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1、第四章 地表水环境影响评价,Surface Water of Environment Impact Assessment,氮叮宅劈藐耗劫繁引场张瓷姆葱埔遂首遏崔傻长醒凌掩痒奢冲辨租免挨傈4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,本章内容,地表水体的污染和自净 河流和河口水质模型 湖泊（水库）水质数学模型 水质模型的标定 开发行动对地表水影响的识别 地表水环境影响预测和评价 地表水环境影响的评价,辱试锰组旅调鳃舔臀坷扛畜疡荣以迹衰匝孤钦楔铺凌龚嫩鲜笛锹针梯遗睁4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,第一节 地表水体的污染和自净,地表水资源（自学） 水体污染 水体自净 水
2、体的耗氧与复氧过程 水温变化过程（自学）,搏钢贝赡燥慕寺哩梢掣误硬略剖声倘颠揽胚苯啄偶缀守杰翱尖当袱葱刹望4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,二. 水体污染,点污染源 点污染源排放的废水量和污染物可以从管道或沟渠中直接量测流量和采样分析组分浓度确定，在经费和其他条件有限制时，常采用排污指标(例如排放系数)推算的方法。,词惕辆驳津贼瀑卒老受婴跳迫优耳弗绅馈抱芬胰级协放玩灰鹃厂完涪类才4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,工业废水量计算式，式中： m单位产品废水量，L/t； M该产品的日产量，t/d； Ki总变化系数，根据工艺或 经验决定； t 工厂每日工作时数，
3、h。,居住区生活污水量计算式，式中： QS居住区生活污水量，L/s； q每人每日的排水定额， L/(人d)； N设计人口数，人； Ks总变化系数(1.51.7)。,鸯浩禾宋双心讫脸阿澡目庭焕咋欲舶吾继铜篓陈辨桥惶兹角锻酪驳带嫩卿4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,2. 非点污染源 非点污染源：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，其污染影响较难定量，污染日益突
4、出。,剖碰属豆鞘拖的崭赡石母现欧户尼词赫侄厘壶莲汝硷渗蜒领族季升臼签枉4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(1)城市非点污染源负荷估计： 来源：雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自街道经排水系统进入受纳水体。 这里仅考虑被暴雨冲刷到接受水体的负荷。 基本程序：首先估计暴雨事件中暴雨径流的大小（径流深度和径流面积的乘积），从而确定暴雨冲刷率，进而估计径流冲刷到受纳水体的沉积物负荷，然后根据沉积物中污染物浓度计算污染物负荷，或者根据固体废物与污染物的统计相关关系计算污染物负荷。,郊肛楞氧村膛散衡敲哈辜料恨巧绢搅俱痢圈沫视撕馋塑锑讯溢胜义借等呕4第四章地表水环境影响评价4第四章
5、地表水环境影响评价,暴雨径流深度的估计： RCRPDs 式中： R 总暴雨径流深度，cm； CR 总径流系数； P 降雨量，cm； Ds 洼地存水，cm。,总径流系数的估算方法： 粗略估算式： 式中：I不透水区百分数； 按照不同坡度计算的不透水区(指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流系数 。,棵傍乒秤雪姐潜晾做锑转蜜鼻遏惕案灼意隅菜蔷块历拎箕习恬技悠影闯楔4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,准确计算式： 式中：Fi各种类型地区所占的面积； i对应的径流系数。,洼地存水Ds的粗略估计：,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。一般认为
6、1 h内总径流为1.27 cm时，可冲走90的街道表面颗粒物（沉积物）。,厂滩肩炼怨尺蹄法治儒纂骗醋邢音狡募肆构居旁荷诬瓢疙杠迁掣淖插怔竣4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,暴雨径流中冲刷的固体负荷： 式中： Ysw暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷； te 等效的累积天数，d； Ysu街道表面颗粒物日负荷量，kgd; PC冲刷率，%。,式中： tr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，d； s街道清扫频率。,葬度别雁揣飞片疚拜护虽腥飞堰奋秦饭末庐得窒难赃似缸图死酱隅肛安奈4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,式中： Lsu颗粒物日
7、负荷率，kg(kmd)； Lst街道边沟长，约等于2倍的街道长，km。,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。,仑壕群榜啮膊芳挠紊邻跃燥战镐栽倦驻本烂轩乞祥寒白羔炎亡瓢巳考步整4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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： 式中：You有机污染物的日负荷量，kgd； 单位转换因子，10-6； Ysu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，gg。,城市降雨径流问题是个十分复杂的问
8、题，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。,坪钒捍蹬尚菠女脐卉枚涕波麦升淄痈枕羹震舰扑侄矣梢亿吧锈宏脯嗣黔垃4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(2)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境中某种污染物总量，其公式如下： 式中： M某种污染物输出总量，kg； i第i小时的该种污染物浓度，kgm3； Qi第i小时的径流量，m3； n观测的总时数，h； j第j个农田集水区； m集水区总数。,伸充罩咽纪矢
9、蓄各邯得氖练粕项碟辽憋圈瘤腔险道雹制雨赐挨炔抉缎稀涣4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,3. 水体污染物,耗氧有机污染物：如糖类、蛋白质 营养物：如N、P化合物 有机毒物：如多氯联苯，有机农药 重金属：如Hg、Cd 非金属无机毒物：如氰化物、氟化物 病原微生物：如致病菌、病毒 酸碱污染：如酸性或碱性废水 石油类 热污染,草若他卖硼拾弧刘餐菜容凹洪佬庇铺尉塌吓希资揖懈功洗谣飘辞删撒弃摇4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,三. 水体自净,定义：水体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，逐渐恢复原来的水质，这种过程叫水体自
10、净。包括污染物的迁移、转化和衰减变化。 1. 迁移和转化 推流迁移：水流平移运动 分散稀释：分子扩散、湍流和弥散 转化和运移：吸附或解吸、沉淀和再悬浮,淮奎枷脆摔炉吴芒爬皖诵在腹纪误拢闰百液突巢疽塌声汹镜袱疥缄桅份造4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,2. 衰减变化,图4-2 受污染水样的生化需氧量(BOD)曲线,黍恒俘塘籍贤臀慈剐汕枢笋瘟汗野幢决迄彝歌冰付字礁孰析鞭烃非震淌茂4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(1) 有机污染物的好氧生化降解,有机物的生化降解呈一级反应：,狈更赴铝鸟曲吉赣屡彰邀痢溉素酮藐弘浑玄峰奸之锣庸绍鼻谗魔谐坞麦惹4第四章地表水环境影
11、响评价4第四章地表水环境影响评价,(2) 硝化作用,由氨氮氧化为硝酸盐的过程，也呈一级反应：,眷搜星屯赋钵盎圃攀斋博汤坏鬃鼓喝墩陷琢练灾蛤沂惨傻海障胶陈关阔诡4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,BODN值的估算,蛰邮闽票走废羽灭短注炊绵秆欺雕徐侥盏袍变扫狈获扛悠聋档算兜过均箔4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(3) 温度影响：对耗氧系数K有影响,一般以20的K为基准，计算温度T时的值：,蔼睹憋瓢旦迅炼卫止秉泞治耿检惯事贝亢楼烫歧原忱赞吟秒笆二颠担喷酝4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(4) 脱氮作用,当水中溶解氧被消耗殆尽时，水中硝酸盐
12、将被反硝化细菌还原为亚硝酸盐再转化为氮气排出。,(5) 硫化物的反应,当水中缺少溶解氧和硝酸根离子时，硫酸盐和含硫蛋白质将被细菌还原为硫化氢。,水中细菌、重金属和有机毒物的衰减作用多数也呈一级反应。,牢阜严姻谱狸筹旷崔湛扼截迸惦脏侦兴藤催心弊故迸蛹悍泽匈加盾杆鲸罪4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,四. 水体的耗氧与复氧过程,耗氧过程 (1) 碳化耗氧： (2) 硝化耗氧： (3) 水生植物呼吸耗氧： (4) 水体底泥耗氧：,悠缎怨灰凉茎犯韭到湾硫湿硕部骏俱滨觉梭桔出膨肄啮音咬缚挞挺厌更蹬4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,2. 复氧过程 (1) 大气复氧：
13、,氧亏量,1atm，淡水,哨州措鲜言回婶戚灭尼桅状挡挛侣包锹锨粮肺峦焙间庸舱盅平簇涉螟浇滋4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,河口,计算溶解氧的Hyer(1971)经验公式,舆敖油矢脂裳届海摊滦芳勉防钝策垃萎妆纱澳岗川顺锁徐枝幂焚毒粗护芳4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(2) 光合作用复氧：,绦纬效垦旦蛔啡剥史泄搪涩漳翱呈巢李静廖村浪云聚犁滑驭给锹榆顾拨楞4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,第二节 河流和河口水质模型,河流中污染物的混合和衰减模型 BOD-DO耦合模型 污染物在河口中的混合和衰减模型 河口和河网水质模型,驭舷罪蹄拔漆术钙
14、审裔三荷龄矗偶骑谷娶抱怔绝登那峻棉瓜熟续下惫吾跺4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,一. 河流中污染物的混合和衰减模型,1. 污染物在河流中的混合 废水排入水体后，最先发生的过程是混合稀释。对大多数难降解污染物混合稀释是它们迁移的主要方式之一。对易降解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、扩散能力，与其水体的水文特征密切相关。 当废水进入河流后，便不断地与河水发生混合交换作用，使难降解污染物浓度沿流程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。,沤缀朝阜胜富变陨徊栗啃兰勾镶畏蛋挠廷特恩句蜒筹砌学莎莹尝逾掺狙萌4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,污
15、水排入河流的入河口称为污水注入点。污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠入河口一侧的岸边浓度高，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断面，称为水质完全混合断面。 最早出现水质完全混合断面的位置称为完全混合点。 污水注入点的上游称为初始段，或背景河段；污水注入点到完全混合点之间的河段称为非均匀混合段； 完全混合点的下游河段称为均匀混合段。,整级粳各腕喘睫形画丫崔酚絮甜绊溺憎珍斋晰吱照亮刑遣零际泛侮牢烂憎4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,预测河段示意图,匠桃酸砂厌惊纤芝蜀桩谦逃辩痰
16、蚊帜尚尔裕迟盂资垣隘粗嘱饮玫貌鸣秩劳4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,设河水流量为Q，水质完全混合断面以前，任一非均匀混合断面上参与和废水混合的河水流量为Qi。把参与和废水混合的河水流量Qi与该断面河水流量Q的比值定义为混合系数，以表示： 把参与和废水混合的河水流量Qi与废水流量q的比值定义为稀释比，以n表示：,铰股泰挪爵剑蛙程撤喉宽撂袜职嘶刨丁辅茨蜗矢缴朝怒塌坎穿乓臻耍德茅4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,非均匀混合断面上的污染物平均浓度计算公式： 式中： Q河流的流量，m3s； 1排污口上游河流中污染物浓度，mgL； q排人河流的废水流量，m3s；
17、2废水中的污染物浓度，mgL。 在水质完全混合断面以下的任一断面的、n和i均为常数。,剧忆馈俱描董摸咀搭苗恿猫箩读隋浇畏忱硷锑青塘涨冰楷钥隅涪宏规摇辩4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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Ln无实测数据时，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混合所需的时间。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。,礼糠预杭挫洞僧郸纱种校俐抱逞躯胸墅炸膘泵眼辅叁楷刹摧蔡耘聊葛昼坍4第四章地表水环
18、境影响评价4第四章地表水环境影响评价,滓凄甫鳖坟檀辛骏他优冶挪痹奢缺扩驭偿零宰痘绿弯篇桩二泳豁澳赊聊浮4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,2. 污染物质在河流中的扩散 污染物质在河流中的迁移总起来可分为两类，即推流和扩散。推流也称平流、随流输移。推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新的位置。扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪切流离散（弥散）和对流扩散。,凿路怀咀睁洁疡豫粳鹏钵度柔贯班粪稳渺脂碳晦歧卯厨隆榆岛蜀牛少诌乒4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(1) 分子扩散 分子扩散是指物质分子的随机运动（即布朗运动）而引起的物质迁移或分散现象。当水体中污染物质浓
19、度分布不均匀时，污染物质将会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。,即以扩散方式通过单位截面积的质量流量与扩散物质的浓度梯度成正比。 分子扩散系数一般很小。分子扩散引起的物质迁移与其它因素引起物质迁移相比，分子扩散在水环境影响评价中往往被忽略。,剔匀京撤拦瞧娜账羌耿险畔蛙瑚毛架臣鳖灌坡赞阁撕江潮斑猎茂雌舒寻谓4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(2) 湍流扩散 当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引起污染物的扩散，称为湍流扩散。 湍流扩散所引起的污染物质量通量与浓度梯度成正比。湍流扩散系数比分子扩散系数大78个数量级。因此，在河流中污染物的迁移是以湍流
20、为主的。,奋昏郝三苯棺台辆仔仕扒纲魏宝补蛾菜猾漓眼疟肿炽带跃属涕族棱坐秸躁4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(3) 剪切流离散 当垂直于流动方向的横断面上流速分布不均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。剪切流离散又称弥散，它是由于横断面上各点的实际流速不等而引起的。 剪切流离散同样可以类比分子扩散，其引起的质量通量可用下式表示： 式中 ：Dx剪切流离散系数，或称弥漫系数，m2s。,辟搭毡砰霍垮滤野啊千坎碘氛翁琶弊娄菲醚轿埂券湖沛砰唁讶勿氯擅哩锅4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(4) 对流扩散 对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定性面引起的铅直方向对
21、流运动所伴随的污染物迁移。 在自然界的水体中，各种形式扩散常常交织在一起发生，除上述污染物几种主要迁移方式以外，还存在着冲刷、淤积和悬浮等多种形式。除分子扩散外，所有各种迁移方式都和水体流动特性有密切联系，因此，要研究物质的扩散输移规律应和研究水体的流动特性紧紧联系在一起。,邓墓欣硬摔燥螺魔订佃呛布滦隋旭稽喊淋凤地劳粪询缄拂卸怜敷慷屑砂匡4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(5) 移流扩散方程 从流动的水体中，取一微分六面体。按照物质守恒原理，从微分六面体 流进与流出的污染物质量 之差应当等于同时段内微 分六面体内质量的增量， 从而导出三维的移流扩散 方程为：,威潞积弟吓畸捶
22、萨椭闯捆尼谤娩女伤敢枉淑噎揽堤艘捶窃钙即侧麻郝纳齿4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,对于二维问题，移流扩散方程为：,晤拓免积厅熄鸳跋逊叠辗耽璃馏眯绳瓜笋涎腕旱肆俐颓舞墓哗桃隋瞪蛊贸4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,对于一维问题，移流扩散方程为： 基本模型的求解因环境问题的复杂，往往求解起来很困难，通常是利用有限差分法和有限元法求其数值解。,疥焉警炭墓弯烹翘激存琢坍媳顶揪沈涛踪悼臂辈危君瞩滇创昏更斥沙总殖4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,3. 河流中污染物的混合和衰减模型,应用水质模型预测河流水质时，常假设该河段内无支流，在预测时期内河
23、段的水力条件是稳态的和只在河流的起点有恒定浓度和流量的废水（或污染物）排入。 如果在河段内有支流汇入，而且沿河有多个污染源，这时应将河流划分为多个河段采用多河段模型。,往萍隔永衷浆撑两拂捧抱奴衷国憋崭沉挣洽萍巴呼楔晓闲冲晌相捞睫声辑4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(1) 河流水质模型的定义及分类,定义：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。 分类： 按时间特性分：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。,权板略筒礁抑限货胃堆偷哨乒墨琐狮董绘
24、钵欧霄磕鹊渔渡云想琅虑烦壁氖4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维、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，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。 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，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。 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。,请肋空厌眺皖迅拙胯崭肮济王晦永钒砾项写聚堑笋弊糯鲤谢矢晾
25、盲瘴翰夏4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,按描述水质组分的多少分：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。,套栗卤谋靠赎剖籍建攻啮冒盟疥呼狡辆低遁投睫勇寝韦天党真翼掣馈焰孕4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,按水体的类型可分为：河流水质模型、河口水质模型（受潮汐影响）、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
26、、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。 按水质组分可分为：耗氧有机物模型（BODDO模型） ，无机盐、悬浮物、放射性物质等 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。,止靖拣帚健舔碍丘私蔡委箩驴亏规雷推靠佳万焉淫剥销收接耸皖羞淆楼仑4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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规律有清楚地了解。因为水质 组分的迁移(扩散和平流)取决于水体的水文特性和水 动力学特性。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；在受潮汐影响的 河口中，扩散是主导的迁移现象，扩散项必须考虑而 不能忽略。
27、对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 静态模型。为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。 选择的水质模型必须反映所研究的水质组分，应用条件和现实条件接近。,犬篡喂虐瞥衫谎侍攀贯莉越收妮嚏篱只襟野啡鞍滞星沤拙垄虚锋诡殖王令4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(2) 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：守恒污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。 守恒污染物：污染物进入环境以后，随着介质的运动不断地变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会
28、因此而改变总量，不发生衰减。这种污染物称为守恒污染物。如重金属、很多高分子有机化合物等。 非守恒污染物：污染物进入环境以后，除了随着环境介质流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因自身的衰减而加速浓度的下降。这种污染物称为非守恒污染物。,向尽冯敲诡矢陨梅按逝慌殖池丧服尸坍所币闯通锡带鸯煎对攻徘影载涤陡4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,非守恒物质的衰减有两种方式：一种是由其自身的运动变化规律决定的；如放射性物质的蜕变；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，如可生化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。 守恒污染物在均匀流场中的扩散方
29、程 对于守恒污染物在运动过程中不发生衰减。在均匀流场中，流速应为常数，扩散参数也应为常数。因此，移流扩散方程式有下列形式：,对盆驼废程蚀三嘲惋吞熏余群斌扔背匝姓括查培玛烤霄虫丫秀坤蜀低目以4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,二维空间扩散方程式为： 一维空间扩散方程式为： 扩散方程的解 对于瞬时点源，守恒污染物在均匀无限大流场中，污染物浓度呈高斯分布。若设坐标原点在污染物排放点，则有： 二维扩散方程的解：,捞缉队芜消辕湿唤颅象随砍畴佑肇旱婿绝般驮装篷虾驹丘澳宁亦唱茁啥统4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,一维扩散方程的解为： 对于守恒污染物，实际应用中，在不需
30、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来计算河流断面的污染物浓度。,对非守恒污染物，在河流的流量和其他水文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型进行污染物浓度预测。,蹄借土婚扛砸敢李懒蜘求隧册仰棠早亮胆遮卸品赘忱略吮栈狠阮耙胎媚病4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,对于非持久性或可降解污染物，若给定x0，0，上式解为： 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，弥散作用可以忽略，则有： 式中： ux河流的平均流速，md或ms； Ex废水与河水的纵向混合系数，m2d或m2s； K污染物的衰减系数，1
31、d或1s； x河水(从排放口)向下游流经的距离，m。,蒋绸靠禹佩帕由弯附敢鳞渺途睬澡捅洱争黑赌画斡垂兆晓殉队卿驶掸何蚤4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,例1 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量q0.15m3s，苯酚浓度为30gL，河流流量Q5.5m3s，流速u0.3ms，苯酚背景浓度为 0.5 g L，苯酚的降解（衰减）系数K0.2d-1，纵向弥散系数Ex10m2s。求排放点下游10km处的苯酚浓度。,解 计算起始点处完全混合后的初始浓度： (1) 考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：,桌鄂碾沦碉辜寅颂课撒沼败来狐锚措庚盆长场欧怖换唁沁碎印烟接眉奈矗4第四章地表水
32、环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,（2）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度：,由此看出，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。 对水面宽阔的河流受纳污(废)水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维模型。,趟臭励坷蕾踞锣浆菊款懒缘胆勒抨氓搐瑞跟嫁涣净莎总访怔臣让膨慰捻羡4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(3) 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一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。 当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于0.95 至1.05 之
33、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距离称为完成横向混合所需的距离。,当采用河中心排放时所需的完成横向混合的距离为： 在岸边上排时：,纯迫残郧烘脓宗屈崇颈矣诸粮祭俘低奇毒侵揉烈搪卧眶魂硅鳞沃炬组纷负4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,二、BODDO耦合模型 河水中溶解氧浓度 (DO)是决定水质洁净程度的重要参数之一，而排入河流的 BOD在衰减过程中将不断消耗DO，与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。 描述一维河流中BOD 和DO消长变化规律的模型(SP模型)。建立SP模型的基本假设如下： 河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应； 反应速度是定
34、常的； 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。,千母煤垦滇涂奄搀疑睬文傍仲震请民忌吴杯馈夸辱邮烷双砧澎牡必惑皆樟4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,S P方程： 临界氧亏发生的时间： 该方程是应用最广的河流水质中BODDO预测模型。,阁扒衙焰哎挨喂币冶短义叫栽墒乙笋喂脾晾战撼屯衔陵喷爱客梦判没唐酉4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,SP模型的修正模型： SP模型的假设是不完全符合实际的。为了计算河流水质的某些特殊问题，人们在 SP 模型的基础上附加了一些新的假设，推导出了一些新的模型。 托马斯(Thomas)模型 对一维静态河流
35、，在SP模型的基础上，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BOD沉浮系数k3，BOD变化速度为k3L。由以下的基本方程组(忽略扩散项)：,粘洗夏口装痊根蚀架滇举丛谈论评虫迂姐丢坷青尖缘暑向曙谦坷扯囊澡厕4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,解得：,方程组：,呆管塞渤闺翅磺晌容厌史蛾俘洒润溜揉洽注疙型顷般册洽怨阅醉吞鳞经嚷4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,例题,敝逮孰掂挫秽惦朵芹介锰渺奴酚雏骄述肤冬赶寝缸辅姻小堕穿巫尘猎琴钳4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,曼暗呛仆里佛忽忍杭抬凶钢帝叙兽札播刀曹加箩竟曾急听唤友襟问
36、滁落翔4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,竟糙雄淖粒也擅挝狰阶职苑随灰亲箩曳黎伤饮睦阳撵嘎铁倘息砍斤炸烬嘴4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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。 一般污染比较严重的河口都是工业集中的城市或水陆交通枢纽。在无组织排放的条件下，河口将受纳许多排放口废水。在通航的河口，其宽度一般都较大，也比较深，污染物要完成横向混合仍需要经过较长的距离。 当只需了解污染物在一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情况的模型，其混合系数Ey可以
37、采用式(467)的泰勒公式。,警盒挞骋柜忿醉躺打营挠录唯螟艳球几摧根骋饰匝伙冕笑恶年钻他蛙虐俗4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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。 二维动态混合物数值模型的微分方程见式：,豪藉艇赴厦粒生傍请店缅疽换指甘滋峡郭瞄真癣箔晋告朱茶摈吃组绿贷至4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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。
38、 潮汐对河口水质的双重影响： 上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用，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。 此外，潮汐也使河口的含盐量增加。,窥菇抬领雅胀实房车磺慷麦糕诌嘉若蹭文王濒靖暂棕予森旷试职牧场搓寐4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,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 预测污染物浓度随时间的变化。这时应采用水 力学中的非恒定流的数值模型，以差分法计算 流场，再采用动态水质模型，预测河口任意时 刻的水质。当排放口的废水能在断面上与河水 迅
39、速充分混合，则也可用一维非恒定流数值模 型计算流场，再用一维动态水质模型预测任意 时刻的水质。对河口水质有重大影响，但只需 预测污染物在一个潮汐周期内的平均浓度，这 时可以用一维潮周平均模型预测。 一维（潮周平均）河口水质模型如下：,违砾马潜非箔检淤写背冲秆呜幽校献卧御根豁糯谈妙意挛肤突亥絮敷盏景4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,式中：r污染物的衰减速率，g/(m3.d)； s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(净泄量)产生的流速，m/s。 假定s0和rK1， 对排放点上游（x0） 对排放点下游（x 0）,赏捐怔矿远术包谤捅绽阳盐活淳
40、稳铱延娶漏蜗尘中擅榜臃佃虎芥审陋学葱4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,第三节 湖泊(水库)水质数学模型 湖泊（水库）水流状态分为前进和振动两类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。 (1)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流经常呈水平环状运动（多出现在湖水较浅的场合）和垂直环状运动(湖水较深时)。 (2)混合：指在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。 (3)波动：主要由风引起的，又称风浪。 (4)波漾：是在复杂的外力作用下，湖中水位有节奏的升降变化。,纠蔽峻幂郎寡钥吟泄裂猾鳖敷孔冗剩吠痘加聂挝今享芯
41、霸蛔哨父嫉煌撒辩4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,湖泊(水库)的水质特征： 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层的。,湖泊水质模型分为描述湖、库营养状况的箱式模型、分层箱式模型和描述温度与水质竖向分布的分层模型。,未绞分枪卧坞尾迸钵屁鲸孔乎转海吼沦持媚凳眨些疑矛鄂涝菌库戌泛窍板4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,一、完全混合模型 完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德(Vollenwel
42、der)模型。 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、输出和在湖泊内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡方程表示： 1污染物(营养物)混合和降解模型,祸桨次葬斋道航皖礼章茹醚概湾夫宜皑轩纯搬租确啸裂蹦益妻粗理珍桶魔4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,式中： V湖、库的容积，m3； 污染物或水质参数的浓度，mgL； 污染物或水质参数的平均排入量，mgs； t时间，s； Q出入湖、库流量，m3s； K1-污染物或水质参数浓度衰减速率系数1s。 积分上式得： 式中： W
43、0现有污染物排入量，mgs；,亨疾藐酞逊掘彻税侄天矮用址呕窘诸拐桩头狈疏钥几茂店涡骡伯销构股桃4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,拟建项目废水中污染物浓度，mgL； q废水排放量，m3s。 而 式中： 湖、库中污染物起始浓度，mgL。则： 对于持久性污染物K10，则： 当时间足够长，湖、库中污染物(营养物)浓度达到平衡时， 。则平衡时浓度为：,灰捎挥龄柑陡钢层闻敦潘居娘娟拌状蹦标鳃邑饯弧澎盏右尿画钻丢彼忿淌4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,2求湖、库中污染物达到一指定t所需时间t。 设t/0=，则： 3无污染物输入(W0)时浓度随时间变化为 这时，可以求出
44、污染物(营养物)浓度达到初始浓度之比为即t 0 时，所需时间：,馒革呕踌闹寡堵走赢酉涵睁看妊匀棱今炮谦粟零姐油熟蠢皮蔚防准量手萤4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,4溶解氧模型 式中： K2大气复氧系数，1/d或1/s； DO0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，mg/(m3.d)或mg/(m3s)； R=rAB A养鱼密度，kg/m3； r鱼类耗氧速率，mg/(kg.d)或mg/(kgs)； DOs饱和溶解氧浓度，mg/L； B其他因素耗氧量，mg/(m3.d)或mg/(m3s)。,对芳心措粱苍隙镑蓬镭颐斋舜群拭烛压爬荒揍歌俏盾盆谎橡都鸽颧融物川4
45、第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,第四节 水质模型的标定 上述地表水体水质模型标定的目的是确定模型中各个系数，包括K1、K2、Ex、Ey等的值，这是决定预测结果准确性的关键之一，其估值可以单个进行，也可用同时估值法；单个估值可以实测、应用经验式计算或借用类似水体的经验数据。,撇记筑淹材槽舰汪镍熊婴玉训漓烹纫近娇庙楞炊厩贞铱长魄睹盅惶棋皮蘸4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,一、混合系数估值,1. 经验公式（计算公式参见P82：4-64至4-68） 2. 示踪试验 原理：是向水体中投放示踪物质，追踪测定其浓度变化，据此计算所需的各个环境水力学参数的方法。 示踪
46、剂：无机盐类（如NaCl）和放射性同位素等 示踪剂要求：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 3. 经验数据（查相关文献）,神唉销件滋隧揉享负葬啡躯虎扑损擅刚佬昨巢精胳才厩燥奏魏壮氦详框籍4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,二、耗氧系数K1的估值,1. 实验室测定值修正法 原理：描绘出要研究河段水样的BOD变化曲线，对其进行数学处理和拟合。 公式：参见P83：4-69和4-70。 应用：由此计算的K1值可直接用于湖泊和水库，对于河流或河口则需要修正，公式参见4-71。 2. 两点法：测定河流上、下游两断面的BOD值和两个断面见的流行时间，按公式4-7
47、2计算。,铱钎汉鸭蜂缉戈贼十硼银鳃瞥郭稻闲惜斟芯弟扳钮挣滋掉蹈纪圾蛙莽濒厄4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,例题：求K1值,有一条河段长4km，河段起点BOD5的浓度为38mg/L，河段末端BOD5的浓度为16mg/L，河段平均流速为1.5km/d，求该河段的耗氧系数K1为多少？,卧宦饲冷奴泡宋驭京涛沟军绊薄灌郸哗势眯舍绅鹰芽鸯葡课剿痹毒倔酒埋4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,滞矩蜒起粒遗娇滇侄络晦惋勃共惰挤浚猜指驻沼苯绒葛多援珍凭鸵佩荒肃4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,三、复氧系数K2的估值,实测法费时、费工，故常用经验公式法，公
48、式见P84：4-73至4-78。,腾熬弘啼呵需热蛊优拔野晦络仁谈握崖渠甚悄殖佑造炭画氧敬杏悸蚁坊住4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,第五节 开发行动对地表水影响的识别,各种类型的人类开发行动如建设项目、区域和流域开发等都会对地表水环境的水量、水质、水生生物或底部沉积物产生影响。建设项目和区域或流域开发行动在其建设期、运行期和服务期满都会有不同性质和程度的影响。,晒怨蟹牺限胚虹洼布地莉奋纽屎暴粪隔愚铀氓攫炽拾褐却留灯顷不惕窍浙4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,一、工业建设项目,1建设期影响 工业建设项目在建设期(施工阶段)的共同影响： (1)施工队伍大批进
49、入现场，排放的生活污水和垃圾的污染。 (2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬浮物废水。 (3)基坑开挖和降低地下水位等操作排放含泥砂废水。,埋履药钨溪怪蜗帜烯曙删烹极勤湾皿优喉唆萄吗长发爸剂治勋箔歼崇漠缨4第四章地表水环境影响评价4第四章地表水环境影响评价,(4)施工场地清理和开辟施工机械通行道路常大片破坏地面植被，造成裸土。在降雨(特别是暴雨)时，造成土壤侵蚀，使地表水中泥砂含量陡增，严重时造成河道阻塞。如果地表受过污染，则污染物随雨水进入河道。 2运行期影响 任何工业建设项目都有其特殊性，所以，必须针对具体项目开展深入细微的工程分析才能全面而有重点地识别出具体影响。 (1)石油炼制工业：一个炼油厂有四种主要操作：分离、转化、精制和调和。,枕划驯忱蚌询空斑哥蟹酚肪息鞍薛谦胚船锐墅想骨森虐软一出似升卷恩涅4第四章地表水环境影