环境管理_地表水环境影响评价与控制管理

5地表水环境影响评价 5 1概念5 2地表水环境现状调查与评价5 3地表水环境影响预测5 4水环境污染控制管理 5 1 1基本概念 地表水是指存在于陆地表面的各种水域 如河流 包括河口 湖泊 水库等 考虑到地表水与海洋之间的联系 在进行地表水环境影响评价时 还包括有关海湾 包括海岸带 的部分内容 水体污染是指人类活动和自然过程的影响可使水的感官性状 物理化学性质 水生物组成 以及底部沉积物的数量和组分发生恶化 破坏水体原有的功能 5 1概述 5 1 1基本概念 凡对水环境质量可以造成有害影响的物质和能量输入的来源 统称水污染源 输入的物质和能量 称为污染物或污染因子 水体污染物有耗氧有机污染物 营养物 有机毒物 重金属 非金属无机毒物 病原微生物 石油类 热量和放射性核素等 污染源按产生和进入环境的方式可分为点源和面源 按污染性质可分为持久性污染物 如重金属 难降解有机物 非持久性污染物 如耗氧有机物 酸碱污染物 热污染 水污染源分类 环境目标 1 环境质量目标 预期要达到的环境质量要求 2 污染源排放目标 对排污单位环保管理的要求和总量控制要求 在划定地表水环境功能区的水域 目标由功能区划决定 在没有划定地表水环境弄能区的水域 根据水域的实际功能按国家 地表水环境质量标准 确定 水域功能不能降低 环境质量目标所涉及的水质指标可分为3类 物理参数 水温 浊度化学参数 无机指标 有机指标生物参数 大肠菌群等污染源排放目标 国家规定确定的基本要求 如必须达标排放 根据所在地区环境特点 由国家或地方政府所提出的要求 如 总量控制 排污消减量 达标率 污水回用率等 5 1 2常用水环境标准 环境影响评价技术导则 地面水环境 HJ T2 3 93 地表水环境质量标准 GB3838 2002 地下水环境质量标准 GB T14848 93 海水水质标准 GB3097 1997 污水综合排放标准 GB8978 1996其他水环境质量标准还有 渔业水质标准 GB11607 89 农田灌溉水质标准 GB5084 92 生活饮用水源水质标准 CJ3020 93 等 地表水环境质量标准 GB3838 2002 1 水域环境功能分为五类 I类 主要适用于源头水 国家自然保护区 II类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区 珍稀水生生物栖息地 鱼虾类产卵场 仔稚幼鱼的索饵场等 III类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区 鱼虾类越冬场 洄游通道 水产养殖区等渔业水域及游泳区 IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区 V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域 同一水域兼有多种适用功能的 执行最高功能类别对应的标准值 来源 地表水环境质量标准 GB3838 2002 2 不同功能类别分别执行相应类别的标准值 地下水质量标准 GBT14848 93 规定了地下水的质量分类 地下水的质量监测 评价方法和地下水质量保护 适用于一般地下水 不适用于地下热水 矿水 盐卤水 依据我国地下水水质现状 人类健康基准值及地下水质量保护目标 并参照了生活饮用水 工业 农业用水水质最高要求 将地下水质量划分为五类 I类 反映地下水化学组成的天然低背景含量 适用于各种用途 II类 反映地下水化学组分的天然背景含量 适用于各种用途 III类 以人体健康基准值为依据 主要适用于集中式生活饮用水水源及工 农业用水 IV类 以农业和工业用水要求为依据 除适用于农业和部分工业用水外 适当处理后可作生活饮用水 V类 不宜饮用 其他用水可根据使用目的选用 地下水质量标准 GBT14848 93 海水水质标准 GB3097 1997 按照海域的不同使用功能和保护目标 海水水质分为四类 第一类 适用于海洋渔业水域 海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区 第二类 适用于水产养殖区 海水浴场 人体直接接触海水的海上运动或娱乐区 以及与人类食用直接有关的工业用水区 第三类 适用于一般工业用水区 滨海风景旅游区 第四类 适用于海洋港口水域 海洋开发作业区 污水综合排放标准 GB8978 1996 该标准按照污水排放去向 分年限规定了69种水污染物最高允许排放浓度和部分行业最高允许排水量 适用于现有单位水污染物的排放管理 以及建设项目的环境影响评价 建设项目环境保护设计 竣工验收及其投产后的排放管理 1997年12月31日前建设的单位1998年1月1日后建设的单位 国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行 标准分级 1 排入GB3838 2002III类水域 划定的保护区和游泳区除外 和排入GB3097 1997中二类海域的污水 执行一级标准 2 排入GB3838 2002IV V类水域和排入GB3097 1997三类海域的污水 执行二级标准 3 排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水 执行三级标准 污水综合排放标准 GB8978 1996 标准分级 4 排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水 必须根据排水系统出水受纳水域的功能要求 分别执行 1 和 2 的规定 5 GB3838 2002中I II类水域和III类水域中划定的保护区 GB3097 1997中一类海域 禁止新建排污口 现有排污口按水体功能要求 实行污染物总量控制 以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准 污水综合排放标准 GB8978 1996 污染物分类 第一类污染物 共13类 不分行业和污水排放方式 也不分受纳水体的功能类别 一律在车间或车间处理设施排放口采样 其最高允许排放浓度必须达到该标准要求 不分年限 如总铬 总镉等 第二类污染物 在排放单位排放口采样 其最高允许排放浓度必须达到标准要求 分年限 污水综合排放标准 GB8978 1996 第一类污染物最高允许排放浓度mg L 第二类污染物最高允许排放浓度 1997年12月31日之前建设的单位 单位 mg L 第二类污染物最高允许排放浓度 1998年1月1日后建设的单位 单位 mg L 5 1 3地表水环境影响评价的基本思路 1 根据地面水环境影响评价技术导则和区域可持续发展的要求 明确包括水质要求和环境效益在内的环境质量目标 2 根据国家排污控制标准 排放标准 分析和界定建设项目可能产生的特征污染物和污染源强 水质与水量指标 3 选择合理的水质模型 建立污染源与环境质量目标的关系 根据各种工况下不同的污染源强 进行水环境影响预测评价 4 采取社会 环境 经济协调统一的分析方法 优化污染源控制方案 实现达标排放 总量控制 5 通过综合分析 评价 得出项目建设的环境可行性结论 5 1 4地表水环境影响评价的主要任务 1明确工程项目性质2划分评价工作等级3地标水环境现状调查和评价4建设项目工程 水污染源 分析5建设项目的水环境影响预测与评价6提出控制水污染的方案和保护水环境的措施 来源 环境影响评价技术导则 地面水环境 HJ T2 3 93 划分评价等级的具体依据 污水排放量污水水质的复杂程度受纳水域的规模受纳水域对水质要求 评价工作等级分为三级 一级评价最详细 二级次之 三级较简略 污水排放量越大 水质越复杂 评价等级越高 受纳水域规模越小 水质要求严格 评价等级越高 5 1 6地表水环境影响评价等级及范围 污水排放量 按照日排放量Q m3 d 分成5个等级 Q 20000 20000 Q 10000 10000 Q 5000 5000 Q 1000 1000 Q 200 注意 污水排放量中不包括间接冷却水 循环水以及其他含污染物极少的清净下水的排放量 但包括含热量大的冷却水的排放量 复杂 污染物类型数 3 或者只有两类污染物但需预测其浓度的水质参数数目 10 中等 污染物类型数 2 且需预测其浓度的水质参数数目 10 或者只有一类污染物但需预测其浓度的水质参数数目 7 简单 污染物类型数 1 需预测其浓度的水质参数数目 7 污水水质的复杂程度 持久性污染物非持久性污染物酸和碱热污染 按污水中的污染物类型数和须测污染物因字数的多少划分 河流 按多年平均流量或平水期平均流量划分 大河 150m3 s 中河 15 150m3 s 小河 15m3 s 湖泊和水库 以枯水期湖泊 水库的平均水深和水面积划分水域规模 受纳水域的规模 水环境质量要求 以 地表水环境质量标准 GB3838 2002 为依据 划分为五类 I II III IV V 水质级别要求越高 相应的评价级别也高 如受纳水体的实际功能与该标准的水质分类不一致时 根据当地的水环境质量要求确定 地面水环境影响评价分级表 内陆水体 评价等级的划分 例 一拟建建设项目 污水排放量为5800m3 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90m3 s 水质要求为IV类 此环评应按几级进行评价 方法 污水排放量 为5000 10000m3 d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150m3 s到15m3 s之间 为中等河流水质要求 IV类 此环评应按二级评价要求进行 评价范围 地表水环境影响评价的评价范围 应能包括建设项目对周围地面水环境影响较显著的区域 在此区域内进行的评价 能全面说明与地面水环境相联系的环境基本状况 并能充分满足环境影响评价的要求 环境敏感目标 社会影响大具有特殊主要性的保护目标 如 生活饮用水水源地 各类保护区 风景名胜区 珍稀水生生物 两栖动物野生鱼类的产卵场 5 2 1现状调查方法5 2 2调查范围和时期5 2 3水文调查与水文测量5 2 4水污染源调查5 2 5水质调查5 2 6水域功能调查5 2 7地表水环境现状评价 5 2地表水环境现状调查与评价 调查范围 水环境调查范围主要是受建设项目影响较显著的地表水区域 1将来污染物排入水体后可能达到地表水环境质量标准的范围 并考虑评价等级的高低后决定 2当拟定评价范围附近有敏感水域 如水源地 自然保护区等 时 调查范围应考虑延长到敏感水域的上游边界 调查时期 划分水期选择代表月 按评价等级要求确定调查时间 河流 河口 湖泊与水库按丰水期 平水期 枯水期划分 海湾按大潮期和小潮期划分 对于北方地区 也可以划分为冰封期和非冰封期 现状调查方法 即搜集资料法 现场实测法 遥感遥测法 调查范围指排放口下游应调查的河段长度 来源 环境影响评价技术导则 地面水环境 HJ T2 3 93 调查面积指以排污口为圆心 以调查半径为半径的半圆形面积 来源 环境影响评价技术导则 地面水环境 HJ T2 3 93 调查面积指以排污口为圆心 以调查半径为半径的半圆形面积 来源 环境影响评价技术导则 地面水环境 HJ T2 3 93 各类水域在不同评价等级时水质的调查时期 5 2 3水文调查与水文测量 收集资料为主 现场测量 判读地形图以辅 内容 河流 水期的划分 水文特征 弯曲系数 坡度J 河宽B 水位 水深H 流量Q 流速u及分布 水温等 采用数学模式其具体调查内容根据评价等级及河流等级及河流规模按照模式和参数的需要决定 弯曲系数 断面间河段长度 断面间直线距离当弯曲系数 1 3时 可视为弯曲河流 否则简化为平直河流 感潮河口加涨落潮情况 湖泊 水库 面积 形状 水期的划分 流入流出水量 停留时间 水深 水温分层情况等 海湾 海岸形状 海底地形 潮流状况 水温 波浪的情况等 5 2 4水污染源调查 点污染源调查 非点污染源调查 常规水质因子 能反应水域水质一般状况 如GB3838 2002中提出的pH DO 高锰酸盐指数 BOD5 总氮或氨氮 酚 氰化物 砷 汞 铬 六价 总磷以及水温等 特征水质因子 能代表建设项目将来排放的水质 根据建设项目特点 水域类别及评价等级选定 其他方面因子 水域环境质量要求较高 且评价等级为一 二级 考虑调查水生生物和底质 5 2 5水质调查 调查因子的选择 5 2 6水域功能调查 调查的意义 水域功能是地表水环境影响评价的基础资料 一般由环保部门规定 调查的目的是核实与补充这个规定 若还没有规定则应通过调查明确之 并报环保部门认可 调查内容 水资源利用及水域功能现状调查 调查方法 以间接了解为主 并辅以必要的实地踏勘 5 2 7地表水环境现状评价 评价水质现状主要采用文字分析与描述 并辅之以数学表达式 在文字分析与描述中 有时可采用检出率 超标率等统计值 数学表达式分两种 一种用于单项水质因子评价 另一种用于多项水质因子综合评价 单项水质因子评价简单明了 可以直接了解该水质参数现状与标准的关系 一般均可采用 多项水质因子综合评价只在调查的水质参数较多时方可应用 此方法只能了解多个水质参数的综合现状与相应标准的综合情况之间的某种相对关系 选择水质评价因子 1 工程废水排放的主要特征污染物 2 对纳污水体污染影响危害大的水质因子 3 国家和地方水质管理要求严格控制的水污染因子 评价因子的数量须能反映水体评价范围的水质现状 水质评价因子的参数确定 5 2 7地表水环境现状评价 单项水质因子的参数可采取多次监测的平均值 但是如果该水质因子监测数值变化大 则可取平均值与极值的均方根作评价参数值 即内梅罗平均值 例题 某水域经5次监测溶解氧的浓度为 5 6mg L 6 1mg L 4 5mg L 4 8mg L 5 8mg L 用内梅罗法计算溶解氧的统计浓度值是 mg L 单项水质参数评价建议采用标准指数法 式中 Si j 单项水质因子i在第j点的标准指数 ci j i j 点的评价因子水质浓度或水质因子i在预测点 或监测点 j的水质浓度 mg Lcsi 水质评价因子i的地表水水质标准 mg L 一般水质因子 随水质浓度增加而水质变差的水质因子 水质参数的标准指数 1 表明水质参数超过规定的水质标准 不能满足使用要求 评价方法 式中 SDO j DO的标准指数DOf 某水温 气压条件下的饱和溶解氧浓度 mg LT 水温 DOj 溶解氧实测值 mg LDOs 溶解氧的评价标准限值 mg L 特殊水质因子 DO的标准指数 例题 气温为23 时 某河段溶解氧浓度为6 5mg L 已知该河段属于III类水体 如采用单项指数法评价 其指数为 根据GB3838 2002 III类水体溶解氧标准为 5 0mg L 根据 已知DOs 5 0mg L DOj 6 5mg L代入得SDO j 0 58 SpH j SpH j 式中 SpH j pH的标准指数pHj pH实测值pHsd 地面水水质标准中规定的pH值下限6pHsu 地面水水质标准中规定的pH值上限9 特殊水质因子 pH的标准指数 例题 某水样pH为13 如采用单项指数法评价 其指数为 地表水环境影响的预测是以一定的预测方法为基础的 而这种方法的理论基础是水体的自净特性 水体自净 水体中的污染物在没有人工净化措施的情况下 它的浓度随时间和空间的推移而降低 逐渐恢复原有的水质 5 3地表水环境影响预测 物理自净 混合稀释 自然沉淀化学自净 氧化还原反应生物自净 水中微生物 尤其是细菌 作用 5 3 1水体自净的基本原理 5 3 2预测的原则 原则上可以采用 单项水质参数评价方法或多项水质参数综合评价方法 单项水质参数评价 以法律 法规 标准为以据 评定 评价 多项水质参数综合评价方法与水质参数与环境现状综合评价相同 5 3 3预测方法 数学模式法物理模型法类比分析 调查 法专业判断法 5 3 4预测范围和预测点位 预测范围 地标水环境的预测范围与地表水环境现状调查的范围相同或略小 预测点位 地表水环境现状监测点位作为预测点位 水文特征突然变化和水质突然变化处的上下游 重要水工建筑物附近 水文站附近等应选择作为预测点位 当拟预测水中溶解氧时 应预测最大亏氧点的位置及该点位的浓度 但分段预测的河段不需要预测最大亏氧点 河口附近有局部超标应适当加密预测点位 5 3 5水环境影响时期的划分和预测时段 预测时期一般划分为 建设期 运行期 服务期满后 所有项目应预测生产运行阶段对地面水环境的影响 包括正常排放和不正常排放 大型项目根据 项目特点 评价等级 水环境特点 当地环保要求决定是否预测建设期的影响 同理决定是否预测服务期满后预测 个别 一 二级评价预测自净能力最小和一般两个时段的环境影响 三级或二级 时间较短 只预测自净能力最小时段的环境影响 5 3 6拟预测水质参数的筛选 在现状调查的水质参数中筛选 拟预测参数应既说明问题又不过多 一般少于现状参数 根据工程分析 环境现状 评价等级和当地环保要求筛选 不同时期参数不一定相同 对河流 可用污染物排序指标 ISE 选取预测水质因子 ISE是负值或越大 说明建设项目排污对河流中该项水质参数的影响越大 Cp 污染物排放浓度 mg L Qp 废水排放量 m3 s Cs 污染物的排放标准 mg L ch 河段上流污染物水质浓度 mg L Qh 河水流量 m3 s 5 3 7地表水环境和水污染源的简化 1 河流的简化要求 河流可以简化为矩形平直河流 矩形弯曲河流和非矩形河流 河流的断面宽深比 20时 可视为矩形河流 大中河流中 预测河段的弯曲系数 1 3时 可视为弯曲河流 否则可以简化为平直河流 小河一般简化为矩形平直河流 水文特征或水质有急剧变化的河段 可在急剧变化之处分段 各段分别进行简化 江心洲等的简化处理 满足评价工作等级的要求 人工控制河流根据水流情况可以视其为水库 也可视其为河流 分段进行简化 2 河口的简化 河口包括河流汇合部 河流感潮段 口外滨海段 河流与湖泊 水库汇合部 除个别要求很高 如评价等级为一级 的情况外 河流感潮段一般可按潮周平均 高潮平均和低潮平均三种情况 简化为稳态进行预测 河流汇合部可以分为支流 汇合前主流 汇合后主流三段分别进行环境影响预测 小河汇入大河时可以把小河看成点源 河流与湖泊 水库汇合部可以按照河流和湖泊 水库两部分分段预测其环境影响 河口断面沿程变化较大时 可以分段进行环境影响预测 口外滨海段可视为海湾 3 湖泊与水库的简化可以将湖泊 水库简化为大湖 库 小湖 库 分层湖 库 等三种情况 中型湖库根据水文特征 主要是水力停留时间 分层期长短 和评价工作等级要求简化 不存在大面积回流区和死水区且流速较快 停留时间较短的狭长湖泊可简化为河流 4 海湾的简化预测海湾水质时一般只考虑潮汐作用 不考虑波浪作用 海湾的简化主要根据水文特征和评价工作等级定 5 3 8污染源简化 污染源简化包括排放形式的简化和排放规律的简化 1排放形式可简化为点源和面源 排放规律可简化为连续恒定排放和非连续恒定排放 2在地面水环境影响预测中 通常可以把排放规律简化为连续恒定排放 3对于点源位置 排放口 的处理 有如下的要求 A 排入河流的两排放口的间距较小时 可以简化为一个排放口 其位置假设在两排放口之间 其排放量为两者之和 B 排入小湖 库 的所有排放口可以简化为一个排放口 其排放量为所有排放量之和 C 排入大湖 库 的两排放口间距较小时 同河流情况处理 D 海湾污染源的简化由评价工作等级定 4无组织排放可简化成面源 从多个间距很近的排放口排污时 也可以简化为面源 河流混合过程段预测范围分充分混合段 混合过程段 上有河段 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 是指排放口下游达到充分混合以前的河段 上游河段是排放口上游的河段 5 3 9各种点源的水环境影响预测方法 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 充分混合段选择零维模式 持久性污染物 或一维模式 非持久性污染物 混合过程段应采用二维模式 例 某河流预测河段平均宽度B 50 00m H 1 2m j 0 09 u 0 1m s a 0m 问混合过程段长度 在利用数学模式预测河流水质时 充分混合段可以采用一维模式或零维模式预测断面平均水质 在混合过程段需采用二维模式进行预测 大 中河流一 二级评价 且排放口下游3 5km以内有集中取水点或其他特别重要的环保目标时 均应采用二维模式预测混合过程段水质 5 3 9各种点源的水环境影响预测方法 各类水质数学模型的适用条件 水质模式按使用时间分为 动态 稳态 准稳态 准动态 水质模式按使用空间分为 零维 一维 二维 三维 水质模式按模拟水质组分为 单一组分 耦合组分模式 按数学模式求解方法分为 解析解 数值解 数学模式使用按水利条件分为 恒定 动态 时段平均 点污染源排放分为 连续恒定排放 非连续恒定排放 瞬时排放 有限时段排放 5 3 9各种点源的水环境影响预测方法 河流常用数学模式 适用条件 河流充分混合段 持久性污染物 河流恒定流动 废水连续稳定排放 式中 C 废水与河水完全混合的浓度 mg L Cp 排污口上游河流中污染物浓度 mg L QP 河流的流量 m3 s CE 废水中的污染物浓度 mg L QE 排入河流的废水流量 m3 s 零维水质模型完全混合模式 河流完全混合模式例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 2000m3 d 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 求混合后COD 解 先换算2000 24 3600 0 023m3 sC CP QP CE QE QE QP 14 6mg l 河流一维稳态模式与适用条件式中 ct 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 综合衰减系数 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 式中 k1 耗氧系数 k3 沉降系数 t 水团传播时间 水体受到污染后 水体中的溶解氧逐渐被消耗 到临界点后又逐步回升的变化过程 需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用 在分解过程中消耗水中的溶解氧 溶解氧的变化状况反映了水体中有机污染物净化的过程 因而可把溶解氧作为水体自净的标志 如果以河流流程作为横坐标 溶解氧饱和率作为纵坐标 在坐标纸上标绘曲线 将得一下垂形曲线 常称氧垂曲线 最低点称临界点在一维河流和不考虑扩散的情况下 河流中的可生物降解有机物和溶解氧的变化可以用S P Streeter Phelps 公式模拟 临界亏氧点C S P模式 一维 适用条件 河流充分混合段 污染物为耗氧性有机污染物 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 式中 D 亏氧量 即DOf DO mg L DOf 468 3