2005環(huán)境影響評(píng)價(jià)工程師考試講稿(技術(shù)方法).ppt

1、2 地面水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià),2.1 地表水中的輸移、轉(zhuǎn)化、擴(kuò)散的主要過(guò)程2.1.1 概述水中污染物遷移與轉(zhuǎn)化主要包括物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、生物過(guò)程。2.1.1.1 物理過(guò)程（作用）只對(duì)水中污染物的存在位置變化產(chǎn)生作用，而不對(duì)其性質(zhì)變化產(chǎn)生作用。其主要過(guò)程（作用）包括：移流（推流、對(duì)流）、擴(kuò)散（包括紊動(dòng)擴(kuò)散和離散等）、沉降或再懸浮，以上過(guò)程（及作用）常稱稀釋混合。2.1.1.2 化學(xué)過(guò)程（作用）主要是水中污染物經(jīng)過(guò)不同的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程（作用），其污染物的性質(zhì)發(fā)生變化（如：有機(jī)變無(wú)機(jī)、高分子變低分子、溶解物生成難溶物等）。其主要過(guò)程（作用）包括：氧化或還原、分解或化合、溶解或再析出、酸堿中和、混凝及

2、吸附等。,2.1.1.3 生物過(guò)程（作用）水中污染物在水中生物（主要是水中微生物）的作用下，其性質(zhì)或存在位置（狀態(tài)）發(fā)生變化。其主要過(guò)程就是水生物對(duì)水中污染物的利用過(guò)程。主要原因是水中生物將某種（些）污染物作為自己的食物及營(yíng)養(yǎng)（能量）的來(lái)源，它們消耗利用了水中的這種（些）污染物，起到了凈化水質(zhì)的作用。,2.1.2 河流中污染物的對(duì)流和擴(kuò)散2.1.2.1 對(duì)流（也稱移流、推流等）主要是說(shuō)水中污染物受到水流運(yùn)動(dòng)作用，隨水體流動(dòng)一同遷移的情況。2.1.2.2 擴(kuò)散（包括離散、彌散等）主要是說(shuō)水中污染物由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的遷移。它包括分子態(tài)擴(kuò)散、水流紊動(dòng)擴(kuò)散和水流不均勻的離散等。,2.1.2.3 混

3、合（也稱稀釋混合）主要是說(shuō)水中污染物分布由不均勻到均勻的過(guò)程（作用）。從排污口至水質(zhì)均勻混合前的水域，稱為混合區(qū)。排污口排放的污染物其影響水域的邊界（即受排放污水影響水域與沒(méi)有受到排放污水影響水域相接的邊界線）稱為污染帶（河流、湖庫(kù)）或污染鋒面（海洋）。由于一般河流的河寬遠(yuǎn)大于水深，因此污染物進(jìn)入水體后垂向（沿水深方向）容易混合均勻，且水體流動(dòng)（流速）對(duì)污染物的遷移作用要大于擴(kuò)散。因此，如要進(jìn)行污染帶（或超標(biāo)水域）預(yù)測(cè)時(shí)，常采用二維模式，在實(shí)用水質(zhì)模型公式中，縱向（沿水流方向）主要考慮對(duì)流作用，橫向（沿河寬方向）僅考慮擴(kuò)散作用，垂向一般認(rèn)為水質(zhì)分布均勻。,2.2 預(yù)測(cè)水質(zhì)因子的篩選方法根據(jù)工程

4、分析、評(píng)價(jià)等級(jí)、當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保要求篩選和確定建設(shè)期、運(yùn)行期和服務(wù)期滿后擬預(yù)測(cè)的水質(zhì)因子，擬預(yù)測(cè)水質(zhì)因子的數(shù)目應(yīng)既說(shuō)明問(wèn)題又不過(guò)多。對(duì)河流，可以按下式將水質(zhì)因子排序后從中選取預(yù)測(cè)水質(zhì)因子。式中：ISE水質(zhì)因子的排序指標(biāo)；cp 污染物排放濃度，mg/L；ch河流上游污染物濃度，mg/L；Qp廢水排放量，m3/s；Qh河流流量，m3/s。,2.3 水環(huán)境預(yù)測(cè)條件的確定2.3.1 篩選確定水質(zhì)預(yù)測(cè)因子2.3.2 識(shí)別不同排污狀況，確定相應(yīng)源強(qiáng)值，根據(jù)項(xiàng)目特性，從正常排放、非正常排放、事故排污三種狀況選取。2.3.3 識(shí)別各種環(huán)境水文條件，確定預(yù)測(cè)所需水文特征值（也稱環(huán)境水力學(xué)參數(shù)）：2.3.3.1 豐、平

5、、枯三個(gè)水期，一般為枯水期，面源影響嚴(yán)重的有時(shí)需考慮豐水期；2.3.3.2 有水利水電設(shè)施時(shí)要考慮其調(diào)度運(yùn)行對(duì)流量等水文特征值的影響；2.3.3.3 北方河流要考慮封凍期。,2.3.3.4 河流主要的水文特征值：河寬、水深、流速、流量、坡度和彎曲系數(shù)等。2.3.4 水質(zhì)模型參數(shù)和邊界條件的確定2.3.4.1 水質(zhì)模型參數(shù)的率定；2.3.4.2 環(huán)境水力學(xué)條件的確定(如穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)等)；2.3.4.3 排污狀態(tài)的確定(如穩(wěn)定與非穩(wěn)定、連續(xù)與瞬時(shí)、點(diǎn)源與面源)。2.3.5 預(yù)測(cè)時(shí)期的確定2.3.5.1 建設(shè)期(也稱施工期)；2.3.5.2 營(yíng)運(yùn)期；2.3.5.3 服務(wù)期滿后。,2.3.6 預(yù)測(cè)時(shí)段

6、（水期）的確定根據(jù)評(píng)價(jià)工作等級(jí)和受納水體的水環(huán)境特征篩選確定，一般情況下：2.3.6.1 一級(jí)評(píng)價(jià)：豐、平、枯（或平、枯水期）；2.3.6.2 二級(jí)評(píng)價(jià)：平、枯（或枯水期）；2.3.6.3 三級(jí)評(píng)價(jià)：枯水期。2.3.7 預(yù)測(cè)點(diǎn)位（及重點(diǎn)位置）的確定2.3.7.1 排污口下游的取用水敏感點(diǎn)（保護(hù)目標(biāo)）；2.3.7.2 水文及水質(zhì)突變處（如支流入?yún)R、其它排污口等水域處等）；2.3.7.3 水文監(jiān)測(cè)斷面及水質(zhì)例行監(jiān)測(cè)斷面處；2.3.7.4 較大水工建設(shè)物所在水域等。,2.4 河流水環(huán)境影響預(yù)測(cè)的方法2.4.1 常用水環(huán)境影響預(yù)測(cè)的方法歸納為：數(shù)學(xué)模式法、物理模型法、類比分析法（也稱類比調(diào)查法）；2.

7、4.2 重點(diǎn)是數(shù)學(xué)模式法,2.4.3 常用水質(zhì)模式：,2.4.3.1 完全混合模式與適用條件 式中：C均勻混合斷面處水質(zhì)平均濃度（mg/L）； Ch河流上游污染物濃度（mg/L）； Qh河流流量（m3/s）； CP污染物排放濃度（mg/L）； QP廢水排放量（m3/s）。 適用條件：河流充分混合段； 持久性污染物； 河流為恒定流； 廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。,2.4.3.2 河流一維穩(wěn)態(tài)模式與適用條件式中：c計(jì)算斷面的污染物濃度，mg/L；c0計(jì)算初始點(diǎn)污染物濃度，mg/L；K衰減系數(shù)，1/d；u河流流速，m/s；x從計(jì)算初始點(diǎn)到下游計(jì)算斷面的距離，m。適用條件：河流充分混合段；非持久性污染物；河流為

8、恒定流；廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。,2.4.3.3 河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式與適用條件岸邊排放 非岸邊排放式中，C（x,y）（x,y）點(diǎn)污染物垂向平均濃度，mg/l；H平均水深，m；B河流寬度，m；a排放口與近岸水邊的距離，m；My橫向混合系數(shù)，m2/s；Ch河流水質(zhì)背景濃度（mg/L）。,適用條件：平直、斷面形狀規(guī)則河流混合過(guò)程段；持久性污染物；河流為恒定流動(dòng)；連續(xù)穩(wěn)定排放；對(duì)于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。,2.4.3.4 河流二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式與適用條件岸邊排放式中：q=Huy Mq=H2uMy c(x,q)(x,q)處污染物垂向平均濃度，mg/L；Mq累積流量坐標(biāo)系下的橫向混合系數(shù)；

9、適用條件：彎曲河流、斷面形狀不規(guī)則河流混合過(guò)程段；持久性污染物；河流為非恒定流動(dòng)；連續(xù)穩(wěn)定排放；對(duì)于非持久性污染物，需要采用相應(yīng)的衰減模式。,2.4.3.5 SP模式式中：D虧氧量，即飽和溶解氧濃度與溶解氧濃度的差值，mg/l；D0計(jì)算初始斷面虧氧量，mg/l；K2大氣復(fù)氧系數(shù)，1/d；x經(jīng)測(cè)點(diǎn)到計(jì)算初始點(diǎn)的距離，m。適用條件：河流充分混合段；污染物有耗氧性有機(jī)污染物；需要預(yù)測(cè)河流溶解氧狀態(tài)；河流為恒定流動(dòng)； 污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。,2.4.3.6 河流混合過(guò)程段與水質(zhì)模式選擇預(yù)測(cè)范圍內(nèi)的河段可以分為充分混合段，混合過(guò)程段和上游河段。充分混合段：是指污染物濃度在斷面上均勻分布的河段，當(dāng)斷面上任意

10、一點(diǎn)的濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的5%時(shí)，可以認(rèn)為達(dá)到均勻分布。混合過(guò)程段極限的長(zhǎng)度用下式估算：式中： Lmax混合過(guò)程段極限長(zhǎng)度（m）； B河段平均河流（斷面）寬度（m）； a排污口與近岸水邊的距離（m） u河段（斷面）平均流速（m/s）； H河段平均（斷面）水深（m）； g重力加速度（m/s2）； J河段河流坡度。 充分混和段選擇零維模式（持久性污染物）、一維模式（非持久性污染物）；混和過(guò)程段應(yīng)采用二維模式。,2.5 湖泊、河口水環(huán)境影響預(yù)測(cè)的方法2.5.1 注意湖（庫(kù)）的分層型、混合型和臨時(shí)混合型等不同水文（環(huán)境水力學(xué)）狀態(tài)的水質(zhì)分布特點(diǎn)，合理選用水質(zhì)預(yù)測(cè)模型；2.5.2 河口及

11、感潮河段根據(jù)不同水文（環(huán)境水力學(xué)）條件，可分別選用河流或狹長(zhǎng)水庫(kù)（河道型水庫(kù)）水質(zhì)模型；2.5.3 主要的湖泊、河口水環(huán)境影響預(yù)測(cè)的方法為數(shù)學(xué)模型法，常用水質(zhì)模型如下：,2.5.3.1 湖泊完全混合衰減模式與適用條件動(dòng)態(tài)模式：平衡模式：適用條件：小湖（庫(kù)）；持久性污染物；污染物連續(xù)穩(wěn)定排放；預(yù)測(cè)需反映隨時(shí)間的變化時(shí)采用動(dòng)態(tài)模式，只需反映長(zhǎng)期平均濃度時(shí)采用平衡模式。,2.5.3.2 湖泊推流衰減模式與適用條件式中：為混合角度，可根據(jù)湖（庫(kù)）岸邊形狀和水流狀況確定，中心排放取2弧度，平直岸邊取 弧度。適用條件：大湖、無(wú)風(fēng)條件；非持久性污染物；污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。,2.5.3.3 常用河口水質(zhì)模式與

12、適用條件1、一維動(dòng)態(tài)混合衰減模式與適用條件 式中：c污染物濃度；u河流流速；F過(guò)水?dāng)嗝婷娣e；Ml斷面縱向混合系數(shù)；K1衰減系數(shù)；Sp污染源強(qiáng)；t時(shí)間。適用條件：潮汐河口充分混合段；非持久性污染物；污染物排放為連續(xù)穩(wěn)定排放或非穩(wěn)定排放；需要預(yù)測(cè)任何時(shí)刻的水質(zhì)。,2、Oconner河口模式（均勻河口）與適用條件上溯(x0，自x=0處排入)下溯(x0)適用條件：均勻的潮汐河口充分混合段；非持久性污染物；污染物連續(xù)穩(wěn)定排放；只要求預(yù)測(cè)潮周平均、高潮平均和低潮平均水質(zhì)。,2.6 水質(zhì)數(shù)學(xué)模型參數(shù)的確定方法水質(zhì)模型參數(shù)確定的方法類別有：實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法、公式計(jì)算法（包括經(jīng)驗(yàn)公式、模型求解等）、物理模型率定法、

13、現(xiàn)狀實(shí)測(cè)及示蹤劑法。2.6.1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)定法2.6.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)法,2.6.3 經(jīng)驗(yàn)公式法：2.6.3.1 復(fù)氧系數(shù)K2的單獨(dú)估值法1、歐康那道賓斯（OConner-Dobbins，簡(jiǎn)稱歐-道）公式式中 （分子擴(kuò)散系數(shù)）,2、歐文斯等人（Owens，et al）經(jīng)驗(yàn)式 0.1H0.6m u1.5m/s 3、丘吉爾（Churchill）經(jīng)驗(yàn)式 0.6H8m 0.6u1.8m/s 上列各式中：Dm為氧分子擴(kuò)散系數(shù)； 2.6.3.2 K1、K2的溫度校正：,溫度常數(shù) 的取值范圍： 對(duì)K1, =1.021.06，一般取1.047。 對(duì)K2, =1.0151.047，一般取1.024。2.6.3.3 混

14、合（擴(kuò)散）系數(shù)的估值法1、泰勒法求橫向混合系數(shù)My（適用于河流）2、費(fèi)希爾法求縱向離散系數(shù)（適用于河流）,2.6.4 示蹤劑法示蹤試驗(yàn)法是向水體中投放示蹤物質(zhì)，追蹤測(cè)定其濃度變化，據(jù)以計(jì)算所需要的各環(huán)境水力參數(shù)的方法。示蹤物質(zhì)有無(wú)機(jī)鹽類、螢光染料和放射性同位素等，示蹤物質(zhì)應(yīng)滿足具有在水體中不沉降、不降解、不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)；測(cè)定簡(jiǎn)單準(zhǔn)確；經(jīng)濟(jì)；對(duì)環(huán)境無(wú)害等特點(diǎn)。示蹤物質(zhì)的投放有瞬時(shí)投放、有限時(shí)段投放和連續(xù)恒定投放。,2.7 河流完全混合模式一維水質(zhì)模式的運(yùn)用：2.7.1 河流完全混合模式式中：C均勻混合斷面處水質(zhì)平均濃度（mg/L）； CE項(xiàng)目排放污水的水質(zhì)濃度（mg/L）； QE項(xiàng)目污水排放量（

15、m3/s）； CP排污口上游河流水質(zhì)濃度（mg/L）； QP排污口上游河流來(lái)水量（m3/s）。例1：上游來(lái)水CODCr(p)=14.5mg/L，QP=8.7m3/s；污水排放源強(qiáng)CODCr(E)=58mg/L，QE=1.0m3/s。如忽略排污口至起始斷面間的水質(zhì)變化，且起始斷面的水質(zhì)分布均勻，則：,例2：某河段的上斷面處有一岸邊排放口穩(wěn)定地向河流排放污水，其污水排放特征為：QE=4.5m3/s，BOD5(E)=60mg/L；河流水環(huán)境特征參數(shù)為Qp=25.0m3/s， BOD5(p)=2.6mg/L。假設(shè)污水一進(jìn)入河流就與河水均勻混合，試計(jì)算在排污口斷面處BOD5的濃度？,解： BOD5(0)

16、=,=,=,= 11.4（mg/L）,2.7.2 河流一維水質(zhì)模式2.7.2.1 一維水質(zhì)模式的一般方程式或2.7.2.2 SP模型 反映河流水體中的DOBOD變化規(guī)律及其影響因素間相互關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。,SP模型的一般方程式：式中K1耗氧系數(shù)（d-1）； K2復(fù)氧系數(shù)（d-1）； x排污口（或起始斷面）至預(yù)測(cè)斷面處的河段長(zhǎng)度（m）；適用條件： 評(píng)價(jià)河段受納水體的水質(zhì)、水量較穩(wěn)定； 工程外排廢水的水質(zhì)與水量較穩(wěn)定； 易降解污染物在小河流評(píng)價(jià)河段或大、中河流均勻混合斷面以下河段的水質(zhì)預(yù)測(cè)。 S-P模式僅限于BOD5和DO的水質(zhì)影響預(yù)測(cè)。,例1：一河段的上斷面處有一岸邊污水排放口穩(wěn)定地向河流排放污

17、水，其污水特征為：QE=19440m3/d，BOD5(E)=81.4mg/L。河流水環(huán)境參數(shù)值為：Qp6.0 m3/s，BOD5(p)6.16mg/L，B50.0m，H1.2m，u0.1m/s，J0.9，K1=0.3/d。試計(jì)算混合過(guò)程段（污染帶）長(zhǎng)度。如果忽略污染物質(zhì)在該段內(nèi)的降解和沿程河流水量的變化，在距完全混合斷面10km的下游某斷面處，河水中的BOD5濃度是多少？ QE=0.225m3/s，BOD5（0）=8.88mg/L，t=1.1574d BOD5（10km） BOD5（0）exp（-K1t）6.28mg/L,例2：一河段的上斷面處有一岸邊污水排放口穩(wěn)定地向河流排放污水，其污水特征

18、為：QE=19440m3/d，CODCr(E)=100mg/L。河流水環(huán)境參數(shù)值為：Qp6.0 m3/s，CODCr(p)12mg/L，Kc=0.5/d。假設(shè)污水進(jìn)入河流后立即與河水均勻混合，在距排污口下游10km的某斷面處，河水中的CODcr濃度是多少？ CODCr（0）15.2mg/L t=1.1574d CODCr（t）= CODCr（0）exp（-Kct）=8.52mg/L。,2.8 二維穩(wěn)態(tài)模式的運(yùn)用2.8.1 混合區(qū)的定義：混合區(qū)是指工程排污口至下游均勻混合斷面之間的水域。2.8.2 超標(biāo)水域的定義：工程排污口附近，廢水主要受河水稀釋混合等物理凈化作用，且水質(zhì)允許超標(biāo)的水域。2.8.3 超標(biāo)水域的三要素（統(tǒng)計(jì)特征）2.8.3.1 位置敏感水域（重要功能區(qū)）不允許超標(biāo)水域存在；2.8.3.2 大小超標(biāo)水域涉及的范圍，不影響魚(yú)類