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1、水环境评价第1页，本讲稿共21页第一节第一节 水环境质量现状评价水环境质量现状评价l一、水质污染的评价指标一、水质污染的评价指标l1、感观性状指标、感观性状指标l色、味、透明度、混浊度、悬浮物，这些指标进行城色、味、透明度、混浊度、悬浮物，这些指标进行城市和风景游览区水质评价时尤为重要。市和风景游览区水质评价时尤为重要。l2、氧的平衡、氧的平衡lDO、COD、BOD、TOD（总需氧量）总有机碳（总需氧量）总有机碳TOC。l3、化学指标、化学指标l在有机污染的水质中，用氧平衡指标能较好地反映在有机污染的水质中，用氧平衡指标能较好地反映水质的情况，但在工业废水中无法反映出有毒化学水质的情况，但在工
2、业废水中无法反映出有毒化学物质的情况。物质的情况。第2页，本讲稿共21页化学指标分三大类化学指标分三大类l（1）无机物指标）无机物指标l 硝酸盐氮、氨态氮、磷酸盐等营养盐类因子及其硝酸盐氮、氨态氮、磷酸盐等营养盐类因子及其它无机盐类。它无机盐类。l（2）重金属指标）重金属指标l 毒性较小的：铁、铜、锌等毒性较小的：铁、铜、锌等l 毒性较大的：汞、镉、铅、铬等毒性较大的：汞、镉、铅、铬等l（3）有机物指标）有机物指标l 无毒有机物：糖类、脂肪、蛋白质等，这些物质无毒有机物：糖类、脂肪、蛋白质等，这些物质主要是影响水体中的溶解氧。主要是影响水体中的溶解氧。l 毒性有机物：石油、石油化工产品、人类合
3、成的各毒性有机物：石油、石油化工产品、人类合成的各类稠环、杂环芳香化合物、杀虫剂等。类稠环、杂环芳香化合物、杀虫剂等。第3页，本讲稿共21页4、微生物指标、微生物指标细菌、大肠杆菌等细菌、大肠杆菌等。5、评价参数选择的原则、评价参数选择的原则（1）水环境评价的目的和要求：）水环境评价的目的和要求：（2）污染源调查结果：）污染源调查结果：（3）实际具备监测条件的可能性：）实际具备监测条件的可能性：第4页，本讲稿共21页二、水质指数l1、综合污染指数、综合污染指数Kl 该指数是该指数是1974年由北京大学地理系关年由北京大学地理系关伯仁提出的，是我国第一个水污染的综伯仁提出的，是我国第一个水污染的
4、综合指数。合指数。第5页，本讲稿共21页Ck 我国规定的地面水中各污染物的统一最高允许标准，简称我国规定的地面水中各污染物的统一最高允许标准，简称“统一标统一标准准”。C0i 各种污染物的地面水最高允许标准。各种污染物的地面水最高允许标准。C0i 地面水中各种污染物的浓度。地面水中各种污染物的浓度。CK=0.1,那么那么K 0.1时，表示未受污染水体。时，表示未受污染水体。各种污染物的污染比重，则可用下式计算各种污染物的污染比重，则可用下式计算 各种污染物的污染比重，也称各种污染物的污染比重，也称“污染负荷比污染负荷比”。分级：分级：K 0.1 0.10.2 0.20.5 0.51.0 1.0
5、5.0 5.0未受污染未受污染 微度污染微度污染 轻度污染轻度污染 中度污染中度污染 重度污染重度污染 严重污染严重污染第6页，本讲稿共21页2、北京西郊水质质量系数、北京西郊水质质量系数Pl 这是这是1975年进行北京西郊环境质量评价时提出的，年进行北京西郊环境质量评价时提出的，1976年北京东南郊在年北京东南郊在评价时也曾采用。评价时也曾采用。l分级：分级：P 0.2 0.20.5 0.51.0 1.05.0 5.010 10100 100 清洁清洁 微污染微污染 轻污染轻污染 中度污染中度污染 较重污染较重污染 严重污染严重污染 极重污染极重污染 本指数可用于地下水评价，在地下水评价时把
6、本指数可用于地下水评价，在地下水评价时把C0i改为饮用水标准即可。改为饮用水标准即可。P地下水地下水 0 00.5 0.51 15 510 清洁清洁 微污染微污染 轻污染轻污染 中度污染中度污染 较重污染较重污染第7页，本讲稿共21页3、上海水质指数、上海水质指数l上海地区水系水质调查组和华东师范大学地理系在对黄浦江评价时提出了上海地区水系水质调查组和华东师范大学地理系在对黄浦江评价时提出了“有机污染综合评价值有机污染综合评价值A：l下标带下标带i的均为实测值；下标为的均为实测值；下标为0的均为标准值。的均为标准值。l分级情况：分级情况：l A 0 01 12 23 34 4污染程度（等级）污
7、染程度（等级）0 1 2 3 4 5l 级别级别 良好良好 较好较好 一般一般 轻度污染轻度污染 中度污染中度污染 严重污染严重污染l另外还有一些国外的评价系数。另外还有一些国外的评价系数。第8页，本讲稿共21页第二节、水环境预断评价第二节、水环境预断评价l一、河流水质模型一、河流水质模型l1、污染物在河流中的迁移转化过程、污染物在河流中的迁移转化过程物理过程物理过程化学过程化学过程生物过程生物过程污染物进入水体污染物进入水体分散分散稀释稀释降低污染物浓度降低污染物浓度氧化氧化还原还原污染物相互污染物相互作用改变原作用改变原来组成来组成微生物降解微生物降解第9页，本讲稿共21页2、零维水质模型
8、的基本方程、零维水质模型的基本方程l零维水质模型的基本思想是把一个水体，零维水质模型的基本思想是把一个水体，如一个河段、一个湖泊、一个水库或一如一个河段、一个湖泊、一个水库或一个局部水域看作一个完全混合的反应器，个局部水域看作一个完全混合的反应器，流进该系统后立即完全分散到整个系统流进该系统后立即完全分散到整个系统中，其中各水团是完全混合均匀的。中，其中各水团是完全混合均匀的。C反应器C0第10页，本讲稿共21页V反应器内水的体积（反应器内水的体积（L）Q流量流量(L/s)C0、C分别为流入和器内的污染物浓度（分别为流入和器内的污染物浓度（mg/L）S系统内源和漏的总和（系统内源和漏的总和（m
9、g/s）r(c)反应器化学反应速率（反应器化学反应速率（mg/s.L）S=0时时第11页，本讲稿共21页l假设反应器符合一级反应动力学衰减，假设反应器符合一级反应动力学衰减，r(c)=-kC则：则：k1 一级反应速率常数（一级反应速率常数（1/s）在稳定条件下，在稳定条件下，则：则：0Q(C0-C)-k1cv第12页，本讲稿共21页l对于河流评价应是把水体分成许多段对于河流评价应是把水体分成许多段C2C1C3CmC0废水第一微单元第一微单元第二微单元第二微单元 第第m微单元微单元或第13页，本讲稿共21页3.一维水质模型一维水质模型(SP方程方程)（1）污染物浓度公式）污染物浓度公式C=C0
10、EXP(-k1x/u)u河流的平均流速，河流的平均流速，m/d或或m/s；K1污染物的衰减系数，污染物的衰减系数，l/d或或l/s；x河水（从排放口）向下游流经的距离，河水（从排放口）向下游流经的距离，m。（2）溶解氧浓度公式：）溶解氧浓度公式：O=Os (Os O0)EXP(-k2x/u)+k1 C0/(k1 k2)EXP(-k1x/u)EXP(-k2x/u)第14页，本讲稿共21页式中：式中：O河河水水（从从排排放放口口）向向下下游游任任意意距距离离处处的的溶解氧浓度（溶解氧浓度（mg/l);Os河水的饱和溶解氧浓度（河水的饱和溶解氧浓度（mg/l);O0河水与污水混合后的溶解氧浓度（河水
11、与污水混合后的溶解氧浓度（mg/l);K2复氧系数，复氧系数，l/d或或l/s；第15页，本讲稿共21页二、湖泊（水库）水体质量预测二、湖泊（水库）水体质量预测(一一)湖泊（水库湖泊（水库)的特征的特征(二二)湖泊（水库）水体质量预测模式湖泊（水库）水体质量预测模式l湖泊和水库是陆地较大的存水地。在它湖泊和水库是陆地较大的存水地。在它们周围有许多工厂的废水和生活废水会们周围有许多工厂的废水和生活废水会排入，另外湖泊周围的农田和果园中的排入，另外湖泊周围的农田和果园中的化肥和残留农药也会随雨水流入。因此，化肥和残留农药也会随雨水流入。因此，进入湖泊的污染物质比较复杂，在水环进入湖泊的污染物质比较
12、复杂，在水环境预测时也较困难。境预测时也较困难。第16页，本讲稿共21页1、湖泊水体环境容量的计算公式、湖泊水体环境容量的计算公式l式中：式中：W为湖泊水体的环境容量为湖泊水体的环境容量(mg,kg,t/d)lt枯水期时段枯水期时段(d)一般可取一般可取6090天天lCN为水环境质量标准浓度为水环境质量标准浓度lC0为初始浓度为初始浓度lV湖泊的安全容积湖泊的安全容积lk湖泊中的污染物质的自然衰减系数湖泊中的污染物质的自然衰减系数(d-1)lq湖泊每天向外排出的污染物的量湖泊每天向外排出的污染物的量第17页，本讲稿共21页2、湖泊水体的自净模式、湖泊水体的自净模式l湖泊水体的自净机制十分复杂，
13、考虑到湖水流速缓慢，湖泊水体的自净机制十分复杂，考虑到湖水流速缓慢，故建议入湖废水浓度的变化按下述以园型坐标表示的故建议入湖废水浓度的变化按下述以园型坐标表示的自净模式计算：自净模式计算：l式中：式中：入湖废水浓度入湖废水浓度(mg/L)l 废水在湖泊中的扩散角度，当废水在岸边废水在湖泊中的扩散角度，当废水在岸边排放时，排放时，在湖心排放时，在湖心排放时 lH废水的扩散深度（废水的扩散深度（m）lg废水的入湖量废水的入湖量(m3/d)lr计算点距废水排放口的距离（计算点距废水排放口的距离（m）lK 污染物自净系数污染物自净系数(d-1)第18页，本讲稿共21页污染物质自然衰减系数污染物质自然衰
14、减系数K的求法的求法l反推法反推法(湖、库水体）湖、库水体）l设每天进入湖泊的污染物的量为设每天进入湖泊的污染物的量为p公斤，湖泊中污染物质的初始总量公斤，湖泊中污染物质的初始总量为为Q0公斤，经公斤，经t天后湖泊中的污染物质总量为天后湖泊中的污染物质总量为Qt公斤。公斤。l实验室模拟法实验室模拟法(S-P方程方程)l经验系数经验系数l 污染物类型污染物类型 K值值(1/d)l 难氧化的化合物难氧化的化合物 0.0010.05l 一般氧化的化合物一般氧化的化合物 0.050.30l 易氧化的化合物易氧化的化合物 0.3第19页，本讲稿共21页3、污染物在湖泊中的扩散（混合模型）、污染物在湖泊中
15、的扩散（混合模型）l污染物进入湖中，扩散情况与河流不一样，一般湖中水的流速缓慢，污染污染物进入湖中，扩散情况与河流不一样，一般湖中水的流速缓慢，污染物在湖中停滞时间较长，如有的湖水停滞达物在湖中停滞时间较长，如有的湖水停滞达5年之久年之久l当污染物在湖泊中达到完全混合时，湖水中污染物的浓度变化可以当污染物在湖泊中达到完全混合时，湖水中污染物的浓度变化可以用下式表示：用下式表示：l式中：V为湖泊总储水量(m3)l q为湖泊平均入水量(m3/d)l C0流入湖泊的污染物浓度(mg/l)l C湖泊中污染物的平均浓度100200天0.51C/C0第20页，本讲稿共21页l假定污染物为稳定物质，不宜分解。则上式可写成：假定污染物为稳定物质，不宜分解。则上式可写成：l经积分后得：经积分后得：l上式适用于比较简单的情况：上式适用于比较简单的情况：l如美国对它的一些湖泊污染预测方程为：如美国对它的一些湖泊污染预测方程为：l式中：式中：C湖泊中污染物的平均浓度；湖泊中污染物的平均浓度；lW污染物的入流量；污染物的入流量；lt0为平均停留时间；为平均停留时间；lK一级化学反应动力学速率常数：一级化学反应动力学速率常数：l上式为一阶线性常微分方程，其解可查阅有关数学手册。上式为一阶线性常微分方程，其解可查阅有关数学手册。第21页，本讲稿共21页