第六章地表水环境影响评价学习教案

1、会计学1第六章地表水环境影响评价第六章地表水环境影响评价(pngji)第一页，共176页。第四章第四章 地表水环境影响评价地表水环境影响评价(pngji)(pngji)第一节第一节 地表水体的污染地表水体的污染(wrn)(wrn)和自净和自净点污染源非点污染源（面源）持久性污染物非持久性污染物酸碱污染物废热（热污染）按排放(pi fn)方式分按污染性质分第1页/共176页第二页，共176页。第四章第四章 地表水环境影响评价地表水环境影响评价(pngji)(pngji)第一节第一节 地表水体的污染地表水体的污染(wrn)(wrn)和自净和自净二、水体污染二、水体污染点污染源点污染源 点污染源排放

2、的废水量和污染物可以从管点污染源排放的废水量和污染物可以从管道或沟渠中直接量测流量和采样分析组分浓度道或沟渠中直接量测流量和采样分析组分浓度确定，在经费和其他条件有限制时，常采用排确定，在经费和其他条件有限制时，常采用排污指标污指标(例如排放系数例如排放系数)推算推算(tu sun)的方法。的方法。第2页/共176页第三页，共176页。居住区生活污水量计算式，式中：居住区生活污水量计算式，式中： QS居住区生活污水量，居住区生活污水量，L/s； q每人每日的排水定额，每人每日的排水定额， L/(人人d)； N设计设计(shj)人口数，人；人口数，人； Ks总变化系数总变化系数(1.51.7)。

3、工业废水量计算式，工业废水量计算式，式中：式中： m单位产品单位产品(chnpn)废水量，废水量，L/t； M该产品该产品(chnpn)的日产量，的日产量，t； Ki总变化系数，根据工艺或经验决定总变化系数，根据工艺或经验决定； t 工厂每日工作时数，工厂每日工作时数，h。86400ssqNKQ 3600ismMKQt第3页/共176页第四页，共176页。 2. 2. 非点污染源非点污染源 非点污染源：非点污染源又称面非点污染源：非点污染源又称面源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废水。水

4、。 主要包括城镇排水、农田排水和主要包括城镇排水、农田排水和农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，以及大气污染物通过重力畜饲养场废水，以及大气污染物通过重力沉降沉降(chnjing)(chnjing)和降水过程进入水体等所和降水过程进入水体等所造成的污染废水。造成的污染废水。 第4页/共176页第五页，共176页。第5页/共176页第六页，共176页。(1)城市非点污染源负荷估计：城市非点污染源负荷估计：城市非点污染源负荷来源城市非点污染源负荷来源(liyun)：城市雨水下水：城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自城市街道经排道及合流制下水

5、道的溢流。污染物自城市街道经排水系统进入受纳水体。水系统进入受纳水体。第6页/共176页第七页，共176页。第7页/共176页第八页，共176页。暴雨径流深度暴雨径流深度(shnd)的估计：的估计： RCRPDs 式中：式中： R 总暴雨径流深度总暴雨径流深度(shnd)，cm； CR 总径流系数；总径流系数； P 降雨量，降雨量，cm； Ds 洼地存水，洼地存水，Cm。 总径流系数的估算方法总径流系数的估算方法(fngf)：粗略估算式：粗略估算式：0.15 1100100RIIC式中：式中：I不透水区百分数；不透水区百分数； 按照不同坡度计算的不透水区按照不同坡度计算的不透水区(指屋面、沥青

6、和水泥路面指屋面、沥青和水泥路面(lmin)或广场、庭或广场、庭院等院等)的径流系数的径流系数 。第8页/共176页第九页，共176页。准确准确(zhnqu)计算式：计算式：iiRiFCF洼地洼地(wd)存水存水Ds的粗略估计：的粗略估计：0.630.48100sID 径流中冲刷到接受径流中冲刷到接受(jishu)水体的颗粒物负水体的颗粒物负荷：在总暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲荷：在总暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲刷率。一般认为刷率。一般认为1 h内总径流为内总径流为1.27 cm时，可冲时，可冲走走90的街道表面颗粒物（沉积物）。的街道表面颗粒物（沉积物）。式中：式中：Fi各种类型地区

7、所占的面积；各种类型地区所占的面积； i对应的径流系数。对应的径流系数。第9页/共176页第十页，共176页。暴雨径流中冲刷的固体暴雨径流中冲刷的固体(gt)负荷：负荷：swesuYt YPC 式中：式中： tr从最后一次暴雨事件从最后一次暴雨事件(shjin)算起的天数，算起的天数，d； ts从最后一次清扫街道算起的天数，从最后一次清扫街道算起的天数，d；s街道清扫频率。街道清扫频率。 1erssstttt式中：式中：Ysw暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷；暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷； te 等效等效(dn xio)的累积天数，的累积天数，d；Ysu街道表面颗粒物日负荷量，街道表面颗粒物日

8、负荷量，kgd。第10页/共176页第十一页，共176页。式中：式中：Lsu颗粒物日负荷颗粒物日负荷(fh)率，率，kg(kmd)；Lst街道边沟长，约等于街道边沟长，约等于2倍的街道长，倍的街道长，km。susustYLL 街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，如交通街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，如交通强度强度(qingd)、区域地表覆盖物的形式、径流量和降、区域地表覆盖物的形式、径流量和降雨强度雨强度(qingd)、灰尘沉降量、前期干旱时间、城市、灰尘沉降量、前期干旱时间、城市街道清扫频率和清扫质量等。街道清扫频率和清扫质量等。第11页/共176页第十二页，共176页。径流中冲刷到受纳

9、水体的有机污染负荷：径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷：用颗粒固体负荷乘上浓度因子用颗粒固体负荷乘上浓度因子(ynz)计算有机物负计算有机物负荷：荷：ousuouYYC式中：式中：You有机污染物的日负荷量，有机污染物的日负荷量，kgd； 单位单位(dnwi)转换因子，转换因子，10-6； Ysu总颗粒物固体日负荷量，总颗粒物固体日负荷量，kgd； Cou有机污染物在颗粒物中的浓度，有机污染物在颗粒物中的浓度，gg。第12页/共176页第十三页，共176页。(2)农田径流污染负荷估算：农田径流污染负荷估算：第一种方法：避开污染物在农田表面实际迁移过第一种方法：避开污染物在农田表面实际迁移过程的

10、变化，仅通过采集和分析各个集水区的径流程的变化，仅通过采集和分析各个集水区的径流水样计算水样计算(j sun)进入某一水环境中某种污染物总进入某一水环境中某种污染物总量，其公式如下：量，其公式如下：11mniijiMQ第13页/共176页第十四页，共176页。11mniijiMQ第14页/共176页第十五页，共176页。第15页/共176页第十六页，共176页。第16页/共176页第十七页，共176页。影响污染物输移的最主要的物理过程是对流和横向、纵向扩散影响污染物输移的最主要的物理过程是对流和横向、纵向扩散(kusn)混合。混合。第17页/共176页第十八页，共176页。污水排放、温排水、溢

11、油污染。污水排放、温排水、溢油污染。扩散过程扩散过程(guchng)和漂移过程和漂移过程(guchng)。第18页/共176页第十九页，共176页。第19页/共176页第二十页，共176页。第20页/共176页第二十一页，共176页。第21页/共176页第二十二页，共176页。1=1.047，T的范围的范围(fnwi)为为10-35；N=1.047，T的范围的范围(fnwi)为为10-30 第22页/共176页第二十三页，共176页。第23页/共176页第二十四页，共176页。第24页/共176页第二十五页，共176页。含氮化合物硝化含氮化合物硝化(xio hu)耗氧：耗氧： 第25页/共17

12、6页第二十六页，共176页。水体水体(shu t)底泥底泥耗氧：耗氧： 水生植物呼吸水生植物呼吸(hx)耗氧耗氧 第26页/共176页第二十七页，共176页。第27页/共176页第二十八页，共176页。第二节第二节 污染物质在河流中的混合与扩散污染物质在河流中的混合与扩散 一、污染物质在河流中的混合一、污染物质在河流中的混合 废水排入水体后，最先发生的过程是废水排入水体后，最先发生的过程是混合稀释。对大多数保守污染物混合稀释是它混合稀释。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的主要们迁移的主要(zhyo)(zhyo)方式之一。对易降解的方式之一。对易降解的污染物混合稀释也是它们迁移的重要方式之一

13、污染物混合稀释也是它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩散能力，与其水体的水。水体的混合稀释、扩散能力，与其水体的水文特征密切相关。文特征密切相关。1河流的混合稀释模型河流的混合稀释模型 当废水当废水(fishu)进入河流后，便不断地与河水发进入河流后，便不断地与河水发生混合交换作用，使保守污染物浓度沿流程逐渐降低生混合交换作用，使保守污染物浓度沿流程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。，这一过程称为混合稀释过程。 第28页/共176页第二十九页，共176页。第29页/共176页第三十页，共176页。 污水排入河流的入河口称为污水注入点。污水污水排入河流的入河口称为污水注入点。污水注入点以

14、下的河段注入点以下的河段(h dun)，污染物在断面上的浓，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠排放口一侧的岸边浓度高，度分布是不均匀的，靠排放口一侧的岸边浓度高，远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，污染远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。物在整个断面上的分布逐渐均匀。 污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为水质完全混合断面。，称为水质完全混合断面。第30页/共176页第三十一页，共176页。第31页/共176页第三十二页，共176页。式中：式中： Q河流的流量河流的流量(liling)，m3s；1排污

15、口上游河流中污染物浓度，排污口上游河流中污染物浓度，mgL； q排人河流的废水流量排人河流的废水流量(liling)，m3s；2废水中的污染物浓度，废水中的污染物浓度，mgL。 12iQqQq在水质完全在水质完全(wnqun)混合断面以下的任一断面混合断面以下的任一断面第32页/共176页第三十三页，共176页。 当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向下当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向下游游(xiyu)流去，经过相当长的距离才能达到完全流去，经过相当长的距离才能达到完全混合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形混合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形成一个污染带。当完全混合距离成一个污染带

16、。当完全混合距离Ln无实测数据时无实测数据时，可参考下表确定。表中列举出了许多河流在岸，可参考下表确定。表中列举出了许多河流在岸边集中排入废水时，污水与河水达到完全混合所边集中排入废水时，污水与河水达到完全混合所需的时间。从下表中查取所需时间与河水实际流需的时间。从下表中查取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离。速的乘积为完全混合距离。第33页/共176页第三十四页，共176页。第34页/共176页第三十五页，共176页。第三节第三节 河流和河口水质河流和河口水质(shu zh)(shu zh)模型模型 河流是沿地表的线形低凹部分集中河流是沿地表的线形低凹部分集中的经常性或周期性水流。较

17、大的叫河（或江的经常性或周期性水流。较大的叫河（或江），较小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖），较小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段，可以分为入海河口、泊或其他河流的河段，可以分为入海河口、入湖河口及支流河口。入湖河口及支流河口。第35页/共176页第三十六页，共176页。第36页/共176页第三十七页，共176页。二、河流二、河流(hli)水质模型水质模型1、水质模型的分类：、水质模型的分类：按时间特性分：分为动态按时间特性分：分为动态(dngti)模型和静态模型。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型

18、称为动态(dngti)模型。模型。 描述水体中水质组分的浓度不随时间变化的水质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。模型称为静态模型。 第37页/共176页第三十八页，共176页。n按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维、三维水质模型。、三维水质模型。n 当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这时，即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情况的水质模型称为零维的水质模型。种情况的水质模型称为零维的水质模型。 n 描述水质组分的迁移变化

19、描述水质组分的迁移变化(binhu)(binhu)在一个方向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。质模型称为一维水质模型。n 描述水质组分的迁移变化描述水质组分的迁移变化(binhu)(binhu)在两个方向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，这种水质模型称为两维水质模型。种水质模型称为两维水质模型。n 描述水质组分迁移变化描述水质组分迁移变化(binhu)(binhu)在三个方向进在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型。行的水质模型称为三维

20、水质模型。第38页/共176页第三十九页，共176页。n按描述水质组分的多少分：分为按描述水质组分的多少分：分为(fn wi)单一单一组分和多组分的水质模型。组分和多组分的水质模型。n 水体中某一组分的迁移转化与其它组分没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。单一组分的水质模型。 n 水体中一组分的迁移转化与另一组分（或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，描述这种情况

21、的水质模型称为多组分的水质模型。型。第39页/共176页第四十页，共176页。n按水体按水体(shu t)(shu t)的类型可分为：河流水质模的类型可分为：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、海湾水质模型、河口水质模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。比较复杂，可靠性小。n按水质组分可分为：耗氧有机物模型（按水质组分可分为：耗氧有机物模型（BODBODDODO模型）模型） ，无机盐、悬浮物、放射性物质等，无机盐、悬浮物、

22、放射性物质等n单一组分的水质模型，难降解有机物水质模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。型，重金属迁移转化水质模型。第40页/共176页第四十一页，共176页。 水质模型的选择：水质模型的选择： 选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁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清楚地了解。因为水质组分的迁移移转化规律有清楚地了解。因为水质组分的迁移(扩散和平扩散和平(hpng)流流)取决于水体的水文特性和水取决于水体的水文特性和水动力学特性。动力学特性。 在流动的河流中，平流迁移往往占主导地位在流动的河流中，平流迁移往往占主导地位，对某些组分可以忽略扩散项；

23、在受潮汐影响的，对某些组分可以忽略扩散项；在受潮汐影响的河口中，扩散是主导的迁移现象，扩散项必须考河口中，扩散是主导的迁移现象，扩散项必须考虑而不能忽略。对这两者选择的模型就不应一样虑而不能忽略。对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整，断面不变，污染物排入量不变的。对河床规整，断面不变，污染物排入量不变的水体，可选用静态模型。为了减少模型的复杂性水体，可选用静态模型。为了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河流系统的水质模型往往和减少所需的资料，对河流系统的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分评价时便输入选用静态的。但这种选择不能充分评价时便输入对河流系统的影响。对河流系统的影响。 选

24、择的水质模型必须反映所研究的水质组分选择的水质模型必须反映所研究的水质组分，应用条件和现实条件接近。，应用条件和现实条件接近。第41页/共176页第四十二页，共176页。2、污染物在均匀流场中的扩散水质模型、污染物在均匀流场中的扩散水质模型 进入进入(jnr)环境的污染物可以分为两大类：持久环境的污染物可以分为两大类：持久型污染物（惰性污染物）和非持久型污染物。型污染物（惰性污染物）和非持久型污染物。第42页/共176页第四十三页，共176页。第43页/共176页第四十四页，共176页。非持久型物质的衰减有两种方式：一种是由其自身的非持久型物质的衰减有两种方式：一种是由其自身的运动变化规律决定

25、的；如放射性物质的蜕变；另一种运动变化规律决定的；如放射性物质的蜕变；另一种是在环境因素的作用下，由于化学的或生物化学的反是在环境因素的作用下，由于化学的或生物化学的反应而不断衰减的，如可生化降解应而不断衰减的，如可生化降解(jin ji)的有机物在的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。水体中微生物作用下的氧化分解过程。第44页/共176页第四十五页，共176页。 对于持久型污染物，实际应用中，在不需要考虑对于持久型污染物，实际应用中，在不需要考虑其横向均匀其横向均匀(jnyn)混合时间的情况下，通常假设其混合时间的情况下，通常假设其可以瞬间混合完毕，而采用完全混合公式（可以瞬间混合完毕

26、，而采用完全混合公式（0维模型维模型）来计算河流断面的污染物浓度。）来计算河流断面的污染物浓度。12iQqQq应用对象：不考虑混合距离的重金属污染物应用对象：不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质和其他持久型污染物质的下游、部分有毒物质和其他持久型污染物质的下游浓度预测和允许纳污量的估算。有机物降解浓度预测和允许纳污量的估算。有机物降解性物质的降解项可以忽略时；降解性有机物性物质的降解项可以忽略时；降解性有机物混合段初始混合段初始(ch sh)部分。部分。适用条件：河流充分混合段；持久性污染物；适用条件：河流充分混合段；持久性污染物；河流为恒定流动；废水连续稳定排放。河流为恒定流动；废水连

27、续稳定排放。例例4-1第45页/共176页第四十六页，共176页。 对非持久型污染物，在河流的流量和其他水对非持久型污染物，在河流的流量和其他水文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型进文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型进行污染物浓度行污染物浓度(nngd)预测。预测。220 xxEuKxx第46页/共176页第四十七页，共176页。 对于非持久性或可降解污染物，若给定对于非持久性或可降解污染物，若给定x0，0，上式解为：，上式解为： 对于一般条件对于一般条件(tiojin)下的河流，推流形成下的河流，推流形成的污染物迁移作用要比弥散作用大得多，在稳态条的污染物迁移作用要比弥散作用大得多

28、，在稳态条件件(tiojin)下，弥散作用可以忽略，则有：下，弥散作用可以忽略，则有：式中：式中： ux河流的平均流速，河流的平均流速，md或或ms；Ex废水与河水的纵向混合系数，废水与河水的纵向混合系数，m2d或或m2s； K污染物的衰减系数，污染物的衰减系数，1d或或1s； x河水河水(从排放口从排放口)向下游流经的距离，向下游流经的距离，m。04exp112xxxxu xKEEu0expxxKu第47页/共176页第四十八页，共176页。例例1 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量量q0.15m3s，苯酚浓度为，苯酚浓度为30gL，河流流，河流流量量

29、Q5.5m3s，流速，流速u0.3ms，苯酚背景浓，苯酚背景浓度为度为 0.5 g L，苯酚的降解（衰减）系数，苯酚的降解（衰减）系数(xsh)K0.2d-1，纵向弥散系数，纵向弥散系数(xsh)Ex10m2s。求排放点下游。求排放点下游10km处的苯酚浓度。处的苯酚浓度。解解 计算计算(j sun)起始点处完全混合后的初始浓度：起始点处完全混合后的初始浓度：（1）考虑纵向弥散条件下的下游）考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：处的浓度：24 0.2/86400 100.3 100001.28 exp111.19/2 100.3g L00.1530+5.50.5=1.28g /L5.5+

30、0.15第48页/共176页第四十九页，共176页。（2）忽略纵向弥散）忽略纵向弥散(msn)时的下游时的下游10km处的浓度：处的浓度： 0.2 100001.281.19/0.3 86400g L 由此看出由此看出(kn ch)，在稳态条件下，忽略纵，在稳态条件下，忽略纵向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略。 对水面宽阔的河流受纳污对水面宽阔的河流受纳污(废废)水后的混合过水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜

31、采用三维模型。模型。第49页/共176页第五十页，共176页。 3污染物与河水完全混合所需距离污染物与河水完全混合所需距离 污染物从排污口排出污染物从排污口排出(pi ch)后要与河水完全混后要与河水完全混合需一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。合需一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。 当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于介于0.95 至至1.05 之间时，称该断面已达到横向混合，之间时，称该断面已达到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的距离称为完成横向混由排放点至完成横向断面混合的距离称为完成横向混合所需的距离。合所需的距离。 第

32、50页/共176页第五十一页，共176页。20.1xyu BxE20.4xyu BxE第51页/共176页第五十二页，共176页。 河水中溶解氧浓度河水中溶解氧浓度(nngd) (DO)是决定水质洁是决定水质洁净程度的重要参数之一，而排入河流的净程度的重要参数之一，而排入河流的 BOD在衰减在衰减过程中将不断消耗过程中将不断消耗DO，与此同时空气中的氧气又不，与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。断溶解到河水中。 二、二、BODDO耦合模型耦合模型(mxng)第52页/共176页第五十三页，共176页。源则是大气复氧。源则是大气复氧。第53页/共176页第五十四页，共176页。S P方程方程

33、(fngchng)： 1BODBODdKdt 10K tBODBODe12()()sd DOK cKDODOdt 01210121BODK tK tK tDDKeeeKK1dcK cdt 10K ttcc e12DBODDdKKdt第54页/共176页第五十五页，共176页。S P方程：方程： 氧垂曲线氧垂曲线(qxin)临界氧亏发生的时间：临界氧亏发生的时间： 该方程是应用最广的河流水质中该方程是应用最广的河流水质中BODDO预测模型。预测模型。01220121ssDODODBODK tK tK tDODKeeeKK0021221111ln1DcBODKKKtKKKK第55页/共176页第五

34、十六页，共176页。第56页/共176页第五十七页，共176页。 （1）托马斯）托马斯(Thomas)模型模型 对一维静态河流，在对一维静态河流，在SP模型的基础上，为了模型的基础上，为了(wi le)考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了去除的影响，引入了BOD沉浮系数沉浮系数k3。由以下的基。由以下的基本方程组本方程组(忽略扩散项忽略扩散项)：1312BODBODDBODDdkkdtdkkdt 第57页/共176页第五十八页，共176页。解得：解得：1300132201132ekktBODBODBODkktk tk tDDkeeekkk

35、第58页/共176页第五十九页，共176页。第59页/共176页第六十页，共176页。三、污染物在河口中的混合和衰减模型三、污染物在河口中的混合和衰减模型 入海河口受海洋潮汐入海河口受海洋潮汐(chox)和上游河流来水双和上游河流来水双重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的混合作用。混合作用。 当只需了解污染物在当只需了解污染物在个潮汐个潮汐(chox)周期内周期内的平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应情况的平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应情况的模型，其混合系数的模型，其混合系数Ey可以采用式可以采用式(467)的泰勒公式的泰勒

36、公式。第60页/共176页第六十一页，共176页。 如果要求污染物与河口水混合过程中浓度如果要求污染物与河口水混合过程中浓度随时间变化情况，则应采用二维动态混合数值随时间变化情况，则应采用二维动态混合数值模型模型(mxng)预测：首先通过实测得到断面上预测：首先通过实测得到断面上各测点流速与断面平均流速的相关关系，同时各测点流速与断面平均流速的相关关系，同时用一维非恒定流方程数值模型用一维非恒定流方程数值模型(mxng)计算出计算出沿程各断面平均流速，这样就可得到河口的流沿程各断面平均流速，这样就可得到河口的流场分布。场分布。二维动态混合物数值模型二维动态混合物数值模型(mxng)的微分方程的

37、微分方程见式：见式：2222xyxyuuEEKtxyxy第61页/共176页第六十二页，共176页。四、河口和河网水质模型四、河口和河网水质模型 河口是入海河流受潮汐作用河口是入海河流受潮汐作用(zuyng)影响影响明显的河段。明显的河段。潮汐对河口水质的双重影响：潮汐对河口水质的双重影响：上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用(zuyng)，使污染物的分布趋于均匀；，使污染物的分布趋于均匀；由于潮流的顶托作用由于潮流的顶托作用(zuyng)，延长了污，延长了污染物在河口的停留时间，有机物的降解会进一染物在河口的停留时间，有机物的降解会进一步消耗水中的溶解

38、氧，使水质下降。步消耗水中的溶解氧，使水质下降。此外，潮汐也使河口的含盐量增加。此外，潮汐也使河口的含盐量增加。第62页/共176页第六十三页，共176页。 河口模型比河流模型复杂，求解也比较困河口模型比河流模型复杂，求解也比较困难。对河口水质有重大影响的评价难。对河口水质有重大影响的评价(pngji)项项目，需要目，需要预测污染物浓度随时间的变化。预测污染物浓度随时间的变化。 一维（潮周平均）河口水质模型如下：一维（潮周平均）河口水质模型如下：0 xxdddEursdxdxdx 式中：式中：r污染物的衰减速率，污染物的衰减速率，g/(m3.d)； s系统系统(xtng)外输入污染物的速率，外

39、输入污染物的速率，g/(m3.d)； ux不考虑潮汐作用，由上游来水不考虑潮汐作用，由上游来水(净泄量净泄量)产产生的流速，生的流速，m/s。第63页/共176页第六十四页，共176页。假定假定s0和和rK1，对排放对排放(pi fn)点上游（点上游（x0）对排放对排放(pi fn)点下游（点下游（x 0）1204exp112xxxxuK EEu1204exp112xxxxuK EEu01241xxWK EQu第64页/共176页第六十五页，共176页。 第四节第四节 湖泊湖泊(水库水库)水质水质(shu zh)数学模型数学模型 湖泊（水库）水流状态分为前进和振动两类湖泊（水库）水流状态分为前

40、进和振动两类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。 第65页/共176页第六十六页，共176页。第66页/共176页第六十七页，共176页。 湖泊湖泊(水库水库)的水质特征：的水质特征： 水的停留时间较长（可达数月至数年），属水的停留时间较长（可达数月至数年），属于缓流水域，其中的化学和生物学过程保持一个比于缓流水域，其中的化学和生物学过程保持一个比较稳定的状态。较稳定的状态。 进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断积累，致使断积累，致使(zhsh)水质发生富营养化。水质发生富营养化。 在水深较大的湖、库中，水

41、温和水质是竖向在水深较大的湖、库中，水温和水质是竖向分层的。分层的。 第67页/共176页第六十八页，共176页。第68页/共176页第六十九页，共176页。一、完全混合模型一、完全混合模型 完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德(Vollenwelder)模型。模型。 对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库的中小型湖泊和水库(shuk)，可以简化为一个均，可以简化为一个均匀混合的水体。沃兰伟德假定，湖泊中某种营养匀混合的水体。沃兰伟德假定，湖泊中某种营养物的浓度随时间的变化率，是输入、输出和在湖物的浓度

42、随时间的变化率，是输入、输出和在湖泊内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平泊内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡方程表示：衡方程表示： 1污染物污染物(营养物营养物)混合和降解模型混合和降解模型1dVWQKVdt第69页/共176页第七十页，共176页。W1dVWQKVdt第70页/共176页第七十一页，共176页。积分上式得：积分上式得：式中：式中： W0现有现有(xin yu)污染物排入量，污染物排入量，mgs； 拟建项目废水中污染物浓度，拟建项目废水中污染物浓度，mgL； q废水排放量，废水排放量，m3s。11exptWQKtQKVV0pWWqp第71页/共176页第七十二页，共

43、176页。而而 式中：式中： 湖、库中污染物起始浓度，湖、库中污染物起始浓度，mgL。则。则：对于持久性污染物对于持久性污染物K10，则：，则：当时间足够长，湖、库中污染物当时间足够长，湖、库中污染物(营养物营养物)浓度达浓度达到到(d do)平衡时，平衡时， 。则平衡时浓度为：。则平衡时浓度为： 10WQKV0011 tttWQeeKVVQV0ddteWV第72页/共176页第七十三页，共176页。2求湖、库中污染物达到一指定求湖、库中污染物达到一指定t所需时间所需时间(shjin)t0。 设设t/p=，则：，则：3无污染物输入无污染物输入(W0)时浓度随时间时浓度随时间(shjin)变化为

44、变化为 这时，可以求出污染物这时，可以求出污染物(营养物营养物)浓度达到初始浓度之比为浓度达到初始浓度之比为即即t 0 时，所需时间时，所需时间(shjin)： 1ln(1)VtQKV1(/)00Q VKttee11lnt第73页/共176页第七十四页，共176页。4溶解氧模型溶解氧模型式中：式中：K2大气复氧系数，大气复氧系数，1/d或或1/s；DO0溶解氧起始浓度，溶解氧起始浓度，mg/L；R湖库的生物和非生物因素耗氧总量，湖库的生物和非生物因素耗氧总量，mg/(m3.d)或或mg/(m3s)； R=rABA养鱼密度，养鱼密度，kg/m3； r鱼类耗氧速率鱼类耗氧速率(sl)，mg/(kg

45、.d)或或mg/(kgs)；DOs饱和溶解氧浓度，饱和溶解氧浓度，mg/L；B其他因素耗氧量，其他因素耗氧量，mg/(m3.d)或或mg/(m3s)；02sDODODODODOdQKRdtV第74页/共176页第七十五页，共176页。第五节第五节 水质水质(shu zh)(shu zh)模型的应用和模型的应用和标定标定 河流河流(hli)水质模型的选择水质模型的选择： 选择原则选择原则(yunz)：应从理论上和实用性、经济性考：应从理论上和实用性、经济性考虑虑n水质模型的空间维数；水质模型的空间维数；n水质模型所保描述的时间尺度；水质模型所保描述的时间尺度；n污染负荷、源和汇；污染负荷、源和汇

46、；n模拟预测的河段范围；模拟预测的河段范围；n流动及混合输移；流动及混合输移；n水质模型中的变量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。第75页/共176页第七十六页，共176页。第五节第五节 水质水质(shu zh)(shu zh)模型的应用模型的应用和标定和标定 河流水质河流水质(shu zh)模型的模型的选择：选择：n水质模型的空间维数；水质模型的空间维数；n大多数河流水质预测评价大多数河流水质预测评价(pngji)采用一维采用一维稳态模型，对于大中型河流，横向浓度梯度稳态模型，对于大中型河流，横向浓度梯度变化较为明显时，采用二维模型进行预测评变化较为明显时，采用二维模型进行预测评价

47、价(pngji)。n不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质和其他保守物质的下游浓度预测，可采物质和其他保守物质的下游浓度预测，可采用零维模型。用零维模型。第76页/共176页第七十七页，共176页。第五节第五节 水质模型的应用水质模型的应用(yngyng)(yngyng)和标定和标定 河流河流(hli)水质模型的选择水质模型的选择：n水质模型所保描述水质模型所保描述(mio sh)的时间尺度；的时间尺度；n稳态稳态n准稳态准稳态n动态动态第77页/共176页第七十八页，共176页。第五节第五节 水质水质(shu zh)(shu zh)模型的应用模型的应

48、用和标定和标定 河流水质模型河流水质模型(mxng)的选的选择：择：n模拟预测的河段范围；模拟预测的河段范围；n对预计可能受到明显影响的重要对预计可能受到明显影响的重要(zhngyo)水域水域应划入预测范围；在预测溶解氧时，预测范围应应划入预测范围；在预测溶解氧时，预测范围应包括溶解氧区域。包括溶解氧区域。n在预测的河段范围内，水文特征突然变化和水质在预测的河段范围内，水文特征突然变化和水质突然变化处的上游、下游、重要突然变化处的上游、下游、重要(zhngyo)水工水工建筑物附近、水文站附近，例行水质监测断面均建筑物附近、水文站附近，例行水质监测断面均为模拟预测的关心点。为模拟预测的关心点。第

49、78页/共176页第七十九页，共176页。第五节第五节 水质模型的应用水质模型的应用(yngyng)(yngyng)和标定和标定 河流水质河流水质(shu zh)模型的模型的选择：选择：n流动及混合输移；流动及混合输移；n对于单向河流而言，在利用稳态模型时，纵向离散对于单向河流而言，在利用稳态模型时，纵向离散作用与对流输移作用相比很小，不予考虑作用与对流输移作用相比很小，不予考虑(kol)n在利用准稳态模型进行瞬时源或有限时段源的影响在利用准稳态模型进行瞬时源或有限时段源的影响预测时，需要考虑预测时，需要考虑(kol)。n利用二维稳态模型进行预测时，需要收集河道地形利用二维稳态模型进行预测时，

50、需要收集河道地形、水力学特征沿河流横断面方向变化的数据，同时、水力学特征沿河流横断面方向变化的数据，同时需要考虑需要考虑(kol)横向混合系数。横向混合系数。第79页/共176页第八十页，共176页。第五节第五节 水质模型的应用水质模型的应用(yngyng)(yngyng)和标定和标定 河流水质模型河流水质模型(mxng)的选的选择：择：n水质模型中的变量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。n根据不同种类根据不同种类(zhngli)污染物的特性污染物的特性进行选择。进行选择。第80页/共176页第八十一页，共176页。第五节第五节 水质水质(shu zh)(shu zh)模型的应用和模

51、型的应用和标定标定 河流水质河流水质(shu zh)模型模型的选择：的选择：n水质模型中的变量和动力学结构。水质模型中的变量和动力学结构。n根据不同根据不同(b tn)种类污染物的特性进行种类污染物的特性进行选择。选择。第81页/共176页第八十二页，共176页。第五节第五节 水质模型的应用水质模型的应用(yngyng)(yngyng)和标定和标定 河流水质河流水质(shu zh)模型的模型的选择：选择：第82页/共176页第八十三页，共176页。第五节第五节 水质水质(shu zh)(shu zh)模型的应用和模型的应用和标定标定 河流水质模型河流水质模型(mxng)的的选择：选择：第83页

52、/共176页第八十四页，共176页。 水质模型水质模型(mxng)(mxng)的标定的标定河流水质模型河流水质模型(mxng)(mxng)参数的确定方法参数的确定方法公式计算和经验估值；公式计算和经验估值；室内模拟实验测定；室内模拟实验测定；现场实测；现场实测；水质数学模型水质数学模型(mxng)(mxng)率定。率定。第84页/共176页第八十五页，共176页。水质模型水质模型(mxng)(mxng)的标定的标定1 1、耗氧系数、耗氧系数K1K1的单独估值法：的单独估值法：实验室测定法；上、下断面两点法。实验室测定法；上、下断面两点法。2 2、复氧系数、复氧系数K2K2的单独估值法。的单独估

53、值法。3 3、K1K1、K2K2的温度校正。的温度校正。4 4、溶解氧平衡模型、溶解氧平衡模型(mxng)(mxng)法。法。第85页/共176页第八十六页，共176页。一、工业建设项目一、工业建设项目 1建设期影响建设期影响 工业建设项目在建设期工业建设项目在建设期(施工阶段施工阶段)的共同影响的共同影响： (1)施工队伍大批进入现场，排放的生活污水和垃施工队伍大批进入现场，排放的生活污水和垃圾圾(l j)的污染。的污染。 (2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬浮物废水。浮物废水。第六节第六节 开发行动开发行动(xngdng)(xngdng)对

54、地表水影对地表水影响的识别响的识别 第86页/共176页第八十七页，共176页。 (3) (3)基坑开挖和降低地下水位等操作排放基坑开挖和降低地下水位等操作排放(pi fn)(pi fn)含泥砂废水。含泥砂废水。 (4) (4)施工场地清理和开辟施工机械通行道路常大片破施工场地清理和开辟施工机械通行道路常大片破坏地面植被，造成裸土。在降雨坏地面植被，造成裸土。在降雨( (特别是暴雨特别是暴雨) )时，造时，造成土壤侵蚀，使地表水中泥砂含量陡增，严重时造成成土壤侵蚀，使地表水中泥砂含量陡增，严重时造成河道阻塞。如果地表受过污染，则污染物随雨水进入河道阻塞。如果地表受过污染，则污染物随雨水进入河道

55、。河道。第87页/共176页第八十八页，共176页。 2运行期影响运行期影响 (1)石油炼制工业：石油炼制工业： 废水主要来自：废水主要来自： 含油废水主要来自油罐区和操作区的雨水、油罐排水含油废水主要来自油罐区和操作区的雨水、油罐排水、冷却水排污、冷却水排污(pi w)、冲洗和清洗水及原油脱盐等场所、冲洗和清洗水及原油脱盐等场所和工序；和工序； 苯酚、苯和有机酸等有机物以及硫化铵、金属盐、无苯酚、苯和有机酸等有机物以及硫化铵、金属盐、无机盐等无机物来自汽提、原油裂解、洗涤、机盐等无机物来自汽提、原油裂解、洗涤、油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺过程；油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺

56、过程； 高温水高温水(非污染水非污染水)来自锅炉排污来自锅炉排污(pi w)、冷却水排放、冷却水排放等。等。 炼油厂用水量和废水排放量都很大。炼油厂用水量和废水排放量都很大。第88页/共176页第八十九页，共176页。 (2) (2)钢铁工业：钢铁工业： 废水主要来源如下：废水主要来源如下： a a焦炭焦炭(jiotn)(jiotn)生产和副产品回收过程生产和副产品回收过程的工艺用水和冷却水如熄焦废水、酸洗废水和氨的工艺用水和冷却水如熄焦废水、酸洗废水和氨蒸馏废液中含高浓度酚、氰化物、硫氰酸盐和硫蒸馏废液中含高浓度酚、氰化物、硫氰酸盐和硫化物、氯化物；化物、氯化物； b b高炉炼铁的废水主要由

57、排气洗涤和高炉炼铁的废水主要由排气洗涤和高炉炉渣用水淬熄时排出的；高炉炉渣用水淬熄时排出的； c c铸造和轧机操作主要排大量冷却水铸造和轧机操作主要排大量冷却水( (一般循环回用一般循环回用) )，轧机操作中产生的含铁碎屑和，轧机操作中产生的含铁碎屑和油滴的废水；油滴的废水； d d精整操作采用酸、碱浸渍去除锈和精整操作采用酸、碱浸渍去除锈和磷皮将排出含铁盐的酸性废水，含皂化油的碱性磷皮将排出含铁盐的酸性废水，含皂化油的碱性废水等。废水等。第89页/共176页第九十页，共176页。 (3) (3)铝和有色金属生产铝和有色金属生产 制铝工业是以铝矾土为原料采用电解还原法生产金属铝制铝工业是以铝矾

58、土为原料采用电解还原法生产金属铝。与钢铁工业比较制铝业排放的废水量较少，主要是含铝酸钠或。与钢铁工业比较制铝业排放的废水量较少，主要是含铝酸钠或氟化钙的废碱液；其他为锅炉排污、冷却塔排污等的废水。氟化钙的废碱液；其他为锅炉排污、冷却塔排污等的废水。 铜的生产用铜矿石作原料。铜矿石被破碎后湿磨成为细铜的生产用铜矿石作原料。铜矿石被破碎后湿磨成为细矿浆再加入浮选剂，浮渣层用去炼钢；沉渣矿浆再加入浮选剂，浮渣层用去炼钢；沉渣(chnzh)(chnzh)送去尾矿场送去尾矿场，尾矿中的浮选剂，尾矿中的浮选剂( (或浸取剂或浸取剂) )如管理不善，会对水体造成污染。如管理不善，会对水体造成污染。炼铜和铜精

59、炼过程排放少量工艺废水含低浓度铜、砷、锑、铅等炼铜和铜精炼过程排放少量工艺废水含低浓度铜、砷、锑、铅等重金属。重金属。第90页/共176页第九十一页，共176页。 (4)化学工业：包含的门类很多，排放的废水中含各种有机和无化学工业：包含的门类很多，排放的废水中含各种有机和无机污染物，有些属于危险性污染物。机污染物，有些属于危险性污染物。 无机化工产品制造业，如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯无机化工产品制造业，如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱碱(苏打苏打)、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水中含酸、碱类物、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水中含酸、碱类物质和合成质和合成(hchng)过程的产物和副产物。过

60、程的产物和副产物。 有机化工与石油化工有密切关系，生产过程中除使用有机有机化工与石油化工有密切关系，生产过程中除使用有机原料外还需各种无机原料原料外还需各种无机原料(如三酸二碱如三酸二碱)。废水来源主要有：产品。废水来源主要有：产品和副产品洗涤；冷却塔和锅炉排污、蒸汽凝结水等；溢漏、容器和副产品洗涤；冷却塔和锅炉排污、蒸汽凝结水等；溢漏、容器清洗、地面冲洗；雨水和场地冲洗水。许多浓度低、危害性大的清洗、地面冲洗；雨水和场地冲洗水。许多浓度低、危害性大的污染物必须在工程分析中通过仔细调查弄清楚，必要时需进行专污染物必须在工程分析中通过仔细调查弄清楚，必要时需进行专题监测。题监测。第91页/共17