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1、地表水环境影响评价J地表水体的污染和自净J河流和河口水质模型J湖泊（水库）水质模型J水质模型的标定J开发行动对地表水影响的识别J地表水环境影响预测和评价 本章在介绍水体受污染的形式及其自净过程、水质模型的基础上，论述地表水环境影响的识别、预测和评价（重点为地表水体的水质）。第1页/共59页41 地表水体的污染和自净n地表水及地表水资源4地表水的含义：河流、河口、湖泊（水库、池塘）、海洋、湿地等水体的统称。4地表水资源：总量约为13.9亿km3，其中：海水97，淡水3（2.997为冰山）。第2页/共59页n水体污染水体污染：水的感官性状、物理化学性质、水生物组成、底部沉积物的数量和组分等发生恶化
2、，破坏水体原有功能的现象。4点污染源：通过管道和沟渠收集排入水体的废水。4按方式分：点源、面源（面，线或分散点）4按污染性质分：4持久性污染物：如重金属4非持久性污染物：如一般有机物4水体酸碱度：以pH为表征4热效应：造成受纳水体的水温变化第3页/共59页4非点污染源（面源）：分散或均匀地通过岸线进入水体和自然降水通过沟渠进入水体的废水。非点源污染负荷估算的途径：复杂，难定量（1）在对水土流失过程及其主要制约因素进行大量调查的基础上，通过对非点源污染物的输出过程的模拟来研究区域污染物对接受水体的输出总量。（2）采用直接或间接途径估算非点污染源总径流量和平均径流污染物浓度以计算总污染负荷量。第4
3、页/共59页n水体污染4水体污染物 P65耗氧有机污染物营养物有机毒物重金属非金属无机毒物病原微生物酸碱污染石油类热污染第5页/共59页n水体自净4水体自净：水体在其环境容量范围内，经过自身的物理、化学和生物作用，使受纳的污染物浓度不断降低，逐渐恢复原有水质的过程。41）物理自净推流迁移：污染物随着水流在X、Y、Z三个方向上平移运动产生的迁移作用。（前后、左右、上下）分散稀释：污染物在水流中通过分子扩散、湍流扩散和弥散作用分散开来而得到稀释。转化和运移：污染物在悬浮颗粒上的吸附或解吸、污染物颗粒的凝并、沉淀和再悬浮。底泥中污染物随底泥沉淀物运移，热污染的传导和散失。第6页/共59页 2)化学自
4、净 氧化还原反应失水体化学净化的重要作用。3）生物自净 溶解氧的含量、有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类和数量等。第7页/共59页n水体自净4衰减变化污染物的好氧生化衰减过程污染物的降解分为两个阶段：（1）不含氮有机物的氧化，包括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化；（2）氨氮硝化（含氮化合物经过一系列生化反应过程，由氨氮氧化为硝酸盐）。第8页/共59页4衰减变化碳化过程：呈一级反应：可得：硝化过程：也具有一级反应的性质：可得：的估算：或第9页/共59页4衰减变化温度对K1(碳化衰减速率)和硝化速率KN影响：脱氮作用：水中溶解氧被耗尽时，硝酸盐将被反硝化细菌还原为亚硝酸盐再
5、转化为氮气。硫化物的反应：水体中缺少溶解氧和硝酸根离子时，硫酸盐会被细菌还原为硫化氢，含硫蛋白质在厌氧条件下被大肠杆菌分解成半胱氨酸，再被还原为硫化氢，如有铁和亚铁离子，可生成难溶的硫化铁或硫化亚铁。细菌的衰减：服从一级反应：重金属和有机毒物的衰减：多数呈一级反应。Read p66-69 8分钟 please第10页/共59页污染源环境目标的输入响应关系 系统输入，系统响应，输入响应关系第11页/共59页地面水环境影响评价和预测地面水评价的基本思路 1）根据国家地面水环境质量标准和区域可持续发展的要求，明确包括水质要求和环境效益在内的环境质量目标。2）根据国家污染源排放标准，对建设项目可能带来
6、的污染性质和污染赖宁嘎进行预测和评估3）选择合理的水质模型，建立污染源和环境质量目标之间的输入响应关系。改变设计情景进行各种条件下的情景计算和分析，得出建设项目的各种环境影响方案。4）运用社会环境经济综合分析方法，优化污染控制方案并合理削减负荷，进行污染总量控制5）综合各种条件和因素，得出项目可行性结论。第12页/共59页地表水评价的主要任务1）明确工程项目的性质2）划分评价工作的等级3）地面水环境现状调查和评价4)建设项目工程污染分析 重点失外排源强的预测5）项目的环境影响的预测与评价6）提出控制方案和环保措施第13页/共59页 地表水环境影响预测和评价n技术工作程序 4准备阶段：了解工程设
7、计、现场踏勘和环境法规与标准的规定，确定评价级别和范围，编制环评工作大纲，进行初步的环境现状调查和工程分析。4调查监测阶段：详细开展水环境现状调查和监测，进行仔细的工程分析，评价水环境现状。4预测与评价阶段：预测拟议行动对水体的污染影响并对其作出评价，研究相应的污染预防对策。4报告书编写阶段：总结工作成果，完成报告书，为项目监测和事后评价作准备。第14页/共59页第15页/共59页n评价等级的划分4划分评价工作等级的判据确定判据的原则（1）反映建设项目向地面水排放污染物及相关地面水问题的主要特点；（2）参数的形式简单，其数据在评价大纲编写阶段能够得到。判据的确定（1）与建设项目排污有关的判据：
8、污水排放量、污水水质。（2）与地面水环境有关的判据：受纳水体规模、受纳水体对水质的要求。第16页/共59页判据的档次划分（1）污水排放量：20000m3/d、10000 20000m3/d、5000 10000m3/d、1000 5000m3/d、200 1000m3/d五个档次；（2）污水水质的复杂程度（A污染物类型数，B需预测浓度的水质参数数目）复杂：A3，或A2 且 B 10 中等：A2 且 B 10，或A1且B 7 简单：A1 且 B 7（3）受纳水体规模(水深 10m与10m）大：多年平均流量150m3/s的河流、水面 50km2（水深10m）或 水面 25km2（水深10m）的湖（
9、水库）;中：多年平均流量15150m3/s的河流、水面550km2（水深10m）或 水面2.525km2（水深10m）的湖（水库）;小：多年平均流量15m3/s的河流、水面5km2（水深10m）或 水面 2.5km2（水深10m）的湖（水库）。第17页/共59页判据的档次划分（4）受纳水体对水质的要求：以GB38382019为依据。（IV类）4评价等级化分表划分的原则（1）污水排放量越大，水质越复杂，建设项目的影响越大，评价工作要求越高，评价等级也就越高；（2）受纳水体规模越小，水质要求越高，则对外界影响的承受能力就越小，相应的评价工作就要求越高，评价等级也就越高。地面水环境影响评价分级表第1
10、8页/共59页n评价范围4地表水环境现状的调查范围：应能包括建设项目对周围地面水环境响较显著的区域。确定时，应尽量按照将来污染物排放后可能的达标范围，参考范围表，并考虑评价等级的高低（评价等级高时可取调查范围，略大，反之可略小）后决定。4地表水环境预测范围、评价范围与地面水环境现状调查的范围相同或略小(特殊情况也可以略大)。n评价标准 地面水环境质量标准（GB38382019）、工业企业设计卫生标准（TJ3679）、污水综合排放标准（GB89782019）、农业灌溉水质标准（GB504892）、海水水质标准等。第19页/共59页 地面水环境现状调查环境现状调查范围建设项目环境现状调查范围的确定
11、，需要遵循以下原则：应能包括建设项目对周围地面水环境影响较显著的区域。在此区域内进行的调查，能全面说明与地面水环境相联系的环境基本状况，并能充分满足环境影响预测的要求。在确定某项具体工程的地面水环境调查范围时，应尽量按照将来污染物排放后可能的达标范围、污水排放量的大小、受纳水域的特点，以及评价等级的高低后决定。河流环境现状调查的范围，需要考虑污水排放量大小，河流规模来确定排放口下游应调查的河段长度。湖泊、水库，以及海湾环境现状调查范围，需要考虑污水排放量的大小来确定调查半径或调查面积（以排污口为圆心，以调查半径为半径）。第20页/共59页 环境现状调查时期的要求 1）根据当地的水文资料初步确定
12、河流、湖泊、水库的丰水期、平水期、枯水期，同时确定最能代表这三个时期的季节或月份。2）评价等级不同，对各类水域调查时期要求不同。3）当调查区域面源污染严重，丰水期水质劣于枯水期时，一、二级评价的各类水域应调查丰水期，若时间允许，三级评价也应调查丰水期。4）冰封期较长的水域，且作为生活饮用水、食品加工用水的水源或渔业用水时，应调查冰封期的水质、水文情况。第21页/共59页各类水域在不同评价等级时水质的调查时期一级二级三级河流一般情况，为一个水文年的丰水期.平水期和枯水期；若评价时间不够，至少应调查平水期和枯水期条件许可，可调查一个水文年的丰水期.平水期和枯水期；一般情况，可只调查枯水期和平水期；
13、若评价时间不够，可只调查枯水期一般情况，可只在枯水期限调查河口一般情况，为一个潮汐年的丰水期.平水期限和枯水期；若评价时间不够，至少应调查平水期和枯水期一般情况，应调查平水期和枯水期；若评价时间不够，可只调查枯水期一般情况，可只在枯水期调查湖泊水库一般情况，为一个水文年的丰水期.平水期限和枯水期；若评价时间不够，至少应调查平水期和枯水期一般情况，应调查平水期限和枯水期；若评价时间不够，可只调查枯水期一般情况，可只在枯水期调查海湾一般情况，应调查评价工作期限间的大潮期和小潮期一般情况，应调查评价工作期间的大潮期和小潮期一般情况，应调查评价工作期间的大潮期和小潮期第22页/共59页 调查内容1 水
14、文调查和水文测量 应尽量向有关水文测量和水质监测等部门收集现有资料，当资料不足时，应进行一定的水文调查与水质调查，特别需要进行与水质调查同步的水文测量。一般情况，水文调查与水文测量在枯水期进行，必要时，其它时期（丰水期、平水期等）可进行补充调查。第23页/共59页第24页/共59页第25页/共59页第26页/共59页第27页/共59页n地表水水质监测调查4监测调查的项目常规水质参数：以GB38382019中所列的pH、溶解氧、高锰酸钾指数或化学耗氧量、五日生化需氧量、凯氏氮或非离子氨、酚、氰化物、砷、汞、铬（六价）、总磷以及水温为基础，根据水域类别、评价等级、污染源状况适当删减。建设项目特征水
15、质参数：根据建设项目特点、水域类别及评价等级选定。评价区域的敏感参数：受纳水体敏感的或曾出现过超标而要求控制的污染参数。当受纳水域的环境质量要求较高，且评价等级为一、二级时，应考虑调查水生生物和底质。4监测点位、采样次数等按水质监测规范的要求并参考环境影响评价技术导则-地 面水环境（HJ/T2.393）确定。第28页/共59页n水质现状评价4评价工作原则：主要采用文字分析与描述，并辅之以数学表达式。4评价依据基本依据：地表水环境质量标准和有关法规及当地的环保要求；地表水环境质量标准应采用GB38382019或相应的地方标准；有些水质参数国内尚无标准，可参照国外标准或采用建议的临时标准，所采用的
16、标准应按国家环保局规定的程序报有关部门批准；评价区内不同功能的水域应采用不同类别的水质标准。第29页/共59页n水质现状评价4评价因子的取值 一般情况，采用多次监测的平均值；但如该水质参数变化甚大，则应考虑突出高值的影响，可采用内梅罗(Nemerow)平均值，或其他计算高值影响的平均值。内梅罗平均值几何平均值第30页/共59页测定次数12345DO(mg/l)8.707.608.207.807.10测定次数12345COD(mg/l)14.115.219.717.816.5求内梅罗平均值第31页/共59页n水质现状评价4评价方法单因子指数评价法（标准型指数单元）单因子指数：I Ii i i i
17、/S Si i （第三章为P Pi i=C Ci i/C Csisi）对溶解氧：对pH：式中：溶解氧的评价标准评价：I Ii i值越小水质越好，I Ii i 1 1 则超标，水质不 能满足使用功能的要求。第32页/共59页n水质现状评价4评价方法多项水质参数综合评价法（1）幂指数法：适于水质参数标准指数单元相差较大的场合。（2）加权评价法：用于水质参数标准指数单元相差不大的场合。（3）向量模法：用于突出污染严重的水质参数的影响。（4）算术平均法第33页/共59页n地表水环境影响预测4预测条件的确定预测点的确定：已确定的敏感点；环境现状监测点（利于进行对照）；水文特征突然变化和水质突然变化处的上
18、下游、重要水工建筑物、水文站；需要预测河流混合过程段的水质时，应在该段河流中布设若干预测点；当拟预测溶解氧时，应预测最大亏氧点的位置及该点的浓度；可在排放口附近的适当水域加密预测点，以便确定超标区的范围。第34页/共59页n地表水环境影响预测4预测条件的确定预测时期（1）一、二级评价项目：应分别预测建设项目在水体自净能力最小（通常在枯水期）和一般（通常在平水期）两个时段的环境影响；冰封期较长的水域，当其水体功能为生活饮用水、食品工业用水水源或渔业用时，还应预测此时段的环境影响。（2）三级评价项目或评价时间较短时的二级评价项目：只预测自净能力最小时段的环境影响。第35页/共59页n地表水环境影响
19、预测4预测条件的确定预测阶段（1）所有建设项目均应预测生产运行阶段对地表水环境的影响，且按正常排放和非正常排放两种情况进行预测。（2）同时具备如下3个特点的大型建设项目应预测建设阶段的影响：地表水水质要求较高（III类以上）；进入地表水环境的堆积物较多或土方量较大；建设阶段时间较长（超过1年）。（3）根据建设项目特点、评价等级、地表水环境特点和当地环保部门的要求，决定是否预测服务期满后对水环境的影响。（矿山开发、垃圾填埋场通常作预测）第36页/共59页n地表水环境影响预测4预测方法的选择：数学模式法是最常用的方法。4污染源的简化排放形式的简化：简化为点源、面源。排污口的简化（1）两排污口的间距
20、较近时，可以简化为一个，其位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和。间距较远时，应分别单独考虑。（2）排入小湖（库）的所有排放口可以简化为一个，其排放量为所有排放量之和。（3）排入大湖（库）的两排放口间距较近时，可以简化成一个，其位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和。两排放口间距较远时，可分别单独考虑。第37页/共59页n地表水环境影响的评价4评价范围：与影响预测范围相同。4评价的重点：所有预测点和所有预测的水质参数均应进行各生产阶段不同情况的环境影响（重大性）评价，但应有重点。空间方面，水文要素和水质急剧变化处、水域功能改变处、取水口附近等应作为重点；水质方面，影响较重的水质参数应作
21、为重点。第38页/共59页n地表水环境影响的评价4评价依据的基本资料 水域功能，包括现状功能和规划功能。所采用的水质标准应与环境现状评价相同。河道断流时应由环保部门规定功能，并据以选择标准，进行评价。规划中几个建设项目在一定时期内兴建并向同一地面水环境排污时，应由政府有关部门规定各建设项目的排污总量或允许利用体自净能力的比例（政府有关部门未做规定的可以自行拟定并报环保部门认可）。向已超标的水体排污时，应结合环境规划酌情处理或由环保部门事先规定排污要求。进行评价的水质参数浓度应是其预测的浓度贡献值与基线浓度之和。第39页/共59页n地表水环境影响的评价4评价方法单项水质参数评价方法（1）一般情况
22、建议采用标准指数法。（2）对几个建设项目在一定时期内兴建且向同一地面水环境排污的情况，采样自净利用指数法。在j点的污染物 i 的自净（容量）利用指数Pi,j为：P98 溶解氧 的自净（容量）利用指数为：Pi,j1：污染物i在j点没有超过允许利用容量。Pi,j 1：污染物i在j点已超过允许利用容量。自净能力容许利用率第40页/共59页（3）环境现状已经超标的情况，可以采用标准指数法。多项水质参数综合评价：建议采用与环境现状评价相同的方法（幂指数法、加权平均法、向量模法、算术平均法）。第41页/共59页n地表水环境影响的评价4对拟建项目选址、生产工艺和废水排放方案的评价 分别给出各种方案的预测结果
23、，再结合环境、经济、社会等多重因素，从水环境保护角度推荐优选方案，方案的比较可用专家咨询法和数学规划法。4环保措施 环保措施包括污染消减措施和环境管理措施。一般原则（1）对消减措施的建议尽量做到具体、可行，要评述消减措施的环境效益或做些简单的技术经济分析。（2）环境管理措施的建议包括环境监测、水土保持措施、防止泄漏等事故发生的措施、环境管理机构设置的建议等。第42页/共59页n地表水环境影响的评价4环保措施常用的消减措施（1）实施清洁生产（最根本的措施）；（2）推行节约用水和废水再用，对排放的废水采用适宜的处理措施；（3）在项目建设期建雨水拦蓄池、种植速生植物等；（4）施用农用化学品的项目，安
24、排好化学品的施用时间、施用率、施用范围等；（5）采取生物、化学、管理、文化和机械手段一体化的综合方法；（6）利用人工湿地控制非点源污染；（7）通过排污交易保持排污总量不增长。提出拟建项目建设和投入运行后的环境监测方案和管理措施。第43页/共59页 河流水质预测模型n预测模型的选择4在河段内有支流汇入，且沿河有多个污染源，采用多河段模型；4废水排入河流后与河水迅速完全混合后的浓度，持久性污染物与河水完全混合后的浓度预测，可采用零维模型；4污染物浓度在断面上比较均匀分布的中小型河流的水质预测，采用一维模型；4污染物浓度在垂向比较均匀，而在纵向和横向分布不均匀的大河，采用二维模型。4对水面宽、深，流
25、态复杂的河流的水质预测，应采用三维模型。第44页/共59页n河流中污染物的混合和衰减模型4完全混合模型（零维）式中：C 废水与河水完全混合后污染物的浓度，mg/L Qp 排污口上游来水流量，m3/s Cp 上游来水的水质浓度，mg/L Q E 污水设计流量，m3/s CE 污水设计排放浓度，mg/L模型的适用对象：（1）废水与河水迅速完全混合后的污染物浓度计算；（2）污染物是持久性污染物，废水与河水经一定的时间（距离）完全混合后的污染物浓度预测。第45页/共59页4污染物与河水完全混合所需的距离混合过程段距离充分混合：当断面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5%时，可以认为达到充
26、分混合。混合过程段距离 L的计算 a 排放口到岸边的距离，m B 河流宽度，m u x 河流的平均流速，m/s 第46页/共59页4一维模型稳态条件下的一维混合衰减模型若x=0时，cc0，上式的解为：Ex 废水与河水的纵向混合系数，m2/sK 污染物的衰减系数，1/s忽略扩散作用时，模型的解为：模型的适用对象：污染物浓度在断面上分布均匀的中小型河流的水质预测(5 to calculate the example)c0-起始断面水质浓度mg/L；K-衰减系数1/d；x断面间河段长m;u河段平均流速 m/s预测断面水质浓度mg/L第47页/共59页1）河流充分混和段2）非持久性污染物3）河流为恒定
27、流动4）废水连续排放 对于持久性污染物，在沉降作用明显的河流中，可以采用综合削减系数K替代上式中的（K1K3）来预测污染物浓度沿程的变化。第48页/共59页BODDO耦合模型（SP模型）模型的基本假定：（1）BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应；（2）反应速率常数是定常的；（3）耗氧是由BOD衰减引起的，溶解氧来源则是大气复氧。模型方程：或 模型的解析解：注意：及的计算采用完全混合模型的计算式。K1-BOD衰减(耗氧)系数,1/dK2-河流复氧系数，1/d第49页/共59页BODDO耦合模型（SP模型）溶解氧最低浓度点：这是人们最关心的临界点，令d D/dt=0可得：（临界距离 xc=?）第
28、50页/共59页适用条件：河流充分混合段污染物为耗氧性有机污染物需要预测河流溶解氧状态河流为恒定流动污染物连续稳定排放第51页/共59页4多维模型二维稳态混合衰减模式 对污染物在岸边排放的情况：对污染物非岸边排放的情况：a 排放口到岸边的距离,m c(x,y)-(x,y)点污染物垂向平均浓度，mg/LH平均水深，m B河流宽度，m My横向混合系数 m2/s第52页/共59页适用条件1）平直、断面形状规则河流混合过程段；2）持久性污染物；3）河流为恒定流动；4）连续稳定排放；5）对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式第53页/共59页 湖泊（水库）水质预测模型n完全混合模型 基本假定：湖泊（
29、水库）为一个均匀混合的水体，即湖泊（水库）中某种营养物的浓度随时间的变化率是输入、输出和沉积的该营养物的量的函数。适用条件：停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库。第54页/共59页动态 模式：平衡模式：第55页/共59页适用条件：1）小湖（库）2）非持久性污染物3）污染物连续稳定排放4）预测需反映随时间的变化时采用动态模式，只需反映长期平均浓度时，采用平衡模式。第56页/共59页45 开发行动对地表水影响的识别n工业建设项目4建设期4运行期：石油炼制工业、钢铁工业、铝和有色金属生产、化学工业、食品工业、制浆和造纸业。n水利工程n农业和畜牧业开发n矿业开发n城市污水处理厂和垃圾填埋场第57页/共59页总 结g基本内容：污染源负荷的估算；水体的自净；水质模型（河流、河口、湖泊）；开发行动对地表水影响的识别；地表水环境影响评价的工作程序、评价等级和评价标准；工程分析、环境调查和水质现状评价；地表水环境影响预测的条件确定、方法选择、污染物与水体的简化；地表水环境影响的评价。g特别重要的几个方面（难点）需氧量、BOD浓度的计算；水质模型的选择与应用（完全混合模型、S-P模型）；水质现状评价，地表水环境影响评价。第58页/共59页谢谢您的观看！第59页/共59页