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1、水环境影响预测与评价,Water Environmental Impact Predication and Assessment,本章教学要求,掌握：地表水环境影响预测技术环节 熟悉：地表水环境影响预测中常用的水质模型 熟悉：地表水环境影响评价 熟悉：地下水环境影响预测评价 了解：水环境污染防治对策 了解：水环境影响评价案例,水环境影响预测与评价,水环境影响预测与评价,7.1地表水环境影响预测技术环节,7.1.1水体中污染物的迁移与转化,背景值：天然水质，没有接收污染物的水质。 自净能力：污染物进入水体后，通过凝聚、吸附、沉淀、再浮、挥发等作用使河水净化的能力。,1.环境中污染物的特性,根据污
2、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,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,污染物的迁移,指污染物在环境中的空间位置移动及其引起
3、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。,2.污染物在水环境中的迁移、转化和生物降解,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,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：分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象,机理：分子扩散通量与扩散物质的浓度梯度成正比,分别表示x、y、z方向上的污染物分子扩散通量,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
4、子扩散系数在水流中为10-1010-9m2/s,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,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,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,水环境影响预测与评价,污染物的转化,转化
5、：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，但这类反应多在微生物的作用下进行,水环境影响预测与评价,污染物的降解,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
6、的化学污染物的降解转化,生物降解的两个阶段,碳化阶段：主要是不含氮有机物的氧化，部分含氮有机物的氨化后生成不含氮有机物的继续氧化，78天，产物为水和CO2。该阶段的BOD称为La或CBODu。,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。,水体的耗氧与复氧过程,水体中溶解氧在以下过程被消耗：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:温度，大气压：101 kPa，盐度：淡水,水环境影响预测与评
7、价,7.1.2水环境影响预测方法概述,水环境影响评价方法通常分为定性分析法和定量分析法两大类， 定性分析法包括专业判断法和类比调查法； 定量分析法通常包括数学模式法和物理模型法。,水环境影响预测与评价,7.1.3预测条件的确定,1.预测范围,地表水环境预测的范围与现状调查的范围相同或略小(特殊情况也可以略大)。,预测范围内的河段可以分为充分混合段、混合过程段和上游河段。 充分混合段是指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。 混合过程段是指排放口下游达到充分混合以前的河段。 上游河段是指排放口上游的河段。,水环境影响预
8、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,水环境影响预测与评价,2.预测点的选取,一般而言，以下地点应选为预测点： 评价范围内的敏感目标 环境现状监测点 水文特征突然变化和水质突然变化处的上、下游 重要水工建筑物附近及水文站附近等 对于虽在预测范围以外，但估计有可能受到影响的重要用水地点，也应设立预测点 当需要预测河流混合过程段的水质时，应在该段河流中布设若干预测点 对于地下水：选在已有的取水井，观测井和试验井,水环境影响预测与评价,3.预测时期,对于一、二级评价项目应分别预测建设项目在水体自净能力最小（通常在枯水期）和一般（通常在平水期）两个时段的环境影响 冰封期较长的水域，
9、当其水体功能为生活饮用水、食品工业用水水源或渔业用时，还应预测此时段的环境影响 三级评价项目或评价时间较短时的二级评价项目可只预测自净能力最小时段的环境影响,水环境影响预测与评价,4.预测阶段,一项建设项目一般可分为建设过程、生产运行和 服务期满后三个阶段,所有建设项目均应预测生产运行阶段对地表水的影响，且按正常排放和非正常排放（包括事故）两种情况进行预测。 当建设期超过1年，进入地表水的堆积物较多或土方量较大、地表水水质要求较高（类水以上）时应预测建设阶段的影响。 对矿山开发、垃圾填埋场等有一定使用时限的项目，应预测服务期满后对水环境的影响。,水环境影响预测与评价,5.预测水质参数的筛选,根
10、据工程分析和环境现状、评价等级、当地的环境保护要求筛选和确定，其数目应既说明问题又不过多，一般应少于环境现状调查水质参数的数目 对河流，可以按下式将水质参数排序后从中选取：,污染物排放浓度，,废水排放流量；,地表水水质标准，,河流中污染物现状浓度，,河流流量。,该式的分子可理解为污染物的排放量，分母为水体中污染物的容量，ISE越大说明建设项目对河流中该项水质参数的影响越大,关于ISE的讨论,水环境影响预测与评价,7.1.4 水体和污染源的简化,1.地表水环境简化, 河流的简化,为使河流断面和岸边形状规则化，可将河流简化为矩形平直河流、矩形弯曲河流和非矩形河流等三类,水环境影响预测与评价,河流的
11、简化原则,小河一般可以简化为矩形平直河流； 河流的断面宽深比20时，可简化为矩形河流 矩形河流：Q15m3/s的大中型河流水深变化很大，且评价等级较高（一级评价）时，视为非矩形、非平直河流 ，其它情况均可简化为矩形河流 大中河流中，预测河段弯曲较大（如其最大弯曲系数1.3），可视为弯曲河流，否则可以简化为平直河流,当大中河流预测河段的断面形状沿程变化较大时，可分段简化，河流水文特征或水质有急剧变化的河段均可分段进行简化,水环境影响预测与评价,评价等级为三级时，均可按无江心洲、浅滩的情况对待 江心洲位于充分混合段时，如评价等级为二级，按无江心洲对待；如评价等级为一级且江心洲较大，可分段预测；江心
12、洲较小时可不考虑 江心洲位于混合过程段时，可分段预测；评价等级为一级时也可以采用数值模式进行预测,当河道上存在江心洲、浅滩时，分三种情况考虑,河流感潮段是指受潮汐作用影响较明显的河段。可以将落潮时最大断面平均流速与涨潮时最小断面平均流速之差等于0.05m/s的断面作为其与河流的界限。除个别要求很高（如评价等级为一级）的情况外，河流感潮段一般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三种情况，简化为稳态进行预测 河流汇合部可以分为支流、汇合前主流、汇合后主流三段分别进行环境影响预测。小河汇入大河时可以把小河看成点源 河流与湖泊、水库汇合部可以按照河流和湖泊、水库两部分分别预测其环境影响 河口断面沿程变化较
13、大时，可以分段进行环境影响预测 河口外滨海段可视为海湾，属海洋评价范围, 河口简化,河口包括河流汇合部、河流感潮段、口外滨海段、河流与湖泊、水库汇合部,水环境影响预测与评价,评价等级为一级时，中湖（库）可以按大湖（库）对待，停留时间较短时 也可以按小湖（库）对待。评价等级为三级时，中湖（库）可以按小湖（库）对待，停留时间很长时也可以按大湖（库）对待。评价等级为二级时，如何简化可视具体情况而定 水深10m且分层期较长（如30天）的湖泊、水库可视为分层湖（库）。珍珠串湖泊可以分为若干区，各区分别按上述情况简化 不存在大面积回流区和死水区且流速较快、停留时间较短的狭长湖泊可简化为河流。其岸边形状和水
14、文要素变化较大时还可以进一步分段 不规则形状的湖泊、水库可根据流场的分布情况和几何形状分区,湖泊、水库简化,可以将湖泊、水库简化为大湖（库）、小湖（库）和分层湖 (库)三种情况,水环境影响预测与评价,2.污染源简化,污染源简化包括排放形式的简化和排放规律的简化。 排放形式可简化为点源和面源； 排放规律可简化为连续恒定排放和非连续恒定排放。 在地面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。,水环境影响预测与评价,对点源的简化要求：,排入河流、大湖（库）的两排放口的间距较近时，可以简化为一个，其位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和 排入小湖（库）的所有排放口可以简化为一个，其排放
15、量为所有排放量之和,无组织排放则可以简化成面源。从多个间距很近的排放口排水时，也可以简化为面源,排放口距离L远近的判别方法为： L预测河段长度的1/20为近； L预测长度的1/5为远,水环境影响预测与评价,7.2 地表水环境影响预测中常用的水质模型,7.2.1 水质模型概述,白箱模型：对内部机理十分明确。,灰箱模型：对内部机理有一定的了解，但又不是十分明确。,黑箱模型：对内部机理十分不明确，完全靠经验推测。,一维模型：仅考虑长度变化关系。,二维模型：仅考虑长度、宽度变化关系。,三维模型：考虑长度、宽度和深度变化关系。,零维模型：系统完全混合均匀。,动态模型：变量随时间变化。,稳态模型：变量不随
16、时间变化。,水环境影响预测与评价,7.2.2 河流常用水质模型,水环境影响预测与评价,1.零维水质模型,零维模型（也称箱式模型）的应用多局限于湖泊、箱式大气预测等，当零维模型应用于河流水质时，通常被称作河流完全混合模型。,当废水排入河流后与河水迅速完全混合，则混合后的污染物浓度为,水环境影响预测与评价,河流充分混合段 持久性污染物 河流为恒定流（稳态） 对于非持久性污染物，当混合体积V很小时，或河流充分混合段也同样可适用 废水连续稳定排放,零维模型适用条件,特点是与时间无关 大多数排水量较小的项目可以采用该模型处理,【例】计划在河边建一座工厂，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=3
