水环境质量评价和影响预测

环境质量评价与系统分析
6. 水环境质量评价和影响预测
• 6.1 水体与水体污染
• 6.1.1 水体和水体污染 • 6.1.2 水体污染物及污染源 • 6.1.3 水体污染类型
• 6.2 河流水质模型
• 6.2.1 河流水质模型简介 • 6.2.2 河流的混合稀释模型 • 6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 • 6.2.4 非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 • 6.2.5 Streeter-Phelps（S-P）模型 • 6.2.6 河流水质模型中参数估值
• 6.3 湖泊水库模型与评价
• 6.3.1 湖泊环境概述 • 6.3.2 湖泊环境质量现状评价 • 6.3.3 湖泊环境预测模式
• 6.4 地面水环境影响评价
• 6.4.1 评价目的、分级及程序 • 6.4.2 环境影响评价大纲
6.1 水体与水体污染
• 6.1.1 水体和水体污染
• 按水体所处的位置可把它分为三类：地面水水体、地下水水体、海洋。 这三种水体中的水可以相互转化，它通过水在自然界的大循环和小循环 实现。三种水体是水在自然界的大循环中的三个环节。
• 按描述水质组分分类，分为单一组分和多组分的水质模 型。水体中一组分的迁移转化与另一组分(或几个组分)
6.2.2 河流的混合稀释模型
背景段
混合段
均匀混合段
河水Q(m3/s)， 污染物浓度为C1(mg／L)
污染物浓度为C2 (mg／L) 废水流量为 q(m3/s)
混合系数a ， 稀释比n 定义
混合过程段的污染物浓度 Ci 及混合段总长度 L
a Qi Q
n Qi aQ qq
Ci

C1Qi Qi
C2q q

C1aQ C2q aQ q
混合过程段的混合系数a 是河 流沿程距离 x 的函数，
3
Ln


2.3

lg
aQ (1
q a)q

a(x) 1 exp( b) 1 (Q / q) exp( b)
河流水质模型简介
• 为了选择使用的方便，可以把它们按不同的方法进行分 类。
• 按时间特性分类，分动态模型和静态模型。
• 按空间维数分类；分为零维、—维、二维、三维水质模 型。当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时， 即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情况 的水质模型称为零维的水质模型。描述水质组分的迕移 变化在一个方向上是重要的，—另外两个方向上是均匀 分布的，这种水质模型称为一维水质模型。描述水质组 分的迁移变化在两个方向上是重要的，在另外的一个方 向上是均匀分布的，这种水质模型称为二维水质模型。 描述水质组分，迁移变化在三个方向进行的水质模型称 为三维水质模型。
Lb
0.0675uB 2
Dy
若断面上最大浓度与最小浓度之差不超过5％，认为达到均匀混合。 完成横向均匀混合的断面的距离称为完全混合距离。
中心排放情况，
Lm
0.1uB2 Dy
岸边排放情况，
Lm

0.4uB 2 Dy
例6-2
• 在河流岸边有一连续稳定排放污水口，河宽 6.0m，水深 0.5m，河水流速0.3m/s，横向扩散系数 Dy=0.05m2/s，求污水到达对岸的纵向距离Lb和完全混合的纵向距离Lm。若污水排放口排放量为 80g/s。说明在到达对岸的纵向距离Lb断面浓度C(Lb,B)、C(Lb,0), 完全混合的纵向距离断面浓度 C(Lm,B)、C(Lm,0)各是多少？
• 水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体 的部分区域或一定的时间内，这两种过程总有一种过程是相对主要的过 程。它决定着水体污染的总特征。这两种过程的主次地位在一定的条件 下可相互转化。
• 6.1.2 水体污染物及污染源
• 造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质或能量都称为水体污 染物。
6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型
1.
均匀流场中的扩散方程
C
2Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
在均匀流场中的一维扩散方程成为： t Dx x 2 u x x
水深方向(z方向) 均匀混合，x 方向和
y 方向存在浓度梯度时，二维扩散方程：
C t

Dx
2C x 2
Dy
2C y 2
ux
放连续点源水质模型的解为
C(x, y) uh
2Q
4Dy
x
/
u
exp
y2u 4Dy x


exp

(2B 4Dy
y)2 u x

完成横向均匀混合的距离
断面上河对岸浓度达到同一断面最 大浓度的5％，定义为污染物到达对岸。 这一距离称为污染物到达对岸的纵向 距离，
• 水体污染物的种类繁多，从不同的角度可将水体污染物分为各种类型。 按理化性质分类可分为物理污染物、化学污染物、生物污染物综合污染 物。按形态分类可分为：离子态(阳离子，阴离子)污染物、分子态污染 物、简单有机物、复杂有机物、颗粒状污染物。按污染物对水体的影响 特征分类可分为感官污染物、卫生学污染物、毒理学污染物、综合污染 物。
• 6.1.3 水体污染类型
• 有机耗氧性污染、化学毒物污染、石油污染、放射性污染、富营养化污 染、致病性微生物污染
6.2 河流水质模型
• 6.2.1 河流水质模型简介 • 6.2.2 河流的混合稀释模型 • 6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 • 6.2.4 非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 • 6.2.5 Streeter-Phelps（S-P）模型 • 6.2.6 河流水质模型中参数估值
C uh
Q
4D y
x
/
u
exp


y 2u 4Dy x

式中 Q 是连续点源的源强 (g/s)，结果 C 的单位为(g/m3= mg/L)。
考虑河岸反射时移流扩散方程的解 C(x, y) 2uh
Q
4Dy x
/
u
exp


y2u 4Dy x

河宽为 B，只计河岸一次反射时的二维静态河流岸边排
C x
uy
C y
Dx—— x 坐标方向的弥散系数；ux—— x方向的流速分量；Dy—— y 坐 标方向的弥散系数；uy—— y方向的流速分量。
6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型
2 无限大均匀流场中移
流扩散方程的解
C
2C
2C
u x Dx x 2 Dy y 2
若在无限大均匀流场中，坐标原点设在污染物排放点，污染物浓度的 分布呈高斯分布，则方程式的（解6-13为） 。