第五章 地表水环境影响评价.ppt

1、1，2020/8/3，第5章，地表水环境影响评价，2，2020/8/3，内容，3，2020/8/3，1.1概况，水体，海洋，河流，湖泊，水库，地下水，地表水，河流，河口，海洋，湖泊(水库)，湿地和其他水体。地表水的污染和自净，5，2020/8/3，1.2地表水资源和水循环有两层含义：地表水资源的大循环和小循环极其有限，图3水文循环示意图，1。地表水的污染和自净，6，2020/8/3，1.3水污染，定义为人类活动和自然过程的影响会恶化感官特性(颜色、气味、味道、透明度等)。)，物理和化学性质(温度、氧化还原电位、导电性、放射性、有机和无机材料成分等。)，水生生物组成(种类、数量、形状和质量等。)

2、，以及海底沉积物的数量和成分，从而破坏了水体的原有功能。1。地表水污染和自净，7，2020/8/3，1.3.1水污染来源，表1水污染来源分类(指南)，1。地表水污染和自净，8，2020/8/3，a .点污染源，定义为城镇生活污水和工业企业通过管道和沟渠收集并排入水体的废水。生活污水：来自家庭、商业、机构、学校、餐馆、旅游服务和其他城市公共设施。工业废水：它来自工业生产过程，其数量和质量随生产过程而变化。1.地表水污染与自净，9，2020/8/3，点污染源估算，基于实际测量方法的物质平衡法(类比法)，1。地表水污染和自净，10，2020/8/3，表2。一些行业的污染物排放系数，1。地表水污染与自

3、净，11主要包括：城市排水、农田排水、农村生活废水、矿山废水、零星小畜禽养殖废水、大气污染物通过重力沉降和沉淀进入水体造成的污染废水。1.地表水污染与自净，12，2020/8/3，非点源污染是指大气、地面和土壤中的污染物(城市垃圾、农村畜禽粪便、化肥、农药、重金属等有毒物质或农田中的有机物质)在降雨径流的淋溶和冲刷作用下进入河流、湖泊、水库、海洋等受纳水体所造成的污染。Parry R .1998).美国清洁水法修正案(1997年)将非点源污染定义为：污染物以大面积、分散和痕量的形式进入地表和地下水体。，1。地表水污染与自净，13，2020/8/3，非点源污染，城市非点源负荷不透水下垫面主要是农

4、田非点源负荷透水下垫面，1。地表水污染和自净问题，城市雨水是通过雨水管道非点源排放还是点源排放？农村分散生活污水和乡镇企业生产废水收集后排放。它是点源还是非点源？1。地表水污染与自净，15，2020/8/3，1.3.2水污染物，耗氧有机污染物，营养素，水中有机毒物，重金属，水中非金属无机毒物，病原微生物，酸碱污染，石油热污染，1。地表水污染与自净，16，2020/8/3，1.4水自净，迁移与转化，推流，迁移，扩散，稀释，转化与迁移，衰减与变化，污染物的好氧生化衰减过程，有机污染物的好氧生化降解与硝化，硫化物的反硝化，细菌的衰减，重金属与有机毒物的衰减，一级反应，1。地表水体污染与自净，17，2

5、020/8/3，1.5水体耗氧与复氧过程，碳化需氧量衰减耗氧氮化合物硝化耗氧水生植物呼吸低污泥耗氧水体，复氧过程中大气复氧光合作用。1.地表水体的污染和自净，2020年8月3日，河口入海，湖泊和支流应该是三维模型。一维模型通常被简化为一维和二维模型，用于预测中小河流的水质。二维模型的污染物浓度在垂直方向上相对均匀，而三维模型的大河流的水面在垂直和水平方向上分布不均匀，且宽而深，流态复杂。小湖的浓度是均匀分布的。2.河流和河口水质模型，19，2020/8/3，2.1.1完全混合模型，应用条件：河流稳定。污染物在整个河段内均匀混合；废水中的污染物是持久性物质；没有支流和其他废水进入这条河。2.1河

6、流中污染物的混合和衰减模型，2 .河流和河口水质模型，20，2020/8/3，2 .河流和河口水质模型，21，2020/8/3，2.1.2一维水质模型，是目前应用最广泛的水质模型，其通用公式为：2 .河流和河口水质模型，22(河流完全混合断面；非持久性污染物；这条河是恒定的；废水的连续和恒定排放)当污染物按照一级化学反应进行反应而不考虑源和汇时，得到以下解决方案：河流和河口水质模型，23，2020/8/3，忽略弥散的一维稳态水质模型，适用性：当河流较小时，流速不大，弥散系数小，微分方程为：2。河流和河口水质模型，24，2020。假设下游无支流流入，废水排放量Qp=0.2m3/s，BOD5浓度3

7、0mg/L，河流流量Qh=5.8m3/s，河流平均流速v=0.3m/s，BOD5背景浓度0.5mg/L，BOD5降解速率常数k1=0.2d-1，纵向扩散系数D=10m2/s。2。河流和河口水质模型，2020年8月3日，解决方案是污水排入河流后，排污口所在河段的初始浓度可以用完全混合模型计算；考虑纵向分散时下游5公里处浓度的计算考虑纵向分散时下游5公里处浓度的计算从本例中，在稳态下，忽略分散的结果与考虑分散的结果非常接近。2.河流和河口水质模型，26，2020/8/3，BOD-DO耦合模型S-P模型，水中有机物的分解，沉积物中有机物的分解和水生生物的代谢都消耗河水中的溶解氧，河水中溶解氧的来源主

8、要包括大气复氧和水中水生植物的光合作用复氧。在一维、稳态、均匀和非扩散的条件下，1925年，菲尔普斯斯特雷特基于以下假设导出了BOD-DO耦合模型：在水质基本方程的源-汇项S中，只考虑了BOD与好氧微生物的衰减反应，该反应被认为是一级反应，符合一级反应动力学；就河水中的溶解氧而言，认为耗氧量只是由生化需氧量的分解引起的，生化需氧量的分解速率等于溶解氧的还原速率，河水中溶解氧的回收率与水的缺氧程度成正比，因此这种复氧只是大气复氧。2.河流和河口水质模型，27，2020/8/3，S-P模型数学方程，2。河流和河口水质模型，28，2020/8，S-P模型解，2。河流和河口水质模型，S-P氧凹陷公式，

9、29，2020/8托马斯模型引入了悬浮固体沉积对生化需氧量衰减的影响。多巴酚丁胺模型包括沉积物的耗氧和光合作用模型。奥康纳模型进一步考虑了含氮污染物的影响。2.河流和河口水质模型，31，2020/8/3，2.1.3二维水质模型，实际上，我们应该考虑海岸反射的问题。2.河流和河口水质模型，32，2020/8/3，污染物和河水完全横向混合所需的纵向距离，条件是某一断面任一点的浓度与该断面平均浓度之比为0.95-1.05，河流中心流量为33，360，岸边流量为33，360；2.河流和河口水质模型，33，2020/8/3受海洋潮汐和上游河流影响的河口一般采用二维动力模型和数值解。2.河流和河口水质模型

10、，34，2020/8/3，其他水质模型，河流酸碱度模型，热量排放模型，非点源模型，水库和湖泊水质模型，海湾水质模型，2。河流和河口水质模型，35，2020/8/3，河流混合过程断面和水质模型应用：如果污染物进入水域，在一定范围内经过平流、纵向扩散和横向混合后充分混合，可以利用水质模型进行预测和评价。在混合过程的下游河段，可以采用一维模型。在混合过程部分(XL)，应采用二维模型。混合过程的长度可通过以下公式估算：l=(0.4 b-0.6a)bu/(0.058h 0.0065 b)(GHI)1/2，2。河流和河口水质模型，36，2020/8/3，其中：l为污水和河水混合过程中污染带的长度，b为河流

11、宽度，a为污水出口到岸边的距离，u为河水流速，h为平均河水深度，I为河流坡度，g为重力加速度常数，取9.8。2.河流和河口水质模型，37，2020/8/3，3.1完全混合水质模型-Vollen焊工模型。对于停留时间长、水质基本稳定的中小型湖泊，沃兰德假设湖泊中某一污染物浓度随时间的变化率是输入、输出和湖泊中污染物沉积量的函数，可以用质量平衡方程表示。3。湖泊(水库)水质模型，38，2020/8/3、3。湖泊(水库)水质模型，39，2020/8/3，3。湖泊(水库)水质模型，40，2020/8/3。3.湖泊(水库)水质模型，43，2020/8/3，3.2不完全混合水质模型，大湖宽水域。当污染来自

12、沿湖的工厂和矿山或入湖河流时，污染往往出现在入湖口附近的水域，因此应考虑废水在湖中的稀释和扩散。此时，假设污染物在湖水中呈锥形扩散。使用圆锥极坐标很方便。3。湖泊(水库)水质模型，44，2020/8/3，3。湖泊(水库)水质模型，45，2020/8/3，在地表水水质模型中，参数值的估计是一个关键环节，直接关系到模型计算结果的合理性和准确性。水质模型中的参数，如扩散系数D、耗氧系数k1、大气复氧系数k2、沉淀再悬浮系数k3等。人们进行了广泛的研究，并形成了成熟的参数估计方法。，4。水质模型的标定，耗氧系数k1的单独估算方法为46，2020/8/3，4.1，实验室中最理想的方法是用自动生化需氧量测

13、定仪来描述研究河段水样的生化需氧量历史曲线；如果没有自动分析仪，水样可分成10瓶以上，放入20的培养箱中培养，可分别测定110天或更长时间的生化需氧量。实验数据用最小二乘法或图解法处理。在此基础上，得出实验室测得的耗氧系数，可直接应用于湖泊和水库，应用于河流时需要进行修正。4.1.1由生化需氧量实验室实验数据确定，4。水质模型的校正，47，2020/8/3，K。博斯科建议，实验室测量的k1应根据河流的纵坡、平均流速和水深进行校正。水质模型校准，48，2020/8/3，4.2复氧系数k2的单独估计方法。实际测量方法可用于估算复氧系数k2，但耗时、费力且难以确定。一般采用经验公式法。4。水质模型校

14、准，50，2020/8/3，奥康纳-多宾斯公式：4。水质模型的校准，51，2020/8/3，欧文斯等，经验公式，丘吉尔4.3 k1和k2的温度修正。由上述方法得到的k1和k2的值均为204.3，k1和k2随温度变化，因此应进行温度修正。修正公式为：温度常数的取值范围：k1=1 . 021 . 06，一般为1.047；k2=1.0151.047，一般为1.024。4。水质模型校准，53，2020/8/3，4.4。纵向弥散系数是反映天然河流纵向混合输移特性的重要参数，与河流的水力条件密切相关。纵向弥散系数可通过两种方法确定：经验公式法和示踪实验法。4。水质模型的校准，54，2020/8/3，4.4

15、.1经验公式法，阿登法，4。水质模型的校准，55，2020/8/3，费歇尔公式，4。水质模型的标定示踪物质：有无机盐(氯化钠、氯化锂)、荧光染料(如工业碱性玫瑰红)和放射性同位素等。示踪物质的选择应符合以下要求：(1)在水中具有不沉淀、不降解、不发生化学反应的特点；(2)测定简单、准确；(3)经济；(4)对环境无害。4。水质模型校准，2020年8月3日，示踪物质的释放模式：瞬时释放、限时释放和连续恒定释放。在恒定交付的情况下，交付时间(从交付到取样)应大于(xm是从交付点到最远取样点的距离)。瞬时释放具有示踪时间少、操作时间短、释放简单、数据整理容易等优点。4.水质模型标定，58，2020/8

16、/3，示踪试验方法，根据监测数据，采用拟合曲线法计算纵向弥散系数，4。水质模型校准，59，2020/8/3，4.5多参数优化方法，根据实测水文和水质数据，利用优化方法同时确定多个环境水力学，该方法也只能确定一个参数。多参数优化方法确定的环境水力学参数是局部最优解。当有许多参数需要确定时，优化结果可能与其物理意义有很大不同。，4。水质模型校准，60，2020/8/3，5。确定发展行动对地表水的影响，2020/8/3，61，6。地表水环境影响预测与评价，62，2020/8/3，6.1地表水环境评价的基本思路，6。地表水环境影响预测与评价，63 6。地表水环境影响预测与评价，65，2020/8/3，6.2.1地表水环境影响评价的分类依据，建设项目污水水质的复杂性