第6章水环境影响评价课件

1、第六章 水环境影响评价目录水环境影响评价等级与程序2水质模型的应用4水体的污染和自净31水环境影响预测模式33水环境影响评价35典型项目水环境影响识别6第一节 水体的污染和自净江、河湖、库冰川海洋地表水 地表水是河流、河口、湖泊（水库、池塘）、海洋和湿地等各种水体的统称。 地表水体的环境质量是由水质、底部沉积物、水生生物三部分状况决定的。点源污染（Point Source Pollution） 点源污染是指通过管道和沟渠收集和排入水体的废水。水体污染生活污水工业废水生活污水生活污水水质指标范围：BOD5：150350 mg/L；悬浮物：150350 mg/L；细菌总数：2.5106。生活污水居

2、住区生活污水排放量计算 通常采用排放系数推算法，计算排污量QS工业废水量QS计算通常采用排放系数推算法，计算排污量QS 工业废水一般可分为工艺废水、原料及成品洗涤水、设备与场地冲洗水、冷却水及生产过程中跑冒滴漏的废水。非点源污染（ Non-point Source Pollution ） 非点源污染又叫面源污染，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水。 主要包括城镇排水、农田排水和农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入水体等所造成的污染废水。非点源污染负荷估计暴雨径流深度R其中，总径流系数CR洼地存水DS暴雨径

3、流深度径流中颗粒物负荷暴雨径流中冲刷的固体负荷Ysw其中，等效累积天数te街道表面颗粒物日负荷量YsuPC暴雨径流冲刷率，用小数表示。径流中有机物负荷有机物负荷You农田径流污染负荷 通过采集分析各集水区的径流水样，计算进入某一水体中的污染物总量M耗氧有机污染物水体污染物营养物水中有机毒物水中重金属非金属无机毒物酸碱污染石油类热污染病原微生物 指污染物随水流在X、Y、Z三个方向上平移运动产生的迁移作用。 污水进入河流之后，可将其推流迁移划分为三个阶段：垂向混合阶段（Z方向上）、横向混合阶段（Y方向上）、纵向混合阶段（X方向上）。水体自净迁移转化推流迁移推流迁移污染物与河水的混合过程 指污染物在

4、水流中通过分子扩散、湍流扩散和弥散作用分散开来，得到稀释。分散稀释转化和运移 指污染物在悬浮颗粒上的吸附或解吸、污染物颗粒的凝并、沉淀和再悬浮。污染物的好氧生化衰减过程衰减变化有机污染物的好氧生化降解速率方程硝化作用脱氮作用衰减变化硫化物的反应硫酸盐 硫化氢H2S细菌衰减重金属和有机毒物的衰减 多数呈一级反应。衰减变化水体的耗氧与复氧耗氧过程碳化需氧量衰减耗氧含氮化合物硝化耗氧水生植物呼吸耗氧水体底泥耗氧 水中的藻类和其他水生植物的呼吸作用消耗溶解氧，耗氧速率为 底泥中的耗氧物质返回到水中和底泥顶层耗氧物质的氧化分解消耗水中的溶解氧。 大气复氧速率：氧气由大气进入水体的传质速率与水体的氧亏量成

5、正比。饱和溶解氧：在101KPa压力下，淡水中饱和溶解氧浓度为复氧过程大气复氧 奥康纳假定光合作用的速率随光照强弱的变化而变化，中午光照最强，产氧速率最快，夜晚没有光，产氧速率为0。 对于时间平均模型，可以取产氧速率为一天中的平均值复氧过程光合作用第二节 水环境影响评价等级与程序评价等级划分评价工作等级划分依据：污水排放量；污水水质复杂程度；受纳（纳污）水体（域）的规模；水环境质量要求。 评价等级分为三级，一级要求最高，二级次之，三级较低。 通常按大小划分为五个档次，污水排放量不包括间接冷却水、循环水以及其他含污染物极少的洁净水的排放量，但包括含热量大的冷却水的排放量。污水排放量 按污水中的特

6、征污染物类型数（类型包括：持久性污染物、非持久性污染物、pH值、温度共四类）和拟预测的水质影响因子个数界定，分为三类：复杂：类型数3；或类型数=2，且因子数10；中等：类型数=2，且因子数10； 或者类型数=1，但因子数7；简单：类型数=1，且因子数7。污水水质的复杂程度河流的大小以多年平均流量或平水期流量划分：大河：流量150m3/s中河：流量15150m3/s小河：流量15m3/s受纳（纳污）水体的规模湖泊（水库）按枯水期的水面积和平均水深划分平均水深10m时平均水深 10m时大湖（库）： 25km2大湖（库）： 50km2中湖（库）：2.525km2中湖（库）：550km2小湖（库）：2

7、.5km2小湖（库）：5km2 根据GB38382002选择适用水域水质标准。如受纳水体的实际功能与该标准的水质分类不一致时，执行当地环保部门要求。 注：环评中要求的标准需得到地方环境保护主管部门确认。水环境质量要求问答题一个拟建项目将排放含BOD、酚、氰等污染物的废水12000m3/d，水温40，pH为5.5。拟排入一条平均流量50m3/s的河流，该河为类水体。问该项目的水环境影响评价等级？如果此废水将排入一个平均水深12m，面积20km2属类水体的水库，则评价等级如何？确定评价等级环境现状调查项目工程分析现状水质评价确定污染负荷选择预测模式污染物排放标准和环境质量标准评价环境影响预测环境影

8、响建设项目污染指标污染源强水文调查水质调查污染源调查生产工艺建设项目工程概况和性质提出环保措施和建议评价工作程序数学模型法预测方法物理模拟法类比法第三节 水环境影响预测模式水质数学模型河流水质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。在运用水质模型时，常假设河段内无支流，在预测时期内水力条件是稳态的，且只在起点有污染物排入。水质模型种类很多。按时间分类稳态模型：描述水体中组分浓度不随时间变化的水质模型；动态模型：描述水体中组分浓度随时间变化的水质模型。按空间分类零维模型：把所考察的水体看成一个完全混合反应器，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水质

9、模型；一维模型：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；二维模型：描述水质组分的迁移变化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；三维模型：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。按水质组分分类单一模型：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水质模型；耦合模型：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耦合模型。按水体类型分类河流水质模型河口水质模型湖

10、泊水质模型水库水质模型海湾水质模型 河流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。完全混合模型河流水质模型 废水排入河流如能迅速与河水混合，或所含特征污染物为持久性污染物，则废水与河水充分混合后污染物的浓度可用下式计算： 适用条件：点源；充分混合；持久性污染物；河流恒定流动；废水连续稳定排放。计算题 河边拟建一工厂，排放含氯化物废水，流量2.83m3/s，含氯化合物1300mg/L。该河平均流速0.46m/s，平均河宽13.7m，平均水深0.61m，上游来水含氯化物100mg/L，该厂废水如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）一维稳态模

11、型 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行污染物浓度预测。 对于非持久性污染物来说，根据物质平衡原理，一维模型可以写作： 适用条件：河流充分混合段；非持久性污染物；河流恒定流动；废水连续稳定排放。 若给定x=0时，=0，则上式的解为：考虑弥散作用：忽略弥散作用：计算题 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量q=0.15m3/s，苯酚浓度为30g/L，河流流量Q=5.5m3/s，流速ux=0.3m/s，苯酚背景浓度为 0.5g/L，苯酚的降解系数K=0.2d-1，纵向弥散系数Ex=10m2/s。求排放点下游10km处的苯酚浓度。污染物与河水完全混合所需距离污水注入点：污

12、水排入河流的入河口。完全混合断面：污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面。初始段（背景河段）：污水注入点的上游。非均匀混合段：污水注入点到完全混合点之间的河段。均匀混合段：完全混合点的下游河段。 河流污水注入点完全混合断面初始段（背景河段）非均匀混合段均匀混合段污染物与河水完全混合所需距离完全混合：某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于0.95至1.05之间时，称该断面已达到横向混合。河中心排放时，所需横向混合距离x为：岸边排放时，所需横向混合距离x为污染物与河水完全混合所需距离 当完全混合距离x无实测数据时，可参考下表确定。从表中查取所需完全混合所需时间，与河水实际流速的乘积为完全混

13、合距离。BOD-DO耦合模型Streeter-Phelps模型 简称S-P模型，描述一维河流中BOD和DO消长变化规律的模型。 建立S-P模型有以下基本假设：河流中的BOD衰减和DO复氧都是一级反应；反应速率是恒定的；河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而溶解氧的来源是大气复氧。BOD-DO耦合模型氧垂曲线BOD-DO耦合模型BOD浓度计算公式如下：氧亏量计算公式如下：计算题 某河段流量Q=186104m3/d，流速v=34km/d，水温T=15，K1=0.94d-1，K2=1.82d-1。河段始端排放废水Q1=6104m3/d，BOD5为450mg/L，溶解氧为1.0mg/L，上游河水BOD5

14、为20mg/L，溶解氧为7.21mg/L。求该河段x=10km处河水的BOD5和氧亏值。解：河段始端混合河水的BOD5和DO为饱和溶解氧DOs初始氧亏值D0该河段10km处河水BOD5为该河段10km处河水氧亏值为BOD-DO耦合模型S-P氧垂公式 S-P模型适用条件：河流充分混合段；污染物为耗氧性有机污染物；需要预测河流溶解氧状态；河流恒定流动；污染物连续稳定排放。BOD-DO耦合模型氧垂曲线的临界点发生时间tcS-P修正模型托马斯模型 托马斯模型考虑了悬浮物沉降作用对BOD去除的影响，适用于沉降作用明显的河流。托马斯模型的解析式为： 式中，K3表示由沉降作用去除BOD的速度常数。S-P修正

15、模型托马斯模型例题 某河段流量Q=216104m3/d，流速v=46km/d，水温T=13.6，K1=0.94d-1，K2=1.82d-1，K3=-0.17d-1。河段始端排放废水Q1=10104m3/d，BOD5为500mg/L，溶解氧为0，上游河水BOD5为0，溶解氧为8.95mg/L。求该河段x=6km处河水的BOD5和氧亏值。解：河段始端混合河水的BOD5和DO为饱和溶解氧DOs初始氧亏值D0该河段6km处河水BOD5为该河段6km处河水氧亏值为QUAL-2E模型 QUAL-2E模型是美国环保局80年代在QUAL-2基础上开发的多参数水质模型。 它可以模拟15种以上不同的水质组分变化，

16、包括水温、藻类叶绿素a、有机磷、溶解态磷、有机氮、氨氮、亚硝态氮、硝氮等。河口水质模型 河口是指河流流入海洋、湖泊或其它河流的河段，分为入海河口、入湖河口、支流河口。河口与河流的界限 在环境影响预测中，一般取落潮时最大断面平均流速与涨潮时最小断面平均流速之差等于0.05m/s的断面作为河口与河流的界限。长江口瓯江口苕溪口潮汐对河口水质的影响：海潮带来大量溶解氧，与水流强烈混合，使污染物的分布趋于均匀；潮流的顶托作用，延长了污染物在河口的停留时间，有机物降解进一步消耗水中的溶解氧。河口河网水质模型 河口模型比较复杂，求解也较困难。 一维河口水质模型如下： 河网计算比较复杂，一般是将环状河网中过水

17、量很小的河流忽略，将环状河网简化为树枝状河网。然后采用水力学模型和水质模型耦合的计算模型进行动态模拟。湖泊水库数学模型湖泊的水流状态湖流 指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。混合 在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。波动 主要由风引起的，又称风浪。波漾 在复杂的外力作用下，湖中水位有节奏的升降变化。湖泊水库的基本特征水流速度慢，复氧能力较弱；污染物在水中的停留时间较长；水域相对封闭，易发生富营养化；水温和水质竖向分层， 会出现“翻池”现象。 对于停留时间长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库，可以采用沃兰伟德模型： 对上式积分

18、可得： 污染物平衡时浓度：湖库污染物混合和降解模型设 ，则污染物达到指定t所需时间t 无污染物输入时，W=0，则浓度随时间变化为 污染物浓度达到初始浓度之比为（即t/0= ）时所需时间无污染物输入时浓度变化溶解氧模型卡拉乌舍夫扩散模型 对于水域宽阔的大湖，考虑稀释扩散现象的卡拉乌舍夫模型如下：第四节 水质模型的应用 常用的参数主要有：水文参数、弥散参数、耗氧系数和沉降系数等。 参数的估算是建设项目环境影响预测的重要环节，估算结果是否正确直接影响模式的精度，可以采用实测、应用经验公式计算或借用类似水体的经验数据等。水质模型参数的确定耗氧系数K1的估值 用BOD测定仪测定河水BOD的衰减曲线，计算

19、出K1值。 根据 ， 推算得 实验室测定的K1值可直接用于湖泊和水库的模拟，用于河流或河口时需要修正。实验室测定值修正法 通过测定河流上下游两断面的BOD浓度，求K1。 采用此方法求得的K1实际上包含了沉降和再悬浮的耗氧速率K3。两点法复氧系数K2的估值欧康那-道宾斯公式法欧文斯等人的经验式丘吉尔经验式对于K1，=1.021.06，一般取1.047。对于K2，=1.0151.047，一般取1.024。K1、K2的温度校正混合系数估值 对于流量恒定、无河湾的垂直河段，如果河宽很大，而水深较浅时，有垂向混合系数横向混合系数纵向混合系数经验公式适用于河流与河口泰勒公式适用于河流爱尔德公式示踪试验 示

20、踪试验法是向水体中投放示踪物质，追踪测定其浓度变化据此计算所需要的各环境水力学参数的方法。对示踪物质的要求： 在水体中不沉降、不降解，不产生化学反应； 测定简单准确； 经济； 对环境无害。常用示踪物质有无机盐、荧光染料和放射性同位素。经验数据 水质模型中各类参数，如扩散系数、湍流系数、弥散系数等，可参考相关文献资料。河流可简化为矩形平直河流、矩形弯曲河流和非矩形河流。河流宽深比20时，可视为矩形河流。大中河流，预测河段的弯曲系数1.3时，可视为弯曲河流，否则可以简化为平直河流。小河一般简化为矩形平直河流。水文特征或水质有急剧变化的河段，可在急剧变化处分段，各段分别进行简化。水体和污染源的简化河

21、流的简化江心洲等的简化处理：满足评价工作等级的要求。人工控制河流根据水流情况可以视为水库，也可视为河流，分段进行简化。河口包括河流汇合部、河流感潮段、口外滨海段、河流与湖泊、水库汇合部。河流感潮段一般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三种情况，简化为稳态进行预测。河流汇合部可以分为支流、汇合前主流、汇合后主流三段分别进行环境影响预测。小河汇入大河时可以把小河看成点源。河流与湖泊、水库汇合部可以按照河流和湖泊、水库两部分分段预测其环境影响。河口断面沿程变化较大时，可以分段进行环境影响预测。口外滨海段可视为海湾。河口的简化可以将湖泊、水库简化为大湖（库）、小湖（库）、分层湖（库）三种情况。中型湖库根

22、据水文特征（主要是水力停留时间、分层期长短）和评价工作等级要求简化。不存在大面积回流区和死水区且流速较快，停留时间较短的狭长湖泊可简化为河流。湖泊水库的简化预测海湾水质时一般只考虑潮汐作用，不考虑波浪作用。海湾的简化主要根据水文特征和评价工作等级定。海湾的简化污染源简化包括排放形式的简化和排放规律的简化。排放形式可简化为点源和面源，排放规律可简化为连续恒定排放和非连续恒定排放。通常把排放规律简化为连续恒定排放。无组织排放可简化成面源；从多个间距很近的排放口排污时，也可以简化为面源。污染源的简化 对于点源位置（排放口）的处理，有如下的要求：排入河流的两排放口的间距较小时，可以简化为一个排放口，其

23、位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和。排入小湖（库）的所有排放口可以简化为一个排放口，其排放量为所有排放量之和。排入大湖（库）的两排放口间距较小时，同河流情况处理。海湾污染源的简化由评价工作等级定。 采用各类水质模型进行水环境影响预测手段。在利用数学模式预测河流水质时，充分混合段可以采用一维模式或零维模式预测断面平均水质；在混合过程段需采用二维模式进行预测。大、中河流一、二级评价，且排放口下游35km以内有集中取水点或其他特别重要的环保目标时，均应采用二维模式预测混合过程段水质。水质模型的选用原则上可以采用单项水质参数评价方法或多项水质参数综合评价方法。评价范围与其影响预测范围相同。确定

24、其评价范围的原则与环境调查相同。水环境影响评价的断面及点位与环境调查吻合，重点是敏感水域处。所有预测点和所有预测的水质参数均应进行各生产阶段不同情况的环境影响评价，但应有重点。评价原则第五节 水环境影响评价单项水质参数评价方法有标准指数法和自净利用指数法。一般情况建议采用标准指数法进行单项水质参数评价。单项水质参数评价方法评价方法 对于一般的水质因子（随水质浓度增加而水质变差的水质因子）适用： P1，说明未超标，P1，说明超标。标准指数法 对于特殊水质因子（如DO和pH），DO指数单元如下：式中：DOf饱和溶解氧浓度，mg/L； DOs溶解氧的评价标准，mg/L。标准指数法 pH标准型指数单元

25、如下：标准指数法计算自净利用指数Pi，j 当Pi，j1时，说明污染物i在j点利用的自净能力未超过允许的比例；否则即超过允许，表明影响是重大的。判断影响重大性的方法工业建设项目建设期影响第六节 典型项目水环境影响识别工业建设项目在建设期（施工阶段）的共同影响：（1）施工队生活污水和垃圾；（2）施工机械排放含油和悬浮物废水；（3）基坑开挖和降低地下水位等排放含泥砂废水；（4）施工常大片破坏地面植被，造成裸土。在降雨（特别是暴雨）时，造成土壤侵蚀，泥砂和污染物随雨水进入河道。废水主要来自：（1）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、冲洗水及原油脱盐等场所和工序；（2）苯酚、苯和

26、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、油的化学处理、原油脱盐、催化裂解等工艺过程；（3）高温水（非污染水）来自锅炉排污、冷却水排放等。运行期影响石油炼制企业废水主要来自：（1）焦炭生产和副产品回收过程的工艺用水和冷却水；（2）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；（3）铸造和轧机操作主要排大量冷却水，轧机操作中产生的含铁碎屑和油滴的废水；（4）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，含皂化油的碱性废水等。钢铁工业（1）制铝工业 排放的废水主要是含铝酸钠或氟化钙的废碱液；其他为锅炉排污、冷却塔排污废水等。（2）铜的生产用铜矿石

27、作原料。 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。铝和有色金属生产（1）无机化工产品制造业 如硫酸、盐酸、硝酸、烧碱、纯碱（苏打）、氯气、磷肥、铬酸盐、碳铵等。废水中含酸、碱类物质和合成过程的产物和副产物。（2）有机化工行业 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、容器清洗、地面冲洗；雨水和场地冲洗水。化学工业 食品工业中大宗生产的是肉类和肉制品、鱼类加工；奶及奶制品；谷类碾磨、输运和食品制造；水果和蔬菜加工以及罐头制造等。 食品工业排放废水含大量BOD、SS、可溶性固体和油脂以及各种有机和无机添加剂。氮、磷等营养物浓度也较高。 食品工业

28、 排放的废水分为制浆废水和造纸废水两类。 制浆过程排放的废水中含有高浓度的木质素、糖类和半纤维素等有机污染物；在漂白过程中漂白剂与有机物产生多种多样具有致癌性的氯代有机物；造纸过程中产生大量含微细纤维素（悬浮物）的废水（白水）。制浆造纸行业 开辟航道工程主要是清除航道中树木和淤积物，其影响为改变水流流态产生易受侵蚀的底质和不稳定河床；船舶通航使水变混，减少光线透入深度，改变水生生物的结构，使耐污性生物量增加，水生生物生产力降低，船舶通航还造成水体污染。水利工程开辟航道 灌溉工程是用人工控制方法把水施于农作物，促其生长。 这类工程的影响是从河流和湖泊中取走大量的水，使河流流量减小，灌溉回流水对河

29、流可能造成污染。灌溉工程（1）小型水库的影响面较广，会影响栖息地的物种多样性，蓄水引起底层溶解氧缺乏，季节性温度分层、沉积和潜在性富营养化等水质变化。水库工程（2）大型水库和水电工程建设对水库内和上下游的水质和水量及生态影响包括：A水库内水质发生季节性变化；B均匀地减少下游进入河口的流量，可能引起盐水入侵；C降低下游河段自净能力；D蒸发量加大，减少下游河水流量；E妨碍回游性鱼类的生长、繁殖；F促进库内水草和浮水植物的生长；G可能减少输人下游土地的营养物量。水库工程 其主要影响是由土地利用方式的改变或土地过度利用造成的。主要影响是：（1）农业过量施用化肥和农药，污水灌溉等造成对地表水体的非点源污染；（2）禽畜饲养业开发产生大量粪便废水污染地表水体；（3）过度放牧引起草地退化，土壤侵蚀，影响水质和造成荒漠化等。农业和畜牧业 矿业属于自然资源开采和粗加工，对水生生态和水质、水量均有影响。（1）水力开采作业（如淘金）改变河床结构，尾矿排放造成淤积和水土流失，使水质恶化，也使水生生境剧烈改变，导致水生生物种群量下降乃至灭绝；（2）尾矿堆积和河流污