第四章水环境影响评价2

第四章地表水环境影响评价4.1基本概念4.2相关水环境标准4.3地表水环境影响评价工作程序4.4地表水环境影响评价等级及范围4.5地表水环境现状调查与评价*

4.6地表水环境影响预测4.7地表水环境影响评价4.6地表水环境影响预测

*拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则

*常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√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（一般少于现状调查参数）；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，可用水质参数排序指标（ISE）选取预测水质因子：ISE污染负荷与河水容量比：负值或越大，说明拟建项目排污对河流中该项水质参数的影响越大！cp：建设项目水污染物的排放浓度，mg/L；cs：水污染物的评价标准限值，mg/L；ch：评价河段的水质浓度，mg/L；Qp——建设项目废水排放量，m3/s；Qh——评价河段的流量，m3/s；

选择水质预测因子：（1）项目污水排放特性因子（2）受纳水体的水质特征因子4.6地表水环境影响预测拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理

地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√

地表水环境影响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：水体可以在其环境容量范围内，经过自身的物理、化学和生物作用，使受纳的污染物浓度不断降低，逐渐恢复原有的水质。(P66)水体自净的基本原理物理自净：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Ex：纵向混合系数，m2/s；Ey：横向混合系数，m2/s；Ez：垂向混合系数，m2/s；K3:沉降系数，1/d；水体的耗氧和复氧过程水体耗氧过程：含碳化合物被氧化；含氮化合物被氧化；水生植物（如藻类）的呼吸作用；河床底泥耗氧；水体复氧过程：

大气中的氧气不断溶于水中水生植物的光合作用产氧K1：耗氧系数，单位1/d；K2：复氧系数，单位1/d；4.6地表水环境影响预测拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√√水质预测时段划分

非污染生态环境影响工程水质预测的重点是施工期；一般工矿企业水质预测的重点是运营期；核电站、尾矿库等水质预测的重点是服务期满后。（1）施工期（2）营运期（3）服务期满后地表水环境影响预测的时期和阶段（1）与现状监测点位（断面）吻合（2）重点预测是敏感点位（断面）的水质影响预测点位界定按既定的评价工作等级，确定需进行水质预测的水期（丰、平、枯水期）。确定水质预测的水期地表水环境简化（P96）河流简化：矩形平直河流，矩形弯曲河流和非矩形河流。河流断面宽深比≥20，可视为矩形河流；大中河流预测河段弯曲系数较大（>1.3）视为弯曲河流，否则简化为平直河流；大中河流水深变化很大且评价等级较高（如一级）视为非矩形河流，其他简化为矩形河流；小河一般可简化为矩形平直河流。河流水文、水质有急剧变化河段，在急剧变化之处分段，分别简化。湖泊与水库的简化：大湖（库）、小湖（库）、分层湖（库）。

水深>10m且分层期较长（如>30d）的湖泊、水库可视为分层湖（库）。不存在大面积回流区和死水区且流速较快，水力停留时间较短的狭长湖泊可以简化为河流。污染源的简化（P96）污染源简化包括排放方式的简化和排放规律的简化。污染源排放方式简化：点源和面源

无组织排放或从多个间距很近的排放口排水时，也可以简化为面源；排入河流的两排放口间距较近时，可简化为一个，其位置假设在两排放口之间，排放量为二者之和。排入小湖（库）的所有排放口可简化为一个，其排放量是所有排放量之和。排入大湖（库）的两排放口间距较近时，可以简化成一个，其位置假设在两排放口之间，排放量为两者之和。污染源排放规律简化：连续恒定排放和非连续恒定排放地表水环境影响预测中，通常可以把排放规律简化为连续恒定排放。4.6地表水环境影响预测拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理

地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√地表水环境影响预测的方法（P95）物理模型法类比调查法

主要指水工模型。水工模型法定量性较高，再现性较好，能反映出比较复杂的地表水环境的水力特征和污染物迁移的物理过程。但需要合适的试验场所和条件以及必要的基础数据，需较多人力、物力和时间。专业判断法半定量或定性预测。注意预测对象与类比对象的相似性。数学模式法定性预测。建设项目对地表水环境某些影响无法定量预测，也没有条件采用类比调查时采用。4.6地表水环境影响预测拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理

地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√水质数学模式的类型与选用原则水质数学模式按水质分布状况分：零维、一维、二维、三维；按来水和排污随时间的变化分：动态、稳态、准稳态（准动态）；按拟预测水质组分分：单一组分模式、耦合组分模式；按求解方法及方程形式分：解析解模式、数值解模式；水质影响预测模式的选用（P97）

主要考虑水体类型和排污状况、环境水文条件及水力学特征、污染物的性质及水质分布状态、评价等级等方面。

解析解(analyticalsolution)就是一些严格的公式,给出任意的自变量就可以求出其因变量,也就是问题的解,他人可以利用这些公式计算各自的问题.

数值解(numericalsolution)是采用某种计算方法,如有限元的方法,数值逼近,插值的方法,得到的解.别人只能利用数值计算的结果,而不能随意给出自变量并求出计算值.在解组件特性相关的方程式时，大多数的时候都要去解偏微分或积分式，才能求得其正确的解。依照求解方法的不同，可以分成以下两类：1.解析解：

所谓的解析解是一种包含分式、三角函数、指数、对数甚至无限级数等基本函数的解的形式。用来求得解析解的方法称为解析法〈analytictechniques、analyticmethods〉，解析法即是常见的微积分技巧，例如分离变量法等。解析解为一封闭形式〈closed-form〉的函数，因此对任一独立变量，我们皆可将其带入解析函数求得正确的相依变量。2.数值解：

当无法藉由微积分技巧求得解析解时，这时便只能利用数值分析的方式来求得其数值解了。数值方法变成了求解过程重要的媒介。在数值分析的过程中，首先会将原方程式加以简化，以利后来的数值分析。例如，会先将微分符号改为差分符号等。然后再用传统的代数方法将原方程式改写成另一方便求解的形式。

这时的求解步骤就是将一独立变量带入，求得相依变量的近似解。因此利用此方法所求得的相依变量为一个个分离的数值〈discretevalues〉，不似解析解为一连续的分布，而且因为经过上述简化的动作，所以可以想见正确性将不如解析法来的好。1零维模式：可用于河流充分混合段的断面水质平均浓度预测、各级评价的pH值预测和小型湖泊(水库)平衡时的平均水质浓度预测。水质预测数学模型2一维模式：可用于各级评价的水温预测、三级评价稳定排放矩形河流混合过程段或二级评价污染范围很小的河流断面平均浓度预测。3二维模式：可用于一级评价连续稳定排放矩形河流混合过程段或水深变化不大的湖泊(水库)，持久性和非持久性污染物浓度的预测；二级评价矩形河流，排放口下游3—5km范围内有重点保护目标(如集中取水点)，或混合段长L>10km，或污染负荷与河水容量比ISE>0.08时的水质预测。4数值模式：除适用于上述情况外，还可用于非矩形河流或水深变化较大的湖泊(水库)，其中稳态数值模式用于连续稳定排放，动态数值模式用于非连续稳定排放。4.6地表水环境影响预测拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理

地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则

*常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√1.*河流混合过程段长度（P73）预测范围内河段分充分混合段、混合过程段和排污口上游河段。充分混合段：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：指排放口下游达到充分混合以前的河段。河流混合过程段长度可由下式计算（理论公式）：河中心排放x=0.1uxB2/Ey岸边排放x=0.4uxB2/Ey

ux——x方向流速，m/s；B——河流宽度，m；Ey——横向扩散系数，m2/s。常用河流水质数学模型与适用条件1.河流混合过程段长度（请写在P73）*河流混合过程段长度可由下式估算（经验公式）：式中，B——河流宽度，m；a——排放口距岸边的距离，m；u——河流断面的平均流速，m/s；H——平均水深，m；g——重力加速度，9.8m/s2；I——河流坡度，‰。常用河流水质数学模型与适用条件例题1：一河段的K断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其河水特征为：B=50.0m，H均=1.2m，u=0.1m/s，I=9‰，试计算混合过程污染带长度。

解:混合过程段长度：

＝779.0m所以混合过程段长度为779.0m。*2.河流完全混合模式（P71）适用条件：（1）河流充分混合段；（3）河流为恒定流动；（2）持久性污染物；（4）废水连续稳定排放。c——污染物浓度，mg/L；cp——污染物排放浓度，mg/L；ch——河流来水污染物浓度，mg/L；Qp——废水排放量，m3/s；Qh——河流来水流量，m3/s；常用河流水质数学模型与适用条件零维模型适用条件1、排污口上游河流来水的水质与水量较均匀；2、工程外排废水的水质与水量较稳定；3、多用于水环境影响预测的起始断面水质浓度（C0）计算；4、难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。例：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例题2（P72）：河边拟建一工厂，排放含氯化物废水，流量2.83m3/s，含盐量1300mg/L；该河流平均流速0.46m/s，平均河宽13.7m，平均水深0.61m，含氯化物浓度100mg/L。如该厂废水排入河中能与河水迅速混合，问河水氯化物是否超标（设地方标准为200mg/L）？解：ch＝100mg/L，Qh＝0.46×13.7×0.61＝3.84m3/scp=1300mg/L，Qp=2.83m3/s代入得c=609mg/L。该厂废水如排入河中，河水氯化物将超标。*3.河流一维稳态模式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；t——断面间水团传播时间，d；K——水质综合消减系数，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；常用河流水质数学模型与适用条件或一般方程式为：e：自然对数的底，2.718*3.河流一维稳态模式*适用条件：（1）河流充分混合段；（3）河流为恒定流动；（2）非持久性污染物；（4）废水连续稳定排放。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；K1——耗氧系数，1/d；K3——污染物的沉降系数，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；常用河流水质数学模型与适用条件或例题3：一河段的K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：Qp=19440m3/d，BOD5（p）=81.4mg/L，河水Qh=6.0m3/s，BOD5（h）=6.16mg/L，u=0.1m/s，K1=0.3/d，如果忽略污染物质在混合过程段内的降解和沿程河流水量的变化，在距完全混合断面10km的下游某段处，河流中BOD5浓度是多少？解：Qp=19440/86400=0.225m3/s计算起始点处完全混合后的BOD的浓度＝8.88mg/L=6.275mg/L

在距完全混合断面10km的下游某段处，河流中BOD5浓度是6.275mg/L常用河流水质数学模型与适用条件*4.Streeter–Phelps(S-P)模式建立S-P模式的基本假设：（1）河流中的BOD衰减和溶解氧的复氧都是一级反应；（2）反应速度是定常的；（3）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模式的适用条件：（1）河流充分混合段；（2）污染物为耗氧有机污染物；（3）需要预测河流溶解氧状态；（4）河流为恒定流动；（5）污染物连续稳定排放。（1）河流充分混合段；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。（2）污染物为耗氧有机污染物（3）需要预测河流溶解氧状态；S-P模式仅限于BOD5和DO的水质影响预测。（4）河流为恒定流动；评价河段受纳水体的水质、水量较稳定；（5）污染物连续稳定排放。工程外排废水水质与水量较稳定；描述河流水质的第一个模型是由斯特里特(H．Streeter)和菲尔普斯(E．Phelps)在1925年建立的，简称为S—P模型。S—P模型描述一维稳态河流中的BOD—DO的变化规律。常用河流水质数学模型与适用条件常用河流水质数学模型与适用条件*4.Streeter–Phelps(S-P)模式CBOD0——计算初始断面的BOD浓度，mg/L;D0——计算初始断面亏氧量，即断面DO浓度与DOf之差，mg/L；Dh——上游来水中溶解氧的氧亏值，mg/L；Dp——污水中溶解氧的氧亏值，mg/L；*4.Streeter–Phelps(S-P)模式D——亏氧量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓度的差值，mg/L；cBOD——BOD的浓度，mg/L；K1——耗氧系数，1/d；K2——大气复氧系数，1/d；x——从计算初始点到下游计算断面的距离，m氧垂公式氧垂曲线：根据氧垂公式绘制的溶解氧沿程变化曲线。（P75）

根据式（**）绘制的溶解氧沿程变化曲线称为氧垂曲线。*4.Streeter–Phelps(S-P)模式计算最大氧亏点－临界点tc——由起始点到达临界点的流行时间。xc——临界点到计算初始点的距离，m。*4.Streeter–Phelps(S-P)模式

S-P模式在水质影响预测中应用最广，也可用于计算河段的最大容许排污量。在S-P模式基础上，结合河流自净过程中的不同影响因素，人们提出了一些修正型。例如托马斯引入悬浮物沉降作用对BOD衰减的影响；多宾斯－坎普提出了考虑底泥耗氧和光合作用复氧的模型；奥康纳进一步考虑含氮污染物的影响；1989年美国EPA推出了QUAL－2E，这是一维水质模型，全面考虑河流自净的机理，可以模拟15种以上不同的水质参数的变化，如水温、有机磷、有机氮、肠杆菌等。5.河流二维稳态混合模式适用条件：

（1）平直、断面形状规则河段混合过程段；（2）持久性污染物；（3）河流为恒定流动；（4）连续稳定排放；（5）对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式。常用河流水质数学模型与适用条件5.河流二维稳态混合模式c(x,y)——(x,y)点污染源垂直平均浓度，mg/L；H——平均水深，m；B——河流宽度，m；a——排放口与岸边的距离，m；My——横向混合系数，m2/s；x,y——笛卡儿坐标系的坐标，m；岸边排放：常用河流水质数学模型与适用条件5.河流二维稳态混合模式c(x,y)——(x,y)点污染源垂直平均浓度，mg/L；H——平均水深，m；B——河流宽度，m；a——排放口与岸边的距离，m；My——横向混合系数，m2/s；x,y——笛卡儿坐标系的坐标，m；非岸边排放：2常用河流水质数学模型与适用条件6.河流二维稳态混合累积流量模式常用河流水质数学模型与适用条件适用条件：（1）弯曲河流、断面形状不规则河段混合过程段；（2）持久性污染物；（3）河流为恒定流动；（4）连续稳定排放；（5）对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式。岸边排放：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；x,q——累积流量坐标系的坐标；4.6地表水环境影响预测拟预测水质参数的筛选

水体自净的基本原理

地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则常用河流水质数学模型与适用条件

水质模型参数的确定方法√水质模型参数的确定方法水质模型参数确定的方法类别：实验室测定法公式计算法（包括经验公式、模型求解等）现状实测法示踪剂法（1）实验室测定法

K1=K1'+(0.11+54I)u/H式中：K1——耗氧系数，1/d；K1‘——试验室测定的耗氧系数，1/d；I——河流底坡或地面坡度，‰；u——河水流速，m/s；H——平均水深，m。在实际应用中，K1'仍然写作K1耗氧系数K1单独估值方法（P83）（2）两点法(现场实测法)式中：cA、cB为A、B断面上污染物的平均浓度，Δx为A、B断面间的距离。耗氧系数K1单独估值方法（P83）复氧系数K2的单独估值方法——经验公式法（P84）（1）奥康纳－多宾斯，简称奥－多公式：cz≥17cz＜17cz——谢才系数I——河流坡度n——河床糙率Dm——分子扩散系数0.1≤H≤0.6mu≤1.5m/s0.6≤H≤8m0.6≤u≤1.8m/s（2）欧文斯等人经验式（3）丘吉尔经验式复氧系数K2的单独估值方法——经验公式法（P84）K1、K2的温度校正K1或2（T）＝K1或2（20℃）·θ（T-20）温度常数θ的取值范围对于K1，θ＝1.02~1.06，一般取1.047对于K2，θ＝1.015~1.047，一般取1.024(1)泰勒法求Ey(适用于河流)Ey=(0.058H+0.0065B)(gHI)1/2B/H≤100式中：B——河流宽度；g——重力加速度；(2)爱尔德法求Ex(适用于河流)Ex=5.93H(gHI)1/2混合系数的经验公式（P82）混合系数的示踪试验测定法（P82）示踪物质有：无机盐类（NaCl、LiCl）荧光染料（如工业碱性玫瑰红）放射性同位素等。示踪物质应满足以下要求：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

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。

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学参数的方法。第四章地表水环境影响评价4.1基本概念4.2相关水环境标准4.3地表水环境影响评价工作程序4.4地表水环境影响评价等级及范围4.5地表水环境现状调查与评价4.6地表水环境影响预测*

4.7地表水环境影响评价4.7地表水环境影响评价

评价建设项目的地表水环境影响是评定与估价建设项目各生产阶段对地表水的环境影响，是环境影响预测的继续。原则上可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。注意：与现状评价采用的水质标准应相同；预测值未包括环境质量现状值（背景值）时，注意叠加；

规划中几个建设项目在一定时期（如5年）内兴建并且向同一地表水环境排污时，应有政府有关部门规定各建设项目的排污总量或允许利用水体自净能力的比例。*自净利用指数法

规划中有几个建设项目在一定时期（如5年）内兴建并且向同一地表水环境排污的情况可以采用自净利用指数法进行单项评价。式中：ci,j——j点污染物i的浓度chi,j——

j点上游i的浓度，csi——

i的水质标准；λ—自净能力允许利用率。*自净利用指数法（P98）溶解氧的自净利用指数Pij≤1：污染物i在j点利用的自净力没有