水环境保护复习

1、第一章绪论1.水环境保护的主要任务与内容：(1)水环境的监测、调查与试验，已获得水环境分析计算和研究的基础资料；(2)对排入研究水体(称受纳水体)的污染源的排污情况进行预测，称污染负荷预测，包括对未来水平年的工业废水、生活污水、流域径流污染负荷的预测；(3)建立水环境模拟预测数学模型，根据预测的污染负荷，预测不同水平年研究水体可能 产生的污染时空变化情况；(4)水环境质量评价，以全面认识环境污染的历史变化、现状和未来的情况，了解水环境质量的优劣，为环境保护规划与管理提供依据；(5)进行水环境保护规划，根据最优化原理与方法，提出满足水环境保护目标要求的水污 染防治最佳方案；(6)环境保护的最优化

2、管理，运用现有的各种措施，最大限度的减少污染。2 .污染物：水中存在的各种物质(包括能量)，其含量变化过程中，凡有可能引起水的功能降低而 危害生态健康，尤其人类的生存与健康时，则称他们造成了水体污染，于是他们被称为污染物。水体污染：水中存在的各种物质，其含量变化过程中，凡有可能引起水的功能降低而危 害生态健康，尤其人类的生存与健康时，则称造成了水体污染。3 .水体污染物的分类：(1)按污染物的属性分类：物理性的、化学性的和生物性的。(2)按进入水体的污染来源分布情况分类：点源的和非点源的。点源污染：指工业废水和城镇生活污水，他们有固定的排放口；非点源污染：指来自流域广大面积上的降雨径流污染，如

3、泥沙、农药、化肥等污染， 常称面源污染；线源污染：如航行的船舶的污染。4 .水污染危害耗氧有机物污染、可溶性盐类和酸碱物质污染、重金属污染(比重大于4)、有毒化学品污染、水中悬浮固体、油类污染、热污染、放射性污染、病原微生物污染、5 .水体污染原因自然污染：特殊的地质构造或者其他自然条件是一个地区的化学元素富集，或天然植物在腐烂过程中产生某些有毒物质。人为污染：由于人类活动造成的污染，如工业污水不加处理排放，农药化肥随径流进入水体 等。纳污：污染物在水文循环中不断进入水体的现象。自净：污染物随水体的运动不停地发生变化，自然地减少、消失或无害化。6 .水体自净过程：(1)物理净化过程：指污染物在

4、水体中混合、稀释、沉淀、吸附、凝聚、向大气挥发和病菌死亡等物理作用下使水体污染浓度降低的现象；(2)化学净化过程：指污染物在水中由于分解与化合、氧化与还原、酸碱反应等化学作用下，致使污染浓度降低或毒性丧失的现象；(3)生物净化过程：是水体内的庞大的微生物群，在他们分泌的各种酶的作用下，使污染 物不断发生分解和转化为无害物质的现象。7 .水的自净能力：水的污染物浓度自然降低而恢复到较清洁的能力。环境容量：在满足规定的环境质量标准下，允许有一个年最大纳污量，即环境容量。8 .水环境保护生态工程措施：流域（区域）合作综合整治、清洁生产、水土保持、生态农业、水利工程、人工湿地技术和污水处理厂技术。9

5、.清洁生产：指既可满足人们的需要，又可合理的使用自然资源和能源，并保护环境的实 用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。10 .自净能力：水的污染物浓度自然降低而恢复到较清洁的能力。11 .污水处理：预处理、一级、二级、三级处理（p15）12 .水质指标：单一性因素指标：铜、铭、溶解氧、挥发菌多因素综合性水质指标：BOD、COD TN、TP、PH（1） 溶解氧DO（2） 生化需氧量BOD（3） 化学需氧量COD（4） 总氮TN（5） 总磷TP（6） 酸碱弓II度PH13.水质划分为五类I类主要适用于源头水、国家

6、自然保护区n类主要适用于集中式生活饮用水区地表水水源地一级保护区、珍惜水生生物栖息地、鱼虾产卵场田类主要适用于集中式生活饮用水区地表水水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区IV类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区v类主要是适用于农业用水区及一般景观要求水域第二章1 .水环境监测：通过适当的方法对影响环境质量的因素的代表值进行鉴定，从而确定水环 境质量及其变化趋势。2 .监测对象：受纳水体的水质监测（包括地表水，如江、河、湖、库、大海等）和水的污 染源监测（包括工业废水、生活污水）；监测目的：为水环境研究、模拟、预测、评价、规划、管理和制定环境政

7、策、标准等提供基础资料和依据。3 .水环境监测程序：对监测区域有关水环境情况调查分析-监测断面、采样点优化布设-采样点的水样采集与保存-水样的环境指标测定-测定数据的整编与刊布4 .水质监测指标的测试分析方法选择原则：方法成熟、准确，操作简便，抗干扰能力好，成果可靠。5 .监测分析方法体系：国家标准分析方法统一分析方法等效方法。6 .地表水水样的采集：（表层水样）：用桶、瓶直接采样，一般将其沉至水面下0.3-0.5m处采集；（深层水样）：用带有重锤的采样器沉入水中指定的位置采集；（溶解气体的水样）：用双瓶采样器采样。水样的保存常用的容器材质：硼硅玻璃、聚乙烯、石英、聚四氟乙烯。保存水样的措施：

8、选择材质性能稳定的容器控制水样的PH值加入适宜的化学试剂冷藏或冷冻第三章水污染负荷预测1 .水污染负荷：是反映对某水体输入污染物质强度的度量。某一水域某一时段内的输入污染物数量称污染负荷量，其变化过程称污染负荷过程。2 .污染负荷预测的目的：为了运用水环境数学模型，根据预测的污染负荷进一步计算受纳水体在设计条件下，BOD、COD DO、TN、TP、温度、藻类等环境要素随时间、空间的变化，为优化水资源利用、水环境规划和管理方案提供依据。3 .点源污染分为：生活污水和工业废水。4 .影响点源污染负荷的主要因素：人口增长、工业产值、万元产值废水排放量、人均生 活污水排放量、各种污染物浓度等。5 .污

9、染负荷预测模型：一t一）指数外延预清模型如预测事件是一组随时间变化的数据，其变化发展趋势符合指数期长规律*依此来推测未来事件发展趋势与状态ep= Po（l+a（2-1）式中：出一基准年的变盘俏，基准年一般可根据国民经济发展 计划情况确定；t从基准年开始至预测年份的时间；p一预澜的第t年的变昂情；o差制期内预测变量的平均增长率.。不是一个固定不变的常数，而是一个随时间变化的数值“（二）皮尔生长曲线预测模型生长曲线预测模型种类颇多.其中皮尔模型比校常用,皮尔生长曲线方程描述的是正增长曲线，当预测变量1如万元产值工业废水 增）为衰减变化时,则需通过下式转换为增长变化工P2A-p （2-2）式中尸一正

10、增氐曲线（皮尔生长曲线）的变量值;总诚1负增长曲线的变量值:口的上限值,由实好资料估计。皮尔生长曲浅方程为a>0r b>0（2-3）式中, a、b、K为三个参数.P 二一一 p1 + 丁 U° Z, = G+0 Pz (2-5)应用最小二乘法原理，可求得Q、p两参数.再求得a和Ka = ln(a + l),(26)将求得的日和K代入式Q-3).得n个方程;ln( I) = In ft of r/= 1 2 nb = e到区为4 +,之皿巴-1)胃 i=l R iM Pt(三)龚柏(伯)兹预测模型龚柏兹曲线也是一种常用的生长曲线，它的数学模型的一般形式为:P = kaP尸一

11、一预测变量：t时间；k、a、b参数左(1)时间系列值的个数N应能被3整除，即等分为3组，每组n (=N/3)项；(2)将各组变量值6、与、旦取对数，并求得三组数据值的和;(3)利用下列公式计算参数4 b “ b：V工人醇丝皂弓£l心密Zl白研L 空口 = (£ L 口居X 2。咻)(2-9a)b-1 uLogk =-(2,工囹1-郎)(2-9b)6 .工业废水污染负荷包括工业生产过程中排放的废水量和各种污染物量。其预测程序是：先根据一个地区的社会经济发展计划预计不同设计水平年的工业总产值及万元产值废水排放量， 由此得到预测的工业废水排放量，将其乘以废水的污染物浓度， 即得预

12、测的污染物多少。(一)工业废水排放量预测 工业废水排放量预测方程为。审=之匕4川一片“1。1=1(二)污染物排放量预测污染物排放量计算式，纥=汇4"，吟(1-衣)(2-11)P507 .工业废水科卜放量预测:一个地区工业废水的排放量，是由工业中的各个行业的废水排 放量组成的，因此将设计水平年各个行业的废水排放量扣除相应的重复用水后相加，即得预测的该地区工业废水排放量。8 .面源污染：是流域面积范围上高度离散排放污染物的污染源所形成的污染。9 .降雨径流污染负荷形成的过程：(1)降雨径流过程，这既是淋溶、冲刷污染物的动力，又是水污染物质的载体；(2)产沙输沙过程，流失的泥沙除本身就是一

13、种很重要的污染物外，同时还对其它污染物有强烈的吸附作用，使之随泥沙迁移；(3)污染物随水流运动中德迁移转化过程。10 .面源污染负荷预测的一般步骤：(1)将研究区域按地形、地貌、土壤和土地利用情况划分为若干类型的单元区；(2)对每种类型选择代表小区，开展一定时间(至少一个水文年)的降雨径流污染试验；(3)根据试验资料建立代表小区的降雨径流污染负荷计算模型；(4)将建立的各代表小区的计算模型应用于相应类型的单元区，计算研究区域的面源污染 负荷。11 .面源负荷模型：经验公式法、单位线法和以物理成因分析为基础的数学模型法一是预测降雨产生的污染物负荷量，称产污量(类似净雨量) 二是负荷过程(类似流量

14、过程)一场降雨产生的污染物审，称产污 量，不管是溶解态的还是固态的，总是 与径流一起经坡面汇流和河网汇流，形 成流域出口的污染物负荷过程线，如图 2 3与流员过程比较相似，但也有所差 玮，主要表现在污染负荷的峰值常比流 量的峰值出现的早，其原因多是降雨初 期径流的污染物浓度较大所致口考虐这种情况，我国不少单位采川 水量单位线由净雨推求流量过程，用污 染物单位线由产污吊推求污染物负荷过 包例题P58第四章水环境演化原理1 .污染物在水中的物理迁移过程：污染物随水流的输移与混合，受泥沙颗粒和底岸的吸 附与解吸、沉淀与再悬浮，底泥中污染物的运输等。2 .移流作用的输移河水移流运动(对流运动)：以时均

15、流速为代表的水体质点的迁移运动3 .分子扩散作用的输移扩散：由于物理量在空间上存在梯度使之在空间上趋于均化的物质迁移现象。分子扩散：水中污染物由于分子的物规则运动，从高浓度区向低浓度去的运动过程。4 .紊动扩散作用的输移 紊动扩散：紊流中涡旋的不规则运动引起的。5 .离散(弥散)作用的输移流速在断面上的分布往往很不均匀的，岸边和底部较小，表面和中泓较大。6 .离散作用：由于流速在断面上分布不均匀而导致的污染物浓度在断面纵向有显著差异的 现象。7 .由于移流和扩离散作用的存在，使废水排入河流后，在河流中一般出现三种不同混合状态的区段：(1)垂向混合河段。指从排污口到下游污染物沿垂直方向达到混合均

16、匀的断面所经历的区段。天然河流水深一般较浅，故该区段的长度相对很短。该段的污染浓度沿垂向、横向和纵向都有明显变化，需要建立三位水质模型进行模拟预测。(2)横向混合河段。指从垂向均匀混合断面到下游污染物在整个过水断面上均匀混合的区 段。该河段，水的污染浓度沿横向和纵向有明显变化，水深方向则基本均匀，可作为平面二 维水质问题处理。(3)纵向混合河段。指横向混合河段之后的河段。该河段中，水质浓度在过水断面上基本 均匀，仅在纵向产生比较明显的变化，可作为纵向一维水质问题分析计算。8 .吸附：水中溶解的污染物或胶状物，当与悬浮于水中的泥沙等固相物质接触或与河岸、 河床接触时，将程度不同地被吸附在他们的表

17、面，使水体中的污染浓度降低的现象。9 .解吸：被吸附的污染物，当水体条件(如流速、浓度、 PH值、温度等)改变时，也可能 又溶于水中，使水体的污染浓度增加的现象。10 沉淀与冉悬浮：水中悬浮的泥沙既是一种污染物，也是可溶性污染物吸附剂11 .降解：有机污染物在水中迁移扩散的同时，还在微生物的生物化学作用下分解和转化为 其它物质，从而使水体中有机污染浓度降低的现象。12 .好氧降解：在有溶解氧的条件下，水中有机污染物由于好氧微生物的作用被氧化分解 而无机化，从而使有机污染得以净化的过程。13 .厌氧降解：水中缺乏溶解氧 O2的情况下，有机污染物在兼性厌氧菌和专性厌氧菌的作 用下氧化分解和转化，最

18、终达到无机化的过程。在有溶解铜的条件卜，水中有机污染物由于好氧微生物的作用被叙化分解而无机化，从 而使有机污染得以净化r疔机物/（可生物胖解邮(HOD)H呼吸f； 一Uh , HJh NH能细胞C细胞娃存物.此I<,用朋摘.能/售Jho.能,M,能 内嫄呼吸础化过程机物被无机化，降斛 为无机物。核过程中消耗的海新W 。八5席碳化凋W用阳。口,卯般所说的6门口硝化过程，该过柞中消耗的溶 懈飙吊林硝化流宜址NE0D （Oc.。社与硝化中内源呼吸耗 氧之前h图3 4水中有机物好找微生物降解转化示意国(P73)3.2水中有机物的厌氧降解过程在水中缺乏溶解氧的情况卜，有机污染物仍可在兼性厌氧菌和专

19、性厌轼倒的作 用下氧化分解和转化，最终达到无机化'此时氧化所需的氧，不是来自水中的溶解 氧外,而是有机物分子中的结合氧.专性厌讯微生物,系在完全缺乏溶解氧心的水中生存繁衍的微牛物，如甲烷菌. 它们不能在有溶解氧的水中生存口兼氧性微生物，则是一种好氧、伏氧下都能生存繁衍的俄生物.如水解菌群和 产悔菌群,它们主要揩高分子有机物分解为低分子行机物，再供专性厌氧商转 化为甲炕（CHJ、二氧化碳等无机物“求氧降解转化过程可发生在有机河染严重的河段、水体、湖泊的卜.层和底部, 如图35所示41L有机废水3J）雪鱼怖件里也-g 9笆化N整 理1理Ng lillfq；可近固体指L（1CM +II;O

20、m包CHi内）* 0, f4呼班7蛙干底1兼衅景生悯；的招氏TT机构一冷4- 二. S, 口gjS有£嵌.酹，n.合成产检业旗;H二,设生物）的增艮口1.、叽分卿"儿.乩后能曲前段i现阶段）产汽阶段（弱一阶箕）第二阶段，专性厌氧藕，主要是 甲烷菌，将第一阶段的产物转化 为甲烷（CH J、二气化碳、为等气 体，故林产气阶段,笫二阶段系 在微碱性的情况F完成，故也称 碱性发醉阶段.第第段,兼性厌辄菌将大分子有机物 质，如糖，淀粉,木胞素、脂肪' 蛋白 质等分解为较小的短链有机物（如有机 酸. 附类）和无机物NHg、CO厂等, 设的段的产物大部分呈酸性，故常称之 为产酸发

21、解段生化反应劭力学;研究生物降解反应速度与有关因素，尤其与污染浓度.微生物 变化的关系.生化反应动力学主要涉及两个方面的问题工（1）水中筱生物（主要是茵、藻等）增长规律，它将在接影响污染物的降解；（外水中有机污染物的降解速律，这是与水质预测直接联系的问题.比增长速度为微生物增长速.度与当时的微生物浓度之比.即（dx/dt） /X. X 为微生物浓度.莫诺特方程其数学表达式为:-1羽彳力必停:心力冬曲丸1(3-26)式中h微生物比增长遽度他+ B|ldX/dt）ZX：X一为微生物浓度.mg/L阿 基质浓度较大情况时的最大比增长 速度，叫弱一半速常数，为r =小心时的基质馔 度，mg/L.丝dt

22、Ks + S根据实验，微生物增长与其消耗基质之间存在下面的关系：dX = yodS(3-33)式中 义称产量常数，系消耗单位浓度的基研而增长的微生物浓度，于是有(3-34)dXldt dS/dtp = = - FoX “X由此得如下的基本基质降解速率方程；(3-35)4S便以 SXS' -M-出&Kt Kq +S1 .高基旗浓度情况此时与之?(S之上丈3. Ks相对于S可以忽略.由工式可得dS /m 方一需X(3的表示育基旅浓度时.？i机物的降解速度不受基质浓喳影响，仅与微生物自身浓度成 比例.2 .低基质浓度情况类似图3-95S>S(S >>K,式(3-35

23、)分母“弓于心相比其小，可以忽略，于是可得(3-37)养料较少，增长速率小微生物量基本稳定，近似看作这种情况下微生物浓度相对已经较高, 是一级反应动力学问题叫umXm=«& Ki=而,基质比降解系数13 .水体耗氧过程分为以下几个方面：(1)水中有机物BOD在被氧化过程中变为无机物，其耗氧量为CBOD,这是废水排入水体初期的主要耗氧过程；(2)水中氨氮继续硝化，转化为亚硝酸盐、硝酸盐过程中的耗氧，其耗氧量为NBOD;(3)河床底泥中德有机物在厌氧条件下发酵，分解为有机酸、甲烷、二氧化碳、氨、硫化氢等还原性气体，当他们逸出底泥迁移到水体后，有些被氧化，从而消耗水中的溶解氧。另外

24、，底泥有机物在流速较大时发生再悬浮，将像水中的有机物一样耗氧；(4)水生生物，尤其藻类，由于呼吸作用而耗氧；(5)水中其它还原性物质引起的耗氧；(6)流出本水体的水流，将挟带一定的溶解氧输送到下游。14 .水体溶解氧的补充来源：(1)水体与大气接触过程中，大气中的氧会源源不断地向水体扩散和溶解，称水体的大气复氧，是水体溶解氧的主要来源；(2)水中生长的光合型水生生物，主要是藻类，白天通过光合作用吸收二氧化碳，在合成含碳化合物的过程中放出氧，病溶于水中；(3)流入本水体的水流水中挟带的溶解氧，随水流带入本水体。15 .氧垂曲线：溶解氧DO随流程x表现出的从下降到上升的变化过程线，它是耗氧与供氧

25、动态平衡的综合结果。16 .氧垂曲线的最低点称临界点 ，这时的溶解氧浓度达到最小值，称为临界溶解氧浓度Oc；氧亏D达到最大值称为临界氧亏 Dc (=Os-O。；起始断面到这里的距离，称为临界距离 Xc(1)含碳化合物降解曲线；(2)硝化曲线首先是CBOD诋化分解，如线(1)：然后NBOD氧化分解,如线(2).前者称碇化阶段的 降解耗我过程T后者称硝化阶段的降解耗轼过程,后者一般较前者滞后ID天左右.图中纵标H。口表求从开始到某时刻的生化需氧量(即比氧量)，44分别表示：t=u和 t时水中的剩余CBOD浓度，耳分别表示和以后的剩余NBOD浓度“对于含规有机物较多的污水，应分别计算它们的降解耗氧过

26、程。通常情况，股按 BOD进行计算口4Ml饱和溶解氧浓度：O尹江6。，T以摄氏度C计do大气复氧方程：=K25 (Os-O)问题一：为防止翻塘,鱼塘管理者应读特别注意什么？问题二工如何为鱼塘补氧?双模理论是惠特曼-刘易斯（Whitman-Lweis, 19 认为在气相和液相之间的界面上，存在气体和液体两层薄膜,如图45»气膜、液膜处于停滞状态，属层流区，气体通过分子扩散从气膜进入液膜；膜外为紊流区，属紊动扩散混合，移出液膜的溶解氧能很快在水体中混合均匀。确定耗较、复氧参数的方法很多，大体上可分为三类:一是按照参数的物理含义，通过专门试验确定，如在研究水域取样在实验室化验分析.或现场（

27、野外）示踪剂试验,前者比较经济,但与研究水 域的环境条件相牵甚远，成果应用于实际时尚需作必要的修正。后老往往消耗人力物力太大，并会污染天然环境、除专门研究外，一般较少应用。17 .影响耗氧系数K1的因素：（1）污水特性 （2） pH值 （3）水温 （4）水力特征 18.K1=（u/x）ln（LA-LB） 式中，K1 是耗氧系数，u是河段平均流速，x为距上断面的距离，LA为上游A断面处河水的BOD浓 度，LB为距上游A断面x处河水的BOD浓度。19 .书上 P86,例 4-320 .水质迁移转化基本方程：反映水体污染物在水中运动、变化基本规律的方程。反映污染物在水体中运动，变化及本规律的方程称之

28、 为水质迁移转化基本方程口dC dC 尸 d2C(5-13)F p = E -7-dt dx dx+ div(pU 0)=力"(嫉乎”70) + Ski2.动力方程(5-8)式中z 水位，黑代表水面坡降： 流速，上0代表迁移加速度引起的惯性坡降项，1当代表当 g£皿地加速度引起的惯性坡降项：.C,R 分别为河段的谢才系数和水力半径，为代表摩阻坡降;L. rC整理后， 维水质迁移转2%本方程:孥+ 攀二 号(£“+5 +马)竽+£$/(5-11加 ar a J桁'心乙,时均匀河段断面/为常量.又因。=*,此时上式川3为<5-13)丁 de d

29、e rd2C + u = E +> S.dt dx ar?乙,式中 C河段中某种污染物的浓度，唱/£ :时间，d：x河水的流动距离，A"人u段水流的平均流速，；E河段水流的综合扩散系数，近似为纵向离散系数.亚血：/" 工5 河段水体污染物的源漏项，制g/E,d);对于均匀河段，流量和排污稳定时，各断面的污染浓度不随时间变化,即眨=。，则得稳态的一维迁移转化基本方程为(5-14)+ di v( pU(/>) = div(Xgrad(f>) + Sk- 8t河流一维水质迁移转化叼步方程的 贺形式如式 3c人即dC 6C “七为3=心区=心 并设格点处

30、的水质浓度为 C（W#/）二C/，于是可以用十 “二 E -FV 5；Gt GX乙二抚二十/二十河, 式中(5-63)(5-62 ：来珞（代替浓乳时间的保导数项，或用6C _ c/'+1 -c J18, Xc/+l = G告+G/努-塔- mm+C/1-竽 ArAx Axiv二,随式差分体系一艇情况下，河流中污染物的移流作用远大于扩散、离散作用、此时对于式;(5-22 可采用卜面的陷式差分方程之±-£1- 1 %1 -+ C/J (5SiSxAx-2整理后,上式变为如卜形式:£_尸+丹。/"+%。，| =。=12M 65】21 .一条中小河流的较

31、长河段，其横向和竖向的污染浓度基本均匀，可作为纵向一维来处理；混合基本均匀的小型浅水湖泊，可视作零维结构对待。22 .对于河流来说，其深度和宽度相对于它的长度是非常小的，排入河流的污水，经过一段距排污口很短的距离， 便可在断面上混合均匀。因此，绝大多数的河流水质计算常常简化为一维水质问题，即假定污染浓度在断面上均匀一致，只沿流程方向变化。23 .二维水质问题可分为水平二维和竖向二维 。水平二维：指水体的流速和污染浓度仅在水平面的纵向、横向变化，在竖向均匀混合；竖向二维：指水体的流速和污染浓度仅在纵向和水深方向变化，在横向保持不变，如河道型水库。24 .三维水质方程适合于竖向、横向、纵向都没有均

32、匀混合的水域，是描述污染浓度随时间 空间变化最完整的水质方程。25 .C0=W0/Q,式中，C0是W0形成的起始断面的水体污染浓度，W0是x=0处的排污强度，Q为流量。C=C0exp(-K1x/u),式中，C是水体的污染浓度，K1是降解系数，x是距起始断面的距离，u是断面平均流速。26.书上P94例子4-427.思考题 4-1 , 4-19, 4-21 , 4-30第五章水环境数学模型及预测1、水体热量平衡与水温变化1、水体与大气的热交换包括：辐射、蒸发和传导。2、随水量迁移的热交换3、同河床的热交换4、内部产生的热：势能转换为摩擦热，化学能转化热能5、人类活动热排放根据覆元水体的热量平衡和就

33、移犷11源理，建立水温在水体中的it移棒化基本方程.它彩式上 与水用迳移梏牝基本方程完全奏报.但在确定源漏项时，必须排热克摸原理计算.河濡港度模型，像水质模型一样,也分为零帽.f.二址和三雄.不过，对于河溪来说，A.常用到的是蚁向一堆水温模型.薨似河遁一雄水质拓本方程那样，可得出河流帆街一埴水温迁移转化县本方程势式中t时间；J施T疝处的水温；u河段流速；E茗贵在水中的甘横、离殁泵毂;Sr横元河段关于水温的源海项。一航情况下，热量在河菰中的城向犷散蒿做作用或小于移漪作用，害感噜不计时，即上式古 燃第一项近似为掌，此时河流蛾向一地水温迁将转化幕太才科变为dT dT1- u dt ex2、水库、湖泊

34、温度分层判别：湖泊水库温度垂向分层按由强到弱依次划分为分层型、过渡型、混合型三类。(1)在表面较浅的深度内，温度较高，且基本均匀，称为表面同温层；(2)在下部较深的范围内，水温低，稳定少变，也基本均匀，称为下部同温层，也称底温 层或滞温层；(3)从上部同温层到下部同温层，中间有一个较短距离的水温由高到低的过渡层，温度沿 垂向变化很大，称为温跃层或斜温层。(1)纵向移流的净热输送水平方向温度梯度很小，纵向的热扩散相对) 移流作用可以忽略不计算，故该项净热输送为q占pCpdzdt - qjpC*£出=(q$ - qT)pCrdzdt式中 Q水的密度，kg/m：P水的比热，J/(kg C)

35、fl (2)塞向移流的净热输送犯丁Q r -(Q 7+鸟三山)pcpdt - _ U pCrdzdtdz盛向分子犷散作用的净热输送a力丁也d-W阳卫U + d切出，(也 ;)pCy由出lJ &dz全向太阳辐射的冷热输送长波辐射,蒸发和传导的热交接仪发生在水的表层， 只用出去表层啜妆后的太阳光能穿透水体在衣层下部传播，其热通量以表示,因 此对息房下的限层体积元来说，担射摭交换仅为太阳福射，其净热输送为底三/工W7 - A(z +/陋工+(lz)dt = A申出_其中+退配dz)dr = -dzdf11r 二|H!P根据热量平衡原理，以上各项净热幡送量布加，住等于微层依积元中水的热量在 市

36、间的变化黄层小虻质)卓由此棒垂向一堆水温模型基本方程为CT+-：(&n = 3(* 77H(fl177(6-34)式中中 手按下式计其：rlf A i)2A & A f *3 iH水面下某高程上处的大陌垂直褊射通量，J./(nr “（6-35）中二粉（1- /?）cxp-/（ZT -I）其中 z分别为水面及水面下某一界面的高程；V1t?i=l-RH水面的大国净辐射，等于总人射量I减去反射量&, J/(m2 q；§在表层被吸收的分数，f00.4-0.5;3、水环境数学模型：是在水质迁移转化基本方程的基础上，针对模拟预测的水环境要素的 变化规律建立的一整套数学计算

37、程序和方法。4、斯特里特菲尔普斯模型(S- P模型)的假定：(1)对于BOD,方程中的源漏项(Si的和)可只考虑好氧微生物参与的降解作用，并认为该反映符合一级反应动力学，即Si的和=-K1L;(2)对于DO,认为引起水体中溶解氧减少的原因，只是由于BOD降解所引起的，其减少速率与BOD降解速率相同；水体中的复氧速率与氧亏成正比，其源漏项可表达为Si的和=-K1L+K2(Os-O)第一节河流一惟Rrtivnn模型在众多水质模型中，以综合反映耗氧有机物的BOD-DO模 型最具有普遍意义，是研究最为成熟的水质模型.以下 介绍Streeter和Phelps等人建立的BOD-DO模型。斯特里特-菲尔普斯

38、(Streeter-phclps)BOD-DO模型(一)斯特里特-菲尔普斯在稳态条件下,一维河流水质模型的基本方程为式中，口一河段水流的平均流速，E 一河段水流的纵向离散系数，ES河段水体污染物的源漏项口 斯特里特菲尔普斯盛立的BOD-DO模型有以下假定： 山在BOD水质方程中的源漏项S,只考虑好氧微生物名与的BOD衰减反 应.并认为该反应是林合一级反应动力学的、ES=-K,I O 引越水体中溶解重JX）减少的原因,只是由于BOD降解所引起的，其 减少速率与BOD隆解速率相同：水体中的复氧速率与氧亏成正比，亏 是指溶解氧,浓度与饱和溶解氧浓度的差值。 由上述两个假设，根据稳态的一维迂移转化忠技

39、方程，稳态的一维 BOD-DO水质模型可用下列两个方程表表示*dLt tu = = * -yy kJ（7-1）u = E k L + k （% 。） E kJ + k.）Ddx dxdx式中;L-x处河水BOD浓度；Ox处河水溶解氧的浓度； O河水 在某温度时的饱和溶解氧浓度； Dx处河水氧亏浓度； X离排 污口处收二0）的河水流动距离； u一河水平均流速； 4 BOD的衰 减系数；电一河水复氧系数；E河流离散系数口' 在的初侦条伴下16二0尸/由（0尸6,求其和分解，将以下3 P模型；考虑高会时L = L“uxp(P|X)(7口)O = Os - (O5 -Otl)cxp(p(x)+

40、 J；： cxp(p1x)-cxp(p2x)Ki 鼠母g)CM)或者用氧号来描述源解氧的变化D = Z)oexp|I u)kk?对上式两边取对数并整理，可求得临界前离我计算公式：Xc =Inf l-(f-l) ") f=m临界廛解氧Oc和临界就亏De 由kiLsk2moc),有0 =0 -L =0 -殳L/ 可k 七将式(7-6)代入，得临界溶解氧(配计算公式为：0t=0s-.fP-7)临界氧亏De计算公式为：(“制机"哈r式中，f为自净系数，是复氧系数与耗氧系数之比已上/如；，反映水体中溶解氧 自净作用的快慢，是衡量一条河流的环境污染容量的一个指标中各种水体的f而托马斯Q

41、homa5)BOD-DO模型对于一维稳态河流，由于悬浮物的沉淀与上浮也会引起水中bod的变化因此， 托马斯在斯游里特-菲尔普斯模型的基闻上，考虑了一项因悬浮物沉淀与匕浮 对HQD速率变化的海喻，增加了 一个沉浮系数其在本方衽式为： 式中K；HSD沉浮系数I di；其它符号意义同前口 从上式可映看到，托马斯建立的BOD-DO模型在计并溶解氧方程中仍然保留一个 后，这是因为HOD的这一部分减.少并不是降解所致.因而与溶解氧的或少无关口 在边界条件为L=I外。=CV的情况下，得到托马斯模型的积分解为：0 = 0s-(0s- Ojcxp(- k2x/u)+-*i笠小WD呻多宾斯-坎普(DobbinsC

42、amp)BOD-DO模型对一般稳态河流水道方程，在托马斯稹型的息础上，进一步考虑：由于底泥释放和地表径流所引起的BCD的变化，其变化以速率R表示，由于藻类光合作用增氧和呼吸作用耗耙以及地衣径流。起的DO的变化.其变化 速率以P表示G多宾斯-坎普BCD-D。模型采用以下的基本方程蛆dL-dxdo-dxu u= -(l+k JL + R= -k,L + k JOS-O)-P奥康纳(O Ccnnor) BOD-DO模型对一维粒态河流，在托4斯模型的基础上疾康纳济总的BOD分解为腺化耗氧量 (Lc)和硝化耗氧量化。其方程组为："牛=_(储+&MaxdOii=dx-K-K.LKO.-O

43、)G15) QI AL-I河流水底综合模型是美国环保局研制的一个以溶解氧为中心的多变 量的除合性河流水质模型，在许多国家广迓使用口 QUA1.-U河流水质综合模型是一个具有多种用途的河流水质模型，它能授照 使用者的要求，以各种组令方式描述以下13种水质参数(或称为水魇变量)溶解氧(DO) ；(2)生化需氧量(HOD);水温(T)；(4)叶绿素口藻差；(5)氨氮； (6)亚硝酸氮； (7)硝酸氧;(8)可溶性磷；(9)大肠杆菌；(W)任选的一种可降解物质；(11)三种任选的不降解物质中该模型是一个一条动合摸型，可以把这个模型应用于既有主流义有之流的均匀河段H &2水质工T之间的相比影响关

44、系1-双氧作用；2河底生物f包括底沌）的耗靶3碳化合物BQD耗管4光合作用产氧；5一氧氮氧化耗氧；6丑硝酸氧箕化耗氧：7碳化UCD的沉淀；8浮游植物对哨破氧的吸收；9浮游植物对磷（磷陵玄磷”勺吸聘 H1浮游植物代谢产生磷t硝酸哉）; H一浮解植物的死亡和沉淀； 12浮游植物呼吸产生鼠赳 13一底泥释放氮鼠；14一氢孤独化为亚硝酸 配dCdt+兀(7 - 19)对于各河段任意的水质变量C,由式（4-11）这个方程可以写成C的内汛源漏项，如BOD的降解罪日一一外部源漏项，如区间之流的汇入S- = ,表示C对时间的全导数,是特指的某种作用引起的耦合项的处理，按一定次序来解不同水质参数的方程，这个次序

45、是：温度、三种守恒物质、一种不守恒物质、大物杆菌、CBOD、藻类、磷、氨氮、亚硝酸氯、硝酸氮和溶解氧水质模型需要率定，即利用观测到的输入和输出数据，对模型的参数和模型的结构进行调整、 修改和定型，使应用模型和实际观测的输入资料模拟计算的相应的输出过程与实测的输出过 程之间的误差小于允许值；二是对模型进行检验，即利用另外一组预留的在率定模型时没有应用的数据，检验已率定的模型，验证模型的预测结果与实测数据相比是否符合要求。4/二节 湖汨、水库BOD-DO旌拟衮测的混含桂型一：湖泊.水库完全混合型BOD-DO模型(整体晶合水质模型)对于BOD,像$-P模型那样，职其源漏项为£S = -长上

46、，如第五幸所述, 可由盾量平衡原理写出其迁移转化底本方程：李=乌迎-储也at(8-1)式中Qp Q湖泊.水库的人流流量和出流流量;Lr 1V-Qi和Q相应的H。口浓度;湖泊、水库的蕾水容积；根据初始条件：F二0时上二七，取£二二工，积分求解上式，得湖泊、水库完全混合型的H( )D浓度随时间变化的计算方程为:L 二 7n也' T0/JT0 + 抬/&exp-g + & 加$(8-2)5、富营养化：是某些营养物质在湖泊、水库水体中积累过多，导致生物，特别是浮游生物 (主要是藻类)异常繁殖，使水环境严重恶化的过程。6、富营养化最显著的特征：水面藻类(主要是蓝藻、绿藻

47、)异常增殖，成片成团的覆盖在表面层。其中出现在湖面上的称为“水华”或“湖绽”,出现在海湾水面上的称为“赤潮”7、富营养化的危害：富营养化程度严重的湖泊、水库，由于浮游植物和低级水生物的大量繁殖，既恶化水体的感官性状，增加水利用的处理成本， 又会引起水体短时间内缺氧，造成鱼类窒息死亡。此外，鱼类的排泄物及浮游植物的残骸等，与入湖你啥不断堆积于湖底，易 使湖泊变浅，日积月累，将转化为沼泽，从而加速湖泊衰亡过程。所以说，湖泊的富营养化 将影响湖泊资源的合理利用，尤其威胁到湖泊的寿命。8、富营养化的治理措施：(1)从源头削减氮、磷负荷，例如加强农田管理，做好水土保持，鼓励生产和使用无磷洗涤剂，城镇生活

48、污水和工业废水达标排放，实施截污工程；(2)从水体内部加速氮、磷的转化和资源化，例如促进水生生物繁殖增长并利用，通过食物链系统加速渔业发展，从而净化水体；(3)引江灌湖，稀释氮、磷浓度，加速污染物的排除，抑制藻类生长等。十衣;L a。3 Vollenweide偎型Vollenweider模型fjpV- = W-KP-QPjcit(二)迪朗模型(Dillon)1.模型的基本思路：定义总隔在琥珀的滞留系数也及其与心的关系，由实际赞料研轧RL与湖泊单住 面枳水量负荷工的关系，然后由湖湎的设计径流和磷负荷计算K；及总嶙浓度. 评价需营养化口(1)总磷滞留系数同一时期滞留在湖泊中的总磷与流入的总磷之比g

49、 - 7 *定义取用(&41)式中Q, P湖泊、水库的出流量中的磷浓度(mg/L)； Q，P湖泊,水库的人流量中的磷浓度(mg/L)。由此可得 山=M(8-38),K； 十 4亦 K；=%(&39)3 1-RL(2)定立KL的关系KhchnerDilkm根据大量资料，建立RL计算的经验公式?/1O.426cxp(-O.27 gj+0.574cxp(-0.00949 g)(8-42)(3)总磷浓度及富营养化预测：将式(8-39)代入(8-37),整理后得pL-RL)HR.(8-4()P)0.02mg/L,富营养化；PVO.Olmg/L,贫营养化径流资对qRLK；、p评价富营养化第

50、六章1、水环境是由水体、底质和水生生物三部分组成。2、环境质量评价可划分为回顾评价、现状评价和预断评价。3、环境质量回顾评价：是指对区域过去一定历史时期的环境质量，根据历史资料进行回顾 性的评价。可以揭示出区域环境污染与环境质量的发展变化过程。4、环境质量现状评价：是根据近三五年的环境监测资料进行的。通过这种形式的评价，可 以阐明环境污染与环境质量的现状，为进行区域环境污染综合防治与管理等提供科学依据。5、环境质量预测评价：指对区域的开发活动对环境质量带来的影响惊醒评价。6、水环境质量评价的程序：(1)水环境背景值调查。指在未受到人为污染影响状况下，确定水体在自然过程中原有的化学组成的调查(2

51、)确定水质监测及评价项目。通过污染源调查与评价，可确定水体的主要污染源、污染物质，从而确定水质监测及评价项目。(3)水质监测。根据前两项工作的结论，结合水质评价目的、评价水环境的特点和影响水质的重要污染物，制定监测方案并进行监测(4)确定评价标准。据水体功能要求，选定合适的环境质量评价标准(5)分析与评价。应用数学模型将水质监测与预测结果与评价标准进行对照分析和水质评 价(6)评价结论。根据评价结果进行水质优劣分级，并提出结论7、水域环境功能：依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低可划分为五类。8、污染源：对环境产生污染影响的污染物来源，或污染物的发生源。9、污染源评价：在查明污染物排放

52、地点、形式、数量和规律的基础上，综合考虑污染物毒 性、危害和环境功能等因素，以潜在污染能力来表达区域内主要环境污染问题的方法。10、确定重点污染源(p160):以污染源为单位，计算每个污染源各种污染物的等标污染负荷之和，该和就是每个污染源的等标污染负荷。然后再计算每个污染源的等标污染负荷占总等标污染负荷的百分比， 即为每个污染源的等标污染负荷比。该比值越大的污染源其影响越大，将调查区域内污染源的等标污染负荷比由大到小排队。再由大到小累计污染负荷比，一般累计比等于80%左右所包含的污染源，可定为该区域重点污染源。11、确定主要污染物：打破污染源界限，在区域范围内以每种污染物为单位，计算每种污染物

53、的等标污染负荷的和，该和即为区域范围内这种污染物的等标污染负荷。然后再计算每种污染物的等标污染负荷占总等标污染负荷的百分比，即为每种污染物的等标污染负荷比。按照调查区域内污染物的等标污染负荷比由大到小排队，再由大到小累计污染负荷比，一般累计比等于80%左右所包含的污染物，可定为该区域重点污染物。12、水环境影响评价的目的： 定量预测未来的开发活动或建设项目向受纳水体排放的污染物 的量，确定建设前水环境背景的状况，分析建设项目投产后水环境质量的变化；解释污染物质在水体中的输送和降解规律；提出建设项目和区域环境污染源的控制和防治对策。13、地面水环境影响评价等级的划分主要根据建设项目的污水排放量、

54、污水水质的复杂程度、各种受纳污水水域的规模及对水质的要求来划分。分3个等级14、水环境影响评价工作分三个阶段：准备阶段、正式工作阶段、报告书编制阶段15、预测时期：分丰水期、平水期和枯水期。枯水期河水自净能力最小，平水期居中，丰水期最大。对一、二级评价项目应预测自净能力最小和一般的两个时期环境影响。三级评价或评价时间较短的二级评价可只预测自净能力最小时期的环境影响。16、预测阶段：分建设过程、生产运行和服务期满后三个阶段。所有建设项目均应预测生产运行阶段对地表水体的影响，并按正常排污和非正常排污两种情况进行预测。17、预测方法的选择：定性分析法：(1)专业判断法。根据专家经验推断建设项目对水环

55、境的影响。(2)类比调查法。参照现有相似工程对水体的影响，来预测拟建项目对水环境的影响。本 法要求拟建项目和现有污染物来源、性质相似，并在数量上有比例关系。定性分析法主要用于三级及部分二级的评价项目和对水体影响较小的水质参数，或解决目前尚无法取得必须的数据而难以应用数学模型预测等情况。定量预测法：(1)数学模型法。水质数学模型是最常用的方法。利用表征水体净化机制的数学方程预测建设项目引起的水体水质变化，给出定量的预测结果。 一般情况下此法较为简便，应首先考虑。(2)物理模型法。利用相似原理，按一定比例缩小后得到的模型，用来进行水质模拟实验。花费较高，且只能模拟少数几种情况。评价级别高、预测结果严时选用此法。第七