第五章 地表水環(huán)境影響評(píng)價(jià).ppt

1、1，2020/8/3，第5章，地表水環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2，2020/8/3，內(nèi)容，3，2020/8/3，1.1概況，水體，海洋，河流，湖泊，水庫(kù)，地下水，地表水，河流，河口，海洋，湖泊(水庫(kù))，濕地和其他水體。地表水的污染和自凈，5，2020/8/3，1.2地表水資源和水循環(huán)有兩層含義：地表水資源的大循環(huán)和小循環(huán)極其有限，圖3水文循環(huán)示意圖，1。地表水的污染和自凈，6，2020/8/3，1.3水污染，定義為人類活動(dòng)和自然過(guò)程的影響會(huì)惡化感官特性(顏色、氣味、味道、透明度等)。)，物理和化學(xué)性質(zhì)(溫度、氧化還原電位、導(dǎo)電性、放射性、有機(jī)和無(wú)機(jī)材料成分等。)，水生生物組成(種類、數(shù)量、形狀和質(zhì)量等。)

2、，以及海底沉積物的數(shù)量和成分，從而破壞了水體的原有功能。1。地表水污染和自凈，7，2020/8/3，1.3.1水污染來(lái)源，表1水污染來(lái)源分類(指南)，1。地表水污染和自凈，8，2020/8/3，a .點(diǎn)污染源，定義為城鎮(zhèn)生活污水和工業(yè)企業(yè)通過(guò)管道和溝渠收集并排入水體的廢水。生活污水：來(lái)自家庭、商業(yè)、機(jī)構(gòu)、學(xué)校、餐館、旅游服務(wù)和其他城市公共設(shè)施。工業(yè)廢水：它來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，其數(shù)量和質(zhì)量隨生產(chǎn)過(guò)程而變化。1.地表水污染與自凈，9，2020/8/3，點(diǎn)污染源估算，基于實(shí)際測(cè)量方法的物質(zhì)平衡法(類比法)，1。地表水污染和自凈，10，2020/8/3，表2。一些行業(yè)的污染物排放系數(shù)，1。地表水污染與自

3、凈，11主要包括：城市排水、農(nóng)田排水、農(nóng)村生活廢水、礦山廢水、零星小畜禽養(yǎng)殖廢水、大氣污染物通過(guò)重力沉降和沉淀進(jìn)入水體造成的污染廢水。1.地表水污染與自凈，12，2020/8/3，非點(diǎn)源污染是指大氣、地面和土壤中的污染物(城市垃圾、農(nóng)村畜禽糞便、化肥、農(nóng)藥、重金屬等有毒物質(zhì)或農(nóng)田中的有機(jī)物質(zhì))在降雨徑流的淋溶和沖刷作用下進(jìn)入河流、湖泊、水庫(kù)、海洋等受納水體所造成的污染。Parry R .1998).美國(guó)清潔水法修正案(1997年)將非點(diǎn)源污染定義為：污染物以大面積、分散和痕量的形式進(jìn)入地表和地下水體。，1。地表水污染與自凈，13，2020/8/3，非點(diǎn)源污染，城市非點(diǎn)源負(fù)荷不透水下墊面主要是農(nóng)

4、田非點(diǎn)源負(fù)荷透水下墊面，1。地表水污染和自凈問(wèn)題，城市雨水是通過(guò)雨水管道非點(diǎn)源排放還是點(diǎn)源排放？農(nóng)村分散生活污水和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)廢水收集后排放。它是點(diǎn)源還是非點(diǎn)源？1。地表水污染與自凈，15，2020/8/3，1.3.2水污染物，耗氧有機(jī)污染物，營(yíng)養(yǎng)素，水中有機(jī)毒物，重金屬，水中非金屬無(wú)機(jī)毒物，病原微生物，酸堿污染，石油熱污染，1。地表水污染與自凈，16，2020/8/3，1.4水自凈，遷移與轉(zhuǎn)化，推流，遷移，擴(kuò)散，稀釋，轉(zhuǎn)化與遷移，衰減與變化，污染物的好氧生化衰減過(guò)程，有機(jī)污染物的好氧生化降解與硝化，硫化物的反硝化，細(xì)菌的衰減，重金屬與有機(jī)毒物的衰減，一級(jí)反應(yīng)，1。地表水體污染與自凈，17，2

5、020/8/3，1.5水體耗氧與復(fù)氧過(guò)程，碳化需氧量衰減耗氧氮化合物硝化耗氧水生植物呼吸低污泥耗氧水體，復(fù)氧過(guò)程中大氣復(fù)氧光合作用。1.地表水體的污染和自凈，2020年8月3日，河口入海，湖泊和支流應(yīng)該是三維模型。一維模型通常被簡(jiǎn)化為一維和二維模型，用于預(yù)測(cè)中小河流的水質(zhì)。二維模型的污染物濃度在垂直方向上相對(duì)均勻，而三維模型的大河流的水面在垂直和水平方向上分布不均勻，且寬而深，流態(tài)復(fù)雜。小湖的濃度是均勻分布的。2.河流和河口水質(zhì)模型，19，2020/8/3，2.1.1完全混合模型，應(yīng)用條件：河流穩(wěn)定。污染物在整個(gè)河段內(nèi)均勻混合；廢水中的污染物是持久性物質(zhì)；沒有支流和其他廢水進(jìn)入這條河。2.1河

6、流中污染物的混合和衰減模型，2 .河流和河口水質(zhì)模型，20，2020/8/3，2 .河流和河口水質(zhì)模型，21，2020/8/3，2.1.2一維水質(zhì)模型，是目前應(yīng)用最廣泛的水質(zhì)模型，其通用公式為：2 .河流和河口水質(zhì)模型，22(河流完全混合斷面；非持久性污染物；這條河是恒定的；廢水的連續(xù)和恒定排放)當(dāng)污染物按照一級(jí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)而不考慮源和匯時(shí)，得到以下解決方案：河流和河口水質(zhì)模型，23，2020/8/3，忽略彌散的一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型，適用性：當(dāng)河流較小時(shí)，流速不大，彌散系數(shù)小，微分方程為：2。河流和河口水質(zhì)模型，24，2020。假設(shè)下游無(wú)支流流入，廢水排放量Qp=0.2m3/s，BOD5濃度3

7、0mg/L，河流流量Qh=5.8m3/s，河流平均流速v=0.3m/s，BOD5背景濃度0.5mg/L，BOD5降解速率常數(shù)k1=0.2d-1，縱向擴(kuò)散系數(shù)D=10m2/s。2。河流和河口水質(zhì)模型，2020年8月3日，解決方案是污水排入河流后，排污口所在河段的初始濃度可以用完全混合模型計(jì)算；考慮縱向分散時(shí)下游5公里處濃度的計(jì)算考慮縱向分散時(shí)下游5公里處濃度的計(jì)算從本例中，在穩(wěn)態(tài)下，忽略分散的結(jié)果與考慮分散的結(jié)果非常接近。2.河流和河口水質(zhì)模型，26，2020/8/3，BOD-DO耦合模型S-P模型，水中有機(jī)物的分解，沉積物中有機(jī)物的分解和水生生物的代謝都消耗河水中的溶解氧，河水中溶解氧的來(lái)源主

8、要包括大氣復(fù)氧和水中水生植物的光合作用復(fù)氧。在一維、穩(wěn)態(tài)、均勻和非擴(kuò)散的條件下，1925年，菲爾普斯斯特雷特基于以下假設(shè)導(dǎo)出了BOD-DO耦合模型：在水質(zhì)基本方程的源-匯項(xiàng)S中，只考慮了BOD與好氧微生物的衰減反應(yīng)，該反應(yīng)被認(rèn)為是一級(jí)反應(yīng)，符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；就河水中的溶解氧而言，認(rèn)為耗氧量只是由生化需氧量的分解引起的，生化需氧量的分解速率等于溶解氧的還原速率，河水中溶解氧的回收率與水的缺氧程度成正比，因此這種復(fù)氧只是大氣復(fù)氧。2.河流和河口水質(zhì)模型，27，2020/8/3，S-P模型數(shù)學(xué)方程，2。河流和河口水質(zhì)模型，28，2020/8，S-P模型解，2。河流和河口水質(zhì)模型，S-P氧凹陷公式，

9、29，2020/8托馬斯模型引入了懸浮固體沉積對(duì)生化需氧量衰減的影響。多巴酚丁胺模型包括沉積物的耗氧和光合作用模型。奧康納模型進(jìn)一步考慮了含氮污染物的影響。2.河流和河口水質(zhì)模型，31，2020/8/3，2.1.3二維水質(zhì)模型，實(shí)際上，我們應(yīng)該考慮海岸反射的問(wèn)題。2.河流和河口水質(zhì)模型，32，2020/8/3，污染物和河水完全橫向混合所需的縱向距離，條件是某一斷面任一點(diǎn)的濃度與該斷面平均濃度之比為0.95-1.05，河流中心流量為33，360，岸邊流量為33，360；2.河流和河口水質(zhì)模型，33，2020/8/3受海洋潮汐和上游河流影響的河口一般采用二維動(dòng)力模型和數(shù)值解。2.河流和河口水質(zhì)模型

10、，34，2020/8/3，其他水質(zhì)模型，河流酸堿度模型，熱量排放模型，非點(diǎn)源模型，水庫(kù)和湖泊水質(zhì)模型，海灣水質(zhì)模型，2。河流和河口水質(zhì)模型，35，2020/8/3，河流混合過(guò)程斷面和水質(zhì)模型應(yīng)用：如果污染物進(jìn)入水域，在一定范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)平流、縱向擴(kuò)散和橫向混合后充分混合，可以利用水質(zhì)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。在混合過(guò)程的下游河段，可以采用一維模型。在混合過(guò)程部分(XL)，應(yīng)采用二維模型?；旌线^(guò)程的長(zhǎng)度可通過(guò)以下公式估算：l=(0.4 b-0.6a)bu/(0.058h 0.0065 b)(GHI)1/2，2。河流和河口水質(zhì)模型，36，2020/8/3，其中：l為污水和河水混合過(guò)程中污染帶的長(zhǎng)度，b為河流

11、寬度，a為污水出口到岸邊的距離，u為河水流速，h為平均河水深度，I為河流坡度，g為重力加速度常數(shù)，取9.8。2.河流和河口水質(zhì)模型，37，2020/8/3，3.1完全混合水質(zhì)模型-Vollen焊工模型。對(duì)于停留時(shí)間長(zhǎng)、水質(zhì)基本穩(wěn)定的中小型湖泊，沃蘭德假設(shè)湖泊中某一污染物濃度隨時(shí)間的變化率是輸入、輸出和湖泊中污染物沉積量的函數(shù)，可以用質(zhì)量平衡方程表示。3。湖泊(水庫(kù))水質(zhì)模型，38，2020/8/3、3。湖泊(水庫(kù))水質(zhì)模型，39，2020/8/3，3。湖泊(水庫(kù))水質(zhì)模型，40，2020/8/3。3.湖泊(水庫(kù))水質(zhì)模型，43，2020/8/3，3.2不完全混合水質(zhì)模型，大湖寬水域。當(dāng)污染來(lái)自

12、沿湖的工廠和礦山或入湖河流時(shí)，污染往往出現(xiàn)在入湖口附近的水域，因此應(yīng)考慮廢水在湖中的稀釋和擴(kuò)散。此時(shí)，假設(shè)污染物在湖水中呈錐形擴(kuò)散。使用圓錐極坐標(biāo)很方便。3。湖泊(水庫(kù))水質(zhì)模型，44，2020/8/3，3。湖泊(水庫(kù))水質(zhì)模型，45，2020/8/3，在地表水水質(zhì)模型中，參數(shù)值的估計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到模型計(jì)算結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性。水質(zhì)模型中的參數(shù)，如擴(kuò)散系數(shù)D、耗氧系數(shù)k1、大氣復(fù)氧系數(shù)k2、沉淀再懸浮系數(shù)k3等。人們進(jìn)行了廣泛的研究，并形成了成熟的參數(shù)估計(jì)方法。，4。水質(zhì)模型的標(biāo)定，耗氧系數(shù)k1的單獨(dú)估算方法為46，2020/8/3，4.1，實(shí)驗(yàn)室中最理想的方法是用自動(dòng)生化需氧量測(cè)

13、定儀來(lái)描述研究河段水樣的生化需氧量歷史曲線；如果沒有自動(dòng)分析儀，水樣可分成10瓶以上，放入20的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，可分別測(cè)定110天或更長(zhǎng)時(shí)間的生化需氧量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用最小二乘法或圖解法處理。在此基礎(chǔ)上，得出實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的耗氧系數(shù)，可直接應(yīng)用于湖泊和水庫(kù)，應(yīng)用于河流時(shí)需要進(jìn)行修正。4.1.1由生化需氧量實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，4。水質(zhì)模型的校正，47，2020/8/3，K。博斯科建議，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的k1應(yīng)根據(jù)河流的縱坡、平均流速和水深進(jìn)行校正。水質(zhì)模型校準(zhǔn)，48，2020/8/3，4.2復(fù)氧系數(shù)k2的單獨(dú)估計(jì)方法。實(shí)際測(cè)量方法可用于估算復(fù)氧系數(shù)k2，但耗時(shí)、費(fèi)力且難以確定。一般采用經(jīng)驗(yàn)公式法。4。水質(zhì)模型校

14、準(zhǔn)，50，2020/8/3，奧康納-多賓斯公式：4。水質(zhì)模型的校準(zhǔn)，51，2020/8/3，歐文斯等，經(jīng)驗(yàn)公式，丘吉爾4.3 k1和k2的溫度修正。由上述方法得到的k1和k2的值均為204.3，k1和k2隨溫度變化，因此應(yīng)進(jìn)行溫度修正。修正公式為：溫度常數(shù)的取值范圍：k1=1 . 021 . 06，一般為1.047；k2=1.0151.047，一般為1.024。4。水質(zhì)模型校準(zhǔn)，53，2020/8/3，4.4。縱向彌散系數(shù)是反映天然河流縱向混合輸移特性的重要參數(shù)，與河流的水力條件密切相關(guān)。縱向彌散系數(shù)可通過(guò)兩種方法確定：經(jīng)驗(yàn)公式法和示蹤實(shí)驗(yàn)法。4。水質(zhì)模型的校準(zhǔn)，54，2020/8/3，4.4

15、.1經(jīng)驗(yàn)公式法，阿登法，4。水質(zhì)模型的校準(zhǔn)，55，2020/8/3，費(fèi)歇爾公式，4。水質(zhì)模型的標(biāo)定示蹤物質(zhì)：有無(wú)機(jī)鹽(氯化鈉、氯化鋰)、熒光染料(如工業(yè)堿性玫瑰紅)和放射性同位素等。示蹤物質(zhì)的選擇應(yīng)符合以下要求：(1)在水中具有不沉淀、不降解、不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)；(2)測(cè)定簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確；(3)經(jīng)濟(jì)；(4)對(duì)環(huán)境無(wú)害。4。水質(zhì)模型校準(zhǔn)，2020年8月3日，示蹤物質(zhì)的釋放模式：瞬時(shí)釋放、限時(shí)釋放和連續(xù)恒定釋放。在恒定交付的情況下，交付時(shí)間(從交付到取樣)應(yīng)大于(xm是從交付點(diǎn)到最遠(yuǎn)取樣點(diǎn)的距離)。瞬時(shí)釋放具有示蹤時(shí)間少、操作時(shí)間短、釋放簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)整理容易等優(yōu)點(diǎn)。4.水質(zhì)模型標(biāo)定，58，2020/8

16、/3，示蹤試驗(yàn)方法，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用擬合曲線法計(jì)算縱向彌散系數(shù)，4。水質(zhì)模型校準(zhǔn)，59，2020/8/3，4.5多參數(shù)優(yōu)化方法，根據(jù)實(shí)測(cè)水文和水質(zhì)數(shù)據(jù)，利用優(yōu)化方法同時(shí)確定多個(gè)環(huán)境水力學(xué)，該方法也只能確定一個(gè)參數(shù)。多參數(shù)優(yōu)化方法確定的環(huán)境水力學(xué)參數(shù)是局部最優(yōu)解。當(dāng)有許多參數(shù)需要確定時(shí)，優(yōu)化結(jié)果可能與其物理意義有很大不同。，4。水質(zhì)模型校準(zhǔn)，60，2020/8/3，5。確定發(fā)展行動(dòng)對(duì)地表水的影響，2020/8/3，61，6。地表水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，62，2020/8/3，6.1地表水環(huán)境評(píng)價(jià)的基本思路，6。地表水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，63 6。地表水環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)，65，2020/8/3，6.2.1地表水環(huán)境影響評(píng)價(jià)的分類依據(jù)，建設(shè)項(xiàng)目污水水質(zhì)的復(fù)雜性