地表水环境影响评价

1、会计学1地表水环境影响评价地表水环境影响评价第一节第一节 地表水体的污染和自净地表水体的污染和自净一、地表水资源一、地表水资源污染源和污染物分类按排放方式分类点源如工矿废水、生活污水通过管道、沟渠集中排放非点源如农田排水、矿山排水、城市与工业区路面排水按污染物性质分类持久性污染物如无机盐、重金属等非持久性污染物如好氧有机物酸碱度以pH值表示热效应以温度表示86400ssqNKQ 居住区生活污水量计算式，式中：居住区生活污水量计算式，式中：QS居住区生活污水量，居住区生活污水量，L/s； q每人每日的排水定额，每人每日的排水定额，L/(人人d)； N设计人口数，人；设计人口数，人；Ks总变化系数

2、总变化系数(1.51.7)。3600ismMKQt工业废水量计算式，式中：工业废水量计算式，式中：m单位产品废水量，单位产品废水量，L/t；M该产品的日产量，该产品的日产量，t；Ki总变化系数，根据工艺或经验决总变化系数，根据工艺或经验决定；定； t 工厂每日工作时数，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：非点污染源：非点污染源又称面源，是指分散非点污染源又称面源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废水通过沟渠进入水体的废水。 主要包括城镇排水、农田排水和农村生活主要包括城镇排水、农田排水和农村生活废

3、水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入水体等所造成的污染废水水体等所造成的污染废水。 非点源污染情况复杂，其污染影响较难定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。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估计：城市非点污染源负荷来源：城市非点污染源负荷来源：城市雨水下水道及城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。合流制下水道的溢流。污染

4、物自城市街道经排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：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基本程序：首先估计暴雨事件中暴雨径流的大暴雨径流的大小小（径流深度和径流面积的乘积），从而确定（径流深度和径流面积的乘积），从而确定暴雨的冲刷率暴雨的冲刷率，进而估计径流冲刷到受纳水体，进而估计径流冲刷到受纳水体的的沉积物负荷沉积物负荷，然后根据，然后根据沉积物中污染物浓度沉积物中污染物浓度计算计算污染物负荷污染物负荷，或者根据，或者根据固体废物与污染物固体废物与污染物的统计相关关系的统计相关

5、关系计算污染物负荷。计算污染物负荷。暴雨径流深度的估计：暴雨径流深度的估计： RCRPDs 式中：式中： R 总暴雨径流深度，总暴雨径流深度，cm； CR 总径流系数；总径流系数； P 降雨量，降雨量，cm； Ds 洼地存水，洼地存水，Cm。 总径流系数的估算方法：总径流系数的估算方法：粗略估算式：粗略估算式：式中：式中：I不透水区百分数；不透水区百分数； 按照不同坡度计算的不透水区按照不同坡度计算的不透水区(指指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流的径流系数系数 。0.15 1100100RIIC准确计算式：准确计算式：式中：式中：Fi各种类型地区所占

6、的面积；各种类型地区所占的面积； i对应的径流系数。对应的径流系数。iiRiFCF洼地存水洼地存水Ds的粗略估计：的粗略估计：0.630.48100sID 径流中冲刷到接受水体的颗粒物负荷：在总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。暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲刷率。一一般认为般认为1 h内总径流为内总径流为1.27 cm时，可冲走时，可冲走90的的街道表面颗粒物（沉积物）街道表面颗粒物（沉积物）。暴雨径流中冲刷的固体负荷：暴雨径流中冲刷的固体负荷：式中：式中：Ysw暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷；暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷； te 等效的累积天数，

7、等效的累积天数，d；Ysu街道表面颗粒物日负荷量，街道表面颗粒物日负荷量，kgd。swesuYt YPC 式中：式中： tr从最后一次暴雨事件算起的天数，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，从最后一次清扫街道算起的天数，d；s街道清扫频率。街道清扫频率。 1erssstttt式中：式中：Lsu颗粒物日负荷率，颗粒物日负荷率，kg(kmd)；Lst街道边沟长，约等于街道边沟长，约等于2倍的街道长，倍的街道长，km。susustYLL 街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量如交通强度、区域地

8、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。市街道清扫频率和清扫质量等。径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷：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：用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷：式中：式中：You有机污染物的日负荷量，有机污染物的日负荷量，kgd； 单位转换因子，单位转换因子，10-6；Ysu总颗粒物固体日负荷量，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，有机污染物在颗粒物中的浓度，gg。ousuouYYC 城市降雨径流问题是个十分复杂的

9、问题，与水分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，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。尚未掌握其规律性。(2)农田径流污染负荷估算：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

10、境中某种污染物总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：量，其公式如下：式中：式中： M某种污染物输出总量，某种污染物输出总量，kg；i第第i小时的该种污染物浓度，小时的该种污染物浓度，kgm3； Qi第第i小时的径流量，小时的径流量，m3； n观测的总时数，观测的总时数，h； j第第j个农田集水区；个农田集水区； m集水区总数。集水区总数。11mniijiMQ根据污染物在水环境中的输移、衰减特点，污染物可分为四类： 持久性污染物：包括在水环境中难降解、毒性大、易长期积累的有毒物质，如重金属、很多高分子有机化合物 非持久性污染物：会因降解和转化作用使在水中的总量降低，如放射性物

11、质的蜕变 、如可以生化降解的有机物在微生物作用下的氧化分解，如 BOD,COD 等 酸碱污染物：以pH为表征 废热：以水温为表征注意废热的正负问题水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价环境迁移性和循环性环境可转化性环境生物浓缩性以持久性污染物为代表的环境残留持久性不同类型污染物的环境行为特性水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价水体自净水体自净水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价污染物的污染物的迁移迁移 指污染物在环境中的空间位置移动及其引起的污染物浓度变化过程，迁移过程只能改变污染物的空间位置，降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。 推流迁移：指污染物在气流或水流作用下产生的转移作用

12、。2.2.污染物在水环境中的污染物在水环境中的迁移、转化和生物降解迁移、转化和生物降解cumxx1cumyy1cumzz11xm1ym1zm分别表示x、y、z方向上的污染物推流迁移通量 推流的作用比扩散的作用大得多水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价分散稀释 指污染物在环境介质中通过分散作用得到稀释，分散的机理有分子扩散、湍流扩散和弥散作用三种。分子扩散：分子扩散：分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象散现象 机理：分子扩散通量与扩散物质的浓度梯度成正比 xcDmmx2ycDmmy2zcDmmz2xm2ym2zm2分别表示x、y、z方向上的污染物

13、分子扩散通量 mD分子扩散系数；负号表示质点的迁移指向负梯度方向。 常温下，分子扩散系数在水流中为10-1010-9m2/s 水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价湍流扩散 湍流扩散又称为紊流扩散，是指污染物质点之间及污染物质点与水介质之间由于各自的不规则的运动而发生的相互碰撞、混合，是在湍流流场中质点的各种状态(流速、压力、浓度等)的瞬时值相对于其时段平均值的随机脉动而导致的分散现象 湍流扩散系数；常温下， 在河流中为 10-510-4m2/s xcDmxx13ycDmyy13zcDmzz133xm3ym3zm分别表示x、y、z方向上的污染物湍流扩散通量 xD1yD1zD1xD1zD1水环

14、境影响预测与评价水环境影响预测与评价弥散作用 弥散作用是由于流体的横断面上各点的实际流速分布不均匀所产生的剪切而导致的分散现象 xcDmxx24ycDmyy24zcDmzz244xm4ym4zm分别表示x、y、z方向上的污染物弥散扩散通量 弥散扩散系数；湖泊中弥散作用很小，而在流速较大的 水体如河流和河口中弥散作用很强，河流的弥散系数 在10-210m2/s左右 ，河口的弥散系数达 10103m2/s2xD2yD2zD2xD水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价 分子扩散系数Em 、湍流扩散系数E1、弥散扩散系数E2，EmE1E2 量纲：均为加速度量纲（m2/s）。 分散稀释通量可表示为 x

15、cEmxxycEmyyzcEmzzzyxmmm 、zyxEEE、分别为x x、y y、z z方向上的污染物分散稀释通量；分别为x x、y y、z z方向上的污染物扩散系数。水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价 污染物的污染物的转化转化转化：指污染物在环境中通过物理化学的作用改变其形态或转变成另一种物质的过程 转化与迁移有所不同，迁移只是空间位置的相对移动，转化则是物质总量的改变 物理转化通过蒸发、渗透、凝聚、吸附、悬浮及放射性蜕变等物理变化作用，去除水体中的污染物 化学转化通过氧化还原反应、水解反应、配合反应、光化学反应等化学反应而发生的污染物质的转化 同时水体中也会发生还原作用，但这类反

16、应多在微生物的作用下进行水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价污染物的污染物的降解降解生物降解能力最强大的是微生物，其次是植物和动物 在溶解氧充分的情况下，微生物将一部分有机污染物当作食饵消耗掉，将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物，从而实现对各种各样的化学污染物的降解转化 影响污染物输移的最主要的物理过程是影响污染物输移的最主要的物理过程是对流对流和和横向、纵向横向、纵向扩散混合扩散混合。污水排放、温排水、溢油污染。污水排放、温排水、溢油污染。扩散过程和漂移过程。扩散过程和漂移过程。污染物的降解分为两个阶段：污染物的降解分为两个阶段：（1）不含氮有机物的氧化，也包）不含氮有机物的

17、氧化，也包括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化；括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化；（2）氨氮硝化（含氮化合物经过一系列生化反应过程，由氨氮）氨氮硝化（含氮化合物经过一系列生化反应过程，由氨氮氧化为硝酸盐）。氧化为硝酸盐）。n氨氮硝化阶段：含氮化合物经过一系列的生化反应，由氨氮氧化为硝酸盐的过程。该阶段的BOD称为LN或NBODu。1=1.047，T的范围为的范围为10-35；N=1.047，T的范围为的范围为10-30 含氮化合物硝化耗氧含氮化合物硝化耗氧： 水体底泥耗氧：水体底泥耗氧： 水生植物呼吸耗氧水生植物呼吸耗氧 水体的耗氧与复氧过程水体中溶解氧

18、在以下过程被消耗：碳氧化阶段耗氧、含氮化合物硝化耗氧、水生植物呼吸耗氧、水体底泥耗氧等对于复氧过程，则主要来自大气复氧和水生植物的光合作用。饱和溶解氧浓度：c（Os）=468/(31.6+t)t:t:温度，温度，大气压：，大气压：101 kPa101 kPa，盐度：淡水，盐度：淡水第二节第二节 污染物质在河流中的混合与扩散污染物质在河流中的混合与扩散 一、污染物质在河流中的混合一、污染物质在河流中的混合 废水排入水体后，最先发生的过程是废水排入水体后，最先发生的过程是混合稀混合稀释释。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的主要方式之一。对易降解的污染物混

19、合稀释也是主要方式之一。对易降解的污染物混合稀释也是它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩散能力，与其水体的水文特征密切相关。散能力，与其水体的水文特征密切相关。1河流的混合稀释模型河流的混合稀释模型 当废水进入河流后，便不断地与河水发生当废水进入河流后，便不断地与河水发生混合交换作用，使保守污染物浓度沿流程逐渐混合交换作用，使保守污染物浓度沿流程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。降低，这一过程称为混合稀释过程。 污水排入河流的入河口称为污水排入河流的入河口称为污水注入点污水注入点。污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓污水注入点以下的河段，污

20、染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠度分布是不均匀的，靠排放口排放口一侧的岸边浓度一侧的岸边浓度高，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。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污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为断面，称为水质完全混合断面水质完全混合断面。式中：式中： Q河流的流量，河流的流量，m3s；1排污口上游河流中污染物浓度，排污口上游河流中污染物浓度，mgL； q排入河流的废水流量，排入河流的废水流量，m3s；2废水中的污染物浓度，废水中的污染物浓度，mgL。 1

21、2iQqQq在水质完全混合断面以下的任一断面在水质完全混合断面以下的任一断面 当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向下游流去，经过相当长的距离才能达到完全混下游流去，经过相当长的距离才能达到完全混合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形成一个污染带。当完全混合距离成一个污染带。当完全混合距离Ln无实测数据无实测数据时，可参考下表确定。表中列举出了许多河流时，可参考下表确定。表中列举出了许多河流在岸边集中排入废水时，污水与河水达到完全在岸边集中排入废水时，污水与河水达到完全混合所需的时间。混合所需的时间。从下表中查取所需时

22、间与河从下表中查取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离水实际流速的乘积为完全混合距离。第三节第三节 河流和河口水质模型河流和河口水质模型 河流河流是沿地表的线形低凹部分集中的经常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、入湖河口及支流的河段，可以分为入海河口、入湖河口及支流河口。流河口。2河流水质模型河流水质模型 河流水质模型是描述水体中污染物随时间河流水质模型是描述水体中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程

23、。和空间迁移转化规律的数学方程。1、水质模型的分类：、水质模型的分类：n按时间特性分：按时间特性分：分为动态模型和静态模型分为动态模型和静态模型。 描写水体中水质组分的浓度随时间变化的描写水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模型称为水质模型称为动态模型动态模型。 描述水体中水质组分的浓度不随时间变化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的水质模型称为静态模型静态模型。 n按水质模型的空间维数分：按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维、分为零维、一维、二维、三维水质模型三维水质模型。 当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，即水体

24、中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情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。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，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。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，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，这种水质模型称在另外的一个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为两维水质模型。为两维水质模型。 描述水质组分迁移变化在三个方

25、向进行的水质模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。型称为三维水质模型。n按描述水质组分的多少分：按描述水质组分的多少分：分为单一组分和分为单一组分和多组分的水质模型多组分的水质模型。 水体中某一组分的迁移转化与其它组分水体中某一组分的迁移转化与其它组分没没有关系，描述这种组分迁移转化的水质模型称有关系，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。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

26、的，描述这种情况的水质模型称为多组分的水质模型。质模型。n按水体的类型可分为：按水体的类型可分为：河流河流水质模型、水质模型、河口河口水水质模型（受潮汐影响）、质模型（受潮汐影响）、湖泊湖泊水质模型、水质模型、水库水库水质模型和水质模型和海湾海湾水质模型等。河流、河口水质水质模型等。河流、河口水质模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。可靠性小。n按水质组分可分为：按水质组分可分为：耗氧耗氧有机物模型（有机物模型（BODBODDODO模型）模型） ，无机盐、悬浮物、放射性物质等无机盐、悬浮物、放射性物质等单一组分的水质模型单一组分的水质模型，难

27、降解有机物水质难降解有机物水质模型，模型，重金属迁移转化重金属迁移转化水质模型。水质模型。 水质模型的选择：水质模型的选择： 选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化规律有清楚地了解。因为水质组分的迁移规律有清楚地了解。因为水质组分的迁移( (扩散和平流扩散和平流) )取决于水体的水文特性和水动力学特性。取决于水体的水文特性和水动力学特性。 在流动的河流中，在流动的河流中，平流迁移平流迁移往往占主导地位，对某些往往占主导地位，对某些组分可以忽略扩散项；在受潮汐影响的河口中，组分可以忽略扩散项；在受潮汐影响的河口中，扩散扩散是主导的迁移现象，扩散项

28、必须考虑而不能忽略。对是主导的迁移现象，扩散项必须考虑而不能忽略。对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整，断面不这两者选择的模型就不应一样。对河床规整，断面不变，污染物排入量不变的水体，可选用变，污染物排入量不变的水体，可选用静态模型静态模型。为。为了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河流系统了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河流系统的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分评的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分评价时便输入对河流系统的影响。价时便输入对河流系统的影响。 选择的水质模型必须反映所研究的选择的水质模型必须反映所研究的水质组分水质组分，应用条应用条件和现实条件件和

29、现实条件接近。接近。2、污染物在均匀流场中的扩散水质模型、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：进入环境的污染物可以分为两大类：持久型持久型污染物（惰性污染物）污染物（惰性污染物）和和非持久型污染物非持久型污染物。非持久型物质的衰减有两种方式：非持久型物质的衰减有两种方式：一种是由其一种是由其自身的运动变化规律决定的自身的运动变化规律决定的；如放射性物质的；如放射性物质的蜕变；蜕变；另一种是在环境因素的作用下，由于化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学的或生物化学的反应而不断衰减的，如可生，如可生化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧

30、化化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。分解过程。 对于持久型污染物，实际应用中，在不需对于持久型污染物，实际应用中，在不需要考虑其横向均匀混合时间的情况下，通常假要考虑其横向均匀混合时间的情况下，通常假设其可以瞬间混合完毕，而采用完全混合公式设其可以瞬间混合完毕，而采用完全混合公式（0维模型）来计算河流断面的污染物浓度。维模型）来计算河流断面的污染物浓度。12iQqQq应用对象：应用对象：不考虑混合距离的重金属污染物、部不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质和其他持久型污染物质的下游浓度预测和分有毒物质和其他持久型污染物质的下游浓度预测和允许纳污量的估算。允许纳污量的估算。有

31、机物降解性物质的降解项可有机物降解性物质的降解项可以忽略时；以忽略时；降解性有机物混合段初始部分。降解性有机物混合段初始部分。适用条件：适用条件：河流充分混合段；持久性污染物；河流河流充分混合段；持久性污染物；河流为恒定流动；废水连续稳定排放。为恒定流动；废水连续稳定排放。例例4-1 对非持久型污染物，在河流的流量和其他对非持久型污染物，在河流的流量和其他水文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模水文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型进行污染物浓度预测。型进行污染物浓度预测。220 xxEuKxx 对于非持久性或可降解污染物，若给定对于非持久性或可降解污染物，若给定x0，0，上式解为：，上式

32、解为： 对于一般条件下的河流，推流形成的污染物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：散作用可以忽略，则有：式中：式中： ux河流的平均流速，河流的平均流速，md或或ms；Ex废水与河水的纵向混合系数，废水与河水的纵向混合系数，m2d或或m2s； K污染物的衰减系数，污染物的衰减系数，1d或或1s； x河水河水(从排放口从排放口)向下游流经的距离，向下游流经的距离，m。04exp112xxxxu xKEEu0expxxKu例例1 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水一个改扩建工程拟向河流

33、排放废水，废水量量q0.15m3s，苯酚浓度为，苯酚浓度为30gL，河流流，河流流量量Q5.5m3s，流速，流速u0.3ms，苯酚背景浓，苯酚背景浓度为度为 0.5 g L，苯酚的降解（衰减）系数，苯酚的降解（衰减）系数K0.2d-1，纵向弥散系数，纵向弥散系数Ex10m2s。求排放点下。求排放点下游游10km处的苯酚浓度。处的苯酚浓度。解解 计算起始点处完全混合后的初始浓度计算起始点处完全混合后的初始浓度利用利用（4-31）（1）考虑纵向弥散条件下的下游）考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：处的浓度：4-3324 0.2/86400 100.3 100001.28 exp111.19/

34、2 100.3g L00.1530+5.50.5=1.28g /L5.5+ 0.15（2）忽略纵向弥散时的下游）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度：处的浓度： 0.2 100001.281.19/0.3 86400g L 由此看出，由此看出，在稳态条件下，忽略纵向弥散在稳态条件下，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对水面宽阔的河流受纳污(废废)水后的混合过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面又宽又深和流态复杂的河流水质预

35、测宜采用三维模型。三维模型。 3污染物与河水完全混合所需距离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，这段距离称为一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段混合过程段。 当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于度之比介于0.95 至至1.05 之间时，称该断面已达之间时，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到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的距离称为距离称为完成横向混合所需的距离完成横向混合所需的距离。 20.1xyu BxE20.4xyu BxEB-河流宽

36、度Ey-横向混合系数水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价混合过程段的长度混合过程段的长度可由下式估算gHIBHBuaBl)0065. 0058. 0()6 . 04 . 0( 河水中溶解氧浓度河水中溶解氧浓度 (DO)是决定水质洁净程是决定水质洁净程度的重要参数之一，而排入河流的度的重要参数之一，而排入河流的 BOD在衰减在衰减过程中将不断消耗过程中将不断消耗DO，与此同时空气中的氧气，与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。又不断溶解到河水中。 二、二、BODDO耦合模型耦合模型S P方程：方程： 1BODBODdKdt 10K tBODBODe12()()sd DOK cKDODOdt

37、 01210121BODK tK tK tDDKeeeKK1dcK cdt 10K ttcc e12DBODDdKKdtS P方程：方程： 氧垂曲线氧垂曲线临界氧亏发生的时间：临界氧亏发生的时间： 该方程是应用最广的河流水质中该方程是应用最广的河流水质中BODDO预测模型。预测模型。01220121ssDODODBODK tK tK tDODKeeeKK0021221111ln1DcBODKKKtKKKK水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价根据S-P氧垂公式绘制的溶解氧沿程变化曲线称为氧垂曲线 溶解氧分布为一悬索型曲线。氧垂曲线的最低点C称为临界氧亏点临界氧亏点的亏氧量称为最大亏氧值 （1

38、）托马斯）托马斯(Thomas)模型模型 对一维静态河流，在对一维静态河流，在SP模型的基础上，模型的基础上，为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了去除的影响，引入了BOD沉浮系数沉浮系数k3。由。由以下的基本方程组以下的基本方程组(忽略扩散项忽略扩散项)：1312BODBODDBODDdkkdtdkkdt 解得：解得：1300132201132ekktBODBODBODkktk tk tDDkeeekkk水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价【作业】 一个拟建工厂，将废水经过处理后排入附近的一条河流中。河流中BOD5 的浓度为2

39、.0 mg/L，溶解氧浓度8.0 mg/L，河水水温20 ，河流流量14 m3/s；排放的废水中BOD5 浓度在处理前为800 mg/L，水温20，流量3.5 m3/s，废水排放前经过处理使溶解氧浓度为4.0mg/L。 假定废水与河水在排放口附近迅速混合，混合后河道中平均水深达到0.8 m，河宽为15.0 m，k1 =0.23 d-1，k2 = 3.0d-1，若河流的溶解氧标准为5.0mg/L，计算排出废水中允许进入河流的最高BOD5值 水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价由完全混合模型反推Ch(Cp、QP、Qh均已知，C未知)，需先求出混合浓度C （即L0）。由Dc和 tc的计算式，假定

40、不同的L0进行试算，求出DC。当DC=Dmax时，对应的L0即为所求。Dmax=C(Os) -溶解氧标准值，溶解氧标准5.0mg/L 为允许的最小值。D0=C(Os) -C (O0) 为起始点氧亏， C (O0)可用完全混合模型求解将L0代入求解BOD5的完全混合模型即可求解ChhphhppQQQCQCC【提示】 1012expcckDLk tk)(1 ln1101201212kLkkDkkkktc解得：L0=63.3mg/L，BOD5=308.5mg/LBL)kk(dtdL21 水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价托马斯（Thomas）模型在S-P模型的基础上，引入悬浮物沉降作用对BOD

41、衰减的影响 12dDk Lk DdtL)kk(dtdL21 杜宾斯-坎普（Dobins-Camp）模型在S-P模型的基础上，提出了包括底泥的耗氧和植物光合作用的模型 PDkLkdtdL21 B底泥的耗氧速率，mg/(Ld)；P光和作用的产氧速率，mg/(Ld)奥康纳（OConnor）模型在托马斯模型的基础上，进一步考虑了含氮污染物的影响 c21cxL)kk(dxdLu NNNxLkdXdLu DkLkLkdXdDu2NNc1x Lc、LN分别为含碳有机物和含氮有机物的BOD值，mg/L； kN含氮有机物的衰减速率常数，d-11dLk Ldt 12dDk Lk Ddt三、污染物在河口中的混合和衰

42、减模型三、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。烈的混合作用。 当只需了解污染物在当只需了解污染物在个潮汐周期内的个潮汐周期内的平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应情况的模型，其混合系数情况的模型，其混合系数Ey可以采用式可以采用式(467)的泰勒公式。的泰勒公式。 如果要求污染物与河口水混合过程中浓度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随时间变化情况，

43、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。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：二维动态混合物数值模型的微分方程见式：2222xyxyuuEEKtxyxy四、河口和河网水质模型四、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。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：潮汐对河

44、口水质的双重影响：上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用，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；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。解氧，使水质下降。此外，潮汐也使河口的含盐量增加。此外，潮汐也使河口的含盐量增加。水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价三维水质模型当在x、y、z方向都存在浓度梯度时，可建立三维基本模型： 水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价河流常用水质模型【例】计划在河边建一座工

45、厂，该厂将以2.83m3/s 的流量排放废水，废水中总溶解固体(总可滤残渣和总不可滤残渣) 浓度为1300mg/L，该河流平均流速U为0.457m/s，平均河宽B为13.72m，平均水深h为0. 61m，总溶解固体浓度cp为310mg/L，问该工厂的废水排入河后，总溶解固体的浓度是否超标(设标准为500mg/L）? 解：河流： cp=310mg/L ,Qp= vBh=0.45713.720.61 = 3. 82 (m3/s) 废水： ch= 1300mg/L, Qh= 2.83 (m3/s) 根据完全混合模型，混合后的浓度为：水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价)L/mg(73183. 2

46、82. 383. 2130082. 3310QQQCQCChphhpp 结论：河水中总溶解固体浓度超标。 河口模型比河流模型复杂，求解也比较困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。预测污染物浓度随时间的变化。 一维（潮周平均）河口水质模型如下：一维（潮周平均）河口水质模型如下：0 xxdddEursdxdxdx 式中：式中：r污染物的衰减速率，污染物的衰减速率，g/(m3.d)； s系统外输入污染物的速率，系统外输入污染物的速率，g/(m3.d)； ux不考虑潮汐作用，由上游来水不考虑潮汐

47、作用，由上游来水(净泄量净泄量)产产生的流速，生的流速，m/s。假定假定s0和和rK1，对排放点上游（对排放点上游（x0）对排放点下游（对排放点下游（x 0）1204exp112xxxxuK EEu1204exp112xxxxuK EEu01241xxWK EQu水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价7.2.3湖泊-水库水质模型1.湖泊水库水文及水质特征 湖泊水库系长期占有陆地封闭洼地的蓄水体。湖泊是天然形成的，水库是由于发电、蓄洪、航运、灌溉等目的拦河筑坝人工形成的。它们的水流状况类似，水面积一般较大，水流缓慢，换水周期长，水体自净能力较弱，体现出与河流不同的水文水质特征，主要集中体现在湖

48、库的水温垂直分层现象和水体的富营养化问题上。 一般情况下，对8m以下的浅水湖泊，可将水体看作一个均匀的混合体，但当湖泊、水库较深时，则常常存在温度分层现象。湖库通过水面与外界之间进行热交换。 湖库的水温结构特性 水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价湖库水体的富营养化富营养化发生的主要因素有三个方面：（1）总磷、总氮等营养盐相对比较充足；（2）缓慢的水流流态（以流速、水深为要素的水流结构）（3）适宜的温度条件。 水体富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。由于水体中氮磷营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解氧含量下降，造成藻类

49、、浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡甚至绝迹的污染现象。 湖库富营养化发生的条件水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价 湖泊、水库除水体入口和出口外，其余均为沿岸带围绕而成，具有较强的封闭性； 水在湖泊和水库中的停留时间较长，一般可达数月至数年，属于缓流水域。由于湖库类似于静水环境，水流缓慢； 一旦周围土壤中的污染物在降雨的淋溶作用下进人湖库，使氮、磷等营养物在其中不断积累，且水温达到适宜温度，便容易使湖库水质发生富营养化。 湖泊和水库的水流运动具有其本质特征 第三节第三节 湖泊湖泊(水库水库)水质数学模型水质数学模型 湖泊（水库）水流状态分为前进和振动两类。湖泊（水库）水流状态分为前进和振动

50、两类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。 湖泊湖泊(水库水库)的水质特征的水质特征： 水的停留时间较长（可达数月至数年），属水的停留时间较长（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。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。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在水深较大的湖、库中，水温和水质是竖向分层的。层的。 一、完全混合模型一、完全混合模型 完全混合

51、模型属箱式模型，也称沃兰伟德完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德(Vollenwelder)模型。模型。 对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态对于停留时间很长、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积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡方程表示：表示： 1污染物污染物(营养物营养物)混合和降解模型混合和降解模型1dVWQ

52、KVdtW1dVWQKVdt积分上式得：积分上式得：式中：式中： W0现有污染物排入量，现有污染物排入量，mgs； 拟建拟建项目废水中污染物浓度，项目废水中污染物浓度，mgL； q废水排放量，废水排放量，m3s。11exptWQKtQKVV0pWWqp而而 式中：式中： 湖、库中污染物起始浓度，湖、库中污染物起始浓度，mgL。则：。则：对于持久性污染物对于持久性污染物K10，则：，则：当时间足够长，湖、库中污染物当时间足够长，湖、库中污染物(营养物营养物)浓度达浓度达到平衡时，到平衡时， 。则平衡时浓度为：。则平衡时浓度为： 10WQKV0011 tttWQeeKVVQV0ddteWV2求湖、

53、库中污染物达到一指定求湖、库中污染物达到一指定t所需时间所需时间t0。 设设t/p=，则：，则：3无污染物输入无污染物输入(W0)时浓度随时间变化为时浓度随时间变化为 这时，可以求出污染物这时，可以求出污染物(营养物营养物)浓度达到初始浓度之比浓度达到初始浓度之比为为即即t 0 时，所需时间：时，所需时间： 1ln(1)VtQKV1(/)00Q VKttee11lnt4溶解氧模型溶解氧模型式中：式中：K2大气复氧系数，大气复氧系数，1/d或或1/s；DO0溶解氧起始浓度，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，湖库的生物和非生物因素耗氧总量，mg/(m3.d)或或mg/(m

54、3s)； R=rABA养鱼密度，养鱼密度，kg/m3； r鱼类耗氧速率，鱼类耗氧速率，mg/(kg.d)或或mg/(kgs)；DOs饱和溶解氧浓度，饱和溶解氧浓度，mg/L；B其他因素耗氧量，其他因素耗氧量，mg/(m3.d)或或mg/(m3s)；02sDODODODODOdQKRdtV)exp(00tKVKQcWcVKQcWchhpphhpphppVKQcWc0864001KVQKhh第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择： 选择原则：应从理论上和实用性、经济性考虑选择原则：应从理论上和实用性、经济性考虑n水质模型的空间维数；水质模型的

55、空间维数；n水质模型所描述的时间尺度；水质模型所描述的时间尺度；n污染负荷、源和汇；污染负荷、源和汇；n模拟预测的河段范围；模拟预测的河段范围；n流动及混合输移；流动及混合输移；n水质模型中的变量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：n水质模型的空间维数；水质模型的空间维数；n大多数河流水质预测评价采用一维稳态模型大多数河流水质预测评价采用一维稳态模型，对于大中型河流，横向浓度梯度变化较为，对于大中型河流，横向浓度梯度变化较为明显时，采用二维模型进行预测评价。明显时，采用二维模型进行预测评价。

56、n不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质和其他保守物质的下游浓度预测，可采物质和其他保守物质的下游浓度预测，可采用零维模型。用零维模型。第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：n水质模型所保描述的时间尺度；水质模型所保描述的时间尺度；n稳态稳态n准稳态准稳态n动态动态第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：n模拟预测的河段范围；模拟预测的河段范围；n对预计可能受到明显影响的重要水域应划入预测范对预计可能受到明显影响的重要水域应划入预测范围；在

57、预测溶解氧时，预测范围应包括溶解氧区域围；在预测溶解氧时，预测范围应包括溶解氧区域。n在预测的河段范围内，水文特征突然变化和水质突在预测的河段范围内，水文特征突然变化和水质突然变化处的上游、下游、重要水工建筑物附近、水然变化处的上游、下游、重要水工建筑物附近、水文站附近，例行水质监测断面均为模拟预测的关心文站附近，例行水质监测断面均为模拟预测的关心点。点。第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：n流动及混合输移；流动及混合输移；n对于单向河流而言，在利用稳态模型时，纵向离散作对于单向河流而言，在利用稳态模型时，纵向离散作用与对流输移作用相

58、比很小，不予考虑用与对流输移作用相比很小，不予考虑n在利用准稳态模型进行瞬时源或有限时段源的影响预在利用准稳态模型进行瞬时源或有限时段源的影响预测时，需要考虑。测时，需要考虑。n利用二维稳态模型进行预测时，需要收集河道地形、利用二维稳态模型进行预测时，需要收集河道地形、水力学特征沿河流横断面方向变化的数据，同时需要水力学特征沿河流横断面方向变化的数据，同时需要考虑横向混合系数。考虑横向混合系数。第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：n水质模型中的变量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。根据不同种类污染物的特性进行选择。根据不同种

59、类污染物的特性进行选择。第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：第四节第四节 水质模型的应用和标定水质模型的应用和标定 河流水质模型的选择：河流水质模型的选择：水质模型的标定水质模型的标定河流水质模型参数的确定方法河流水质模型参数的确定方法公式计算和经验估值；公式计算和经验估值；室内模拟实验测定；室内模拟实验测定；现场实测；现场实测；水质数学模型约定。水质数学模型约定。水质模型的标定水质模型的标定1 1、耗氧系数、耗氧系数K1的单独估值法：的单独估值法：实验室测定法；上、下断面两点法。实验室测定法；上、下断面两点法。2、复氧系数、复氧系数

60、K2的单独估值法。的单独估值法。3、K1、K2的温度校正。的温度校正。4、溶解氧平衡模型法。、溶解氧平衡模型法。一、工业建设项目一、工业建设项目 1建设期影响建设期影响 工业建设项目在建设期工业建设项目在建设期(施工阶段施工阶段)的共同影的共同影响：响： (1)施工队伍大批进入现场，排放的生活污水施工队伍大批进入现场，排放的生活污水和垃圾的污染。和垃圾的污染。 (2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬浮物废水。和悬浮物废水。第五节第五节 开发行动对地表水影响的识别开发行动对地表水影响的识别 (3) (3)基坑开挖和降低地下水位等操作排放含泥基坑开挖和降