地表水環(huán)境影響評價預(yù)測公式共19

1、、掌握常用河流水質(zhì)預(yù)測模式的運用預(yù)測地表水水質(zhì) 變化的方法，大 致可以分為四大類：數(shù)學(xué)模型法、物理模型法、類比分析法和專業(yè)判斷法。1、數(shù)學(xué)模型法：一般情況數(shù)學(xué)模型法比較簡單，應(yīng)首先考慮；2、物理模型法：物理模型在地面水環(huán)境影響預(yù)測中主要指 水工模型。水工模型法 定量性較咼，再現(xiàn)性較好 ，能反映出比較復(fù) 雜的地面水環(huán)境的水力特征和污染物遷移的物理過程，但需要有合適的試驗場所和條件以及必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，制作這種模型需要較多的人力、物力和時間。水工模型法只適用于解決個別特定問題或有現(xiàn)成模型可資利用的情況。水工模型應(yīng)根據(jù)相似準則設(shè)計。在無法利用數(shù)學(xué) 模式法預(yù)測，而評價級別比較高的，對預(yù)測要求比較嚴時，應(yīng)

2、 用此方法。3、類比分析法：屬于疋性或半疋量預(yù)測。對三級評價或二級評價的個別情況(如對地面水環(huán)境影響較小的水質(zhì)參數(shù)或在地面水環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化過程復(fù)雜而其影響 又不太大的水質(zhì)參數(shù))，由于評價時間短、無法取得足夠的數(shù) 據(jù)，不能利用數(shù)學(xué)模式法或物理型法預(yù)測建設(shè)項目的環(huán)境影響 時可采用此法。建設(shè)項目對地面水環(huán)境的某些影響， 如感官性狀、有害物質(zhì) 在底泥中的累積釋放等，目前 尚無實用的定量預(yù)測方法，這種 情況可以采用類比調(diào)查法。預(yù)測對象與類比調(diào)查對象之間應(yīng)滿足下要求：(a) 兩者地面水環(huán)境的水力、水文條件和水質(zhì)狀況類似；(b) 兩者的某種 環(huán)境影響來源應(yīng)具有相冋的性質(zhì) ，其強度應(yīng)比較接近或成比例關(guān)系。4、

3、專業(yè)判斷法：定性 地反映建設(shè)項目的環(huán)境影響。當水環(huán)境影 響問題較特殊，一般環(huán)評人員難以準確識別其環(huán)境影響特征或者 無法利用常用方法進行環(huán)境影響預(yù)測， 或者由于建設(shè)項目環(huán)境影 響評價的時間無法滿足采用上述其他方法進行環(huán)境影響預(yù)測等 情況下，可選用此種方法。建設(shè)項目對地面水環(huán)境的某些影響 （如感官性狀，有毒物質(zhì) 在底泥中的累積和釋放等）以及某些過程（如 pH值的沿程恢復(fù) 過程）等，目前尚無實用的定量預(yù)測方法，這種情況， 當沒有 條件進行類比調(diào)查法時，可以采用專業(yè)判斷法。在選擇模型時，必須考慮以下幾個重要的技術(shù)冋題（1）水質(zhì)模型的空間維數(shù)；（2）水質(zhì)模型所描述（或所使用）的時間尺度；（3）污染負荷、

4、源和匯；（4）模擬預(yù)測的河段范圍；（5）流動及混合輸移；（6）水質(zhì)模型中的變量和動力學(xué)結(jié)構(gòu)（1）空間維數(shù) 大多數(shù)的河流水質(zhì)預(yù)測評價采用 一維穩(wěn)態(tài)模型， 對于大中型河流中的廢水排放， 橫向濃度梯度（變化）較明顯， 需要采用二維模型進行預(yù)測評價。 在河流水質(zhì)預(yù)測評價中， 一般不采用三維模型。 預(yù)測范圍內(nèi)的河段分為 上游河段、混合過程段和充分混合段 。上游河段：排放口上游的河段。混合過程段：指排放口下游達到充分混合以前的河段。充分混合段：指污染物濃度在斷面上均勻分布的河段。當斷面上任意一點的濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的5%時，可以認為達到均勻分布。需采用一維模式或零維模 式預(yù)測斷面平均水質(zhì)。

5、在混合過程段下游河段(x> L),可以采用一維模型；在混合過 程段(x< L),應(yīng)采用二維模型。在HJ/T 2.3-93中給出了判定河流中達到橫向均勻混合的計算 公式。L(0.4B 0.6a)Bu(0.0065B 0.058h)fghi式中：l混合過程段長度，mB河流寬度，m;a排放口距岸邊的距離，m;u河流斷面平均流速，m/s;h 平均水深，m;g重力加速度，9.81 m/s2 ;i 河流坡度。大、中河流一、二級評價，且排放口下游35 km以內(nèi)有集中取水點或其他特別重要的環(huán)保目標時， 均應(yīng)采用二維模式 預(yù)測混合過程段水質(zhì)。 不考慮混合距離的重金屬污染物、部分有毒物質(zhì)及其他保守 物

6、質(zhì)的下游濃度預(yù)測，可采用零維模型。 對于有機物降解性物質(zhì)，當需要考慮降解時，可采用零維模型分段模型，但計算精度和實用性較差，最好用一維模型求解。（2）時間尺度在水質(zhì)模型預(yù)測中使用的時間尺度， 按逐漸增加水質(zhì)模型復(fù)雜性 的順序出現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)、準穩(wěn)態(tài)、動態(tài)； 動態(tài)：河流流量、污染物復(fù)合、溫度等隨時間變化； 穩(wěn)態(tài)：之預(yù)測計算水質(zhì)濃度的空間分布。 準穩(wěn)態(tài)：一般瞬時、有限時段排放選擇準穩(wěn)態(tài)準穩(wěn)態(tài)的預(yù)測通常是在穩(wěn)態(tài)的基礎(chǔ)上考慮部分隨時間變化的因素；有以下集中狀態(tài)變化的污染負荷定常的河流流量（常用）定常的污染負荷變化的河流流量定常的污染負荷定常的河流流量 變化的其他環(huán)境因素河流水質(zhì)預(yù)測，絕大多數(shù)選擇穩(wěn)態(tài)準穩(wěn)態(tài)（

7、3）污染負荷、源和匯般而言，影響河流水質(zhì)狀況的污染負荷、 源和匯包括下列各項（1）來自城市下水道系統(tǒng)的城市徑流；（2）來自工礦企業(yè)（直接排入水體）的點源；（3）來自城市污水處理廠的點源；（4）非點源；（5）河流上游或支流帶入的污染物（包括氧虧）；（6）河床內(nèi)的源和匯（污染物沉寂、再懸浮、底泥耗氧、藻類產(chǎn)氧、耗氧等）（4）模擬預(yù)測的河段范圍導(dǎo)則中按污水排放量和河流規(guī)模規(guī)定和河段的預(yù)測范圍： 對于預(yù)計可能受到明顯影響的重要水域應(yīng)劃入預(yù)測范圍； 在預(yù)測溶解氧時，預(yù)測范圍應(yīng)包括溶解氧區(qū)域； 在預(yù)測的河段范圍內(nèi)，水文特征突然變化和水質(zhì)突然變化出的上游、下游、重要水工建筑物附近、 水文站附近、例行水質(zhì)監(jiān)測

8、 斷面均是預(yù)測關(guān)心點。進行水質(zhì)預(yù)測要求河流流量平衡。因此，需要考慮 較重要的支（5）流動及流和污染源的流量。在某種情況下還要考慮地下水排泄和地表混合輸移水補給對河流流量的影響。一般水質(zhì)模型按照污染物分為四類： 持久性污染物（在環(huán)境中難降解、毒性大、易長期積累的有毒物質(zhì)）（6）模型中的變 量和動力學(xué)機構(gòu) 非持久性污染物：酸和堿（以PH表征）；廢熱（以溫度 表示）對于非持久性污染物，一般采用一階反應(yīng)動力學(xué)來反應(yīng)衰減規(guī) 律。對持久性污染物，在沉降作用明顯 的河段，可近似采用非 持久性污染物預(yù)測模式按不同的分類依據(jù)，水環(huán)境預(yù)測模型種類如下圖所示:I.按來水和排污 隨時何的變化悄況動態(tài)、穩(wěn)態(tài)和 準穏態(tài)（

9、或準動態(tài)模武5 抹地表水體類甲河流水質(zhì)預(yù)測模熨、湖泊（水庫）水冊預(yù)測模型. 河口水庾預(yù)測模生、海灣水質(zhì)預(yù)測模吃等水環(huán)境預(yù)測模型種類掌握利用數(shù)學(xué)模 式預(yù)測各類地面 水體水質(zhì)時，模 式的選用原則除此之外，按水質(zhì)數(shù)學(xué)模式的求解方法及方程形式劃分為解析 解和數(shù)值解模式（1）在水質(zhì)混合區(qū) 進行水質(zhì)影響預(yù)測時，應(yīng)選用 二維或三維模式；在水質(zhì)分布均勻的水域 進行水質(zhì)影響預(yù)測時，選用 零維或 一維模式。（2）對上游來水或污水排放的水質(zhì)、水量 隨時間變化顯著情況 下的水質(zhì)影響預(yù)測，應(yīng)選用 動態(tài)或準穩(wěn)態(tài)模式：其他情況選用 穩(wěn)態(tài)模式。（3） 矩形河流、水深變化不大的湖（庫）及海灣，對于連續(xù)恒 定點源排污的水質(zhì)影響預(yù)

10、測，二維以下 般采用解析解解模式； 三維或非連續(xù)恒定點源排 污（瞬時排放、有限時段排放）的水 質(zhì)影響預(yù)測， 般采用 數(shù)值解模式。（4）穩(wěn)態(tài)數(shù)值解水質(zhì)模式 適用于非矩形河流、水深變化較大的 湖（庫）和海灣水域連續(xù)恒定點源排污的水質(zhì)影響預(yù)測。（5）動態(tài)數(shù)值解水質(zhì)模式 適用于各類恒定水域中的非連續(xù)恒定 排放或非恒定水域中的各類污染源排放。（6）單一組分的水質(zhì)模式 可模擬的污染物類型包括：持久性污染物、非持久性污染物和廢熱（水溫變化預(yù)測）；多組分耦合模式模擬的水質(zhì)因子彼此間均存在 定的關(guān)聯(lián)，如S P模式模擬的DO和BOD常用的河流水質(zhì)模式及其選擇表応流及污贄物特征適用的水質(zhì)摸式L持久性污染物連 續(xù)推放

11、）完全混合河段河流完全混合祂式橫向混合過程段（1）何流二維穩(wěn)譽混合模式（胃角坐標系（2）河濤二維穩(wěn)態(tài)禺積流量模式（累積流量沉閔作用明顯的河段河流一維穩(wěn)態(tài)癮式.沉降作用近似為 字三一心g為沉降速率）dz2.非持気性污染物 （連續(xù)捋放）憲全混合河段河謊-維憶態(tài)模犬，級幼力學(xué)方程 =-KC （臉為降解速睪）橫向混舍過程段（1河流二維穩(wěn)態(tài)混合衰減模式（畝角塑標 系）-（2河謊二繪搓態(tài)累積說量袁減模式£累積 流倉坐標）沉降作用明顯的河段河流一維穩(wěn)態(tài)模武，考慮沉降柞用的反應(yīng)方 程式近似為些g 為降駅速 dr率，掐為沉降速舉）3.辯解氛河流一維DOBOD耦分模式（如乩P模式4.瞬時源（或有限 時段

12、源中、小河流河流維準穩(wěn)態(tài)模丸（流常克常一污染負荷 變化）大型河金河涼二維難機態(tài)模試常用河流水質(zhì)數(shù)學(xué)預(yù)測模式有：1. 河流稀釋混合模式2. 河流的一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模式3.Streeter-Phelps模式4. 河流二維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模式5. 常規(guī)污染物瞬時點源排放水質(zhì)預(yù)測模式、6. 有毒有害污染物（比重冬1）瞬時點源排放預(yù)測模式1.河流稀釋混合模式（1）點源：河水、污水稀釋混合方程。對于點源排放持久性污 染物，河水與污水完全混合、反映河流稀釋能力的方程為：c= （“Qp+chQh）/（Qp 十 QQ式中：c污水與河水混合后的濃度， mg/L;CP排放口處污染物的排放濃度，mg/ L;Q排放口處的廢水排放量

13、， mg/ s。G河流上游某污染物的濃度，mg/ L;Q河流上游的流量，mg/s; Qh B u h 河流完全混合模式的適用條件： 河流充分混合段； 持久性污染物； 河流為恒定流動； 廢水連續(xù)穩(wěn)定排放（2）非點源方程：對于沿程有非點源（面源）分布入流的情形,可按非點源方程計算河段污染物的濃度:式中:W沿程河段內(nèi)（x= 0到x= xs）非點源匯入的污染物總負荷量， kg/d ;q下游x距離處河段流量，m/s ；Q沿程河段內(nèi)（x= 0到x = Xs。）非點源匯入的水量，m/s ；xs控制河段總長度，km;x沿程距離（0冬x<x s）， km。（3）考慮吸附態(tài)和溶解態(tài)污染指標耦合模型當需要區(qū)分

14、溶解態(tài)和吸附態(tài)的污染物在河流水體中的指標耦合， 應(yīng)加入分配系數(shù)的概念。分配系數(shù)Kp的物理意義 是在平衡狀態(tài)下，某種物質(zhì)在固液兩相 間的分配比例。Kp%c式中：c溶解態(tài)濃度，mg/L;X單位質(zhì)量固體顆粒吸附的污染物質(zhì)量，mg/mgKp分配系數(shù)，L/mg。對于有毒有害污染物，在已知其在水體中的總濃度的情況下， 溶解態(tài)的濃度可用考慮吸附態(tài)和溶解態(tài)污染指標耦合模型計算：cCt61 Kp S 10 6式中：c溶解態(tài)濃度，mg/L;Ct總濃度，mg/L;S懸浮固體濃度， mg/L;K）分配系數(shù)，L/mg。2.河流的一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模式對于溶解態(tài)污染物，當污染物在河流橫向方向上達到完全混合后，描述污染物的輸移、

15、轉(zhuǎn)化的微分方程為： 賈戲）dSri，刁廠盯丸円“討n +九”応（6-6）式中：A 河流橫斷面面積：Q河流流量；c水質(zhì)組分濃度；DL綜合的縱向離散系數(shù)；Sl直接的點源或非點源強度：Sb上游區(qū)域進入的源強；第18頁S<動力學(xué)轉(zhuǎn)化率，正為源，負為匯。d_設(shè)定條件：穩(wěn)態(tài)（門=0）,忽略縱向離散作用，則上述微分方 程的解為：C Co exp（一 X）非持久性污染物，一階反應(yīng)動力學(xué)反應(yīng)衰 86400u減規(guī)律式中：K一階反應(yīng)動力學(xué)速度，1/d ；（耗氧系數(shù)K1,復(fù)氧系數(shù)K2, 沉降系數(shù)K3，（K1+K2），（ K1+K3,對于持久性污染物，在沉降作用明顯的河流中，可以采用綜合消減系數(shù)K替代（K1+K3

16、,這些K都可以往里面帶，很重要的公式，只要是非持久性污染物，衰減 的都是exp這個模式的）C。一初始濃度，mg/L;u河流流速，m/s ；x沿河流方向距離，m;c位于污染源（排放口）下游 x處的水質(zhì)濃度，mg/L。S- P模式是研究河流 溶解氧與BOD關(guān)系的最早的、最簡單的耦 合模型。它的基本假設(shè)為：3.Streeter-Phelps 模式 河流為一維恒定流，污染物在河流橫斷面上完全混合； 氧化和復(fù)氧都是一級反應(yīng)， 反應(yīng)速率常數(shù)是定常的，氧虧的凈 變化僅是水中有機物耗氧和通過液 -氣界面的大氣復(fù)氧的函數(shù)。Streeter-Phelps 模式：= CoeXP_A- W 460 u J其中,+n

17、(GQ+D 站卅 G+4式中：QP廢水排放量，ml/s ;Qh河流流量，mVs ;D虧氧量即DODO, mg/L;D0計算初始斷面虧氧量，mg/L;Dp上游來水中溶解氧虧值，mg/L;Dh污水中溶解氧虧值，mg/L;u河流斷面平均流速，m/s ；X沿程距離，mc沿程濃度，mg/L。DO溶解氧濃度，mg/L;DO飽和溶解氧濃度， mg/L ；Ki耗氧系數(shù)，1/d ；K2復(fù)氧系數(shù)，1/d。業(yè)壘軻直心艾L1&-駄k務(wù) & 河流充分混合段； 污染物為耗氧性有機污染物; 需要預(yù)測河流溶解氧狀態(tài)； 河流為恒定流動； 污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。沿河水流動方向的溶解氧分布為一懸索型曲線，通常稱為氧垂

18、曲線。氧垂曲線的最低點C稱為臨界氧虧點，臨界氧虧點的虧氧量稱 為最大氧虧值。在臨界虧氧點左側(cè)，耗氧大于復(fù)氧，水中的溶解氧逐漸減少； 污染物濃度因凈化作用而逐漸減少。達到臨界虧氧點時，耗氧和復(fù)氧平衡；*臨界點右側(cè)，耗氧量因污染物濃度減少而減少，復(fù)氧量相對 增加，水中溶解氧增多，水質(zhì)逐漸恢復(fù)，如排入的耗氧污染物過 多將溶解氧耗盡，則有機物受到厭氧菌的還原作用生成甲烷氣 體，同時水中存在的硫酸根離子將由于硫酸還原菌的作用而成為 硫化氫，引起河水發(fā)臭，水質(zhì)嚴重惡化。臨界氧虧點Xc的位置為：4.河流二維穩(wěn)態(tài) 水質(zhì)模式（1）二維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)方程順直均勻河流。2KK 11務(wù)民丿J 用累積流量坐標表示的二維水質(zhì)方

19、程。(2) 連續(xù)點源的河流二維水質(zhì)模式。注意：河流二維模型只需要掌握具體形式及適用條件，一般不 涉及計算。(1) 河流二維穩(wěn)態(tài)模式與適用條件 平直、斷面形狀規(guī)則河流混合過程段； 持久性污染物； 河流為恒定流動； 連續(xù)穩(wěn)定排放；(2) 河流二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式與適用條件 彎曲河流、斷面形狀不規(guī)則河流混合過程段； 持久性污染物； 河流為恒定流動； 連續(xù)穩(wěn)定排放； 對于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。5.常規(guī)污染物瞬 時點源排放水質(zhì) 預(yù)測模式(1) 瞬時點源的河流一維水質(zhì)模式(2) 瞬時點源的河流二維水質(zhì)模式注意：常規(guī)污染物瞬時點源排放水質(zhì)預(yù)測模式只需要掌握具體形式及適用條件，一般不涉及計

20、算問題。6.有毒有害污染 物(比重冬1)瞬 時點源排放預(yù)測 模式二、湖泊、水庫注意：有毒有害污染物瞬時點源排放預(yù)測模式只需要掌握具體形式及適用條件，一般不涉及計算問題。知識點:1. 湖泊（水庫）水環(huán)境影響預(yù)測方法（1）湖泊、水庫水質(zhì)箱模式式中V湖泊中水的體積、mi，Q平衡時流入與流出湖泊的流量，m / a;ce流入湖泊的水量中水質(zhì)組分濃度，g/ m;c湖泊中水質(zhì)組分濃度，g/m ； sc如非點源一類的外部源或匯 m； r （c）水質(zhì)組分在湖泊中的反應(yīng)速率。（2）湖泊、水庫富營養(yǎng)化預(yù)測模型（磷負荷模型） Voile nweider （沃倫偉德）負荷模型式中P磷的年平均濃度，mg/m；Lp年總磷負

21、荷/水面面積，mg/ m;q年入流水量/水面面積，m/ mi;tr容積/年出流水量，m/ m。 Dillon（迪龍）負荷模型式中P春季對流時期磷平均濃度，mg/L;'磷滯留系數(shù)；3為平均深度，m；q°湖泊出流水量，mi/ a；P 0出流磷濃度，mg/L；N入流源數(shù)目；qi由源i的入湖水量，m/a；:P入流i的磷濃度，mg/ L。（3）常用湖泊（水庫）水質(zhì)模式與適用條件湖泊完全混合衰減模式的適用條件： 小湖（庫）； 非持久性污染物； 污染物連續(xù)穩(wěn)定排放； 預(yù)測需反應(yīng)隨時間的變化時采用動態(tài)模式，只需反映長期平均濃度時采用平衡模 式。湖泊推流衰減模式的適用條件： 大湖、無風(fēng)條件；

22、非持久性污染物； 污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。三. 河口、海灣水環(huán)境影響預(yù)測方法（1）潮汐河流一維水質(zhì)預(yù)測模式 一維的潮汐河流水質(zhì)方程一維潮汐平均的水質(zhì)方程（2）海灣二維水質(zhì)預(yù)測模式 海灣二維水質(zhì)模式海灣潮流模式四、掌握河流水質(zhì)預(yù)測參數(shù)的確定方法知識點：河流水質(zhì)模型參數(shù)的確定方法有：公式計算和經(jīng)驗估值、室內(nèi)模擬實驗測定、現(xiàn)場實測、水質(zhì)數(shù)學(xué)模型測定。1. 單參數(shù)測定方法（1）復(fù)氧系數(shù) &的單獨估值方法一經(jīng)驗公式法 歐康那-道賓斯公式 歐文斯等人經(jīng)驗式 丘吉爾經(jīng)驗式(2)耗氧系數(shù)Ki的單獨估值方法 實驗室測定法式中：K；實驗室測定的耗氧系數(shù)；i 河流底面坡度；u流速；h水深。 兩點法式中：CA斷面

23、A或r=r a時的污染物平均濃度。CB斷面B或r=r b時的污染物平均濃度。 多點法(3)(3) Ki、K2的溫度校正溫度常數(shù)0取值范圍：(4) 混合系數(shù)的經(jīng)驗公式單獨估算法 泰勒法求橫向混合系數(shù) 費希爾法求縱向離散系數(shù)(5) 混合系數(shù)的示蹤試驗測定法定義：據(jù)此計算所需要的各環(huán)示蹤實驗法是向水體中投放示蹤物質(zhì)， 追蹤測定其濃度變化, 境水力參數(shù)的方法。示蹤物質(zhì)有無機鹽類、螢光染料和放射性同位素 等。示蹤物質(zhì)的選擇應(yīng)滿足以下要求： 在水體中不沉降、不降解，不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)； 測定簡單準確； 經(jīng)濟; 對環(huán)境無害示蹤物質(zhì)的投放方式有瞬時投放、有限時段投放和連續(xù)恒定投放三種。連續(xù)恒定投放時，其投放時間（從投放到幵始取樣的時間）應(yīng)大于 1.5Xm/U（ Xm為投 放點到最遠取樣點的距離）。瞬時投放具有示蹤物質(zhì)用量少，作業(yè)時間短，投放簡單, 數(shù)據(jù)整理容易等優(yōu)點。2. 多參數(shù)優(yōu)化法定義：多參數(shù)優(yōu)化法是根據(jù)實測的水文、水質(zhì)數(shù)據(jù)，利用優(yōu)化方法同時確定多個環(huán)境 水力學(xué)參數(shù)的方法。多參數(shù)優(yōu)化法所需數(shù)據(jù)： 各測點的位置，各排放口的位置，河流分段的斷面位置。 水文方面：u，Q，H, B, I，Umax。 水質(zhì)方面：擬預(yù)測水質(zhì)參數(shù)在各測