第三章-class-2011.ppt

1、1,第三章 水环境质量评价,第一节 概述第二节 水环境质量现状评价 第三节 水环境影响评价 第四节 应用实例,2,第一节 概述,1、水体分类2、水体污染 3、水体污染源 4、评价参数 P99,P98,3,第二节 水环境质量现状评价,它一般是利用近期（近三、五年）的水环境要素质量的监测资料，来研究水环境质量的时间和空间规律，评价当前水环境质量的好坏，为进行水环境影响评价和区域环境污染综合防治提供科学依据。 从时间上考虑，要掌握不同时期、不同季节污染物动态变化规律；从空间上考虑，需要掌握水体的不同位置、不同深度水环境质量参数的变化规律。,4,第二节 水环境质量现状评价,水环境质量评价包括地表水、地

2、下水、水生生物、底质等的评价。 一、地表水环境质量现状评价 水环境指数法、生物学评价法、概率统计法 水环境指数法：将水质的历史资料（近期35年）和现场监测数据整理分析，采用水环境指数计算法，进行现状评价。,5,一、地表水环境质量现状评价,1、单项水质参数评价 单因子指数： （超标倍数）,（41）,Sij i 污染物在j点的单因子指数，mg/L Cij i 污染物在j点的浓度，mg/L Csi i 污染物的评价标准，mg/L,6,一、地表水环境质量现状评价,DO的单因子指数为：,式中，SDO,j-溶解氧在j点的单因子指数 DOf-饱和溶解氧的浓度，mg/L, DOj-溶解氧在j点的实测浓度，mg

3、/L DOS-溶解氧的评价标准，mg/L， t-水温，C,7,一、地表水环境质量现状评价,pH的单因子指数为：,式中，SpH,j-河流或湖（库）、海中j点的pH单因子指数； pHj-河流或湖（库）、海中j点pH实测值； pHSd-pH评价标准中规定的pH值的下限； pHSv-pH评价标准中规定的pH值的上限；,8,一、地表水环境质量现状评价,2、多项水质参数综合评价,Si,j 是污染物i 在j 点的单因子评价指数。 Sj 是j点的水质综合指数。 Wi 是i 污染物的权重值。,9,二、地表水体底质的评价,10,三、地下水质量评价方法,1、统计法 2、综合指数法,11,四、水环境质量生物学评价,1

4、、生物指数法 2、指示生物法 3、一般描述法,12,第三节 水环境影响评价,一、评价等级和工作程序 1、评价等级（工作等级） 工作等级：指需要环境影响评价和各专题工作深度的划分。 三个工作等级。 建设项目的工程特点 工程性质、工程规模、能源及资源（包括水）的使用量及类型、污染物排放特点（排放量、排放方式、排放去向、主要污染物种类、性质、排放浓度）等。 建设项目所在地区的环境特征 自然环境特点、环境质量现状及社会经济环境状况等。 国家和地方政府所颁发的有关法律法规 包括环境质量标准和污染物排放标准。,13,二、环境影响识别,1、对地表水水量和水质影响的识别 建设项目对水可能产生的影响包括直接影响

5、和二次影响两部分。 直接影响： (1)对当地水资源供需平衡的影响；(2)对河水水量时空变化的影响；(3)建设项目排水对受纳河水水质的影响。 二次影响： (1)水环境状况的变化对水生生物的影响；(2)水质变化对用水的影响；(3)水量变化对河道冲淤的影响；(4)水循环变化对下游地区环境的影响；(5)水位变化对上、下游地区的影响；(6)水量减少，河口咸化。,14,二、环境影响识别,2、评价因子的筛选： P105,ISE污染物排序指标 Ch污染物排放浓度，mg/L Qh废水排放量，m3/s Cs污染物排放标准，mg/L Qp河水的流量，m3/s, CP-河流上游污染物浓度, mg/L,15,三、影响预

6、测,1、预测工作的准备 （1）预测条件的确定 1）等于和略小于现状调查的范围，与已确定的评价范围一致。 2）预测点的确定：敏感点、水质监测点、水文特征与水质突变处、水源地、重要的水工建筑物，为了预测河流混合过程段，应在该段布点；在排污口下游附近可能出现超标，为了预测超标范围，应自排污口起由密而疏布设若干预测点；预测混合过程段和超标范围的预测点可以互用。 3）预测时期和阶段 三个阶段：建设阶段、生产运营阶段、服务期满或退役阶段； 两个时段：冬、夏两季，或丰、枯水期。,16,三、影响预测,（2）预测方法的选择 数学模式法、物理模型法、类比调查法、专业判断法。,17,三、影响预测,2、水环境影响评价

7、中常用的数学模型 （1）地表水水质数学模型类别 水质数学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(微分的、差分的、代数的等)。 水质模型的建立可以为排入河流中污染物的数量与河水水质之间提供定量描述，从而为水质评价、预测及影响分析提供依据。,18,三、影响预测,按时间特性分类，分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（或稳态模型）。,19,三、影响预测,按水质模型的空间维数分类；分为零维、维、二维、三维水质模型。 完全混合反应器：零维的水质模型。 描述水质组分的迁移变化在一个方向

8、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。 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。,20,三、影响预测,按描述水质组分的多少分类，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。,21,三、影响预测,按水体的类型可分为：河流水质模型、河口水质模型(受潮

9、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，湖泊、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。,22,三、影响预测,按水质组分分类可分为：耗氧有机物模型(BODDO模型)，无机盐、悬浮物、放射性物质等的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。,23,三、影响预测,按其它方法分类，可把水质模型分为水质-生态模型；确定性模型和随机模型；集中参数模型和分布参数模型；线性模型和非线性模型等。,24,三、影响预测,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相当的了解。 在流动的河流中，平流迁移往往占主导地位，对某些组分可以忽略扩散项；在受潮汐

10、影响的河口中，扩散项必须考虑而不能忽略；这两者选择的模型就不应一样。 为了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河床规整，断面不变、污染物排入量不变的河流系统，水质模型往往选用稳态的，但这种选择不能充分评价时变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水质组分，而且应用条件必须和现实条件接近。,25,三、影响预测,目前，在水质模型的研究中，比较多地关注了河流中的生化需氧量和溶解氧之间关系的模型，碳和氮的形态的模型，热污染模型，细菌自净模型等。这些模型相对比较成熟。 对重金属、复杂的有机毒物的水质模型了解得较少。 对营养物的非线性和时变的交互反应了解得更少。,26,三、影响预测,（2）污

11、染物在环境介质中的运动 1）推流迁移 指污染物随着流体在x、y、z三个方向上平移运动所产生的迁移作用，也称平流迁移。平流迁移只改变污染物所处的位置，并不改变污染物的浓度。 2）分散稀释 指污染物在环境介质中通过分散作用得到稀释，分散的机理是：分子扩散、湍流扩散、弥散,27,三、影响预测,分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。 湍流扩散是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的平均值的随机脉动而导致的分散现象。 弥散作用是由于横断面上实际的流速分布不均匀引起的，在用断面平均流速描述实际的运动时，就必须考虑一个附加的、由流速不均匀引起的作用弥散。 扩散（分子、湍

12、流、弥散）过程服从Fick第一定律，其扩散的质量通量与扩散物质的浓度剃度成正比。,28,三、影响预测,3）降解和转化 环境中的污染物可以分为持久性和非持久性两大类。 持久性污染物进入环境后，无降解和转化作用，其总量不改变。 非持久性污染物进入环境后，会因为降解和转化作用使其浓度进一步降低。如：沉淀作用、气液交换作用、吸附作用、化学变化、生物作用等。,29,三、影响预测,（3）水质模型基本方程 P110,（420）,30,三、影响预测,3、常用的河流水质模型 （1）单纯混合模型 （2）零维模型 （3）一维水质模型 （4）BOD-DO耦合模型 （5）二维水质模型 （6）河流pH模型,31,三、影响

13、预测,（1）单纯混合模型,32,三、影响预测,（2）零维模型,V是河流的体积，m3。,33,三、影响预测,（3）一维水质模型 方程（420）简化为：,34,三、影响预测,（4）BOD-DO耦合模型,35,三、影响预测,36,S-P模型,37,三、影响预测,（4）BOD-DO耦合模型,38,表410 试算法求起点允许的BOD5浓度,39,（5）二维水质模型,40,（6）河流pH模型,41,4、湖泊水库水质模型,（1）完全混合型水质模型 1）Vollenwelder模型,42,4、湖泊水库水质模型,（1）完全混合型水质模型 1）Vollenwelder模型,43,4、湖泊水库水质模型,（1）完全混

14、合型水质模型 1）Vollenwelder模型,44,4、湖泊水库水质模型,（1）完全混合型水质模型 2）湖泊溶解氧模型,45,4、湖泊水库水质模型,（2）非完全混合型水质模型 1）A.B.卡拉乌舍夫扩散模型,q, C0,排污口,r,C,Cr0,r0,湖泊排污口扩散示意图,是废水在湖中的扩散角，如在开阔的岸边垂直排放，=; 当在湖心排放时， =2,46,（2）非完全混合型水质模型 1）A.B.卡拉乌舍夫扩散模型,47,（2）非完全混合型水质模型 2）易降解物简化的水质模型,48,3）湖水溶解氧方程,49,5、河流水质模型的参数估值 (1)单一参数的估算法 纵向弥散系数Dx的估算,50,5、河流

15、水质模型的参数估值 (1)单一参数的估算法 纵向弥散系数Dx的估算,51,(1)单一参数的估算法 耗氧系数K1的估算,a. 用BOD的室内实验数据估算K1,52,(1)单一参数的估算法 耗氧系数K1的估算,a. 用BOD的室内实验数据估算K1,53,(1)单一参数的估算法 耗氧系数K1的估算,b. Thomas图解法,54,(1)单一参数的估算法 耗氧系数K1的估算,b. Thomas图解法,55,(1)单一参数的估算法 耗氧系数K1的估算,c. 用野外实验数据估算K1,56,c. 用野外实验数据估算K1,水团追踪实验：,已知：L0=15mg/L, OS=9.0mg/L, K2=2d-1, 求

16、K1。,57,c. 用野外实验数据估算K1,由图中求出DC和tC，得： DC =4.2mg/L, tC =0.6d 用牛顿迭代法计算，得：K1=0.985d-1,tc,58,d. 始末两点法估算K1,断面1,断面2,u,x,59,大气复氧系数K2的估算,a. 实测法,60,大气复氧系数K2的估算,c. 公式估算法 (a) 机理公式,61,大气复氧系数K2的估算,c. 公式估算法 (b) 常用的经验公式,62,（2）国内外确定的K1和K2值,P124 表412 表413 表414 表415,63,6、污染源和水体的简化,自然界的水体形态和水文、水力要素比较复杂，而不同等级的评价，各有不同的精度要

17、求。为了减少预测的难度，可在满足精度要求的基础上，对水体边界形状进行规则化，对水文、水力要素做适当的简化，以使用比较简单的方法，达到预测的目的。 P126: 表418,64,7、预测河段划分与混合过程段,混合过程段是指排放口下游到充分混合以前的河段，混合过程段的长度可由下式估算：,A,l,n,C,65,7、预测河段划分与混合过程段,66,8、地表水影响预测原则,P127-128,67,四、影响评价,水环境影响评价是在工程分析和影响预测基础上，以法规、标准为依据，解释拟建项目引起水环境变化的重大性，同时辨识敏感对象对污染物排放的反应；对拟建项目的生产工艺、水污染防治与废水排放方案等提出意见，提出避免、消除和减少水体影响的措施、对策建议；最后做出评价结论。,68,四、影响评价,1、评价重点和依据的资料 P128 2、自净利用系数法,69