水环境评价与保护

少。
定性、半定量性 定性、半定量性
质
质
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）。
18
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；
13
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)
14
三、影响预测