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1、第六章 水环境影响评价6.3 地表水环境影响预测 6.3.1 6.3.1 预测原则预测原则 （1 1）可能产生影响的，应预测其影响；）可能产生影响的，应预测其影响；（2 2）预预测测的的范范围围、时时段段、内内容容和和方方法法根根据据等等级级、工工程与环境特性、当地环保要求确定；程与环境特性、当地环保要求确定；（3 3）预测方法通用、成熟、简便，满足精确度要求；）预测方法通用、成熟、简便，满足精确度要求；（4 4）当当水水生生生生物物保保护护对对地地面面水水环环境境要要求求高高时时，应应分分析对水生生物的影响。析对水生生物的影响。6.3.2 6.3.2 预测时段的确定预测时段的确定 （1 1）
2、建设期、运行期和服务期满三个时期；）建设期、运行期和服务期满三个时期；（2 2）所所有有项项目目均均应应预预测测生生产产运运行行期期的的影影响响，分分正正常常排排放放和和非非正正常常排排放放两两种种情情况况预预测测。特特殊殊情情况况还还应应进进行行风风险事故状态下的影响预测；险事故状态下的影响预测；（3 3）根根据据情情况况确确定定是是否否预预测测建建设设期期、服服务务期期满满后后的的影响；影响；（4 4）预测应考虑水体自净能力最小和一般两个时段。）预测应考虑水体自净能力最小和一般两个时段。6.3.3 6.3.3 预测水质参数的筛选预测水质参数的筛选 （1 1）在环境现状调查水质参数中选择拟预
3、测的水质在环境现状调查水质参数中选择拟预测的水质参数（一般少于现状调查涉及的水质因子）；参数（一般少于现状调查涉及的水质因子）；（2 2）根根据据环环境境现现状状、评评价价等等级级、当当地地环环保保要要求求确确定定建建设设期期、运运行行期期和和服服务务期期满满后后拟拟预预测测的的水水质质参参数数（不不同同时期参数可以不同）时期参数可以不同）；（3 3）对对河河流流，可可参参照照水水质质参参数数排排序序指指标标选选取取预预测测因因子子水质参数排序指标（负值或越大，污染影响越大）式中式中 ISE ISE 水质参数排序指标；水质参数排序指标；C Cp p 建设项目水污染物排放浓度，建设项目水污染物排
4、放浓度，mg/L;mg/L;C Cs s 水污染物评价标准限值，水污染物评价标准限值，mg/L;mg/L;C Ch h 评价河段的水质浓度，评价河段的水质浓度，mg/L;mg/L;QQp p 废水排放量，废水排放量，mm3 3/s;/s;QQh h 河水河段流量，河水河段流量，mm3 3/s/s。6.3.4 6.3.4 预测方法预测方法 （1 1）数学模式法数学模式法 （2 2）物理模型法）物理模型法 （3 3）类比分析法）类比分析法 （4 4）专业判断法）专业判断法6.3.5 污染物质在河流中的混合与扩散p废废水水排排入入水水体体后后，最最先先发发生生的的过过程程是是混混合合稀稀释释，混混合
5、合稀稀释释是是污污染染物物迁迁移移的的重重要要方方式式之之一一，混混合合稀稀释释能与水体的水文特征相关。能与水体的水文特征相关。p河流的稀释混合过程河流的稀释混合过程（1 1）稀稀释释的的含含义义：当当废废水水进进入入河河流流之之后后，便便不不断断与与河河水水发发生生混混合合交交换换作作用用，是是保保守守污污染染物物浓浓度度沿沿流流程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。（2 2）混合）混合1)1)竖竖向向混混合合阶阶段段：污污染染物物排排入入河河流流后后逐逐步步向向河河水水中中分分散散，由由于于一一般般河河流流的的深深度度与与宽宽度度相相比比较较小小，所所
6、以以首首先先在在深深度度方方向向上上达达到到浓浓度度分分布布均均匀匀，从从排排放放口口到到深深度度上上达达到到浓浓度度分分布布均均匀匀的的阶阶段段称称为为竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用。竖向混合阶段，同时也存在横向混合作用。2)2)横横向向混混合合阶阶段段：当当深深度度上上达达到到浓浓度度分分布布均均匀匀后后，横横向向上上的的混混合合过过程程在在持持续续。经经过过一一定定距距离离后后污污染染物物在在整整个个横横断断面面上上达达到到浓浓度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。度分布均匀，这一过程称为横向混合阶段。3)3)断断面面充充分分混混合合后后阶阶段段：在在横横向向混混合合阶阶段段后后，
7、污污染染物物浓浓度度在在横横断断面面上上处处处处相相等等。河河水水向向下下游游流流动动的的过过程程中中，持持久久性性污污染染物物的的浓度将不在变化，非持久性污染物浓度将不断减少。浓度将不在变化，非持久性污染物浓度将不断减少。(3)扩散扩散 污染物质在河流中的迁移总起来可分为两污染物质在河流中的迁移总起来可分为两类，即推流和扩散类，即推流和扩散。推流也称平流、随流输移。推流也称平流、随流输移。推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新的位置。的位置。扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪切流离散扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪切流离散（弥散）和对流扩散。（弥散）和
8、对流扩散。1)分子扩散分子扩散 分子扩散是指物质分子的随机运动（即布分子扩散是指物质分子的随机运动（即布朗运动）而引起的物质迁移或分散现象朗运动）而引起的物质迁移或分散现象。当水当水体中污染物质浓度分布不均匀时，污染物质将体中污染物质浓度分布不均匀时，污染物质将会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。扩散过程服从费克第一定律。2)湍流扩散湍流扩散 当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引起污染物的扩散，称为湍流扩散起污染物的扩散，称为湍流扩散。湍流扩散所引起的污染物质量通量与浓度湍流扩散所引起的污
9、染物质量通量与浓度梯度成正比。湍流扩散系数比分子扩散系数大梯度成正比。湍流扩散系数比分子扩散系数大78个数量级。个数量级。因此，在河流中污染物的迁移是以湍流为主的。因此，在河流中污染物的迁移是以湍流为主的。3)剪切流离散剪切流离散 当垂直于流动方向的当垂直于流动方向的横断面上流速分布不横断面上流速分布不均匀均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。剪切流离散又称弥散，它是由于横断面上各点剪切流离散又称弥散，它是由于横断面上各点的实际流速不等而引起的。的实际流速不等而引起的。4)对流扩散对流扩散 对流扩散指由于对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定温度差或密度
10、分层不稳定性面引起性面引起的铅直方向对流运动所伴随的污染物的铅直方向对流运动所伴随的污染物迁移。迁移。污染物在河流中的混合示意图污染物在河流中的混合示意图d-dd-dp河流水体中污染物的混合和扩散Q混合过程段（L）排放口完全混合段背景河段（3 3）几个概念）几个概念污水注入点污水注入点：污水排入河流的入河口污水排入河流的入河口水质完全混合断面水质完全混合断面：断面上任一点的浓度和断面上的平均浓度相断面上任一点的浓度和断面上的平均浓度相差差5%5%之内，就认为完全混合之内，就认为完全混合。初始浓度（背景河段）初始浓度（背景河段）非均匀混合段非均匀混合段 均匀混合段均匀混合段 污水注入点和完全混合
11、点把一条河流分成三段污水注入点和完全混合点把一条河流分成三段混合系数：混合系数：水质完全混合断面以前，任一非均匀水质完全混合断面以前，任一非均匀混合断面上参与和废水混合的河水的流量为混合断面上参与和废水混合的河水的流量为QiQi，把把参与和废水混合的河水流量参与和废水混合的河水流量QiQi与该断面河水流量与该断面河水流量QQ的的比值定义为混合系数比值定义为混合系数a a a=a=QiQi/Q 0a1 /Q 0a1 污染带：污染带：在非均匀混合段废水排入一侧的岸边形在非均匀混合段废水排入一侧的岸边形成一条污染带。成一条污染带。稀释比：稀释比：把参与和废水混合的河水流量把参与和废水混合的河水流量Q
12、iQi与废水与废水流量流量q q的比值定义为稀释比，以的比值定义为稀释比，以n n表示。表示。n=n=Qi/qQi/q=aQ/qaQ/q（4）稀释混合过程的浓度估算 污染带污染带d-d 河水河水Q，污染物浓度污染物浓度C1污染物浓度为污染物浓度为C2废水流量为废水流量为 q测定排水口至完全混合断面的距离Ln,假设混合系数与距离成正比，任一断面的混合系数按下式计算：Ln t式中：Ln排水口距完全混合断面的距离，m X任一断面距废水排入口的距离，m 河流实际流速 t时间，（废水排入河流与河水完全混合所需时间），h 式中：式中：L Ln n排水口距完全混合断面的距离，排水口距完全混合断面的距离，mm
13、 B B河流宽度，河流宽度，mm a a 排放口到近岸水边的距离，排放口到近岸水边的距离，mm HH平均水深，平均水深，mm u u河流平均流速，河流平均流速，m/sm/s gg重力加速度，重力加速度，9.8m/s9.8m/s2 2 I I河流底坡，河流底坡，LnLn无实测数据时，可查表取值（课本无实测数据时，可查表取值（课本P200P200）：查）：查取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离 已知河宽已知河宽20m20m，平均水深，平均水深2m2m，河水流量，河水流量6m6m3 3/s,/s,某工厂排入该河污水量某工厂排入该河污水量500m50
14、0m3 3/d/d，问，问LnLn=？费费洛洛罗罗夫夫提提出出混混合合过过程程段段的的污污染染物物浓浓度度 Ci 及混合段总长度及混合段总长度 Ln可按下式计算：可按下式计算：河流湍流扩散系数，河流湍流扩散系数，10-2-1 m2/s6 6.3.6 .3.6 河流水质模型河流水质模型一、河流水质模型简介一、河流水质模型简介1.1.定定义义：河河流流水水质质模模型型是是描描述述水水体体中中污污染染物物随随时时间间和和空空间间迁迁移移转转化化规规律律的的数数学学方方程程（微微分分的的、差差分分的的、代数的等）代数的等）2.2.作用：模型的建立可以为排入河流中污染物的数作用：模型的建立可以为排入河流
15、中污染物的数量与河水水质之间提供定量关系。从而为水质评价、量与河水水质之间提供定量关系。从而为水质评价、预测及影响分析提供依据。预测及影响分析提供依据。3.3.水质模型的分类水质模型的分类 按时间特性分：分为动态模型和静态模型。按时间特性分：分为动态模型和静态模型。描写水体中水质组分的浓度随时间变化的描写水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模型称为动态模型。水质模型称为动态模型。描述水体中水质组分的浓度不随时间变化描述水体中水质组分的浓度不随时间变化的水质模型称为静态模型。的水质模型称为静态模型。3.3.水质模型的分类水质模型的分类 按空间特性分按空间特性分零维水质模型零维水质模型：水体看成完
16、全混合器，水质：水体看成完全混合器，水质组分浓度是均匀分布的组分浓度是均匀分布的一维水质模型一维水质模型：水质组分迁移变化在一个方：水质组分迁移变化在一个方向上重要，另两个方向均匀向上重要，另两个方向均匀二维水质模型二维水质模型：水质组分迁移变化在两个方：水质组分迁移变化在两个方向上重要，另一个方向均匀向上重要，另一个方向均匀三维水质模型三维水质模型：水质组分迁移变化在三个方：水质组分迁移变化在三个方向进行向进行 混合段应选用二维或三维模式，均匀段应混合段应选用二维或三维模式，均匀段应选用零维或一维模式选用零维或一维模式。二、持久（守恒）性污染物二、持久（守恒）性污染物定定义义：污污染染物物进
17、进入入环环境境以以后后，随随着着介介质质的的运运动动不不断断地地变变换换所所处处的的空空间间位位置置，还还由由于于分分散散作作用用，不不断断向向周周围围扩扩散散而而降降低低其其初初始始浓浓度度，但但它它不不会会因因此此而而改改变变总总量量，不不发发生生衰衰减减，称称为为守守恒恒污污染染物物如：重金属，多数高分子有机化合物等如：重金属，多数高分子有机化合物等。三三、非非持持久久（守守恒恒）污污染染物物：污污染染物物进进入入环环境境以以后后，除除了了随随着着介介质质流流动动而而改改变变位位置置，并并不不断断扩扩散散而而降降低低浓浓度度外外，还还因因自自身身的的衰衰减减而而加加速速浓浓度度的的下下降
18、，称为非守恒污染物。降，称为非守恒污染物。如：放射性物质的衰减；如：放射性物质的衰减；CODCOD、BODBOD等等 四、河流完全混合模式与适用条件四、河流完全混合模式与适用条件 C C（CpQpCpQpChQhChQh）/(/(QpQpQhQh)式中式中 CC计算断面污染物浓度，计算断面污染物浓度，mg/Lmg/L Cp Cp污染物排放浓度，污染物排放浓度，mg/Lmg/L Ch Ch河流来水污染物浓度，河流来水污染物浓度，mg/Lmg/L QpQp 废水排放量，废水排放量，m3/sm3/s QhQh 河流来水流量，河流来水流量，m3/sm3/s四、河流完全混合模式与适用条件四、河流完全混合
19、模式与适用条件适用条件：适用条件：（1 1）河流充分混合段）河流充分混合段（2 2）持久性污染物）持久性污染物（3 3）河流为恒定流动）河流为恒定流动（4 4）废水连续稳定排放）废水连续稳定排放 五、河流一维稳态模式与适用条件五、河流一维稳态模式与适用条件 C CC C0 0 exp-(kexp-(k1 1+k+k3 3)x/(86400u)x/(86400u)式中式中 CC计算断面污染物浓度，计算断面污染物浓度，mg/Lmg/L C C0 0计算初始点污染物浓度，计算初始点污染物浓度，mg/L mg/L k k1 1污染物衰减系数，污染物衰减系数，1/d1/d k k3 3污染物沉降系数，污
20、染物沉降系数，1/d1/d u u 河流流速，河流流速，m/sm/s x x 从计算初始点到下游计算断面的距离，从计算初始点到下游计算断面的距离，mm五、河流一维稳态模式与适用条件五、河流一维稳态模式与适用条件 适用条件：适用条件：（1 1）河流充分混合段）河流充分混合段（2 2）非持久性污染物）非持久性污染物（3 3）河流为恒定流动）河流为恒定流动（4 4）废水连续稳定排放）废水连续稳定排放 对于持久性污染物，在沉降作用明显的河段，对于持久性污染物，在沉降作用明显的河段，可以采用可以采用k3k3代替（代替（k1k1k3k3）来预测其浓度沿程）来预测其浓度沿程变化。变化。六、六、S-PS-P模
21、式（斯特里特模式（斯特里特费尔普斯模式）费尔普斯模式）六、六、S-PS-P模式（斯特里特模式（斯特里特费尔普斯模式）费尔普斯模式）六、六、S-PS-P模式（斯特里特模式（斯特里特费尔普斯模式）费尔普斯模式）C CC C0 0 exp(kexp(k1 1+k+k3 3)x/(86400u)x/(86400u)不考虑沉降作用时，有：不考虑沉降作用时，有：C CC C0 0 expkexpk1 1x/(86400u)x/(86400u)式中式中 CC计算断面计算断面BODBOD浓度，浓度，mg/Lmg/L C C0 0计算初始点计算初始点BODBOD浓度，浓度，mg/Lmg/L k1BOD k1BO
22、D衰减系数，衰减系数，1/d 1/d k3 k3污染物沉降系数，污染物沉降系数，1/d1/d u u 河流流速，河流流速，m/sm/s x x 从计算初始点到下游计算断面的距离，从计算初始点到下游计算断面的距离，mm式中式中 DD氧亏量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓氧亏量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓 度的差值，度的差值，mg/Lmg/L D D0 0计算初始断面氧亏量，计算初始断面氧亏量，mg/Lmg/L k2 k2大气复氧系数，大气复氧系数，1/d 1/d x x预测点到计算初始点的距离，预测点到计算初始点的距离，mm x xc c最大氧亏点到计算初始点的距离，最大氧亏点到计算初始点的距离，m
23、m六、六、S-PS-P模式模式适用条件：适用条件：（1 1）河流充分混合段）河流充分混合段（2 2）污染物为耗氧性有机污染物）污染物为耗氧性有机污染物（3 3）需要预测河流溶解氧状态）需要预测河流溶解氧状态（4 4）河流为恒定流动）河流为恒定流动（5 5）废水连续稳定排放）废水连续稳定排放七、耗氧系数七、耗氧系数k k1 1的取值的取值1 1、套用已有：、套用已有：0.10.150.10.152 2、实测法（两点法）、实测法（两点法）从从s-ps-p的的BODBOD模型推导出模型推导出 式中式中 t t 水流经上下断面的时间水流经上下断面的时间 ,d,d C C0 0，CC实测的上下断面的实测
24、的上下断面的 BODBOD浓度，浓度，mg/Lmg/L 因为河水是变化的、随机的，因此因为河水是变化的、随机的，因此 k k1 1要做多次实验要做多次实验求得平均值方可。求得平均值方可。例题：例题：均均匀匀河河段段长长10km，有有一一含含BOD的的废废水水从从这这一一河河段段的的上上游游流流入入。废废水水流流量量为为 q=0.2m3/s，BOD浓浓度度C2=200mg/L，上上游游河河水水流流量量 Q=2.0m3/s，BOD浓浓度度C1=2mg/L，河河水水的的平平均均流流速速 u=20km/d，BOD的的衰衰减减系系数数 k=2/d，求求废废水水入入河河口口以以下下(下下游游)1km、2km、5km 处的河水中处的河水中 BOD 的浓度。的浓度。解：河段初始断面河水中解：河段初始断面河水中BOD浓度为：浓度为：o按照一维水质模型预测计算下游断面浓度：按照一维水质模型预测计算下游断面浓度：o下游下游1km处处BOD浓度为浓度为o同样计算同样计算2km、4km的浓度值分别为的浓度值分别为16.4mg/L、13.4mg/L