟建项目废水中污染物浓度，mgL； q废水排放量，m3s。 而 式中： 湖、库中污染物起始浓度，mgL。则： 对于持久性污染物K10，则： 当时间足够长，湖、库中污染物(营养物)浓度达到平衡时， 。则平衡时浓度为：,因为：,且，对于持久性污染物：,所以，,对于非持久性污染物：,其中：,2求湖、库中污染物达到一指定t所需时间t。 设t/p=，则： 3无污染物输入(W0)时浓度随时间变化为 这时，可以求出污染物(营养物)浓度达到初始浓度之比为即t 0 时，所需时间：,4溶解氧模型 式中： K2大气复氧系数，1/d或1/s； DO0溶解氧起始浓度，mg/L； R湖库的生物和非生物因素耗氧总量，mg/(m3.d)或mg/(m3s)； R=rAB A养鱼密度，kg/m3； r鱼类耗氧速率，mg/(kg.d)或mg/(kgs)； DOs饱和溶解氧浓度，mg/L； B其他因素耗氧量，mg/(m3.d)或mg/(m3s)；,第四节 水质模型的标定 上述地表水体水质模型标定的目的是确定模型中各个系数，包括K1、K2、Ex、Ey等的值，这是决定预测结果准确性的关键之一，其估值可以单个进行，也可用同时估值法；单个估值可以实测、应用经验式计算或借用类似水体的经验数据。,一、混合系数估值 1、经验公式 流量恒定、河宽大、水较浅、无河湾的顺直河流：,式中：H平均水深；I水力坡度；g重力加速度,泰勒（Taylor）公式（适用于河流）,爱尔德(Elder)公式(适用于河流),2、示踪试验： 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。可结合有关（经验）模型，对数据进行拟合，然后进行计算。 3、经验数据 根据条件选取文献的经验数据,二、耗氧系数K1的估值 1、实验室测定值修正法 （1）实验测定原理 将（1e-K1t）展开为马克劳林级数有：,而：,即：,设,则有：,可写为：,令,有:,Y(t)t为直线，测定不同时间下的 ，作出Y(t)t直线，求出直线的截距a和斜率b，可计算出K1及 :,(2)实验测定值的修正 实验室测定的K1值可直接用于湖泊或水库的模拟，用于河流或河口时需修正。K.Bosko提出的修正方法为：,例：有一组BOD的实验数据如表所示，试用斜率法求K1和BODa的值 解：根据实验数据计算t/y和, 制图,0.52,0,5,10,0.6,0.7,t/（d), 计算 从图上查得：a=0.52,2、两点法 取河流上任意两个断面A和B（A为上游断面），A、B间无废水和支流汇入，有：,两式相比，并取对数可得：,测定出断面A、B处河水的BOD值,并计算出河水在两断面间的流行时间，即可算出K1。实际中多取几个断面，得到若干个K1，然后取平均值。,三、复氧系数K2系数的估值 奥多公式,式中：n 河床糙率（可从环境影响评价技术导则-地面水环境或其它资料查取得到） Dm-分子扩散系数,2、欧文斯等人的经验式,3. 丘吉尔经验式,四、多参数优化法 多参数优化法是根据实测的水文、水质数据，利用优化方法同时确定多个环境水力学参数的方法。,一、工业建设项目 1建设期影响 工业建设项目在建设期(施工阶段)的共同影响： (1)施工队伍大批进入现场，排放的生活污水和垃圾的污染。 (2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬浮物废水。,第五节 开发行动对地表水影响的识别 各种类型的人类开发行动如建设项目、区域和流域开发等都会对地表水环境的水量、水质、水生生物或底部沉积物产生影响。建设项目和区域或流域开发行动在其建设期、运行期和服务期满后都会有不同性质和程度的影响。,(3)基坑开挖和降低地下水位等操作排放含泥砂废水。 (4)施工场地清理和开辟施工机械通行道路常大片破坏地面植被，造成裸土。在降雨(特别是暴雨)时，造成土壤侵蚀，使地表水中泥砂含量陡增，严重时造成河道阻塞。如果地表受到污染， 则污染物随雨水进入河道。 2运行期影响 任何工业建设项目都有其特殊性，所以，必须针对具体项目开展深入细微的工程分析才能全面而有重点地识别出具体影响。 (1)石油炼制工业：一个炼油厂有四种主要操作：分离、转化、精制和调和。,废水主要来自： 含油废水主要来自油罐区和操作区的雨水、油罐排水、冷却水排污、冲洗和清洗水及原油脱盐等场所和工序； 苯酚、苯和有机酸等有机物以及硫化铵、金属盐、无机盐等无机物废水来自汽提、原油裂解、洗涤、油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺过程； 高温水(非污染水)来自锅炉排污、冷却水排放等。 炼油厂用水量和废水排放量都很大。,(2)钢铁工业：铁和钢制造般有六种操作： 焦炭制造和副产品回收； 铁矿石制备； 高炉炼铁； 转炉、电炉或平炉炼钢； 铸、轧机操作： 精整操作。 废水主要来源如下： a焦炭生产和副产品回收过程的工艺用水和冷却水如熄焦废水、酸洗废水和氨蒸馏废液中含高浓度酚、氰化物、硫氰酸盐和硫化物、氯化物；b高炉炼铁的废水主要由排气洗涤和高炉炉渣用水淬熄时排出的；,c铸造和轧机操作主要排大量冷却水(一般循环回用)，轧机操作中产生的含铁碎屑和油滴的废水； d精整操作采用酸、碱浸渍去除锈和磷皮将排出含铁盐的酸性废水，含皂化油的碱性废水等。 (3)铝和有色金属生产 制铝工业是以铝矾土为原料采用电解还原法生产金属铝。与钢铁工业比较制铝业排放的废水量较少，主要是含铝酸钠或氟化钙的废碱液；其他为锅炉排污、冷却塔排污等的废水。,铜的生产用铜矿石作原料。铜矿石被破碎后湿磨成为细矿浆再加入浮选剂，浮渣层用去炼铜；沉渣送去尾矿场，尾矿中的浮选剂(或浸取剂)如管理不善，会对水体造成污染。炼铜和铜精炼过程排放少量工艺废水含低浓度铜、砷、锑、铅等重金属。,(4)化学工业：包含的门类很多，排放的废水中含各种有机和无机污染物，有些属于危险性污染物。 无机化工产品制造业，如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱(苏打)、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水中含酸、碱类物质和合成过程的产物和副产物。 有机化工与石油化工有密切关系，生产过程中除使用有机原料外还需各种无机原料。废水来源主要有：产品和副产品洗涤；冷却塔和锅炉排污、蒸汽凝结水等；溢漏、容器清洗、地面冲洗；雨水和场地冲洗水。许多浓度低、危害性大的污染物必须在工程分析中通过仔细调查弄清楚，必要时需进行专题监测。,(5)食品工业：将农产品加工成消费者能食用的食品，要经过一系列过程，例如精制、防腐、产品改性、储存和输运、包装或罐制造。食品工业中大宗生产的是肉类和肉制品、鱼类加工；奶及奶制品；谷类碾磨、输运和食品制造；水果和蔬菜加工以及罐头制造等。 食品工业排放大量含可降解有机物(BOD)的废水，废水中还含较高浓度的悬浮物，可溶性固体和油脂以及各种有机和无机添加剂。在有机物中含氮有机物浓度较高；氨氮和磷等营养物浓度也较高。,(6)制浆和造纸业：纸浆生产和造纸过程排放的废水是重要水污染源。制浆厂包括草类或木材原料处理、碱法或酸法蒸煮过程、打浆洗涤、增浓、漂白和碱回收等工序。造纸厂包括浆料处理、造纸机运转、转性和润饰等工序。 排放的废水分为制浆废水和造纸废水两类。制浆过程排放的废水中含有高浓度的木质素、糖类和半纤维素等有机污染物；在漂白过程中漂白剂与有机物产生多种多样具有致癌性的氯代有机物；造纸过程中产生大量含微细纤维素(悬浮物)的废水(白水)。,二、水利工程 水利工程包括开辟航道、疏浚、堤坝加固、水库建设与水电工程。 开辟航道工程主要影响是清除航道中树木和淤积物妨碍航行和改变水流流态产生易受侵蚀的底质和不稳定河床；船舶通航使水变混，减少光线透入深度，改变水生生物的结构，水生生物生产力降低，船舶通航还造成水体污染。 灌溉工程是用人工控制方法把水施于农作物，促其生长。这类工程的影响是从河流和湖泊中取走大量的水使河流流量减小，灌溉回流水对河流可能造成污染。,小型水库的影响面较广，会影响栖息地的物种多样性，蓄水引起底层溶解氧缺乏，季节性温度分层、沉积和潜在性富营养化等水质变化。 大型水库和水电工程建设对水库内和上下游的水质和水量及生态影响包括： A水库内水质发生季节性变化； B均匀地减少下游进入河口的流量，可能引起盐水入侵； C降低下游河段自净能力； D蒸发量加大，减少下游河水流量； E妨碍回游性鱼类的生长、繁殖； F促进库内水草和浮水植物的生长； G可能减少输入下游土地的营养物量。,三、农业和畜牧业开发 其主要影响是由土地利用方式的改变或土地过度利用造成的。主要影响是： 农业过量施用化肥和农药，污水灌溉等造成对地表水体的非点源污染； 禽畜饲养业开发产生大量粪便废水污染地表水体； 过度的放牧引起草地退化，土壤侵蚀，影响水质和造成荒漠化等。 四、矿业开发 矿业属于自然资源开采和粗加工，对水生生态和水质、水量均有影响。,水力开采作业(如淘金)改变河床结构，尾矿的排放造成淤积和水土流失，使水质恶化，也使水生生境剧烈改变，导致水生生物种群量下降乃至灭绝。 尾矿堆积和河流污染造成土壤污染、侵蚀并使农作物、牲畜受害。,五、城市污水处理厂和垃圾填埋场 1污水处理厂 运行期排水可能提高河道的BOD、悬浮物和磷、氮浓度。如污水厂无除磷、脱氮措施，则排入湖、库会引起富营养化。,2垃圾填埋场 暴雨径流夹带填埋场表面的大量污染物可能溢入水体造成污染； 填埋场的渗滤液通过侧向渗入河道； 如果地下水与地表水有补给关系，则受渗滤液污染的地下水可能进一步污染地表水。,第六节 地表水环境影响预测和评价 水环境影响评价是从环境保护的目标出发，采用适当的评价手段，确定拟议开发行动或建设项目排放的主要污染物对水环境可能带来的影响范围和程度，提出避免、消除和减轻负面影响的对策，为开发行动或建设项目方案的优化决策提供依据。 一、工作程序、评价等级和评价标准 1技术工作程序 地表水环境影响评价的技术工作程序可分为四个阶段（见图）： 第一阶段：了解工程设计、现场踏勘、了解环境法规和标准的规定、确定评价级别和评价范,围、编制环境影响评价工作大纲，在这阶段还要做些环境现状调查和工程分析方面的工作； 第二阶段：详细开展水环境现状调查和监测，做仔细的工程分析，在此基础上评价水环境现状； 第三阶段：根据水环境排放源特征，选择或建立水质模型，预测拟议行动对水体的污染影响，并对影响的意义及其重大性作出评价，并且研究相应的污染防范对策； 第四阶段：提出污染防治和水体保护对策，总结工作成果，完成报告书，为项目监测和事后评价作准备。,2评价等级的划分 环境影响评价技术导则地面水环境(HJT2.393)，根据拟建项目排放的废水量、废水组分复杂程度、废水中污染物迁移、转化和衰减变化特点以及受纳水体规模和类别，将地表水环境影响评价分为三级。不同级别的评价工作要求不同，一级评价项目要求最高，二级次之，三级较低。,评价等级划分判据 （1）污水排放量： Q 20000m3/d、 10000 20000m3/d、 5000 10000m3/d、 1000 5000m3/d、 200 1000m3/d,（2）污水水质的复杂程度（A污染物类型数，划分见下页，B需预测浓度的水质参数数目） 复杂：A3， 或A2 且 B 10 中等：A2 且 B 10， 或A1且B 7 简单：A1 且 B 7,关于污染物类型的划分 根据污染物在水环境中输移、衰减特点以及它们的预测模式，将污染物分为四类。 a. 持久性污染物（其中还包括在水环境中难降解、毒性大、易长期积累的有毒物质）；一般BOD/COD0.3,可判别其为持久性污染物； b. 非持久性污染物，BOD/COD0.3 ； c. 酸和碱（以pH表征）； d. 热污染（以温度表征）。,（3）地面水域的规模 河流 大河： 150m3/s 中河：15150m3/s 小河：15m3/s 湖泊和水库，按枯水期,（4）受纳水体对水质的要求：以GB38382002划分为五类。（IV类）（p90） 类：源头水，国家自然保护区 类：集中式生活饮用水水源地、一级保护区、 珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等 类：集中式生活饮用水水源地、二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区 类：一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区 类：农业用水区及一般景观要求水域。同一水域兼有多种功能的，依最高功能划分类别。有季节性功能的，可分季划分类别。,方法：对照表2 污水排放量：为500010000之间 水质复杂程度：含有持久性污染物（Cd、Hg）、非持久性污染物（COD、BOD）、酸碱（PH为酸性），污染物类型数3，复杂程度为“复杂” 水域规模：介于150 m3/s到15 m3/s之间，为中等河流 水质要求：4类 查表可知，此环评应按二级评价要求进行,举 例,一拟建建设项目，污水排放量为5800 m3/d，经类比调查知污水中含有COD、BOD、Cd、Hg，PH为酸性，受纳水体为一河流，多年平均流量为90 m3/s，水质要求为4类，此环评应按几级进行评价？,3评价标准 水环境质量标准 (1)地面水环境质量标准(GB3838-2002)：本标准适用于中华人民共和国领域内的江河湖泊水库等。 (2)海水水质标准(GB3097-1997)：近海水功能区水域根据使用功能按此标准相应类别执行。 （3）渔业水质标准（GB11607-89):批准划定的单一渔业水域按此标准执行。 （4）农田灌溉水质标准（GB5084-92）：处理后的城市污水及与城市污水水质相近的工业废水用于农田灌溉的执行此标准。 水污染物排放标准 (1)污水综合排放标准(GB89781996),（2）柠檬酸工业污染物排放标准（GB19430-2004） （3）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） （4）兵器工业水污染物排放标准3项 （5）蓄禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001) (6)合成氨工业水污染物排放标准(GB13458-2001) (7)造纸工业水污染物排放标准(GB3554-2001) （8）污水海洋处置工程污染控制标准(GB18486-2001) （9）磷肥工业水污染物排放标准(GB15580-95) （10）烧碱聚氯乙烯工业水污染物排放标准(GB15581-95) （11）航天推进剂水污染物排放标准(GB14374-93) （12）肉类加工工业水污染物排放标准(GB13457-92) （13)钢铁工业水污染物排放标准(GB13456-92) （14）纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92) （15）海洋石油工业水污染物排放标准(GB4919-85) （16）船舶工业污染物排放标准(GB4286-84) （17）船舶污染物排放标准(GB3552-83),二、工程分析、环境调查和水质现状评价 1、工程分析和影响识别(目的） 工程分析方法 （1）类比法 （2）物料衡算法 （3）资料复用法 工程分析的内容 （1）工程概况 （2）工艺流程及产污环节分析 （3）污染物分析 （4）清洁生产水平分析 （5）环保措施方案分析 （6）总图布置方案分析,工程分析的重点 通过工程分析，识别对水环境造成影响的污染因子，识别对水体水量、底部沉积物以及水生生物有影响的因子。 工程分析应注意以下几点： (1)分析项目特征与地表水水量和水质的关系 项目的类型与其影响的直接联系： 分析项目的建设期和运行期的作业情况。分析的重点：水的利用、废水回用与处理及其引起周围水体水量与水质改变的情况。是否可通过清洁生产审计减少耗水量和降低水的污染程度。,项目所在位置与水体所受影响的联系： 考虑建设项目所处的水环境功能区、项目建设所需时间以及建设期的工程活动引起的影响。 识别位于特殊地点的拟建项目的要求： 例如与洪水控制、该区域后续的工业开发、当地经济发展等的影响。 考虑拟建项目各项因素：包括选址、生产工艺、施工过程都应是多方案备选的，故应对每个方案进行具体的工程分析，识别其影响，以进一步通过每个方案的预测并作出评价。,(2)评价因子的筛选 评价因子的筛选是从所调查的水质参数中选取的。所调查的水质参数有三类：一类是常规水质参数，另一类是特征水质参数。 常规水质参数：以GB38382002中所列的pH、溶解氧、高锰酸钾指数或化学耗氧量、五日生化需氧量、总氮或氨氮、酚、氰化物、砷、汞、铬（六价）、总磷以及水温为基础，根据水域类别、评价等级、污染源状况适当删减。,特征水质参数：根据建设项目特点、水域类别及评价等级及建设项目所属行业的特征水质参数进行选择，具体情况可适当增减。 其他参数：当受纳水域的环境质量要求较高，且评价等级为一、二级时，应考虑调查水生生物和底质。 水生生物主要调查浮游植物、藻类、底栖无脊椎动物的种类和数量、水生生物群落结构等。 底质方面主要调查与建设项目排水水质有关的易积累的污染物。 根据调查结果，选择其中主要的污染物，对地表水体危害较大以及国家和地方要求控制的污染物作为评价因子。且建设期、运行期、服务期满后各阶段应根据情况选择不同的评价因子。,对于河流水体，可按下式将水质参数排序后从中选取，ISE越大，该因子影响越大：,2评价水域的污染源调查和评价 受纳水体可能已受到其他污染源的污染，在开展拟建项目评价前应掌握受纳水体已有污染源排放的污染物种类及数量，作为估计拟建项目对水域污染的分担率以及评价工作依据。其他污染源包括各种点源和非点源，可通过收集资料和实际监测、调查取得其排放量。,3地表水水质监测调查 水质监测的目的是掌握拟建项目周围地表水水体的水质现状，获取水质的基线条件，也即获取评价因子（水质参数）的基线值。 应该尽量收集和利用地方监测部门历史上积累的关于被测水体的数据和信息，因这些信息能反映水质变化的某种规律性。 还应了解水体的水文参数及水体开发利用现状（城市、工业、农业、渔业等各类用水的时间和地点等）以及各类废水（包括点源、非点源）排放情况，并且掌握水体或水域的现状功能和规划功能。,确定河流与湖、库水质影响评价的监测范围应考虑以下因素： (1)必须包括建设项目对地面水环境影响比较明显的区域，在一般情况下应考虑到污染物排入水体后可能超标的范围。调查结果应能全面反映与地表水有关的基本环境状况，并能充分满足环境影响预测的要求。 (2)各类水域的环境监测范围，可根据污水排放量与水域规模，参考水环境影响评价导则的规定确定。 (3)如下游河段附近有敏感区(如水库、水源地、旅游区等)，则监测范围应延长到敏感区上游边界以满足全面预测地表水环境影响的需要。,监测点位监测时期及采样次数按水质监测规范的要求并参考HJT2.393确定。 一般建设项目影响预测所需的水文参数观测数据是从地方水文站取得，对于重大的建设项目，必要时应进行水文与水质同步监测。,4水质现状评价 水质现状评价常采用指数法。 (1)评价标准：地面水的评价标准应采用国家标准或相应地方标准；国内尚无标准规定的水质参数可参考国外标准或采用经主管部门批准的临时标准。评价区内不同功能的水域应采用不同类别的水质标准。,(2)水质参数的取值：按理用于评价的水质参数应是经过统计检验、剔除了离群值后，K 个监测数据平均值。在实际工作中，往往监测数据样本量较小，难以利用统计检验剔除离群值，这时，如果数据集的数值变化幅度甚大，应考虑高值的影响，宜取平均值与最大值的均方根作评价参数值，即 式中：ii参数的评价浓度值； iki参数监测数据(共k个)的平均值； imaxi参数监测数据集中的最大值。,(3)单项水质参数评价： 采用标准型指数单元： 由于溶解氧和pH与其他水质参数的性质不同需采用不同的指数单元。 溶解氧的标准型指数单元：,式中：IDOjj点的溶解氧浓度标准型指数单元； DOf饱和溶解氧的浓度； DOjj点的溶解氧浓度； DOs溶解氧的评价标准。 pH的标准型指数单元：,式中：IpH,jj点的pH标准指数单元； pHjj点的pH监测值； pHsd评价标准中规定的pH下限； pHsu评价标准中规定的pH上限。 水质参数的标准型指数单元大于“1”，表明该水质参数超过了规定的水质标准，已经不能满足使用功能的要求。,(4)多项水质参数综合评价法： 根据水体水质数据的统计特点选用以下指数。 幂指数法,加权平均法 向量模法 算术平均法 式中： Ijj点的综合评价指数； Wj水质参数i的权值； Ii水质参数i的指数单元；,m水质参数的个数； Iij污染物(水质参数)i在j点的水质指数。 以上各种指数中，幂指数法适于各水质参数标准指数单元相差较大的场合；加权平均法一般用在的水质参数的标准指数单元相差不大的情况，向量模法用于突出污染最重的水质参数的影响。,三、地表水环境影响预测 1预测条件的确定 (1)预测范围：由于地表水水文条件的特点，其预测范围与已确定的评价范围相一致。 (2)预测点的确定：为了全面反映拟建项目对该范围内地表水环境影响，一般选以下地点为预测点。 已确定的敏感点； 环境现状监测点，以利于进行对照； 水文条件和水质突变处的上、下游，水源地，重要水工建筑物及水文站附近； 在河流混合过程段选择几个代表性断面； 排污口下游可能出现超标的点位附近。,(3)预测时期：地表水预测时期分丰水期、平水期和枯水期三个时期。一般说，枯水期河流自净能力为最小，平水期居中；丰水期自净能力最大。但个别水域因非点源污染严重可能使丰水期的稀释能力变小，水质不如枯、平水期。冰封期是北方河流特有的情况，此时期的自净能力最小。因此，对一、二级评价项目应预测自净能力最小和一般的两个时期环境影响。对于冰封期较长的水域，当其功能为生活饮用水、食品工业用水水源或渔业用水时，还应预测冰封期的环境影响。三级评价或评价时间较短的二级评价可只预测自净能力最小时期的环境影响。,(4)预测阶段：一般分建设阶段、生产运行和服务期满后三个阶段。 所有拟建项目均应预测生产运行阶段对地表水体的影响，并按正常排污和不正常排污 （包括事故）两种情况进行预测。 建设过程超过一年的大型建设项目，如产 生流失物较多、且受纳水体要求水质级别较高（在类以上）时，应进行建设阶段环境影响预测。 个别建设项目还应根据其性质、评价等级、水环境特点以及当地的环保要求预测服务期满后对水体的环境影响（如矿山开发、垃圾填埋场等）。,2预测方法的选择 预测建设项目对水环境的影响，应尽量利用成熟、简便并能满足评价精度和深度要求的方法。 (1)定性分析法：有专业判断法和类比调查法两种： 专业判断法是根据专家经验推断建设项目对水环境的影响。运用专家判断法有助于更好发挥专家的专长和经验。 类比调查法是参照现有相似工程对水体的影响，来推测拟建项目对水环境的影响。 定性分析法具有省时、省力、耗资少等优点，主要用于三级或无定量预测方法的问题。,(2)定量预测法：指应用物理模型和数学模型预测。应用水质数学模型进行预测是最常用的。,3. 污染源和水体的简化 (1)污染源的简化：拟建项目排放废水的形式、排污口