05地面水环响评价

1、第五章地面水环境影响评价第一节第一节地面水环境概述地面水环境概述一、地面水环境 1、地面水：指存在于陆地表面的各种河流（包括河口）、湖泊、水库。考虑到地面水与海洋之间的联系，本标准还包括了有关海湾（包括海岸带）的部分内容。 环境影响评价技术导则 地面水环境 2、地面水的环境质量是由水质、水生生物、底部沉积物等三部分的状况决定的。 目前的评价侧重水质的评价。 实际上，除了对水质进行评价外，对水生生物、底部沉积物等也应该进行评价。 3、地表水水域环境功能 地表水环境质量标准（gb3838-2002）二、地面水体污染源 凡对环境质量可以造成影响的物质和能量输入，统称污染源； 输入的物质和能量，称为污

2、染物或污染因子。 影响地面水环境质量的污染物按排放方式可分为点源和面源，按污染性质可分为持久性污染物、非持久性污染物、水体酸碱度(ph值)和热效应四类。 污染源分类按排放方式分类点源如工矿废水、生活污水通过管道、沟渠集中排放非点源如农田排水、矿山排水、城市与工业区路面排水按污染性质分类持久性污染物持久性污染物如无机盐、重金属等非持久性污染物非持久性污染物如好氧有机物酸碱度酸碱度以ph值表示热效应热效应以温度表示三、地面水体中污染物的迁移与转化 （一）污染物迁移与转化概述 污染物进入环境水体后，随着流体介质发生迁移、转化和生物降解过程。 1迁移过程 污染物在环境中的空间位置移动空间位置移动及其引

3、起的污染物浓度变化浓度变化过程。迁移方式主要包括推流迁移推流迁移和分散稀释分散稀释两种。 推流迁移是指污染物在气流或水流作用下产生的转移作用。 分散稀释是指污染物在环境介质中通过分散作用得到稀释，分散机理主要有如下三种： （1）分子扩散（分子随机运动分子随机运动所致，符合fick定律） （2）湍流扩散（存在流体微团的宏观混合流体微团的宏观混合） （3）弥散作用（水流方向横断面上流速分布的不横断面上流速分布的不均匀均匀由河岸及河底阻力所致而引起分散） 2、转化过程 污染物在环境中通过物理、化学作用改变其形态或转变成另一种物质的过程。 物理转化物理转化：蒸发、渗透、凝聚、吸附、悬浮及放射性蜕变等。

4、 化学转化化学转化：氧化还原、水解、配合、光化学等。 3、生物降解过程 生物自净的基本过程是水中微生物微生物(尤其是细菌)在溶解氧充分的情况下，在有关酶系统的催化作酶系统的催化作用用下，将一部分有机污染物当作食饵有机污染物当作食饵消耗掉，将另一部分有机污染物氧化分解氧化分解成无害的简单无机物。 影响生物自净作用的关键关键是：溶解氧的含量，有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、数量等。 （二）河流水体中污染物的对流和扩散混合 废水进入河流水体后，不是立即就能在整个河流断面上与河流水体完全混合。虽然在垂向方向上一般都能很快地混合，但往往需要经过很长一段纵向距离才能达到横向完全混合。这段距离通常称

5、为横向完全混合距离(x1)。纵向距离(x)小于x1的区域称为横向混合区（混合过程段）横向混合区（混合过程段），大于x的区域称为断面完全混合区（充分混合段）断面完全混合区（充分混合段）。 充分混合段充分混合段：污染物浓度在断面上均匀分布的河段。当断面上任意一点的浓度与断面平均浓度之任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的差小于平均浓度的5 5时时，可以认为达到均匀分布。 混合过程段混合过程段：指排放口下游达到充分混合以前的河段。 上游河段上游河段是排放口上游的河段。 （1）河流混合过程段长度理论公式： 河中心排放 x=0.1uxb2/ey 岸边排放 x=0.4uxb2/eyu xx方向流速

6、，方向流速，m/s；b 河流宽度，河流宽度，m；ey横向扩散系数，横向扩散系数，m2/s。 （2）河流混合过程段长度经验公式：12(0.40.6 )(0.0580.0065 )()ba buxhb ghi式中，b河流宽度，m； a排放口距岸边的距离，m； u河流断面的平均流速，m/s； h平均水深，m； g重力加速度，9.8m/s2； i河流坡度。练习： 一河段的k 断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其河水特征为：b=50.0m， h =1.2m，u=0.1m/s，i=9，试计算混合过程污染段长度。 解: 混合过程段长度： 12(0.40.6 )(0.0580.0065 )()(0

7、.4 50.00.6 0) 50.0 0.1(0.058 1.20.0065 50.0) 9.8 1.2 9ba buxhb ghi 779.0m所以混合过程段长度为779.0m。第二节地面水环境影响评价的基本内容一、地表水环境评价基本思路建设项目污染源污染源排放标准地表水环境质量标准环境质量目标输入响应关系水质模拟优化控制方案环境、社会、经济综合分析二、地面水环境影响评价工作程序三、地表水环境影响评价的主要任务 明确工程项目的性质 划分评价等级 环境现状调查与评价 建设项目工程污染分析 环境影响预测与评价 控制方案与环保措施第三节地面水环境影响评价工作等级的划分 地表水环境影响评价等级划分为

8、三级 低于第三级地表水环境影响评价条件的建设项目，不必进行地表水环境影响评价，只需按照环境影响报告表的有关规定，简要说明所排放的污染物类型和数量、给排水状况、排水去向等，并进行一些简单的环境影响分析。一、分级的依据 二方面：项目、水环境。 四点： （1）污水排放量 （2）污水水质复杂程度项目（性质、规模）； （3）水域规模 （4）水质类别水环境（容量、功能）。 关键是：污染量和污染性质； 环境许可（环境容量和功能）。 1、污水排放量 20000m3/d； 2000010000m3/d 100005000m3/d 50001000m3/d 1000200m3/d 污水排放量中不包括不包括间接冷却

9、水、循环水以及其它含污染物极少的清净下水的排放量，但包括含热量大的冷却水的排放量。 2、水质复杂程度 按污染物类型、水质参数数量划分 （1）污染物类型（4种）： 持久性（难降解、毒性、积累） 非持久性 酸和碱（ph） 热（温度） （2）复杂程度的划分（三种）： 复杂：污染物类型3 或者污染物类型=2 且 参数10 中等：污染物类型=2 且 参数7 简单：污染物类型=1 且 参数7 3、2、1，10和7。 3、水域规模（大、中、小） （1）河流：依据多年平均流量或平水期平均流量 大河 150m3/s 中河 15150m3/s 小河 15m3/s （2）湖泊和水库 依据：湖泊枯水期，水库平均水深

10、平均水深10m 大湖（库） 25 km2 中湖（库）2.5-25km2 小湖（库）2.5km2 平均水深 10m 大湖（库）50 km2 中湖（库）5-50km2 小湖（库）5km2 相差一倍二、分级判据表表1-1 1-1 地面水环境影响评价分级判据地面水环境影响评价分级判据建设项目污水排放量m3/d建设项目污水水质的复杂程度一级二级三级地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别） 20000复杂大大、 中、小中、小 中等大大、 中、小中、小 简单大、大 中、小中、小、 表表1-21-2建设

11、项目污水排放量m3/d建设项目污水水质的复杂程度一级二级三级地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）2000010000复杂大大、 中、小中、小 中等大、大大中、小、中、小 简单 大大、中、小中、小中、小表表1-31-3建设项目污水排放量m3/d建设项目污水水质的复杂程度一级二级三级地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别） 10000 5000复杂大、中、大、中、大、中小、小、小中

12、等 大、中大、中、小小小简单 大、中、大、中 小小、表表1-41-4建设项目污水排放量m3/d建设项目污水水质的复杂程度一级二级三级地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）50001000复杂 大、中大、中、小小小中等 大、中、大、中 小小、简单 大、中 小小表表1-51-5建设项目污水排放量m3/d建设项目污水水质的复杂程度一级二级三级地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水质要求（水质类别）地面水域规模（大小规模）地面水水质要求（水质类别） 小

13、小1000200复杂 大、中 小中等 大、中 小简单 中、小练习1： 某拟建建设项目，污水排放量为5800 m3/d，经类比调查知污水中含有cod、bod、 cd、hg，ph为酸性，受纳水体为一河流，多年平均流量为90 m3/s，水质要求为iv类，此环评应按几级进行评价？ 解（1）污水排放量：为500010000m3/d之间； （2）水质复杂程度：含有持久性污染物（ cd、hg）、非持久性污染物（cod、bod）、酸碱（ph为酸性），故污染物类型数3，复杂程度为“复杂”； （3）水域规模：介于150 m3/s到15 m3/s之间，为中等河流； （4）水质要求：iv类。 此环评应按二级评价要求进

14、行。此环评应按二级评价要求进行。表2 海湾环境影响评价分级判据 污水排放量m3/d污水水质的复杂程度一级二级三级 20000复杂各类海湾 中等各类海湾 简单小型封闭海湾其它各类海湾 20000 5000复杂小型封闭海湾其它各类海湾 中等 小型封闭海湾其它各类海湾简单 小型封闭海湾其它各类海湾 5000 1000复杂 小型封闭海湾其它各类海湾中等或简单 各类海湾 5000047258050000-200002.54102520000-100001.52.53.51010000-500011.523.550000584010050000-2000035154020000-100001.533.51

15、51.3时，可视为弯曲河流，否则简化为平直河流。 （2）感潮河口增加涨落潮情况； （3）湖泊、水库：面积、形状、水深、水温分层情况等。 （4）海湾：海岸形状，海底地形，潮流状况，水温、波浪的情况等。四、污染源调查 污染源调查以搜集现有资料为主，只有在十分必要时才补充现场调查和现场测试，例如在评价改、扩建项目时，对项目改、扩建前的污染源应详细了解，常需现场调查或测试。 1、点源调查 2、非点源调查 将调查数据按污染源排入地面水的顺序及水质参数的种类列成表格， 并从中找出受纳水体的主要污染源和主要污染物。五、水质调查 1、需要调查的水质因子有两类： 一类是常规水质因子，它能反映受纳水体的水质一般状

16、况； 另一类是特殊水质因子，它能代表建设项目将来排水的水质特征。 在某些情况下，还需调查一些补充项目。 （1）常规水质因子 以gb 38382002中所列的ph值、溶解氧、高锰酸盐指数或化学耗氧量、五日生化需氧量、总氮或氨氮、酚、氰化物、砷、汞、铬(六价)、总磷及水温为基础，根据水域类别、评价等级及污染源状况适当增减。 （2）特征水质因子 根据建设项目特点、水域类别及评价等级以及建设项目所属行业的特征水质因子表进行选择，可以适当删减。 2、其他方面的因子。当被调查水域的环境质量要求较高(如自然保护区、饮用水源地、珍贵水生生物保护区、经济鱼类养殖区等)，且评价等级为一、二级时，应考虑调查水生生物

17、和底质。 水生生物方面主要调查浮游动植物、藻类、底栖无脊椎动物的种类和数量，水生生物群落结构等。 底质方面主要调查与建设项目排污水质有关的易积累的污染物。 3、取样断面（点）的布设对照断面对照断面控制断面控制断面削减断面削减断面500m1500m控制断面控制断面河流监测断面设置aabbccddeeffgg河流监测断面设置示意图a-a对照断面对照断面g-g削减断面削减断面b-b、c-c、d-d、f-f控制断面控制断面污染源污染源排污口排污口水流方向水流方向自来水取水口自来水取水口1500m等间距设置采样点位确定采样点位确定采样点位确定采样点位确定1.3）视为弯曲河流，否则简化为平直河流； 大中河

18、流水深变化很大且评价等级较高（如一级）视为非矩形河流，其他简化为矩形河流； 小河一般可简化为矩形平直河流。 河流水文、水质有急剧变化河段，在急剧变化之处分段，分别简化。 2、湖泊与水库的简化：大湖（库）、小湖（库）、分层湖（库）。 水深10m且分层期较长（如30d）的湖泊、水库可视为分层湖（库）。 不存在大面积回流区和死水区且流速较快，水力停留时间较短的狭长湖泊可以简化为河流。三、污染源的简化 1、污染源简化包括排放方式的简化和排放规律的简化。 污染源排放方式简化：点源和面源 排放规律简化：连续恒定排放和非连续恒定排放。 地表水环境影响预测中，通常可以把排放规律简通常可以把排放规律简化为连续恒

19、定排放化为连续恒定排放。 2、无组织排放或从多个间距很近的排放口排水时，也可以简化为面源。 3、排入河流的两排放口间距较近时，可简化为一个，其位置假设在两排放口之间，排放量为二者之和。 4、排入小湖（库）的所有排放口可简化为一个，其排放量是所有排放量之和。排入大湖（库）的两排放口间距较近时，可以简化成一个，其位置假设在两排放口之间，排放量为两者之和。四、地面水环境影响预测方法 1、主要预测方法 数学模型数学模型：最为常规的方法，具有预测功能，但依赖参数的有效性及模型的合理性。 物理模拟物理模拟：相似原理，但花费较高，且只能模拟个别几种情况，有些实际条件在实验中很难体现。 类比调查类比调查：取决

20、于类比对象的相似性。 专业判断专业判断：定性预测。建设项目对地表水环境某些影响无法定量预测，也没有条件采用类比调查时采用。五、河流常用水质数学模型 （一）概述 把环境问题用数学语言表达出来，即为数学模型。 特点： 1、抽象地模仿原来的系统（符号化符号化） 2、说明原事物的本质和特征（简单化简单化） 3、表达各组合系统相互作用要素的关系 （定量化定量化） （二）河流水质模型 1、零维模型（河流完全混合模型） c污染物浓度，污染物浓度，mg/l； cp污染物排放浓度，污染物排放浓度，mg/l； ch河流来水污染物浓度，河流来水污染物浓度，mg/l； qp废水排放量，废水排放量，m3/s； qh河流

21、来水流量，河流来水流量， m3/s； 适用条件： （1）河流充分混合段； （2）稳态情况 持久性污染物； 河流为恒定流动（无支流和其他废水）； 废水连续稳定排放。0dtdc练习5： 河边拟建一工厂，排放含氯化物废水，流量2.83m3/s，含盐量1300mg/l；该河流平均流速0.46m/s，平均河宽13.7m，平均水深0.61m，含氯化物浓度100mg/l。假设该厂废水排入河中能与河水迅速混合，问河水氯化物是否超标（设地方标准为200mg/l）？解： ch100mg/l，q h0.4613.70.613.84m3/s cp=1300mg/l，q p=2.83m3/s 代入代入得得 c=609m

22、g/l。氯化物地方标准为氯化物地方标准为200mg/l，则该厂废水如排入河，则该厂废水如排入河中，河水氯化物将超标。中，河水氯化物将超标。 2、通用传质微分方程的建立（三维水质模型）（三维水质模型）ozyxdxdydz在流体中取一微元，根据质量守恒定律：0-生成累积输入输出累积输出生成输入0)()(222222kctczcmycmxcmzcuycuxcuzuyuxuczyxzyxzyx得到通用传质微分方程：（假设污染物的相关反应符合一级动力学方程） 3、一维水质模型 （1）稳态情况 假设污染物浓度仅沿x方向变化，河流水体看作密度为常数的不可压缩流体，则通用传质微分方程可做如下简化：0tc0)(

23、)(222222kctczcmycmxcmzcuycuxcuzuyuxuczyxzyxzyx022kcxcmxcuxx 边界条件为： 其特解为：0, 00cxccx)411 (2exp20 xxxxukmmxucc 若忽略河水分散稀释作用忽略河水分散稀释作用（因推流导致的污染物迁移比分散稀释作用大的多），则一维传质方程： 可简化为：022kcxcmxcuxx0kcxcux 其在边界条件下的特解为： 前述模型中的前述模型中的 均可由零维模型确定。均可由零维模型确定。)exp(0 xuxkcc0c 适用条件： （1）河流充分混合段； （2）非持久性污染物，反应符合一级动力学方程； （3）稳态情况

24、河流为恒定流动，无支流； 废水连续稳定排放。 （4）忽略分散稀释作用。练习6： 一河段的k 断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排放污水，其污水特征为：qp=19440m3/d，bod5（p）=81.4mg/l，河水qh=6.0m3/s，bod5（h）=6.16mg/l，u=0.1m/s，k1=0.3/d，如果忽略污染物质在混合过程段内的降解和沿程河流水量的变化，在距完全混合断面 的下游10km处，河流中bod5 浓度是多少？解：解： qp=19440/86400=0.225m3/s 计算起始点处完全混合后的计算起始点处完全混合后的bod 的浓度的浓度081.4 0.2256.16 6.00.

25、2256.0pphhphc qc qcqq8.88mg/l=6.275 mg/l0110000exp()8.88exp( 0.3)8640086400 0.1xccku由结果可知，在距完全混合断面下游10km处，河流中bod5 浓度是6.275 mg/l （2）非稳态情况 则通用传质微分方程可做如下简化： 主要应用在突发性排污情况。 0tc022kctcxcmxcuxx0)()(222222kctczcmycmxcmzcuycuxcuzuyuxuczyxzyxzyx 4、sp耦合模型 基本假设： （1）河流中的耗氧是由bod衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧； （2）河流中的bod衰

26、减和溶解氧的复氧都是一级反应； （3）河流一维恒定流动，污染物在河流断面上完全混合。bodbodckdtdc1dkckdtddbod21。为河水的流动时间；为河流复氧系数；耗氧系数为河水中；为河水中的氧亏值；值为河水中的式中，dtdkdbodklmgdlmgbodcbod,/1 ,/1/,/,210011 exp()exp()86400bodbodbodxcck tckud亏氧量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓度的差值，亏氧量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓度的差值，mg/l；cbodbod的浓度，的浓度，mg/l；k1耗氧系数，耗氧系数，1/d；k2大气复氧系数，大气复氧系数，1/d；x从计算初始点

27、到下游计算断面的距离，从计算初始点到下游计算断面的距离，m01120221exp()exp()exp()864008640086400bodk cxxxdkkdkkkuuu氧垂公式氧垂公式0pphhbodphc qc qcqq0pphhphd qd qdqqcbod0计算初始断面的计算初始断面的bod浓度，浓度，mg/l;d0计算初始断面亏氧量，即断面计算初始断面亏氧量，即断面do浓度与浓度与dof之差，之差，mg/l；dh上游来水中溶解氧的氧亏值，上游来水中溶解氧的氧亏值，mg/l；dp污水中溶解氧的氧亏值，污水中溶解氧的氧亏值，mg/l； 氧垂曲线氧垂曲线：根据氧垂公式绘制的溶解氧沿程变化

28、曲线。tc0复氧曲线耗氧曲线氧垂曲线饱和溶解氧浓度osdcd0溶解氧do时间t00221211186400ln(1)cboddkkkuxkkkck0022121111ln(1)cboddkkktkkkck计算最大氧亏点临界点tc由起始点到达临界点的流行时间由起始点到达临界点的流行时间。xc临界点到计算初始点的距离，临界点到计算初始点的距离，m。 s-p模式在水质影响预测中应用最广，也可可用于计算河段的最大容许排污量用于计算河段的最大容许排污量。 在s-p模式基础上，结合河流自净过程中的不同影响因素，人们提出了一些修正型。例如托马斯引入悬浮物沉降作用对bod衰减的影响； 多宾斯坎普提出了考虑底泥

29、耗氧和光合作用复氧的模型； 奥康纳进一步考虑含氮污染物的影响； 1989年美国epa推出了qual2e，这是一维水质模型，全面考虑河流自净的机理，可以模拟15种以上不同的水质参数的变化，如水温、有机磷、有机氮、肠杆菌等。练习7： 一个拟建工厂，将废水经过处理后排入附近的一条河流中，已知现状条件下，河流中bod5的浓度为2.0mg/l，溶解氧浓度为8.0mg/l，河水水温为20，河流流量为14m3/s；排放的工业废水，bod5的浓度在处理前为800mg/l，水温为20，流量为3.5m3/s，废水排放前经过处理使溶解氧浓度为4.0mg/l；假定废水与河水在排放口附近迅速混合，混合后河道中平均水深达

30、到0.8m，河宽为15.0m，参数k1(20)=0.23d-1，k2(20)=3.0d-1，若河流的溶解氧标准为5.0mg/l，计算工厂排出废水中允许进入河流的最高bod5浓度。 5、二维水质模型 （1）稳态情况 通用传质方程可做如下简化：0tc0)()(222222kctczcmycmxcmzcuycuxcuzuyuxuczyxzyxzyx a、若为持久性污染物，则上式中 k=0 根据河流的具体情况，有如下两种解析解。02222kcycmxcmycuxcuyxyx c (x ,y)(x, y)点污染源垂直平均浓度，点污染源垂直平均浓度，mg/l； h平均水深，平均水深，m； b河流宽度，河流

31、宽度，m； my横向混合系数，横向混合系数，m2/s； x, y笛卡儿坐标系的坐标，笛卡儿坐标系的坐标，m；岸边排放：岸边排放： c (x ,y)(x, y)点污染源垂直平均浓度，点污染源垂直平均浓度，mg/l； h平均水深，平均水深，m； b河流宽度，河流宽度，m； a排放口与岸边的距离，排放口与岸边的距离，m； my横向混合系数，横向混合系数，m2/s； x, y笛卡儿坐标系的坐标，笛卡儿坐标系的坐标，m；非岸边排放：非岸边排放：2 适用条件： （1）平直、断面形状规则河段混合过程段混合过程段； （2）持久性污染物持久性污染物； （3）稳态情况 河流为恒定流动； 连续稳定排放； b、若为非

32、持久污染物，则有如下两种解析解。 岸边排放 非岸边排放 适用条件： （1）平直、断面形状规则河段混合过程段混合过程段； （2）非非持久性污染物持久性污染物； （3）稳态情况 河流为恒定流动； 连续稳定排放； （2）非稳态情况 常用于预测突发情况下，瞬时点源的污染物浓度分布情况，包括污染带的超标范围，最大超标面积，和达到最大超标面积的时间。0tc02222kctcycmxcmycuxcuyxyx六、其他水质模型（见导则） 河流ph模型 热排放模型 非点源模型 水库、湖泊水质模型 河口水质模型 海湾水质模型七、水质模型参数的估值 1、主要方法 （1）基于回归拟合 （2）基于实验或经验公式 （3）基

33、于最优化方法 2、扩散系数的估值 （1）经验公式 （2）示踪试验（通常采取线性回归的模式,即y=ax+by=ax+b的形式，然后用实验数据回归出用实验数据回归出系数系数a a、b b，最后求出扩散系数） 3、耗氧系数的估值 （1）实验室测定值修正 （2）两点法 4、复氧系数的估值（经验公式） 5、水质模型的多参数同时估值（最优化）八、水质模型的检验 1、图示法 将观测数据与模型计算值作图比较。 2、相关系数（01）niiiiniiiiyyyyyyyyr1221)()()( 3、相对误差iiiiyyye1)(6745. 0125 . 0nyyyeniiii中值误差第六节评价建设项目的地面水环境影响一、评价的原则 评价建设项目的地面水环境影响是评