環(huán)境影響評價講授地表水環(huán)境影響評價PPT課件

1、第四章第四章 地表水環(huán)境影響評價地表水環(huán)境影響評價第一節(jié)第一節(jié) 地表水體的污染和自凈地表水體的污染和自凈一、地表水資源一、地表水資源二、水體污染二、水體污染1. 點污染源點污染源 點污染源排放的廢水量和污染物可以從管點污染源排放的廢水量和污染物可以從管道或溝渠中直接量測流量和采樣分析組分濃度道或溝渠中直接量測流量和采樣分析組分濃度確定，在經(jīng)費和其他條件有限制時，常采用排確定，在經(jīng)費和其他條件有限制時，常采用排污指標(biāo)污指標(biāo)(例如排放系數(shù)例如排放系數(shù))推算的方法推算的方法。第1頁/共100頁86400ssqNKQ 居住區(qū)生活污水量計算式，式中：居住區(qū)生活污水量計算式，式中：QS居住區(qū)生活污水量，居

2、住區(qū)生活污水量，L/s； q每人每日的排水定額，每人每日的排水定額，L/(人人d)； N設(shè)計人口數(shù)，人；設(shè)計人口數(shù)，人；Ks總變化系數(shù)總變化系數(shù)(1.51.7)。3600ismMKQt工業(yè)廢水量計算式，式中：工業(yè)廢水量計算式，式中：m單位產(chǎn)品廢水量，單位產(chǎn)品廢水量，L/t；M該產(chǎn)品的日產(chǎn)量，該產(chǎn)品的日產(chǎn)量，t；Ki總變化系數(shù)，根據(jù)工藝或經(jīng)驗決總變化系數(shù)，根據(jù)工藝或經(jīng)驗決定；定； t 工廠每日工作時數(shù)，工廠每日工作時數(shù)，h。第2頁/共100頁2. 非點污染源非點污染源非點污染源：非點污染源：非點污染源又稱面源，是指分散非點污染源又稱面源，是指分散或均勻地通過岸線進(jìn)入水體的廢水和自然降水或均勻地通

3、過岸線進(jìn)入水體的廢水和自然降水通過溝渠進(jìn)入水體的廢水通過溝渠進(jìn)入水體的廢水。 主要包括城鎮(zhèn)排水、農(nóng)田排水和農(nóng)村生活主要包括城鎮(zhèn)排水、農(nóng)田排水和農(nóng)村生活廢水、礦山廢水、分散的小型禽畜飼養(yǎng)場廢水，廢水、礦山廢水、分散的小型禽畜飼養(yǎng)場廢水，以及大氣污染物通過重力沉降和降水過程進(jìn)入以及大氣污染物通過重力沉降和降水過程進(jìn)入水體等所造成的污染廢水水體等所造成的污染廢水。 非點源污染情況復(fù)雜，其污染影響較難定非點源污染情況復(fù)雜，其污染影響較難定量，但又不能忽視，特別是對點源已進(jìn)行有效量，但又不能忽視，特別是對點源已進(jìn)行有效控制后，非點源污染會日益突出?？刂坪螅屈c源污染會日益突出。第3頁/共100頁(1)城

4、市非點污染源負(fù)荷估計：城市非點污染源負(fù)荷估計：城市非點污染源負(fù)荷來源：城市非點污染源負(fù)荷來源：城市雨水下水道及城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。合流制下水道的溢流。污染物自城市街道經(jīng)排污染物自城市街道經(jīng)排水系統(tǒng)進(jìn)入受納水體。水系統(tǒng)進(jìn)入受納水體。城市非點源污染物被暴雨沖刷到接受水體的負(fù)城市非點源污染物被暴雨沖刷到接受水體的負(fù)荷的計算：荷的計算：基本程序：首先估計暴雨事件中基本程序：首先估計暴雨事件中暴雨徑流的大暴雨徑流的大小?。◤搅魃疃群蛷搅髅娣e的乘積），從而確定（徑流深度和徑流面積的乘積），從而確定暴雨的沖刷率暴雨的沖刷率，進(jìn)而估計徑流沖刷到受納水體，進(jìn)而估計徑流沖刷到受納水體的的沉積物負(fù)荷

5、沉積物負(fù)荷，然后根據(jù)，然后根據(jù)沉積物中污染物濃度沉積物中污染物濃度計算計算污染物負(fù)荷污染物負(fù)荷，或者根據(jù)，或者根據(jù)固體廢物與污染物固體廢物與污染物的統(tǒng)計相關(guān)關(guān)系的統(tǒng)計相關(guān)關(guān)系計算污染物負(fù)荷。計算污染物負(fù)荷。第4頁/共100頁暴雨徑流深度的估計：暴雨徑流深度的估計： RCRPDs 式中：式中： R 總暴雨徑流深度，總暴雨徑流深度，cm； CR 總徑流系數(shù)；總徑流系數(shù)； P 降雨量，降雨量，cm； Ds 洼地存水，洼地存水，Cm。 總徑流系數(shù)的估算方法：總徑流系數(shù)的估算方法：粗略估算式：粗略估算式：式中：式中：I不透水區(qū)百分?jǐn)?shù)；不透水區(qū)百分?jǐn)?shù)； 按照不同坡度計算的不透水區(qū)按照不同坡度計算的不透水區(qū)

6、(指指屋面、瀝青和水泥路面或廣場、庭院等屋面、瀝青和水泥路面或廣場、庭院等)的徑流的徑流系數(shù)系數(shù) 。0.15 1100100RIIC第5頁/共100頁準(zhǔn)確計算式：準(zhǔn)確計算式：式中：式中：Fi各種類型地區(qū)所占的面積；各種類型地區(qū)所占的面積； i對應(yīng)的徑流系數(shù)。對應(yīng)的徑流系數(shù)。iiRiFCF洼地存水洼地存水Ds的粗略估計：的粗略估計：0.630.48100sID 徑流中沖刷到接受水體的顆粒物負(fù)荷：在總徑流中沖刷到接受水體的顆粒物負(fù)荷：在總暴雨徑流估算出來后，可估算暴雨沖刷率。暴雨徑流估算出來后，可估算暴雨沖刷率。一一般認(rèn)為般認(rèn)為1 h內(nèi)總徑流為內(nèi)總徑流為1.27 cm時，可沖走時，可沖走90的的街

7、道表面顆粒物（沉積物）街道表面顆粒物（沉積物）。第6頁/共100頁暴雨徑流中沖刷的固體負(fù)荷：暴雨徑流中沖刷的固體負(fù)荷：式中：式中：Ysw暴雨沖刷到受納水體的顆粒物負(fù)荷；暴雨沖刷到受納水體的顆粒物負(fù)荷； te 等效的累積天數(shù)，等效的累積天數(shù)，d；Ysu街道表面顆粒物日負(fù)荷量，街道表面顆粒物日負(fù)荷量，kgd。swesuYt YPC 式中：式中： tr從最后一次暴雨事件算起的天數(shù)，從最后一次暴雨事件算起的天數(shù)，d； ts從最后一次清掃街道算起的天數(shù)，從最后一次清掃街道算起的天數(shù)，d；s街道清掃頻率。街道清掃頻率。 1erssstttt第7頁/共100頁式中：式中：Lsu顆粒物日負(fù)荷率，顆粒物日負(fù)荷率

8、，kg(kmd)；Lst街道邊溝長，約等于街道邊溝長，約等于2倍的街道長，倍的街道長，km。susustYLL 街道表面顆粒物日負(fù)荷取決于多種因素，街道表面顆粒物日負(fù)荷取決于多種因素，如交通強(qiáng)度、區(qū)域地表覆蓋物的形式、徑流量如交通強(qiáng)度、區(qū)域地表覆蓋物的形式、徑流量和降雨強(qiáng)度、灰塵沉降量、前期干旱時間、城和降雨強(qiáng)度、灰塵沉降量、前期干旱時間、城市街道清掃頻率和清掃質(zhì)量等。市街道清掃頻率和清掃質(zhì)量等。第8頁/共100頁徑流中沖刷到受納水體的有機(jī)污染負(fù)荷：徑流中沖刷到受納水體的有機(jī)污染負(fù)荷：用顆粒固體負(fù)荷乘上濃度因子計算有機(jī)物負(fù)荷：用顆粒固體負(fù)荷乘上濃度因子計算有機(jī)物負(fù)荷：式中：式中：You有機(jī)污染

9、物的日負(fù)荷量，有機(jī)污染物的日負(fù)荷量，kgd； 單位轉(zhuǎn)換因子，單位轉(zhuǎn)換因子，10-6；Ysu總顆粒物固體日負(fù)荷量，總顆粒物固體日負(fù)荷量，kgd；Cou有機(jī)污染物在顆粒物中的濃度，有機(jī)污染物在顆粒物中的濃度，gg。ousuouYYC 城市降雨徑流問題是個十分復(fù)雜的問題，城市降雨徑流問題是個十分復(fù)雜的問題，與水分循環(huán)的每一個環(huán)節(jié)都有關(guān)系，并與多種與水分循環(huán)的每一個環(huán)節(jié)都有關(guān)系，并與多種因素相關(guān)，如降水過程、大氣污染、土地使用、因素相關(guān)，如降水過程、大氣污染、土地使用、人類污染特征、自然特點等。由于變化性大、人類污染特征、自然特點等。由于變化性大、隨機(jī)性強(qiáng)、偶然因素多，尚未掌握其規(guī)律性。隨機(jī)性強(qiáng)、偶然

10、因素多，尚未掌握其規(guī)律性。第9頁/共100頁(2)農(nóng)田徑流污染負(fù)荷估算：農(nóng)田徑流污染負(fù)荷估算：第一種方法：避開污染物在農(nóng)田表面實際遷移第一種方法：避開污染物在農(nóng)田表面實際遷移過程的變化，僅通過采集和分析各個集水區(qū)的過程的變化，僅通過采集和分析各個集水區(qū)的徑流水樣計算進(jìn)入某一水環(huán)境中某種污染物總徑流水樣計算進(jìn)入某一水環(huán)境中某種污染物總量，其公式如下：量，其公式如下：式中：式中： M某種污染物輸出總量，某種污染物輸出總量，kg；i第第i小時的該種污染物濃度，小時的該種污染物濃度，kgm3； Qi第第i小時的徑流量，小時的徑流量，m3； n觀測的總時數(shù)，觀測的總時數(shù)，h； j第第j個農(nóng)田集水區(qū)；個農(nóng)

11、田集水區(qū)； m集水區(qū)總數(shù)。集水區(qū)總數(shù)。11mniijiMQ第10頁/共100頁第二節(jié)第二節(jié) 污染物質(zhì)在河流中的混合與擴(kuò)散污染物質(zhì)在河流中的混合與擴(kuò)散一、污染物質(zhì)在河流中的混合一、污染物質(zhì)在河流中的混合 廢水排入水體后，最先發(fā)生的過程是混合廢水排入水體后，最先發(fā)生的過程是混合稀釋稀釋。對大多數(shù)保守污染物混合稀釋是它們遷。對大多數(shù)保守污染物混合稀釋是它們遷移的主要方式之一。對易降解的污染物混合稀移的主要方式之一。對易降解的污染物混合稀釋也是它們遷移的重要方式之一。水體的混合釋也是它們遷移的重要方式之一。水體的混合稀釋、擴(kuò)散能力，與其水體的水文特征密切相稀釋、擴(kuò)散能力，與其水體的水文特征密切相關(guān)。關(guān)

12、。1河流的混合稀釋模型河流的混合稀釋模型 當(dāng)廢水進(jìn)入河流后，便不斷地與河水發(fā)生當(dāng)廢水進(jìn)入河流后，便不斷地與河水發(fā)生混合交換作用，使保守污染物濃度沿流程逐漸混合交換作用，使保守污染物濃度沿流程逐漸降低，這一過程稱為混合稀釋過程降低，這一過程稱為混合稀釋過程。 第11頁/共100頁污水排入河流的入河口稱為污水排入河流的入河口稱為污水注入點污水注入點。污水。污水注入點以下的河段，污染物在斷面上的濃度分注入點以下的河段，污染物在斷面上的濃度分布是不均勻的，靠入河口一側(cè)的岸邊濃度高，布是不均勻的，靠入河口一側(cè)的岸邊濃度高，遠(yuǎn)離排放口對岸的濃度低。隨著河水的流逝，遠(yuǎn)離排放口對岸的濃度低。隨著河水的流逝，污

13、染物在整個斷面上的分布逐漸均勻。污染物在整個斷面上的分布逐漸均勻。污染物濃度在整個斷面上變?yōu)榫鶆蛞恢碌臄嗝妫廴疚餄舛仍谡麄€斷面上變?yōu)榫鶆蛞恢碌臄嗝?，稱為稱為水質(zhì)完全混合斷面水質(zhì)完全混合斷面。最早出現(xiàn)水質(zhì)完全混合斷面的位置稱為完全混最早出現(xiàn)水質(zhì)完全混合斷面的位置稱為完全混合點合點。污水注入點的上游稱為污水注入點的上游稱為初始段初始段，或或背景河段背景河段；污水注入點到完全混合點之間的河段稱為污水注入點到完全混合點之間的河段稱為非均非均勻混合段勻混合段；完全混合點的下游河段稱為完全混合點的下游河段稱為均勻混合段均勻混合段。第12頁/共100頁 設(shè)河水流量為設(shè)河水流量為Q，水質(zhì)完全混合斷面以前，水

14、質(zhì)完全混合斷面以前，任一非均勻混合斷面上參與和廢水混合的河水任一非均勻混合斷面上參與和廢水混合的河水流量為流量為Qi。把參與和廢水混合的河水流量。把參與和廢水混合的河水流量Qi與與該斷面河水流量該斷面河水流量Q的比值定義為的比值定義為混合系數(shù)混合系數(shù)，以，以表示：表示： 把參與和廢水混合的河水流量把參與和廢水混合的河水流量Qi與廢水流與廢水流量量q的比值定義為的比值定義為稀釋比稀釋比，以，以n表示：表示：iQQiQQnqq第13頁/共100頁非均勻混合斷面上的污染物平均濃度計算公式：非均勻混合斷面上的污染物平均濃度計算公式：式中：式中： Q河流的流量，河流的流量，m3s；1排污口上游河流中污染

15、物濃度，排污口上游河流中污染物濃度，mgL； q排人河流的廢水流量，排人河流的廢水流量，m3s；2廢水中的污染物濃度，廢水中的污染物濃度，mgL。在水質(zhì)完全混合斷面以下的任一斷面的在水質(zhì)完全混合斷面以下的任一斷面的、n和和i均為常數(shù)。均為常數(shù)。1212iiiQqQqQqQq12iQqQq第14頁/共100頁 當(dāng)廢水在岸邊排入河流時，廢水靠岸邊向當(dāng)廢水在岸邊排入河流時，廢水靠岸邊向下游流去，經(jīng)過相當(dāng)長的距離才能達(dá)到完全混下游流去，經(jīng)過相當(dāng)長的距離才能達(dá)到完全混合。在非均勻混合段的廢水排入一側(cè)的岸邊形合。在非均勻混合段的廢水排入一側(cè)的岸邊形成一個污染帶。當(dāng)完全混合距離成一個污染帶。當(dāng)完全混合距離L

16、n無實測數(shù)據(jù)無實測數(shù)據(jù)時，可參考下表確定。表中列舉出了許多河流時，可參考下表確定。表中列舉出了許多河流在岸邊集中排入廢水時，污水與河水達(dá)到完全在岸邊集中排入廢水時，污水與河水達(dá)到完全混合所需的時間?；旌纤璧臅r間。從表中查取所需時間與河水從表中查取所需時間與河水實際流速的乘積為完全混合距離實際流速的乘積為完全混合距離。第15頁/共100頁二、污染物質(zhì)在河流中的擴(kuò)散二、污染物質(zhì)在河流中的擴(kuò)散 污染物質(zhì)在河流中的遷移總起來可分為兩污染物質(zhì)在河流中的遷移總起來可分為兩類，即推流和擴(kuò)散類，即推流和擴(kuò)散。推流也稱平流、隨流輸移。推流也稱平流、隨流輸移。推流是指污染物質(zhì)隨水質(zhì)點的流動一起移到新推流是指污染

17、物質(zhì)隨水質(zhì)點的流動一起移到新的位置的位置。擴(kuò)散可分為分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、剪擴(kuò)散可分為分子擴(kuò)散、湍流擴(kuò)散、剪切流離散（彌散）和對流擴(kuò)散切流離散（彌散）和對流擴(kuò)散。1分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 分子擴(kuò)散是指物質(zhì)分子的隨機(jī)運動（即布分子擴(kuò)散是指物質(zhì)分子的隨機(jī)運動（即布朗運動）而引起的物質(zhì)遷移或分散現(xiàn)象朗運動）而引起的物質(zhì)遷移或分散現(xiàn)象。當(dāng)水。當(dāng)水體中污染物質(zhì)濃度分布不均勻時，污染物質(zhì)將體中污染物質(zhì)濃度分布不均勻時，污染物質(zhì)將會從濃度高的地方向濃度低的會從濃度高的地方向濃度低的地方移動。分子擴(kuò)散過程服從地方移動。分子擴(kuò)散過程服從費克第一定律。費克第一定律。xMJEx 第16頁/共100頁即即以擴(kuò)散方式通過單位截

18、面積的質(zhì)量流量與擴(kuò)以擴(kuò)散方式通過單位截面積的質(zhì)量流量與擴(kuò)散物質(zhì)的濃度梯度成正比散物質(zhì)的濃度梯度成正比。 分子擴(kuò)散系數(shù)一般很小。分子擴(kuò)散引起的分子擴(kuò)散系數(shù)一般很小。分子擴(kuò)散引起的物質(zhì)遷移與其它因素引起物質(zhì)遷移相比，分子物質(zhì)遷移與其它因素引起物質(zhì)遷移相比，分子擴(kuò)散在水環(huán)境影響評價中往往被忽略。擴(kuò)散在水環(huán)境影響評價中往往被忽略。2湍流擴(kuò)散湍流擴(kuò)散 當(dāng)河流做湍流運動時，隨機(jī)的湍流作用引當(dāng)河流做湍流運動時，隨機(jī)的湍流作用引起污染物的擴(kuò)散，稱為湍流擴(kuò)散起污染物的擴(kuò)散，稱為湍流擴(kuò)散。 湍流擴(kuò)散所引起的污染物質(zhì)量通量與濃度湍流擴(kuò)散所引起的污染物質(zhì)量通量與濃度梯度成正比。湍流擴(kuò)散系數(shù)比梯度成正比。湍流擴(kuò)散系數(shù)比

19、分子擴(kuò)散系數(shù)大分子擴(kuò)散系數(shù)大78個數(shù)量級。個數(shù)量級。因此，在河流中污染物的遷移因此，在河流中污染物的遷移是以湍流為主的。是以湍流為主的。xxIEx 第17頁/共100頁3剪切流離散剪切流離散 當(dāng)垂直于流動方向的橫斷面上流速分布不當(dāng)垂直于流動方向的橫斷面上流速分布不均勻或者說有流速梯度存在的流動稱為剪切流。均勻或者說有流速梯度存在的流動稱為剪切流。剪切流離散又稱彌散，它是由于橫斷面上各點剪切流離散又稱彌散，它是由于橫斷面上各點的實際流速不等而引起的的實際流速不等而引起的。 剪切流離散同樣可以類比分子擴(kuò)散，其引剪切流離散同樣可以類比分子擴(kuò)散，其引起的質(zhì)量通量可用下式表示：起的質(zhì)量通量可用下式表示：

20、式中式中 ：Dx剪切流離散系剪切流離散系數(shù)，或稱彌漫系數(shù)，數(shù)，或稱彌漫系數(shù)，m2s。xxJDx 4對流擴(kuò)散對流擴(kuò)散 對流擴(kuò)散指由于溫度差或密度分層不穩(wěn)定對流擴(kuò)散指由于溫度差或密度分層不穩(wěn)定性面引起的鉛直方向?qū)α鬟\動所伴隨的污染物性面引起的鉛直方向?qū)α鬟\動所伴隨的污染物遷移遷移。第18頁/共100頁 在自然界的水體中，各種形式擴(kuò)散常常交在自然界的水體中，各種形式擴(kuò)散常常交織在一起發(fā)生，除上述污染物幾種主要遷移方織在一起發(fā)生，除上述污染物幾種主要遷移方式以外，還存在著沖刷、淤積和懸浮等多種形式以外，還存在著沖刷、淤積和懸浮等多種形式式。除分子擴(kuò)散外，所有各種遷移方式都和水。除分子擴(kuò)散外，所有各種遷

21、移方式都和水體流動特性有密切聯(lián)系，因此，要研究物質(zhì)的體流動特性有密切聯(lián)系，因此，要研究物質(zhì)的擴(kuò)散輸移規(guī)律應(yīng)和研究水體的流動特性緊緊聯(lián)擴(kuò)散輸移規(guī)律應(yīng)和研究水體的流動特性緊緊聯(lián)系在一起。系在一起。5移流擴(kuò)散方程移流擴(kuò)散方程 從流動的水體中，取一微分六面體。按照從流動的水體中，取一微分六面體。按照物質(zhì)守恒原理，從微分六面體流進(jìn)與流出的污物質(zhì)守恒原理，從微分六面體流進(jìn)與流出的污染物質(zhì)量之差應(yīng)當(dāng)?shù)扔谕瑫r段內(nèi)微分六面體內(nèi)染物質(zhì)量之差應(yīng)當(dāng)?shù)扔谕瑫r段內(nèi)微分六面體內(nèi)質(zhì)量的增量，從而導(dǎo)出三維的移流擴(kuò)散方程為：質(zhì)量的增量，從而導(dǎo)出三維的移流擴(kuò)散方程為：第19頁/共100頁對于二維問題，移流擴(kuò)散方程為：對于二維問題，

22、移流擴(kuò)散方程為：xyuvwtxyzEEsxxyyzzxyuvtxyEEsxxyy第20頁/共100頁對于一維問題，移流擴(kuò)散方程為：對于一維問題，移流擴(kuò)散方程為： 基本模型的求解因環(huán)境問題的復(fù)雜，往往基本模型的求解因環(huán)境問題的復(fù)雜，往往求解起來很困難，通常是利用有限差分法和有求解起來很困難，通常是利用有限差分法和有限元法求其數(shù)值解。限元法求其數(shù)值解。xuEstxxx第21頁/共100頁第三節(jié)第三節(jié) 河流和河口水質(zhì)模型河流和河口水質(zhì)模型 河流是沿地表的線形低凹部分集中的經(jīng)常河流是沿地表的線形低凹部分集中的經(jīng)常性或周期性水流。較大的叫河（或江），較小性或周期性水流。較大的叫河（或江），較小的叫溪。河

23、口是河流注入海洋、湖泊或其他河的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段，可以分為入海河口、入湖河口及支流的河段，可以分為入海河口、入湖河口及支流河口。流河口。 應(yīng)用水質(zhì)模型預(yù)測河流水質(zhì)時，應(yīng)用水質(zhì)模型預(yù)測河流水質(zhì)時，常假設(shè)該常假設(shè)該河段內(nèi)無支流，在預(yù)測時期內(nèi)河段的水力條件河段內(nèi)無支流，在預(yù)測時期內(nèi)河段的水力條件是穩(wěn)態(tài)的和只在河流的起點有恒定濃度和流量是穩(wěn)態(tài)的和只在河流的起點有恒定濃度和流量的廢水（或污染物）排入的廢水（或污染物）排入。 如果在如果在河段內(nèi)有支流匯入，而且沿河有多河段內(nèi)有支流匯入，而且沿河有多個污染源，這時應(yīng)將河流劃分為多個河段采用個污染源，這時應(yīng)將河流劃分為多個河段采用

24、多河段模型多河段模型。第22頁/共100頁2河流水質(zhì)模型河流水質(zhì)模型 河流水質(zhì)模型是描述水體中污染物隨時間河流水質(zhì)模型是描述水體中污染物隨時間和空間遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的數(shù)學(xué)方程。和空間遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的數(shù)學(xué)方程。1、水質(zhì)模型的分類：、水質(zhì)模型的分類：按時間特性分：按時間特性分：分為動態(tài)模型和靜態(tài)模型分為動態(tài)模型和靜態(tài)模型。 描寫水體中水質(zhì)組分的濃度隨時間變化的描寫水體中水質(zhì)組分的濃度隨時間變化的水質(zhì)模型稱為動態(tài)模型水質(zhì)模型稱為動態(tài)模型。 描述水體中水質(zhì)組分的濃度不隨時間變化描述水體中水質(zhì)組分的濃度不隨時間變化的水質(zhì)模型稱為靜態(tài)模型的水質(zhì)模型稱為靜態(tài)模型。按水質(zhì)模型的空間維數(shù)分：按水質(zhì)模型的空間維數(shù)分：分

25、為零維、一維、分為零維、一維、二維、三維水質(zhì)模型二維、三維水質(zhì)模型。 當(dāng)把所考察的水體看成是一個完全混合反當(dāng)把所考察的水體看成是一個完全混合反應(yīng)器時，即水體中水質(zhì)組分的濃度是均勻分布應(yīng)器時，即水體中水質(zhì)組分的濃度是均勻分布第23頁/共100頁的，描述這種情況的水質(zhì)模型稱為零維的水質(zhì)的，描述這種情況的水質(zhì)模型稱為零維的水質(zhì)模型模型。 描述水質(zhì)組分的遷移變化在一個方向上是描述水質(zhì)組分的遷移變化在一個方向上是重要的，另外兩個方向上是均勻分布的，這種重要的，另外兩個方向上是均勻分布的，這種水質(zhì)模型稱為一維水質(zhì)模型水質(zhì)模型稱為一維水質(zhì)模型。 描述水質(zhì)組分的遷移變化在兩個方向上是描述水質(zhì)組分的遷移變化在兩

26、個方向上是重要的，在另外的一個方向上是均勻分布的，重要的，在另外的一個方向上是均勻分布的，這種水質(zhì)模型稱為兩維水質(zhì)模型這種水質(zhì)模型稱為兩維水質(zhì)模型。 描述水質(zhì)組分遷移變化在三個方向進(jìn)行的描述水質(zhì)組分遷移變化在三個方向進(jìn)行的水質(zhì)模型稱為三維水質(zhì)模型水質(zhì)模型稱為三維水質(zhì)模型。按描述水質(zhì)組分的多少分：按描述水質(zhì)組分的多少分：分為單一組分和多分為單一組分和多組分的水質(zhì)模型組分的水質(zhì)模型。 水體中某一組分的遷移轉(zhuǎn)化與其它組分水體中某一組分的遷移轉(zhuǎn)化與其它組分第24頁/共100頁沒有關(guān)系，描述這種組分遷移轉(zhuǎn)化的水質(zhì)模型沒有關(guān)系，描述這種組分遷移轉(zhuǎn)化的水質(zhì)模型稱為單一組分的水質(zhì)模型稱為單一組分的水質(zhì)模型。

27、水體中一組分的遷移轉(zhuǎn)化與另一組分（或水體中一組分的遷移轉(zhuǎn)化與另一組分（或幾個組分）的遷移轉(zhuǎn)化是相互聯(lián)系、相互影響幾個組分）的遷移轉(zhuǎn)化是相互聯(lián)系、相互影響的，描述這種情況的水質(zhì)模型稱為多組分的水的，描述這種情況的水質(zhì)模型稱為多組分的水質(zhì)模型質(zhì)模型。按水體的類型可分為：按水體的類型可分為：河流水質(zhì)模型、河口水河流水質(zhì)模型、河口水質(zhì)模型（受潮汐影響）、湖泊水質(zhì)模型、水庫質(zhì)模型（受潮汐影響）、湖泊水質(zhì)模型、水庫水質(zhì)模型和海灣水質(zhì)模型等水質(zhì)模型和海灣水質(zhì)模型等。河流、河口水質(zhì)。河流、河口水質(zhì)模型比較成熟，湖、海灣水質(zhì)模型比較復(fù)雜，模型比較成熟，湖、海灣水質(zhì)模型比較復(fù)雜，可靠性小?？煽啃孕　０此|(zhì)組分可分

28、為：按水質(zhì)組分可分為：耗氧有機(jī)物模型（耗氧有機(jī)物模型（BODDO模型）模型） ，無機(jī)鹽、懸浮物、放射性物質(zhì)等，無機(jī)鹽、懸浮物、放射性物質(zhì)等第25頁/共100頁單一組分的水質(zhì)模型，難降解有機(jī)物水質(zhì)模型，單一組分的水質(zhì)模型，難降解有機(jī)物水質(zhì)模型，重金屬遷移轉(zhuǎn)化水質(zhì)模型重金屬遷移轉(zhuǎn)化水質(zhì)模型。 水質(zhì)模型的選擇：水質(zhì)模型的選擇：選擇水質(zhì)模型必須對所研究的水選擇水質(zhì)模型必須對所研究的水質(zhì)組分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有清楚地了解。因為水質(zhì)組分質(zhì)組分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有清楚地了解。因為水質(zhì)組分的遷移的遷移(擴(kuò)散和平流擴(kuò)散和平流)取決于水體的水文特性和水動力學(xué)取決于水體的水文特性和水動力學(xué)特性。在流動的河流中，平流遷移往往

29、占主導(dǎo)地位，特性。在流動的河流中，平流遷移往往占主導(dǎo)地位，對某些組分可以忽略擴(kuò)散項；在受潮汐影響的河口中，對某些組分可以忽略擴(kuò)散項；在受潮汐影響的河口中，擴(kuò)散是主導(dǎo)的遷移現(xiàn)象，擴(kuò)散項必須考慮而不能忽略。擴(kuò)散是主導(dǎo)的遷移現(xiàn)象，擴(kuò)散項必須考慮而不能忽略。對這兩者選擇的模型就不應(yīng)一樣。對河床規(guī)整，斷面對這兩者選擇的模型就不應(yīng)一樣。對河床規(guī)整，斷面不變，污染物排人量不變的水體，可選用靜態(tài)模型。不變，污染物排人量不變的水體，可選用靜態(tài)模型。為了減少模型的復(fù)雜性和減少所需的資料，對河流系為了減少模型的復(fù)雜性和減少所需的資料，對河流系統(tǒng)的水質(zhì)模型往往選用靜態(tài)的。但這種選擇不能充分統(tǒng)的水質(zhì)模型往往選用靜態(tài)的。

30、但這種選擇不能充分評價時便輸入對河流系統(tǒng)的影響。選擇的水質(zhì)模型必評價時便輸入對河流系統(tǒng)的影響。選擇的水質(zhì)模型必須反映所研究的水質(zhì)組分，應(yīng)用條件和現(xiàn)實條件接近。須反映所研究的水質(zhì)組分，應(yīng)用條件和現(xiàn)實條件接近。第26頁/共100頁2、污染物在均勻流場中的擴(kuò)散水質(zhì)模型、污染物在均勻流場中的擴(kuò)散水質(zhì)模型 進(jìn)入環(huán)境的污染物可以分為兩大類：守恒進(jìn)入環(huán)境的污染物可以分為兩大類：守恒污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。守恒污染物守恒污染物：污染物進(jìn)入環(huán)境以后，隨著介質(zhì)：污染物進(jìn)入環(huán)境以后，隨著介質(zhì)的運動不斷地變換所處的空間位置，還由于分的運動不斷地變換所處的空間位置，還由于

31、分散作用不斷向周圍擴(kuò)散而降低其初始濃度，但散作用不斷向周圍擴(kuò)散而降低其初始濃度，但它不會因此而改變總量，不發(fā)生衰減。這種污它不會因此而改變總量，不發(fā)生衰減。這種污染物稱為守恒污染物。如重金屬、很多高分子染物稱為守恒污染物。如重金屬、很多高分子有機(jī)化合物等。有機(jī)化合物等。非守恒污染物非守恒污染物：污染物進(jìn)入環(huán)境以后，除了隨：污染物進(jìn)入環(huán)境以后，除了隨著環(huán)境介質(zhì)流動而改變位置，并不斷擴(kuò)散而降著環(huán)境介質(zhì)流動而改變位置，并不斷擴(kuò)散而降低濃度外，還因自身的衰減而加速濃度的下降。低濃度外，還因自身的衰減而加速濃度的下降。這種污染物稱為非守恒污染物。這種污染物稱為非守恒污染物。第27頁/共100頁非守恒物質(zhì)

32、的衰減有兩種方式：非守恒物質(zhì)的衰減有兩種方式：一種是由其自一種是由其自身的運動變化規(guī)律決定的身的運動變化規(guī)律決定的；如放射性物質(zhì)的蛻；如放射性物質(zhì)的蛻變；變；另一種是在環(huán)境因素的作用下，由于化學(xué)另一種是在環(huán)境因素的作用下，由于化學(xué)的或生物化學(xué)的反應(yīng)而不斷衰減的的或生物化學(xué)的反應(yīng)而不斷衰減的，如可生化，如可生化降解的有機(jī)物在水體中微生物作用下的氧化分降解的有機(jī)物在水體中微生物作用下的氧化分解過程。解過程。守恒污染物在均勻流場中的擴(kuò)散方程守恒污染物在均勻流場中的擴(kuò)散方程 對于守恒污染物在運動過程中不發(fā)生衰減，對于守恒污染物在運動過程中不發(fā)生衰減，在上述移流擴(kuò)散方程中應(yīng)有在上述移流擴(kuò)散方程中應(yīng)有S0

33、。在均勻流場。在均勻流場中，流速應(yīng)為常數(shù)，擴(kuò)散參數(shù)也應(yīng)為常數(shù)。因中，流速應(yīng)為常數(shù)，擴(kuò)散參數(shù)也應(yīng)為常數(shù)。因此，移流擴(kuò)散方程式有下列形式：此，移流擴(kuò)散方程式有下列形式：二維空間擴(kuò)散方程式為：二維空間擴(kuò)散方程式為：第28頁/共100頁一維空間擴(kuò)散方程式為：一維空間擴(kuò)散方程式為：擴(kuò)散方程的解擴(kuò)散方程的解對于瞬時點源，守恒污染物在均勻無限大流場對于瞬時點源，守恒污染物在均勻無限大流場中，污染物濃度呈高斯分布。若設(shè)坐標(biāo)原點在中，污染物濃度呈高斯分布。若設(shè)坐標(biāo)原點在污染物排放點，則有：污染物排放點，則有：二維擴(kuò)散方程的解：二維擴(kuò)散方程的解：2222dEdtxy22dEdtx22exp44xutyMEtEt第

34、29頁/共100頁一維擴(kuò)散方程的解為：一維擴(kuò)散方程的解為：對于守恒污染物，實際應(yīng)用中，在不需要考慮對于守恒污染物，實際應(yīng)用中，在不需要考慮其橫向均勻混合時間的情況下，通常假設(shè)其可其橫向均勻混合時間的情況下，通常假設(shè)其可以瞬間混合完畢，而采用完全混合公式來計算以瞬間混合完畢，而采用完全混合公式來計算河流斷面的污染物濃度。河流斷面的污染物濃度。2()exp44MxutEtEt 對非守恒污染物，在河流的流量和其他水對非守恒污染物，在河流的流量和其他水文條件不變的穩(wěn)態(tài)條件下，可以采用一維模型文條件不變的穩(wěn)態(tài)條件下，可以采用一維模型進(jìn)行污染物濃度預(yù)測。進(jìn)行污染物濃度預(yù)測。220 xxEuKxx第30頁/

35、共100頁 對于非持久性或可降解污染物，若給定對于非持久性或可降解污染物，若給定x0，0，上式解為：，上式解為： 對于一般條件下的河流，推流形成的污染物遷對于一般條件下的河流，推流形成的污染物遷移作用要比彌散作用大得多，在穩(wěn)態(tài)條件下，彌散移作用要比彌散作用大得多，在穩(wěn)態(tài)條件下，彌散作用可以忽略，則有：作用可以忽略，則有：式中：式中： ux河流的平均流速，河流的平均流速，md或或ms；Ex廢水與河水的縱向混合系數(shù)，廢水與河水的縱向混合系數(shù)，m2d或或m2s； K污染物的衰減系數(shù)，污染物的衰減系數(shù)，1d或或1s； x河水河水(從排放口從排放口)向下游流經(jīng)的距離，向下游流經(jīng)的距離，m。04exp11

36、2xxxxu xKEEu0expxxKu第31頁/共100頁例例1 一個改擴(kuò)建工程擬向河流排放廢水，廢水一個改擴(kuò)建工程擬向河流排放廢水，廢水量量q0.15m3s，苯酚濃度為，苯酚濃度為30gL，河流流，河流流量量Q5.5m3s，流速，流速u0.3ms，苯酚背景濃，苯酚背景濃度為度為 0.5 g L，苯酚的降解（衰減）系數(shù)，苯酚的降解（衰減）系數(shù)K0.2d-1，縱向彌散系數(shù)，縱向彌散系數(shù)Ex10m2s。求排放點。求排放點下游下游10km處的苯酚濃度。處的苯酚濃度。解解 計算起始點處完全混合后的初始濃度：計算起始點處完全混合后的初始濃度：（1）考慮縱向彌散條件下的下游）考慮縱向彌散條件下的下游10

37、km處的濃處的濃度：度：00.15305.50.51.28/5.50.15g L24 0.2/86400 100.3 100001.28 exp111.19/2 100.3g L第32頁/共100頁（2）忽略縱向彌散時的下游）忽略縱向彌散時的下游10km處的濃度：處的濃度： 0.2 100001.281.19/0.3 86400g L 由此看出，由此看出，在穩(wěn)態(tài)條件下，忽略縱向彌散在穩(wěn)態(tài)條件下，忽略縱向彌散系數(shù)與考慮縱向彌散系數(shù)的差異可以忽略。系數(shù)與考慮縱向彌散系數(shù)的差異可以忽略。 對水面寬闊的河流受納污對水面寬闊的河流受納污(廢廢)水后的混合水后的混合過程和污染物的衰減可用二維模型預(yù)測；對于

38、過程和污染物的衰減可用二維模型預(yù)測；對于水面又寬又深和流態(tài)復(fù)雜的河流水質(zhì)預(yù)測宜采水面又寬又深和流態(tài)復(fù)雜的河流水質(zhì)預(yù)測宜采用三維模型。用三維模型。第33頁/共100頁 3污染物與河水完全混合所需距離污染物與河水完全混合所需距離 污染物從排污口排出后要與河水完全混合污染物從排污口排出后要與河水完全混合需一定的縱向距離，這段距離稱為混合過程段需一定的縱向距離，這段距離稱為混合過程段。 當(dāng)某一斷面上任意點的濃度與斷面平均濃當(dāng)某一斷面上任意點的濃度與斷面平均濃度之比介于度之比介于0.95 至至1.05 之間時，稱該斷面已達(dá)之間時，稱該斷面已達(dá)到橫向混合，由排放點至完成橫向斷面混合的到橫向混合，由排放點至

39、完成橫向斷面混合的距離稱為完成橫向混合所需的距離距離稱為完成橫向混合所需的距離。 當(dāng)采用河中心排放時所需的完成橫向混合當(dāng)采用河中心排放時所需的完成橫向混合的距離為：的距離為：在岸邊上排時：在岸邊上排時：20.1xyu BxE20.4xyu BxE第34頁/共100頁二、二、BODDO耦合模型耦合模型 河水中溶解氧濃度河水中溶解氧濃度 (DO)是決定水質(zhì)潔凈程是決定水質(zhì)潔凈程度的重要參數(shù)之一，而排入河流的度的重要參數(shù)之一，而排入河流的 BOD在衰減在衰減過程中將不斷消耗過程中將不斷消耗DO，與此同時空氣中的氧氣，與此同時空氣中的氧氣又不斷溶解到河水中。又不斷溶解到河水中。 描述一維河流中描述一維

40、河流中BOD 和和DO消長變化規(guī)律消長變化規(guī)律的模型的模型(SP模型模型)。建立。建立SP模型的基本假設(shè)模型的基本假設(shè)如下：如下：河流中的河流中的BOD的衰減和溶解氧的復(fù)氧都是一的衰減和溶解氧的復(fù)氧都是一級反應(yīng)；級反應(yīng)；反應(yīng)速度是定常的；反應(yīng)速度是定常的；河流中的耗氧是由河流中的耗氧是由BOD衰減引起的，而河流衰減引起的，而河流中的溶解氧來源則是大氣復(fù)氧。中的溶解氧來源則是大氣復(fù)氧。第35頁/共100頁S P方程：方程：臨界氧虧發(fā)生的時間：臨界氧虧發(fā)生的時間： 該方程是應(yīng)用最廣的河流水質(zhì)中該方程是應(yīng)用最廣的河流水質(zhì)中BODDO預(yù)測模型。預(yù)測模型。01220121ssDODODBODK tK t

41、K tDODKeeeKK0021221111ln1DcBODKKKtKKKK第36頁/共100頁SP模型的修正模型：模型的修正模型： SP模型的假設(shè)是不模型的假設(shè)是不完全符合實際的。為了計算河流水質(zhì)的某些特完全符合實際的。為了計算河流水質(zhì)的某些特殊問題，人們在殊問題，人們在 SP 模型的基礎(chǔ)上附加了一些模型的基礎(chǔ)上附加了一些新的假設(shè)，推導(dǎo)出了一些新的模型。新的假設(shè)，推導(dǎo)出了一些新的模型。（1）托馬斯）托馬斯(Thomas)模型模型 對一維靜態(tài)河流，在對一維靜態(tài)河流，在SP模型的基礎(chǔ)上，模型的基礎(chǔ)上，為了考慮沉淀、絮凝、沖刷和再懸浮過程對為了考慮沉淀、絮凝、沖刷和再懸浮過程對BOD去除的影響，引

42、入了去除的影響，引入了BOD沉浮系數(shù)沉浮系數(shù)k3，BOD變化速度為變化速度為k3L。由以下的基本方程組。由以下的基本方程組(忽忽略擴(kuò)散項略擴(kuò)散項)：1312BODBODDBODDdkkdtdkkdt 第37頁/共100頁解得：解得：（2）多賓斯）多賓斯坎普坎普(DobbinsCamp)模型模型 對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，多賓斯多賓斯坎普提出了兩條新的假設(shè)：坎普提出了兩條新的假設(shè)： 考慮地面徑流和底泥釋放考慮地面徑流和底泥釋放BOD所引起的所引起的BOD變化速率，該速率以變化速率，該速率以R表示。表示。 考慮藻類光合作用和呼吸作用以及地面徑考慮藻

43、類光合作用和呼吸作用以及地面徑流所引起的溶解氧變化速率，該速率以流所引起的溶解氧變化速率，該速率以P表示。表示。多賓斯多賓斯坎普采用以下基本方程組：坎普采用以下基本方程組：1300132201132ekktBODBODBODkktk tk tDDkeeekkk第38頁/共100頁三、污染物在河口中的混合和衰減模型三、污染物在河口中的混合和衰減模型 入海河口受海洋潮汐和上游河流來水雙重入海河口受海洋潮汐和上游河流來水雙重作用。海潮上溯與上游下泄的水流相匯形成強(qiáng)作用。海潮上溯與上游下泄的水流相匯形成強(qiáng)烈的混合作用。烈的混合作用。 一般污染比較嚴(yán)重的河口都是工業(yè)集中的一般污染比較嚴(yán)重的河口都是工業(yè)集

44、中的城市或水陸交通樞紐。在無組織排放的條件下，城市或水陸交通樞紐。在無組織排放的條件下，河口將受納許多排放口廢水。在通航的河口，河口將受納許多排放口廢水。在通航的河口，其寬度一般都較大，也比較深，污染物要完成其寬度一般都較大，也比較深，污染物要完成橫向混合仍需要經(jīng)過較長的距離。橫向混合仍需要經(jīng)過較長的距離。 當(dāng)只需了解污染物在當(dāng)只需了解污染物在個潮汐周期內(nèi)的個潮汐周期內(nèi)的平均濃度時，可以采用本節(jié)中介紹的河流相應(yīng)平均濃度時，可以采用本節(jié)中介紹的河流相應(yīng)情況的模型，其混合系數(shù)情況的模型，其混合系數(shù)Ey可以采用式可以采用式(467)的泰勒公式。的泰勒公式。第39頁/共100頁 如果要求污染物與河口水

45、混合過程中濃度如果要求污染物與河口水混合過程中濃度隨時間變化情況，則應(yīng)采用二維動態(tài)混合數(shù)值隨時間變化情況，則應(yīng)采用二維動態(tài)混合數(shù)值模型預(yù)測：首先通過實測得到斷面上各測點流模型預(yù)測：首先通過實測得到斷面上各測點流速與斷面平均流速的相關(guān)關(guān)系，同時用一維非速與斷面平均流速的相關(guān)關(guān)系，同時用一維非恒定流方程數(shù)值模型計算出沿程各斷面平均流恒定流方程數(shù)值模型計算出沿程各斷面平均流速，這樣就可得到河口的流場分布。速，這樣就可得到河口的流場分布。二維動態(tài)混合物數(shù)值模型的微分方程見式：二維動態(tài)混合物數(shù)值模型的微分方程見式：2222xyxyuuEEKtxyxy第40頁/共100頁四、河口和河網(wǎng)水質(zhì)模型四、河口和河

46、網(wǎng)水質(zhì)模型 河口是入海河流受潮汐作用影響明顯的河河口是入海河流受潮汐作用影響明顯的河段。段。潮汐對河口水質(zhì)的雙重影響：潮汐對河口水質(zhì)的雙重影響：上游下泄的水流相匯，形成強(qiáng)烈的混合作用，上游下泄的水流相匯，形成強(qiáng)烈的混合作用，使污染物的分布趨于均勻使污染物的分布趨于均勻；由于潮流的頂托作用，延長了污染物在河口由于潮流的頂托作用，延長了污染物在河口的停留時間，有機(jī)物的降解會進(jìn)一步消耗水中的停留時間，有機(jī)物的降解會進(jìn)一步消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)下降的溶解氧，使水質(zhì)下降。此外，潮汐也使河口的含鹽量增加。此外，潮汐也使河口的含鹽量增加。第41頁/共100頁 河口模型比河流模型復(fù)雜，求解也比較困河口模型比

47、河流模型復(fù)雜，求解也比較困難。對河口水質(zhì)有重大影響的評價項目，需要難。對河口水質(zhì)有重大影響的評價項目，需要預(yù)測污染物濃度隨時間的變化。這時應(yīng)采用水預(yù)測污染物濃度隨時間的變化。這時應(yīng)采用水力學(xué)中的非恒定流的數(shù)值模型，以差分法計算力學(xué)中的非恒定流的數(shù)值模型，以差分法計算流場，再采用動態(tài)水質(zhì)模型，預(yù)測河口任意時流場，再采用動態(tài)水質(zhì)模型，預(yù)測河口任意時刻的水質(zhì)。當(dāng)排放口的廢水能在斷面上與河水刻的水質(zhì)。當(dāng)排放口的廢水能在斷面上與河水迅速充分混合，則也可用一維非恒定流數(shù)值模迅速充分混合，則也可用一維非恒定流數(shù)值模型計算流場，再用一維動態(tài)水質(zhì)模型預(yù)測任意型計算流場，再用一維動態(tài)水質(zhì)模型預(yù)測任意時刻的水質(zhì)。對

48、河口水質(zhì)有重大影響，但只需時刻的水質(zhì)。對河口水質(zhì)有重大影響，但只需預(yù)測污染物在一個潮汐周期內(nèi)的平均濃度，這預(yù)測污染物在一個潮汐周期內(nèi)的平均濃度，這時可以用一維潮周平均模型預(yù)測。時可以用一維潮周平均模型預(yù)測。 一維（潮周平均）河口水質(zhì)模型如下：一維（潮周平均）河口水質(zhì)模型如下：第42頁/共100頁式中：式中：r污染物的衰減速率，污染物的衰減速率，g/(m3.d)； s系統(tǒng)外輸入污染物的速率，系統(tǒng)外輸入污染物的速率，g/(m3.d)； ux不考慮潮汐作用，由上游來水不考慮潮汐作用，由上游來水(凈泄凈泄量量)產(chǎn)生的流速，產(chǎn)生的流速，m/s。假定假定s0和和rK1，對排放點上游（對排放點上游（x0）對

49、排放點下游（對排放點下游（x 0）0 xxdddEursdxdxdx 1204exp112xxxxuK EEu1204exp112xxxxuK EEu01241xxWK EQu第43頁/共100頁 第三節(jié)第三節(jié) 湖泊湖泊(水庫水庫)水質(zhì)數(shù)學(xué)模型水質(zhì)數(shù)學(xué)模型 湖泊（水庫）水流狀態(tài)分為前進(jìn)和振動兩類。湖泊（水庫）水流狀態(tài)分為前進(jìn)和振動兩類。前者指湖流和混合作用，后者指波動和波漾。前者指湖流和混合作用，后者指波動和波漾。 (1)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和風(fēng)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和風(fēng)力等作用下產(chǎn)生沿一定方向的緩慢流動。湖流經(jīng)力等作用下產(chǎn)生沿一定方向的緩慢流動。湖流經(jīng)常呈水平環(huán)狀運動（

50、多出現(xiàn)在湖水較淺的場合）常呈水平環(huán)狀運動（多出現(xiàn)在湖水較淺的場合）和垂直環(huán)狀運動和垂直環(huán)狀運動(湖水較深時湖水較深時)。 (2)混合：指在風(fēng)力和水力坡度作用下產(chǎn)生的混合：指在風(fēng)力和水力坡度作用下產(chǎn)生的湍流混合和由湖水密度差引湍流混合和由湖水密度差引 起的對流混合作用。起的對流混合作用。 (3)波動：主要由風(fēng)引起的，又稱風(fēng)浪。波動：主要由風(fēng)引起的，又稱風(fēng)浪。 (4)波漾：是在復(fù)雜的外力作用下，湖中水位波漾：是在復(fù)雜的外力作用下，湖中水位有節(jié)奏的升降變化。有節(jié)奏的升降變化。第44頁/共100頁湖泊湖泊(水庫水庫)的水質(zhì)特征：的水質(zhì)特征：水的停留時間較長（可達(dá)數(shù)月至數(shù)年），屬于水的停留時間較長（可達(dá)

51、數(shù)月至數(shù)年），屬于緩流水域緩流水域，其中的化學(xué)和生物學(xué)過程保持一個比其中的化學(xué)和生物學(xué)過程保持一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)較穩(wěn)定的狀態(tài)。進(jìn)入湖泊和水庫中的營養(yǎng)物質(zhì)在其中容易不斷進(jìn)入湖泊和水庫中的營養(yǎng)物質(zhì)在其中容易不斷積累積累，致使水質(zhì)發(fā)生富營養(yǎng)化致使水質(zhì)發(fā)生富營養(yǎng)化。在水深較大的湖、庫中，水溫和水質(zhì)是豎向分在水深較大的湖、庫中，水溫和水質(zhì)是豎向分層的層的。 湖泊水質(zhì)模型分為描述湖、庫營養(yǎng)狀況的湖泊水質(zhì)模型分為描述湖、庫營養(yǎng)狀況的箱箱式模型式模型、分層箱式模型分層箱式模型和描述溫度與水質(zhì)豎向分和描述溫度與水質(zhì)豎向分布的布的分層模型分層模型。第45頁/共100頁一、完全混合模型一、完全混合模型 完全混合模型

52、屬箱式模型，也稱沃蘭偉德完全混合模型屬箱式模型，也稱沃蘭偉德(Vollenwelder)模型。模型。 對于停留時間很長、水質(zhì)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)對于停留時間很長、水質(zhì)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)的中小型湖泊和水庫，可以簡化為一個均勻混合的中小型湖泊和水庫，可以簡化為一個均勻混合的水體。沃蘭偉德假定，湖泊中某種營養(yǎng)物的濃的水體。沃蘭偉德假定，湖泊中某種營養(yǎng)物的濃度隨時間的變化率，是輸入、輸出和在湖泊內(nèi)沉度隨時間的變化率，是輸入、輸出和在湖泊內(nèi)沉積的該種營養(yǎng)物量的函數(shù)，可以用質(zhì)量平衡方程積的該種營養(yǎng)物量的函數(shù)，可以用質(zhì)量平衡方程表示：表示： 1污染物污染物(營養(yǎng)物營養(yǎng)物)混合和降解模型混合和降解模型1dVWQKV

53、dt第46頁/共100頁式中：式中： V湖、庫的容積，湖、庫的容積，m3； 污染物或水質(zhì)參數(shù)的濃度，污染物或水質(zhì)參數(shù)的濃度，mgL； 污染物或水質(zhì)參數(shù)的平均排入量，污染物或水質(zhì)參數(shù)的平均排入量，mgs； t時間，時間，s； Q出入湖、庫流量，出入湖、庫流量，m3s；K1污染物或水質(zhì)參數(shù)濃度衰減速率系數(shù)，污染物或水質(zhì)參數(shù)濃度衰減速率系數(shù)，1s。積分上式得：積分上式得：式中：式中： W0現(xiàn)有污染物排入量，現(xiàn)有污染物排入量，mgs；W11exptWQKtQKVV0pWWq第47頁/共100頁 擬建項目廢水中污染物濃度，擬建項目廢水中污染物濃度，mgL； q廢水排放量，廢水排放量，m3s。而而 式中：

54、式中： 湖、庫中污染物起始濃度，湖、庫中污染物起始濃度，mgL。則：。則：對于持久性污染物對于持久性污染物K10，則：，則：當(dāng)時間足夠長，湖、庫中污染物當(dāng)時間足夠長，湖、庫中污染物(營養(yǎng)物營養(yǎng)物)濃度達(dá)濃度達(dá)到平衡時，到平衡時， 。則平衡時濃度為：。則平衡時濃度為： p10WQKV0011 tttWQeeKVVQV0ddteWV第48頁/共100頁2求湖、庫中污染物達(dá)到一指定求湖、庫中污染物達(dá)到一指定t所需時間所需時間t0。設(shè)設(shè)t/p=，則：，則：3無污染物輸入無污染物輸入(W0)時濃度隨時間變化為時濃度隨時間變化為 這時，可以求出污染物這時，可以求出污染物(營養(yǎng)物營養(yǎng)物)濃度達(dá)到初始濃濃度達(dá)

55、到初始濃度之比為度之比為即即t 0 時，所需時間：時，所需時間： 1ln(1)VtQKV1(/)00Q VKttee11lnt第49頁/共100頁4溶解氧模型溶解氧模型式中：式中：K2大氣復(fù)氧系數(shù)，大氣復(fù)氧系數(shù)，1/d或或1/s；DO0溶解氧起始濃度，溶解氧起始濃度，mg/L；R湖庫的生物和非生物因素耗氧總量，湖庫的生物和非生物因素耗氧總量，mg/(m3.d)或或mg/(m3s)； R=rABA養(yǎng)魚密度，養(yǎng)魚密度，kg/m3； r魚類耗氧速率，魚類耗氧速率，mg/(kg.d)或或mg/(kgs)；DOs飽和溶解氧濃度，飽和溶解氧濃度，mg/L；B其他因素耗氧量，其他因素耗氧量，mg/(m3.d

56、)或或mg/(m3s)；02sDODODODODOdQKRdtV第50頁/共100頁第四節(jié)第四節(jié) 水質(zhì)模型的標(biāo)定水質(zhì)模型的標(biāo)定 上述地表水體水質(zhì)模型標(biāo)定的目的是確定上述地表水體水質(zhì)模型標(biāo)定的目的是確定模型中各個系數(shù)，包括模型中各個系數(shù)，包括K1、K2、Ex、Ey等的值，等的值，這是決定預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵之一，其估值這是決定預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵之一，其估值可以單個進(jìn)行，也可用同時估值法；單個估值可以單個進(jìn)行，也可用同時估值法；單個估值可以實測、應(yīng)用經(jīng)驗式計算或借用類似水體的可以實測、應(yīng)用經(jīng)驗式計算或借用類似水體的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。經(jīng)驗數(shù)據(jù)。第五節(jié)第五節(jié) 開發(fā)行動對地表水影響的識別開發(fā)行動對地表水影響的

57、識別 各種類型的人類開發(fā)行動如建設(shè)項目、區(qū)各種類型的人類開發(fā)行動如建設(shè)項目、區(qū)域和流域開發(fā)等都會對地表水環(huán)境的域和流域開發(fā)等都會對地表水環(huán)境的水量、水水量、水質(zhì)、水生生物或底部沉積物質(zhì)、水生生物或底部沉積物產(chǎn)生影響。建設(shè)項產(chǎn)生影響。建設(shè)項目和區(qū)域或流域開發(fā)行動在其目和區(qū)域或流域開發(fā)行動在其建設(shè)期、運行期建設(shè)期、運行期和服務(wù)期滿和服務(wù)期滿都會都會有不同性質(zhì)和程度的影響有不同性質(zhì)和程度的影響。第51頁/共100頁一、工業(yè)建設(shè)項目一、工業(yè)建設(shè)項目1建設(shè)期影響建設(shè)期影響工業(yè)建設(shè)項目在建設(shè)期工業(yè)建設(shè)項目在建設(shè)期(施工階段施工階段)的共同影響：的共同影響：(1)施工隊伍大批進(jìn)入現(xiàn)場，排放的生活污水和施工隊

58、伍大批進(jìn)入現(xiàn)場，排放的生活污水和垃圾的污染。垃圾的污染。(2)施工機(jī)械運作、清洗、漏油等排放的含油和施工機(jī)械運作、清洗、漏油等排放的含油和懸浮物廢水。懸浮物廢水。(3)基坑開挖和降低地下水位等操作排放含泥砂基坑開挖和降低地下水位等操作排放含泥砂廢水。廢水。(4)施工場地清理和開辟施工機(jī)械通行道路常大施工場地清理和開辟施工機(jī)械通行道路常大片破壞地面植被，造成裸土。在降雨片破壞地面植被，造成裸土。在降雨(特別是暴特別是暴雨雨)時，造成土壤侵蝕，使地表水中泥砂含量陡時，造成土壤侵蝕，使地表水中泥砂含量陡增，嚴(yán)重時造成河道阻塞。如果地表受過污染，增，嚴(yán)重時造成河道阻塞。如果地表受過污染，第52頁/共1

59、00頁則污染物隨雨水進(jìn)入河道。則污染物隨雨水進(jìn)入河道。2運行期影響運行期影響 任何工業(yè)建設(shè)項目都有其特殊性，所以，必任何工業(yè)建設(shè)項目都有其特殊性，所以，必須針對具體項目開展深入細(xì)微的工程分析才能全須針對具體項目開展深入細(xì)微的工程分析才能全面而有重點地識別出具體影響。面而有重點地識別出具體影響。(1)石油煉制工業(yè)：一個煉油廠有四種主要操作：石油煉制工業(yè)：一個煉油廠有四種主要操作：分離、轉(zhuǎn)化、精制和調(diào)和。分離、轉(zhuǎn)化、精制和調(diào)和。廢水主要來自：廢水主要來自：含油廢水主要來自油罐區(qū)和操作區(qū)的雨水、油含油廢水主要來自油罐區(qū)和操作區(qū)的雨水、油罐排水、冷卻水排污、沖洗和清洗水及原油脫鹽罐排水、冷卻水排污、沖

60、洗和清洗水及原油脫鹽等場所和工序；等場所和工序；苯酚、苯和有機(jī)酸等有機(jī)物以及硫化銨、金屬苯酚、苯和有機(jī)酸等有機(jī)物以及硫化銨、金屬鹽、無機(jī)鹽等無機(jī)物來自汽提、原油裂解、洗滌、鹽、無機(jī)鹽等無機(jī)物來自汽提、原油裂解、洗滌、第53頁/共100頁油的化學(xué)處理、原油脫鹽、催化裂解等工藝過油的化學(xué)處理、原油脫鹽、催化裂解等工藝過程；程；高溫水高溫水(非污染水非污染水)來自鍋爐排污、冷卻水排放來自鍋爐排污、冷卻水排放等。等。 煉油廠用水量和廢水排放量都很大。煉油廠用水量和廢水排放量都很大。(2)鋼鐵工業(yè)：鐵和鋼制造鋼鐵工業(yè)：鐵和鋼制造般有六種操作：般有六種操作：焦炭制造和副產(chǎn)品回收；焦炭制造和副產(chǎn)品回收；鐵礦