4环境影响预测方法

根据水流连续性定律，可以写出各断面的流量、BOD的平衡关系：
L QL ( Q Q ) L q o , i o , i e , i e , i d , i i i
根据S-P模型可以写出从断面i-1到断面i之间的BOD衰减关系：
L L ei , i 1 0 ,i 1
式中， i
e
下面来求解分散方程 根据水流紊动扩散规律，有
1 ' ' C uCd AE x AA x
对于分散项，假设可采用类似的表达式反映，即
1 ˆdAE C ˆ uC L A x A
将上两式代入分散方程，则
C C 1 C U A ( E E ) L x t x A x x
4. 环境影响预测方法
4.1 地表水环境影响预测方法
4.1.1 废水排放量的预测方法 4.1.2 地表水中污染物迁移转化过程预测
4.2 大气环境影响预测方法
4.2.1 大气污染物扩散过程 4.2.2 影响大气污染的主要因素 4.2.3 大气污染预测模式
4.3 土壤环境影响预测方法 4.4 噪声环境影响预测方法 4.5 固体废物及垃圾影响预测方法

三维紊动扩散方程
2 2 2 C C C C E E E x y z 2 2 2 t x y z
Ex,Ey,Ez—紊动扩 散系数

在物质输送过程中有质量输入或者输出
2 d C C 2 D C E S i 2 d t X i
d C C C C C u v w t t x y z d
同时，根据质量守恒原理，可以写出
O QO ( Q Q ) O q o , i o , i e , i e , i d , i i i
令

k ( ) 1 , i i i e , i e , i ,i O ( 1 ) i s i k k 2 , i 1 , i
k t 2 , i i
③
④
多宾斯-康布模型
1939年Dobbins-Camp在S-P模型基础上，提出了 考虑底泥耗氧和光合作用复氧的模型：
d L (k k LB 1 3) d t d D kL P 1 k 2D d t
④
⑤
欧康纳模型
1961年D.O’Conner在S-P模型基础上，考虑硝化过 程对溶解氧变化的影响后，提出修正模型：
（5）一维多河段水质模型
① ②
a.
b. c. d.
河流的分段和概化 在河流上设置分段断面一般可按下列原则： 在河流断面形状发生剧烈变化处； 支流或废水的输入处； 取水或引水处； 其他需要设立断面的地方。
②
一维多河段BOD模型
Q Q Q q o , i e Hale Waihona Puke Baidu i d , i i
Q e,i Q o,i 1
水温对大气复氧系数的影响
T 2 0 k k 2 2 ,2 0 r
水生植物的光合作用是水体复氧的另一个重要来源
O p t
4.1.2.2 河流水质模型
（1）完全混合模型
QC1 qC2 C Qq
（2）河流pH模型 ① 充分混合段 ② 混合过渡段 ③ （3）河流水温模型 ④ 初始断面水温 ⑤ 平衡温度 ⑥ 一维日均温度
k1,iti
将上式代入，则得到各个断面的BOD浓度公式：
L a L b o , i i 1 o , i 1 iL i
式中， a i 1
( Q Q i 1 e , i d , i)
Q o , i
; b q Q i i/ o , i
很显然，上式表达了一组递推公式，可以写成矩阵形式：
L L x p ( k t ) 0e 1
k L 1 D 0[ e x p ( k t )e x p ( k t ) ] D e x p ( k t ) 1 2 0 2 k k 2 1
如果以河流的溶解氧来表示，那么
k L 1 0 O O D O [ e x p ( k t ) e x p ( k t ) ] D e x p ( k t ) s s 1 2 0 2 k k 2 1
③
q—每人每日排 水定额 N—人口总数 Ks —总变化系数
4.1.1.2 非点源废水量
4.1.2 地表水中污染物迁移 转化过程预测
4.1.2.1 地表水中污染物迁移转化机制 4.1.2.2 河流水质模型 4.1.2.3 河口及感潮河流水质模型 4.1.2.4 湖泊、水库水质模型
4.1.2.1 地表水中污染物迁移转化机制
③
硝化反应
dLN kN LN dt
硝化过程可以认为符合一级反应动力学，即
④
脱氮反应
H N O H N O H N O N H O H N H 3 2 2 2 2 2 3
⑤
水体中硫化物的反应
（4）水体中的耗氧与复氧过程
废水进入地表水体后，随着污染物在水体中 的迁移，由于下列几种原因而消耗河水中的溶解 氧： 河水中含碳化合物被氧化而引起耗氧； 河水中含氮化合物被氧化而引起耗氧； 河床底泥中的有机物在缺氧条件下，发生厌氧分 解，产生还原性气体，消耗水中的氧； 晚间光合作用停止时，由于水生植物的呼吸作用 而耗氧； 废水中其他还原性物质引起水体的耗氧。
2 C C C C C u v w ED C 2 i t x y z X i
（2）污染物在地表水中的分散
河流一维污染物迁移基本方程 以明渠为例建立剪切流的一维分散方程

通过下游断面的扩散物质流量： I d I u C d A
式中
DO s O
淡水中饱和溶解氧浓度为：
468 Os 31.6 T
下面来讨论大气复氧速率系数k2 大气复氧速率系数k2是水流流态和温度等因素的函数，大 多采用经验公式估算，其基本形式为：
U 2 k 2 1 3 h 实际上，大气复氧系数与氧分子迁移速率系数成正比，即
k2 kL / h
任意点的实际流速可以分解为三部分：断面平均流速、脉动流速和该 点时均流速与断面平均流速的差值，即
' ˆ u U u u
同理，断面上任意点的瞬时浓度也可以表达为：
' ˆ C C C C
则
' ' ˆ ˆ u C d AA U C ( u Cu C ) d A A A



河水中溶解氧的来源有： 上游河水或有潮汐河段海水所带来的溶解氧； 排入河中的废水所带来的溶解氧； 河水流动时，大气中的氧向水中扩散、溶解；

水体中繁殖的光合自养型水生植物，白天通过光 合作用放出氧气，溶于水中。
①
流水中有机物的耗氧
k t 1 Y L L L ( 1 e ) C C 0 C C 0
水体中有机物的碳化耗氧量CBOD：
水体中有机物的硝化耗氧量NBOD：
k t N Y L ( 1 e ) N N 0
水流中BOD的总耗氧量：
k ( t t ) k t N a 1 Y L ( 1 e ) L [ 1 e ] C 0 N 0
②
水生植物呼吸耗氧
d Y3 R dt
dL (k1 k3)L dt dLn k n Ln dt
d D kL kL kD 1 n n 2 d t
该模型的解为：
(k k ) t 1 3 L L e 0
kNt L L e N k L k L ( k k ) t k t k t k t k t 1 0 N N 13 N 2 2 2 D D e [ e e ] ( e e ) 0 kk ( k ) k k 2 1 3 2 N
( C A ) ' ' ˆ ˆ [ A U C ( u Cu C ) d A ] t x A
将连续方程代入上式后化简，得到分散方程：
C C 1 ˆ 1 ' ' ˆ U u C d A u C d A t x A x A x A A
（4）河流的BOD-DO耦合模型
① ②
a.
b. c.
S-P模型 基本假设： 河流中的BOD衰减和DO的复氧都是一级反应 反应速度是恒定的 河流中的耗氧是由BOD，而河流中的溶解氧来源是大气 复氧
该模型是BOD-DO耦合模型，形式为：
dL k1 L dt
dD k1L k2D dt
其解析解为：

k t 1 , i i



将上两式代入溶解氧计算式，整理得到：
Q Q q e , i d , i i O ( O L ) O o , i o , i 1 i 1 o , i 1 i 1 i 1 i Q Q o , i o , i
再令

这就是河流一维污染物迁移基本方程
2 C C C U E M 2 t x x
（3）污染物在水流中的衰减
① ②
有机物在河流中的衰减变化 含碳化合物的氧化
dLC k1 LC dt
可以用一级动力学反应式来表达含碳有机物在水流中的衰减变化
对上式积分得到
kt 1 L L e C C 0
4.1 地表水环境影响预测方法
4.1.1 废水排放量的预测方法
4.1.1.1 点源废水排放量预测方法
（1）实测法 （2）估值法—排污系数推算法 qN K s 居民生活污水排放量 Qs 86400 工业废水排放量 ① 按定额用水量指标估算 ② 按万元工业产值综合排污系数估算 QA
③
水体底泥耗氧
dY4 kb Lb dt
水体底泥耗氧可用下式表达：
④
⑤
⑥
水体复氧
大气中的氧溶解到水体中的现象叫做大气复氧。 大气复氧的机理可归纳为三类： 分子扩散理论模式 双膜理论模式 渗透理论模式
由于大气复氧引起的液相中溶解氧含量的变化可用下式计算：
d O d D k2D d t d t
A

( u C d A ) d x xA
dt时段内扩散物质之差：
uCdAdxdt x A
污染物量之差与污染物增量相等：
( C A d xd ) t u C d A d x d t t x A
(C A ) u C d A t xA
Q Q Q Q Q Q e , i d , i e , i d , i e , i d , i , , i 1 i 1i 1 i 1i 1 i 1 Q Q Q o , i o , i o , i
A L B L g o
故
1 1 L AB L Ag o
③
一维多河段DO模型
kt 2 ,1 i i 1 0 ,1 i
根据S-P模型，可以写出第i断面的溶解氧DO计算式：
k L kt kt kt 1 ,1 i 0 ,1 i 1 ,1 i i 1 2 ,1 i i 1 2 ,1 i i 1 O O e [ e e ] O ( 1 e ) e , i s k k 2 i 1 1 ,1 i
在工程上，最关心的是溶解氧浓度最低点——临界点。 临界点的氧亏值为：
k 1 D L x p ( kt c 0e 1 c) k2
②
托马斯模型
1937年H.Jr.Thomas在S-P模型基础上，增加了因悬浮 物沉降作用对BOD去除的影响，模型方程为：
dL (k1 k3)L dt dD k1L k2D dt
（1）污染物在地表水中的扩散 水体中污染物的扩散包括： ① 分子扩散 ② 对流扩散 ③ 紊动扩散 三维静水分子扩散方程
2 2 2 C C C C D 2 2 2 t x y z
D—分子扩散系数

三维动水对流扩散方程
2 2 2 C C C C C C C u v w D 2 2 2 t x y z x y z