水环境评价与保护

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少。
定性、半定量性 定性、半定量性


16
三、影响预测
2、水环境影响评价中常用的数学模型
(1)地表水水质数学模型类别 水质数学模型是描述水体中污染物随时间和空间迁移转化
规律的数学方程(微分的、差分的、代数的等)。 水质模型的建立可以为排入河流中污染物的数量与河水水
质之间提供定量描述,从而为水质评价、预测及影响分析提 供依据。
(1
1 4Ek2 / v2 )
34
BOD : DO :
dL dt
k1L
dD dt
k1L
(4 35)
三、影响预测
k2D
(4
36)
边界条件:L(x) x0 L0
O(x) x0 O0
解:
L L0 ek1x / v L0ek1t
(4 37)
D k1L0 (ek1t ek2t ) k2 k1
4
一、地表水环境质量现状评价
1、单项水质参数评价
单因子指数:
(超标倍数)
Sij
Cij Csi
(4-1)
Sij —i 污染物在j点的单因子指数,mg/L Cij —i 污染物在j点的浓度,mg/L Csi —i 污染物的评价标准,mg/L
5
一、地表水环境质量现状评价
DO的单因子指数为:
SDO, j
30
三、影响预测
(1)单纯混合模型
C CpQp ChQh Qp Qh
(4 21)
31
三、影响预测
(2)零维模型
V
dC dt
QC0
QC
S
rV
V
dC dt
Q(C0
C)
S
rV
V
dC dt
Q(C0
C)
kCV
C C0 C0 1 k(V ) 1 kt Q
(4 22) (4 23) (4 24)
为了减少模型的复杂性和减少所需的资料,对河床规整 ,断面不变、污染物排入量不变的河流系统,水质模型往往 选用稳态的,但这种选择不能充分评价时变输入对河流系统 的影响。选择的水质模型必须反映所研究的水质组分,而且 应用条件必须和现实条件接近。
24
三、影响预测
目前,在水质模型的研究中,比较多地关注了 河流中的生化需氧量和溶解氧之间关系的模型 ,碳和氮的形态的模型,热污染模型,细菌自 净模型等。这些模型相对比较成熟。
对重金属、复杂的有机毒物的水质模型了解 得较少。
对营养物的非线性和时变的交互反应了解得 更少。
25
三、影响预测
(2)污染物在环境介质中的运动 1)推流迁移
指污染物随着流体在x、y、z三个方向上平移运动所产生的 迁移作用,也称平流迁移。平流迁移只改变污染物所处的位 置,并不改变污染物的浓度。 2)分散稀释 指污染物在环境介质中通过分散作用得到稀释,分散的机理 是:分子扩散、湍流扩散、弥散
1、生物指数法 2、指示生物法 3、一般描述法
11
第三节 水环境影响评价
一、评价等级和工作程序 1、评价等级(工作等级)
工作等级:指需要环境影响评价和各专题工作深度的划分。 三个工作等级。 ①建设项目的工程特点
工程性质、工程规模、能源及资源(包括水)的使用量及类型、 污染物排放特点(排放量、排放方式、排放去向、主要污染物种类、 性质、排放浓度)等。 ②建设项目所在地区的环境特征
27
三、影响预测
3)降解和转化 环境中的污染物可以分为持久性和非持久性两大类。 持久性污染物进入环境后,无降解和转化作用,其总量不 改变。 非持久性污染物进入环境后,会因为降解和转化作用使其 浓度进一步降低。如:沉淀作用、气液交换作用、吸附作用 、化学变化、生物作用等。
28
三、影响预测
(3)水质模型基本方程 P110
19
三、影响预测
按描述水质组分的多少分类,分为单一组分和多组分的水质 模型。 水体中某一组分的迁移转化与其它组分没有关系。描述这种 组分迁移转化的水质模型称为单一组分的水质模型。 水体中一组分的迁移转化与另一组分(或几个组分)的迁移转 化是相互联系、相互影响的,描述这种情况的水质模型称为 多组分的水质模型。
26
三、影响预测
分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。 湍流扩散是湍流流场中质点的各种状态(流速、压力、浓 度等)的瞬时值相对于其时段的平均值的随机脉动而导致的 分散现象。 弥散作用是由于横断面上实际的流速分布不均匀引起的, 在用断面平均流速描述实际的运动时,就必须考虑一个附加 的、由流速不均匀引起的作用-弥散。 扩散(分子、湍流、弥散)过程服从Fick第一定律,其扩 散的质量通量与扩散物质的浓度剃度成正比。
BOD :
v Lx三 E、影x2L2 响 k预1L 测
DO :
v
O x
E
2O x2
k1L
k2 (Os
O)
边界条件:L(x) x0 L0
O(x) x0 O0
解:
L L0 e1x
O
OS
(OS
O0 )e2x
k1
k1 k2
L0 (e1x
e2x )
1
v 2E
(1
1 4Ek1 / v2 )
2
v 2E
22
三、影响预测
按其它方法分类,可把水质模型分为水质-生态模型 ;确定性模型和随机模型;集中参数模型和分布参 数模型;线性模型和非线性模型等。
23
三、影响预测
选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化规律 有相当的了解。
在流动的河流中,平流迁移往往占主导地位,对某些组 分可以忽略扩散项;在受潮汐影响的河口中,扩散项必须考 虑而不能忽略;这两者选择的模型就不应一样。
第三章 水环境质量评价
第一节 概述 第二节 水环境质量现状评价 第三节 水环境影响评价 第四节 应用实例
1
第一节 概述
1、水体分类
2、水体污染
P98
3、水体污染源
4、评价参数
P99
2
第二节 水环境质量现状评价
它一般是利用近期(近三、五年)的水环境要素质 量的监测资料,来研究水环境质量的时间和空间规 律,评价当前水环境质量的好坏,为进行水环境影 响评价和区域环境污染综合防治提供科学依据。
20
三、影响预测
按水体的类型可分为:河流水质模型、河口水质模型(受潮汐 影响)、湖泊水质模型、水库水质模型和海湾水质模型等。 河流、河口水质模型比较成熟,湖泊、海湾水质模型比较复 杂,可靠性小。
21
三、影响预测
按水质组分分类可分为:耗氧有机物模型(BOD—DO 模型),无机盐、悬浮物、放射性物质等的单一组分 的水质模型,难降解有机物水质模型,重金属迁移 转化水质模型。
(4 38)
c(O)
c(OS
)
D
c(OS
)
k1L0 k2 k1
(ek1t
只能应用于可能建 立模型的情况下, 并且,数学模型只 是对实际情况的概 括和近似处理,必 须对数学模型进行 修正和验证。
需要有合适的实 验条件和必要的 基础数据,且制 作复杂的模型需 要较多的人力、 物力和时间。
参照现有相似工 根据专家的经验
程对环境的影响, 来判断建设项目 来推测拟建项目 对环境的影响。 对环境的影响。 省时、省力、耗 省时、省力、耗资 资少。
两个时段:冬、夏两季,或丰、枯水期。
15
三、影响预测
(2)预测方法的选择
数学模式法、物理模型法、类比调查法、专业判断法。
方法
数学模式法 物理模型法 类比调查法 专业判断法
特点 局限性
能给出定量的预测 结果,但需一定的 计算条件和输入必 要的参数、数据。
定量化程度高, 再现性好,能反 映比较复杂的环 境特征。
j
1 m
m
Si, j
i 1
Si,j 是污染 物i 在j 点
的单因子 评价指数 。
Sj 是j点的
水质综合 指数。
Wi 是i 污染
物的权重 值。
8
二、地表水体底质的评价
Si
Ci Li
SN
Si2最大+Si2平均 2
(4 7) (4-8)
9
三、地下水质量评价方法
1、统计法 2、综合指数法
10
四、水环境质量生物学评价
6
一、地表水环境质量现状评价
pH的单因子指数为:
SpH, j
7.0 pH j 7.0 pHSd
pH j 7.0
(4 5)
SpH, j
pH j 7.0 pHSv 7.0
pH j 7.0
(4 6)
式中,SpH,j----河流或湖(库)、海中j点的pH单因子指数;
pHj-----河流或湖(库)、海中j点pH实测值; pHSd----pH评价标准中规定的pH值的下限;
pHSv----pH评价标准中规定的pH值的上限;
7
一、地表水环境质量现状评价
2、多项水质参数综合评价
m
幂指数法:S j
SiW, ji
0 Wi 1
m
Wi 1
来自百度文库
i 1
i 1
m
加权平均法:S j WiSi, j
m
Wi 1
i 1
i 1
m
1
向量模法:S j [ Si2, j ]2
i 1
算术平均法:S
从时间上考虑,要掌握不同时期、不同季节污染物 动态变化规律;从空间上考虑,需要掌握水体的不 同位置、不同深度水环境质量参数的变化规律。
3
第二节 水环境质量现状评价
水环境质量评价包括地表水、地下水、水生生物、底质 等的评价。 一、地表水环境质量现状评价 水环境指数法、生物学评价法、概率统计法
水环境指数法:将水质的历史资料(近期3-5年)和现 场监测数据整理分析,采用水环境指数计算法,进行现 状评价。
C t
x
(vxC)
y
(vyC)
z
(vzC)
x
(Dx
C ) x
y
(Dy
C y
)
z
(Dz
C z
)
S ( x,
y,
z,t,C)
(4-20)
29
三、影响预测
3、常用的河流水质模型 (1)单纯混合模型 (2)零维模型 (3)一维水质模型 (4)BOD-DO耦合模型 (5)二维水质模型 (6)河流pH模型
DO f DO f
DO j DOS
DO j DOS (4 2)
SDO, j
10 9
DO j DOS
DO f 468 /(31.6 t)
DO j DOS
(4 3) (4 4)
式中,SDO,j---溶解氧在j点的单因子指数 DOf---饱和溶解氧的浓度,mg/L, DOj---溶解氧在j点的实测浓度,mg/L DOS---溶解氧的评价标准,mg/L, t--------水温,C
17
三、影响预测
按时间特性分类,分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的水质模 型称为静态模型(或稳态模型)。
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三、影响预测
按水质模型的空间维数分类;分为零维、—维、二维、三维 水质模型。
完全混合反应器:零维的水质模型。 描述水质组分的迁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。 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。
V是河流
的体积 ,m3。
(4 25)
32
三、影响预测
(3)一维水质模型 方程(4-20)简化为:
C (vC ) (D C ) S
t x
x x
(4 26)
d2C dx2
v D
dC dx
K1 C D
0
D
d2C dx2
v dC dx
K1C
0
(4 29) (4 29)
33
(4)
BODDO耦 合模型
自然环境特点、环境质量现状及社会经济环境状况等。 ③国家和地方政府所颁发的有关法律法规
包括环境质量标准和污染物排放标准。
12
二、环境影响识别
1、对地表水水量和水质影响的识别 建设项目对水可能产生的影响包括直接影响和二次影响两
部分。 直接影响: (1)对当地水资源供需平衡的影响;(2)对河水水量时空变化的 影响;(3)建设项目排水对受纳河水水质的影响。 二次影响: (1)水环境状况的变化对水生生物的影响;(2)水质变化对用水 的影响;(3)水量变化对河道冲淤的影响;(4)水循环变化对下 游地区环境的影响;(5)水位变化对上、下游地区的影响;(6) 水量减少,河口咸化。
1、预测工作的准备 (1)预测条件的确定 1)等于和略小于现状调查的范围,与已确定的评价范围一致。 2)预测点的确定:敏感点、水质监测点、水文特征与水质突变处、水源 地、重要的水工建筑物,为了预测河流混合过程段,应在该段布点;在排 污口下游附近可能出现超标,为了预测超标范围,应自排污口起由密而疏 布设若干预测点;预测混合过程段和超标范围的预测点可以互用。 3)预测时期和阶段 三个阶段:建设阶段、生产运营阶段、服务期满或退役阶段;
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二、环境影响识别
2、评价因子的筛选: P105
ISE ChQh (CS Cp)Qp
ISE-污染物排序指标 Ch-污染物排放浓度,mg/L Qh-废水排放量,m3/s Cs-污染物排放标准,mg/L Qp-河水的流量,m3/s, CP-河流上游污染物浓度, mg/L
(4 9)
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三、影响预测
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