环境质量评价与系统分析

环境质量评价与系统分析目录1. 环境质量评价与系统分析2. 数学模型概述3. 环境质量评价的数学模型4. 污染源评价与总量控制5. 大气环境质量评价及影响预测6. 水环境质量评价和影响预测7. 环境噪声影响预测及评价8. 环境系统最优化9. 附录环境质量评价与系统分析1.1环境质量评价的概念1.1.1环境质量与环境质量评价1.1.2环境影响评价1.2环境保护的法规和标准1.2.1环境保护的法规1.2.2环境保护的标准1.3环境系统分析的概念1.3.1系统的定义和分类1.3.2系统分析的根本概念1.3.3环境系统分析1.3.4环境质量评价与环境系统分析环境质量评价与系统分析1.1环境质量评价的概念1.1.1环境质量与环境质量评价1.1.2环境影响评价1.2环境保护的法规和标准1.2.1环境保护的法规1.2.2环境保护的标准1.3环境系统分析的概念1.3.1系统的定义和分类1.3.2系统分析的根本概念1.3.3环境系统分析1.3.4环境质量评价与环境系统分析环境、环境质量、环境质量评价环境：在人们周围的各种自然因素的总和，如大气、水、植物、动物、土壤、岩石、矿藏、阳光等。这些人类周围的物质和能量会直接或间接影响人类的生存和开展，所以是人类赖以生存的物质根底。环境质量:一般指在一个具体的环境中,环境的总体或环境的某些要素对人类的生存繁衍及社会经济开展的适宜程度。环境质量评价:是对环境的优劣所进行的一种定量描述。即按照一定的评价标准和评价方法对一定区域范围内的环境质量进行说明、评定和预测。1.1.2环境影响评价环境影响评价法共有5章38条，规定了对各种开展规划和建设工程的环境影响评价的内容，程序以及相应的法律责任。环境影响评价 1.2.1. 环境保护的法规1.2.2. 环境保护的标准

环境保护标准体系

按发布权限看，分为环境保护的国家标准、地方标准和行业标准三种；

按照环境保护的目标来看，分为一级标准、二级标准、三级标准等；其中一级标准最为严格，二级标准次之，三级标准较宽松。

按照类型来看，环境保护标准包括：根底标准、环境质量标准、污染物排放标准、污染物检测方法标准和仪器设备标准五类。我国环境标准标号的含义1.3环境系统分析的概念1.3.1系统的定义和分类 1.3.2系统分析的根本概念1.3.3环境系统分析1.3.4环境质量评价与环境系统分析系统和系统分析系统：由两个或两个以上,相互独立又相互制约的,执行特定功能的元素组成的有机整体。系统的元素又称为子系统,而每个子系统又包含假设干个更小的子系统。同样每一个系统又是比它更大的系统的子系统。系统分析：对研究对象进行有目的、有步骤的探索和研究过程，它运用科学的方法和工具确定一个系统所应具备的功能和相应的环境条件，以确定实现系统目标的最正确方案。系统分析过程系统分析过程和传统的工程学科方法不同，它除了要研究系统中各要素的具体性质，解决系统要素的具体问题之外，还着重研究和揭示各个要素之间的有机联系，使得系统中各个要素的关系协调融洽，到达系统总目标最优的目的。系统分析的过程是对系统的分解和综合。所谓分解，就是研究和描述组成系统的各个要素的特征，掌握各要素的变化规律；所谓综合就是研究各个要素之间的联系和有机组合，到达系统的总目标最优。系统分解和综合的过程都要建立和运用数学模型。各种数学方法是系统分析必备的手段。图1-2模型研究方法？？？系统分析问题数学模型可求解物理模型，小型生态模型可控制可观测类比预测实施结果描述和解答Volterra的捕食模型

xP=(D+k)/C

yP=(A-k)/B

捕捞的影响,设对大鱼和小鱼都具有相同的捕捞比率k

解出x0=D/C；y0=A/B；图1-3Volterra捕食模型的轨线结构

YX(X1k,Y1k)(X0,Y0)(X12,Y12)(X10,Y10)(X11,Y11)(XP,YP)环境质量评价与环境系统分析1环境质量评价与系统分析概念的区别与联系

环境质量评价是对环境状态优劣进行定量描述的一项工作或任务。系统分析那么是一种方法和手段。系统分析的思想和方法贯穿在环境质量评价的全部过程中。没有系统分析的的思想和方法环境质量评价是无法进行的。2.在环境质量评价中如何应用系统分析〔1〕利用系统的层次性,分解问题,建立模块结构体系,有效地组织环境质量评价的实施.〔2〕采用模型方法,掌握污染物变化迁移规律。〔3〕根据环境保护目标,论证工程工程的可行性。〔4〕根据经济开展要求(工程工程实施)优化环保治理和控制体系。环境质量评价与系统分析难点重点数学模型概述2.1数学模型的定义和分类2.2数学模型的建立2.2.1建立数学模型的过程2.2.2对模型的根本要求2.2.3数学模型的验证和误差分析2.3Excel在建立数学模型的应用2.3.1污水处理的线性回归分析2.3.2结构分析和曲线拟合2.3.3用Excel进行参数估计1数学模型的定义和分类定义:如果一个事物M与另一个事物S之间，满足两个条件：M中包含有一些元素(分量)，每个元素(分量)分别对应和代表S中的一个元素(分量)；M中的上述分量之间应存在一定的关系，这种个关系可以用于与S的分量间关系进行类比。我们那么将事物M称为事物S的模型。满足上述模型条件的具体数学表达式和算法叫做数学模型。模型的形式模型抽象模型具体模型数学模型:方程式,函数,逻辑式图象模型:流程图,方向图,框图；计算机程序:计算程序,模拟程序相似模型:(实物放大缩小)建筑模型，风洞实验模型模拟模型:电模拟模型讨论题用建立数学模型的方法讨论，用一盆水清洗衣服和将该盆水分成两个半盆水来洗衣服，哪个效果好。

定义：M中包含有一些元素(分量)，每个元素(分量)分别对应和代表S中的一个元素(分量)；M中的上述分量之间应存在一定的关系，这种个关系可以用于与S的分量间关系进行类比。设，一盆水水量L，衣服中污染物质量M，余水量L1，剩余物比较；物理简化法；数学简化法。2.2数学模型的建立2.2.1建立数学模型的过程2.2.2对模型的根本要求2.2.3数学模型的验证和误差分析建立数学模型的步骤观测数据组Ⅰ模型结构选择模型应用观测数据组Ⅱ参数估计检验与验证图2-2模型的结构选择(1)白箱模型根据对系统的结构和性质的了解,以客观事物变化遵循的物理化学定律为根底，经逻辑演绎而建立起的模型是机理模型。这种建立模型的方法叫演绎法。机理模型具有唯一性。(2)灰箱模型即半机理模型。在建立环境数学模型的过程中,几乎每个模型都包含一个或多个待定参数,这些待定参数一般无法由过程机理来确定。通常要借助于观测数据或实验结果。(3)黑箱模型即输入-输出模型。需要大量的输入,输出数据以获得经验模型。它们可在日常例行观察中积累,也可由专门实验获得。根据对系统输入输出数据的观测,在数理统计根底上建立起经验模型的方法又叫归纳法。经验模型不具有唯一性。2.3Excel在建立数学模型的应用2.3.1污水处理的线性回归分析2.3.2结构分析和曲线拟合2.3.3用Excel进行参数估计污水处理的线性回归分析例2-2某污水处理厂提供的3、4月份的日常监测台帐如表2-4所示，试根据3月份的数据建立其出水COD对应入水COD的线性回归模型，然后用4月份的数据进行验证。

表2-5出水COD对应入水COD回归统计结果MultipleR0.630237Intercept43.25682XVariable10.136996标准误差26.22009观测值24结构分析和曲线拟合2.3.3用Excel进行参数估计用Copy计算式结合多元线性回归进行复杂模型参数估值

例2-4根据对某一种反响的分析，获得灰箱模型为：试根据表2-8所示的一组实验观测值，进行灰箱模型的参数估值，并讨论其是否可信。解：首先建立Excel的工作表，输入的实验数据，在新的两列中分别通过输入计算式和用Copy命令求得对应的x10.5和ln(x2)，该反响测定的原始实验数据和两列中间计算结果均列入表2-8。用最优化方法进行复杂模型的参数估值使用Excel电子表格，对于因变量y相应于自变量X〔可以是包含多个元素的向量〕的试验或观测数据，由经验给定参数的初值开始，计算计算值与观测值之间的误差，用最优化方法进行参数估值，使该参数取值条件下误差的平方和最小。

例2-5河流平均流速为4.0km／h，饱和溶解氧(DO)为lO.Omg／L，河流起点的BOD(L0)浓度为20mg／L，沿程的溶解氧(ＤＯ)的测定数据如下：第二章数学模型概述学习难点的阐述通过例题例2-2学习，进一步阐述该学习难点，用具体计算和图形展示误差的取值、累积频率曲线；认识中值误差(累积频率为50％)的概念和采用来作为衡量模型精确度的度量。掌握数学建模方法。误差的累积频率误差mg/L第二章数学模型概述学习要点为：(1)

满足模型条件的数学表达式和算法叫做数学模型，它具有高度的抽象性和经济性。环境系统工程中的数学模型是应用数学语言和方法来描述环境污染过程中的物理、化学、生物化学、生物生态以及社会等方面的内在规律和相互关系的数学方程。(2)

数学模型的建立过程包括：数据的搜集和初步分析、模型的结构选择、估计模型的参数以及模型的检验和修正等。(3)

MicrosoftExcel提供了一组数据分析工具，要使用分析工具库进行数学模型的验证和误差分析，必须对所提供的分析函数定义和在统计、误差分析中的作用有相应的了解。(4)

练习掌握用Excel解决环境问题的线性回归分析、曲线拟合及参数估计等数学建模问题。难点重点环境质量评价的数学模型

3.1指数评价模型3.1.1单因子指数3.1.2多因子指数3.1.3空气污染指数3.2环境质量的分级聚类模型3.2.1积分值分级法3.2.2模糊综合评价法3.3污染物的运动变化模型3.3.1污染物在环境介质中的运动变化3.3.2污染物运动变化的根本模型3.1指数评价模型环境质量指数就是这样一个有代表性的数，是质量好坏的表征，既可以表示单因子的，也可以表示多因子的环境质量状况。3.1.1单因子指数环境质量指数是无量纲数,表示污染物在环境中实际浓度超过评价标准的程度,即超标倍数。Ii的数值越大表示该单项的环境质量越差。因此对溶解氧和pH值而言,其单项水质参数具有不同的定义式.3.1.2多因子指数

1.均值型多因子指数2.计权型多因子环境质量指数计权型多因子环境质量指数的根本出发点是认为各种环境因子对环境的影响是不等权的，其影响应该计入各环境因子的权系数。〔3-7〕3.N.L.Nemerow(内梅罗)指数内梅罗指数是一种突出最大值的计权型多因子环境质量指数

3.1.3空气污染指数空气污染指数〔AirPollutionIndex,简称API〕就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并用于分级表征空气污染程度和空气质量状况。这种方法适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数的分级标准是：〔1〕空气质量指数API50对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；〔2〕API100对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；〔3〕API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限制。为了对空气污染综合分级，首先需按单项污染因子计算空气污染指数。参照上述空气污染指数分级标准的一些原那么，每个单项有着各自的分级标准，表3-4空气污染指数分级标准(试行) 〔2000年4月27日发布〕API空气质量级别空气质量状况对健康的影响0～50I优可正常活动51～100II良可正常活动101～150IIIIII1

轻微污染长期接触,易感人群出现症状151～200III2

轻度污染长期接触,健康人群出现症状201～250IVIV1

中度污染一定时间接触后,健康人群出现症状251～300IV2

中度重污染一定时间接触后,心脏病和肺病患者症状显著加剧>300V重度污染健康人群明显强烈症状,提前出现某些疾病空气污染指数API的计算方法空气质量描述空气质量等级API二氧化硫浓度可吸入颗粒物严重污染V5002620

4002100

中度污染IV3001600

轻度污染III200250350良II100150150优I505050将监测点的各项污染物浓度日均值与各自的分级标准限值相比较，确定对应于该浓度值时API所在的API指数区间，再按照插值法计算该污染物浓度的API值。根据测得的可吸入颗粒物浓度值是200μg/NM3，计算API

环境质量的分级聚类模型环境质量分级聚类模型也称为功能评价模型，它按照一定的聚类方法，将计算出的综合指数与环境质量实际状况相比照，实行环境质量的表征数值的综合归类，以确定其等级。表3-6积分值法的环境质量分级积分值M≥9696＞M≥7676＞M≥6060＞M≥4040＞M环境质量等级一级二级三级四级五级表3-7大气环境中污染物浓度(mg/Nm3)和单因子评分一级二级三级四级五级污染因子20(分)161284总悬浮微粒≤0.150.30.51.0>10飘尘≤0.50.150.250.50>0.50SO2≤0.050.150.250.50>0.50NOx≤0.050.100.150.30>0.30CO≤4.04.06.012.0>12.0模糊综合评价法1．环境质量评价的不确定性分析2．模糊集合理论简介在模糊评价法中，最根本和使用最多的是隶属度与隶属函数。隶属度表示元素u属于模糊集合U的程度；也就是对模糊集合的判断是用元素对此集合的附属程度大小来表达的。这就使集合界线模糊不清无关紧要了，它并不会影响我们对元素属于集合的判断，隶属度的概念是普通集合论和模糊集合论的关键区别。隶属度函数的取值可以是区间[0,1]之中的任何数，假设隶属度值接近于1时，表示隶属程度高；反之，假设隶属度值接近于0时，表示隶属程度低。模糊集用U,V,W作为一特定集合的标记,设U的元素为当F为U的一个有限的模糊子集时，用记号来说明隶属程度,式中μi表示对应元素ui

对F的隶属度值。

3.环境质量模糊评价中的集合

(1)环境质量的因素集合选择m个污染物考核因子，按照一定的顺序进行排列，便形成了因素集合。环境质量的因素是一个具有m个元素的向量。这里的污染物因子在进行测定时会有不同的数值，污染物因子可能取值的全体，构成了环境质量的因素论域上的向量空间。(2)环境质量的评语集合环境质量的评语集合是指在进行环境质量评价时使用的环境质量标准。环境质量标准应该用矩阵来表示，因为评价标准对m个污染物因子，均分别规定了n个分级的标准值。写作(3)因素与评语之间的关系矩阵R(4)因素论域上的模糊子集(5)评语论域上的模糊子集

ui为第i个污染因子(例如COD),ai为隶属度,表示该污染因子对环境污染的作用。4.关系矩阵中元素的求解矩阵中的元素,rij为第i种污染物因子,定位于第j级标准的可能性,即:第i种污染物因子对j级标准的隶属度。矩阵中的行元素，(ri1…rin)为第i种污染物因子对各级标准的隶属度。矩阵中的列元素〔r1j.….rmj〕为各种污染物因子对第j级标准的隶属度。12…m个污染因子12……n(评价标准n级)假设测定的环境中CO日平均浓度值为4.5mg/Nm3，该值位于二、三级标准(4.0与6.0)之间，接近于二级标准。用隶属度来表示接近程度的方法是在4.0与6.0之间按比例求解。它们是相应于1～3级标准的rCO,1=0,rCO,2=0.75,rCO,3=0.25；以此类推可求得全部关系矩阵元素的值。5.确定环境质量归类的模糊评价法

环境质量的模糊评价法归结为，因素论域上的模糊子集A(污染物因子的浓度水平)和评价矩阵V(各类标准对因子的要求)，求出向量B(环境归属类别)。在模糊向量A和模糊关系矩阵R时,综合评价模糊子集可以表达为：B=A.R5.确定环境质量归类的模糊评价法

计算模糊向量B的两种运算模型：运算模型之一：M1(∩,∪)小中取大的判别原那么。首先在环境因素的隶属度与对应关系矩阵元素中取较小值；然后从中选取最大值作为本级环境标准的隶属度bj的取值。bj=∪(ai∩rij)=Max〔Min(a1,r1j)....Min(am,rmj)〕(j=1,2,...n)运算模型之二：M2(*,∪)环境因素的隶属度与对应关系矩阵元素代数乘中选取最大值bj=∪(ai*rij)=Max〔a1*r1j,...am*rmj〕(j=1,2,...n)B=A.R河流水质监测值(mg/l)项目CODDO总氰挥发酚油类总铅总汞总砷总镉六价铬浓度5.54.250.0780.0230.720.130.0120.030.0040.05

分级代表值和基点值的对应浓度(mg/l)污染因子e1e2e3e4e5e6SCOD333.558104溶解氧1085.542.525总氰化物0.0050.02750.1250.20.20.20.2挥发酚0.0020.0020.00350.00750.010.010.005石油类0.050.050.050.2750.7510.05总铅0.010.030.050.050.0750.10.05总汞0.000050.000050.0000750.000550.0010.0010.0001总砷0.050.050.050.0750.10.10.05总镉0.0010.0030.0050.0050.00750.010.005铬(六价)0.010.030.050.050.0750.10.05

模糊集运算B=A.RA'=(1.375,5.50,0.39,4.60,14.4,2.60,120,0.6,0.8,1)经归一化处理,有A=(0.0093,0.038,0.0027,0.031,0.098,0.018,0.817,0.0041,0.0054,0.0068)

模型二的计算:M2(*,∪)bj=∪(ai*rij)=Max〔(a1*r1j)....(am*rmj)〕求得B’=(0.6,0.4,0.597,1.145,13.49,120)3.3污染物的运动变化模型3.3.1污染物在环境介质中的运动变化0aAx0aAx0aAx(1)推流迁移(2)推流迁移+分散(3)推流迁移+分散+衰减A=aA=aA>a图3-1推流迁移,分散和衰减作用3.3.2污染物运动变化的根本模型1．零维模型根据质量守衡可写出完全混合反响器的平衡方程,即零维模型连续流完全混合反应器Q,C0Q,CSV,C一维模型环境质量评价的数学模型学习要点(1)

环境质量指数评价模型包括单因子指数和多因子指数两种。单因子指数的计算式均值型多因子环境质量指数的计算式计权型多因子环境质量指数的计算式内梅罗指数的计算式(2)

空气污染指数API就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的概念性指数值形式，并用于分级表征空气污染程度和空气质量状况。计算式

(3)环境质量评价中不确定问题常用模糊综合评价法进行评价。环境质量的因素集合、环境质量的评语集合、因素与评语之间的关系矩阵R、因素论域上的模糊子集等计算过程。(4)

污染物进入环境之后，作着复杂的运动，迁移运动、分散运动衰减转化运动。根本模型包括零维模型、一维、二维和三维模型。难点重点4. 污染源评价与总量控制4.1污染源调查 4.1.1污染源及污染物4.1.2污染源调查 4.2污染物排放量确实定 4.2.1物料衡算法 4.2.2经验系数法 4.2.3实测计算法 4.3污染源评价 4.3.1污染源评价的概念和目的 4.3.2等标污染指数 4.3.3等标污染负荷 4.3.4污染负荷比4.4总量控制和排污许可证制度 4.1污染源调查

1．工业污染源调查内容：(1)企业环境状况(2)企业根本情况①概况②工艺调查：③能源、水源、原辅材料情况④生产布局调查⑤管理调查：(3)污染物排放及治理(4)污染危害调查(5)生产开展情况调查2．生活污染源调查城市居民人口调查：城市居民用水和排水调查民用燃料调查城市垃圾及处置方法调查3，农业污染源调查4.2污染物排放量确实定 4.2.1物料衡算法用质量平衡法建立污染物发生模型，是物质不灭定律在污染源评价中的应用，该模型的推导来自于物质总体的质量平衡。在生产过程中，投入的物料量，等于产品所含这种物料的量与这种物料流失量的总和。4.2.2经验系数法 4.2.3实测计算法 k

是单产排污量的年削减率3．弹性系数法

在进行城市和区域规划时，仍然使用预测基准年、预测目标年、预测参照年这三个时间概念，来建立相应的模型。排污量，工农业生产的产值，弹性系数。例4-3某县1995年工农业生产的总产值是300万元，COD排放总量是250吨，2000年工农业生产的总产值是400万元，COD排放总量是275吨；假设到2021年工农业生产的总产值实现翻一番，用弹性系数法求那时COD的年排放总量是多少吨？解，〔1〕按题意，预测参照年、预测基准年、预测目标年分别确定为1995年2000年和2021年。〔2〕求出预测参照年与预测基准年之间的α和β的数值：

解出：α=0.019

β=0.059例4-3解出：β=0.072〔5〕由弹性系数ξ和β求出预测基准年与预测目标年之间的α值α=ξβ=0.023〔6〕求出预测目标年COD的年排放总量〔3〕计算弹性系数ξ=α/β=0.325〔4〕根据〔4-5〕式求出预测基准年与预测目标年之间的β值4.2.3实测计算法废水污染物排放量的计算 体积流量〔m3/h〕=质量流量(1000kg/h)/密度〔1000kg/m3〕；体积流量〔m3/h〕=平均流速(m/h)×过流面积(m2)M＝CQ废气污染物排放量的计算与废水相比，废气污染物的排放测量要特别注意3个方面：浓度的数量级小，一般使用mg/m3为单位，而废水通常是mg/L。烟气量的测量，按照不同断面采样点布设原那么布点采样监测。由于烟气在体积、压强和温度上的依赖关系，检测时需要同步进行温度、压力的测量，计算时需要将烟气流量和浓度折算到标准状态下，写作NM3/s和mg/NM3。4.3污染源评价 4.3.1污染源评价的概念和目的 4.3.2等标污染指数 4.3.3等标污染负荷 4.3.4污染负荷比4.4总量控制和排污许可证制度 4.3污染源评价 4.3.2等标污染指数 式中,Nij

是第j个污染源的第i种污染物的等标污染指数，一个无因次量。Cij是该污染源中第i种污染物的排放浓度，C0i为第i种污染物的排放标准。4.3.3等标污染负荷4.3污染源评价 4.3.4污染负荷比污染负荷比是一个无量纲数，可以用来确定污染源和各种污染物的排序。污染源的等标污染负荷一个污染源(序号为j)的等标污染负荷,等于其所排各种污染物等标污染负荷之和.4.4总量控制和排污许可证制度

环境容量是一种功能性资源一控双达标“一控双达标〞“一控〞指的是污染物总量控制，主要污染物的排放量控制在国家规定的排放总量指标内。“双达标〞指的是：工业污染源要到达国家或地方规定的污染物排放标准；空气和地面水按功能区到达国家规定的环境质量标准。排污许可证制度第四章污染源评价与总量控制学习要点难点重点5.大气环境质量评价及影响预测5.1大气层和大气污染

5.2大气边界层的温度场

5.3湍流扩散的根本理论

5.4烟气抬升与地面最大浓度计算

5.5点源特殊扩散模式

5.6非点源扩散模式

5.7大气湍流扩散参数的计算和测量

5.8大气环境影响评价及预测

5.1大气层和大气污染1．低层大气的组成

2.描述大气的物理量包围地球的整个大气圈的总体为大气，大气在地表的密度在标准状态下每升重1.293克，愈向上愈稀薄。组成：干洁空气、水汽、污染物气温、气湿、气压〔大气压力的单位有毫米汞柱(mmHg)、标准大气压(atm)、巴(bar)、毫巴(mbar)、帕(Pa〔N/m2〕)；〕1atm=76mmHg=101325Pa=1013．25mbar风力计算风速廓线大气的结构和组成对流层平流层中间层外逸层臭氧热成层大气层的结构和组成1．对流层；对流层是指由下垫面算起，到平均高度为12km的一层大气。

对流层的上界高度是随纬度和季节而变化的，在热带平均为17—18km，温带平均为10一12km，高纬度和两极地区为8—9km夏季对流层上界高度大于冬季的。对流层具有下述四个主要特点。(1)

气温随高度的增加而降低，由下垫面至高空每高差109m气温约平均降低0.65℃。1．对流层；(2)

对流层内有强烈的对流运动。这主要是由于下垫面受热不均匀及下垫面物性不同所产生的。一般是低纬度的对流运动较强，高纬度地区的对流运动较弱。由于对流运动的存在，使上下层之间发生空气质量交换及热量交换，大气趋于均匀。(3)

对流层的空气密度最大，虽然该层很薄，但却集中了全部大气质量的3/4并且几乎集中了大气中的全部水汽；云、雾、雨、雪等大气现象都发生在这层。(4)

气象要素水平分布不均匀，特别是冷、暖气团的过渡带，即所谓锋区。在这里往往有复杂的天气现象发生，如寒潮、梅雨、暴雨、大风、冰雹等。2．平流层从对流层顶到离下垫面55km高度的一层称为平流层。从对流层顶到30-35km这一层，气温几乎不随高度而变化，故有同温层之称。从这以上到平流层顶，气温随高度升高而上升，形成逆温层，故有暖层之称。由于平流层根本是逆温层，故没有强烈的对流运动；空气垂直混合微弱，气流平稳。水汽、尘埃都很少，很少有云出现，大气透明度良好。对流层和平流层交界处的过渡层称为对流层顶。它约数百米到2km厚；最大可达4—5km厚。对流层顶的气温在铅直方向的分布呈等温或逆温型。因此，它的气温直减率与对流层的相比发生了突变，往往利用这一点作为确定对流层顶高度的一种依据。3．中间层从下垫面算起的55—85km高度的一层称为中间层。气温随高度的增高而降低，大约高度每增高1km气温降：低1℃；空气有强烈的对流运动，垂直混合明显；故有高空对流层之称。

4．热成层5．散逸层从下垫面算起85—800km左右高度的一层称为热成层或热层。气温随高度增高而迅速增高，在300km高度上，气温可达1000℃以上。该层空气在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下，处在高度的电离状态，故有电离层之称。电离层具有反射无线电波的能力。因此它在无线电通讯上有重要意义。热成层顶以上的大气层，统称为散逸层。该层气温极高，空气稀薄，大气粒子运动速度很高，常可以摆脱地球引力而散逸到太空中去，故称散逸层。

5.2大气边界层的温度场5.2.1气温的垂直分布1.气温层结气温沿铅直高度的变化，称气温层结或层结。气温随高度变化快慢这一特征可用气温垂直递减率来表示。气温垂直递减率的数学定义式为,γ＝-dT/dz；它系指单位(通常取100m)高差气温变化速率的负值。如果气温随高度增高而降低，γ为正值，如果气温随高度增高而增高，γ为负值。大气中的气温层结有四种典型情况，气温随高度的增加而递减，γ>0，称为正常分布层结，或递减层结；气温随高度的增加而增加，γ<0，称为气温逆转，简称逆温；气温随铅直高度的变化等于或近似等于干绝热直减率，γ=γd称为中性层结；气温随铅直高度增加是不变的，γ=0，称为等温层结。2.干绝热直减率一个质量恒定的空气块，从地面绝热上升时，将因周围气压的减小而膨胀，一局部内能用于对抗外压力膨胀，而做了功，因而它的温度将逐渐下降；反之，当一个质量恒定的空气块从高空绝热下降时，由于外界气压逐渐增大，外压力对气块做压缩功，并转化为它的内能，因而它的温度将逐渐上升。这种性质可用干绝热直减率表示。5.2.2大气静力稳定度及其判据

大气的静力稳定度含义可以理解为，如果一空气块受到外部作用，获得了向上或向下的初始运动速度后，可能发生三种情况：(1)气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的；(2)气块逐渐减速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的；(3)气块做等速直线运动，称这种大气是中性的。(1)avav(2)(3)a=0v处于不同平衡状态的小球。当γ-γd>0，气块加速运动，大气不稳定；当γ-γd<0，气块减速运动，大气稳定；当γ-γd=0，大气为中性。因此，大气静力稳定度可以用温度直减率与干绝热直减率之差来判断，即γ-γd大于、小于和等于零为大气静力稳定度的判据。对于γ和γd的物理意义应具有较确切认识，γd是以质量衡定的一块空气团为对象在干绝热条件下沿垂直上升而导出的气温垂直递减率，是一个由气态方程给定确实定值。γ那么是气温的环境层结,是在太阳、地球的热量幅射和其他气象因素作用下形成的实际环境状况。

5.2.3逆温图5-4由于太阳辐射引起逆温的生消过程。5.3湍流扩散的根本理论5.3.1湍流的根本概念描述湍流运动有两种方法，一种是欧拉法，它在空间划出一个控制体为对象，考察流体流经它的情形，欧拉法注重于特定时刻整个流场及某定点不同时刻的流体运动性质。另一种是拉格朗日法，它在流体运动时，追随研究一个典型的流体单元。5.3.2湍流扩散理论湍流扩散理论有三种：梯度输送理论，统计扩散理论和相似扩散理论。5.3.3点源扩散的高斯模式坐标系高斯模式的四点假设高斯模式的四点假设为：(1)污染物在空间yoz平面中按高斯分布(正态分布)，在x方向只考虑迁移，不考虑扩散；(2)在整个空间中风速是均匀、稳定的，风速大于lm／s；(3)源强是连续均匀的；(4)在扩散过程中污染物质量是守衡的。无限空间连续点源的高斯模式高斯模式的坐标系和根本假设图示高架连续点源的高斯模式

HHsHsPC(x,y,z)像源H高斯模式的浓度扩散公式汇总地面源〔H=0〕高架源〔H≠0〕地面轴线上点C(x,0,0)地面点C(x,y,0)半无界(任一点)C(x,y,z)无界(任一点)C(x,y,z)5.4烟气抬升与地面最大浓度计算5.4.1烟气抬升高度公式烟流抬升高度确实定是计算有效源高的关键。热烟流从烟囱出口喷出多大体经过四个阶段：烟流的喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。产生烟流抬升的原因有两个:一是烟囱出口处的烟流具有一定的初始动量，二是由于烟流温度高于周围空气温度而产生的净浮力。影响这两种作用的因素很多，归结起来可分为排放因素和气象因素两类。排放因素有烟囱出口的烟流速度、烟气温度和烟囱出口内径。气象因素有平均风速、环境空气温度、风速垂直切变、湍流强度及大气稳定度。1.烟气的热释放率选用抬升公式时首先需要考虑烟气的排放因素，计算出烟气的热释放率。烟气的热释放率是指单位时间内向环境释放的热量，即：这里ΔT是烟气温度与环境温度的差值,QN是烟气折合成标准状态时的体积流量〔NM3/s〕CP是标准状态下的定压热容(=1.298KJ/度.NM3)。当烟气以实际出口温度Ts゜K时的排烟流量Qvm3/s表示时，热释放率的计算公式为：2.霍兰德(Holland)公式3.布里吉斯〔Briggs〕公式x<10Hsx>10Hs5.4.2我国烟气抬升高度的计算方法排放因素气象因素QhkJ/s△T゜K（≥1.5m/s）（≥1.5m/s）（<1.5m/s）≥2100≥35布里吉斯模式1700～2100～在霍兰德和布里吉斯间修正≤1700～霍兰德模式～＜35有风，中性和不稳定条件有风，稳定条件小风、静风5.4.3地面的最大浓度高架源的污染源是在空中，我们时常关心的是污染物到达地面的浓度，而不是空中任一点的浓度。地面浓度是以x轴为对称的，x轴上具有最大值，向两侧方向遂渐减小。因此，地面轴线浓度是我们所关心的。根据地面轴线浓度公式：式中的两项：一项随x而减小，一项随x而增大；两项共同作用的结果，必然在某一距离x处出现浓度C的最大值。另一方面，地面最大污染物浓度出现的位置和数值，与高架污染源在空中的位置有关，空中的位置那么是以有效源高表现。因此还要考虑气象因素。1．给定风速条件下地面的最大浓度

2．危险风速和地面绝对最大浓度

地面最大浓度随风速的变化呈单峰形。在每一个风速下都有一个地面最大浓度，所有地面最大浓度中的极大者，即所谓地面绝对最大浓度。出现绝对最大浓度的风速称为危险风速。在危险风速下，烟流抬升高度和烟囱几何高度相等，有效烟囱高度为烟囱几何高度的两倍。当时，Cmax是所有地面最大浓度中的极大值

5.5点源特殊扩散模式5.5.1封闭型扩散模式H图5-7高架连续点封闭型扩散模式γ>0Hshγ<0XD把浓度相当于烟流中心线浓度的1／10处，二点间的距离称为烟流宽度(在y方向)或烟流高度(在z方向)。把浓度相当于烟流中心线浓度的1／10处到烟流中心线的距离称为烟流半宽度(在y方向)或烟流半高度(在z方向)。烟流宽度和高度的定义及烟流按正态分布的规律，可以推导出扩散参数与烟流宽度及烟流高度的关系。C2y0C0/10C0C0/10图5-8烟流宽度示意图5.5.2熏烟型扩散模式在夜间，当存在辐射逆温时，高架连续点源排放的烟流排入稳定的逆温层中，形成平展型扩散。这种烟流在铅直方向为漫扩散，在源高度上形成一条狭长的高浓度区。日出以后，太阳辐射逐渐增加，地面逐渐变暖，辐射逆温从地面开始破坏，逐渐向上开展。当辐射逆温破坏到烟流下边缘稍高一些时，在热力湍流的作用下，烟流中的污染物便发生了强烈的向下混合作用，增大了地面的污染物浓度,这个过程称为熏烟(漫烟)过程。5.5.3小风和静风时的点源扩散模式上述各种扩散模式适用于有风条件下，即风速大于1.5m/s的条件。小风〔1.5m/s＞u10≥0.5m/s〕，和静风〔u10＜0.5m/s〕条件下上述各节的各种模式不再适用。在小风〔1.5m/s＞u10≥0.5m/s〕和静风〔u10＜0.5m/s)条件下，顺风向(x轴方向)扩散不能忽略,必须考虑三个方向的湍流扩散作用。在高斯扩散模式中，那么必须将σx考虑在内。5.6非点源扩散模式5.6.1线源扩散模式5.6.2多源和面源排放模式1.无限长线源扩散模式2.有限长线源扩散模式导那么规定平原城区排气筒高度不高于40m或排放量小于0.04t/h的排放源可作为面源处理。面源扩散的处理模式是将评价区在选定的坐标系内网格化。即以评价区的左下角为原点；分别以东〔E〕和北〔N〕为x和y轴。网格和单元，一般可取1×1(km2),评价区较小时，可取500×500(m2),建设工程所占面积小于网格单元,可取其为网格单元面积。然后，按网格统计面源的主要污染物排放量［t/(h.km2)］和面源平均排放高度〔m〕等参数。5.6.3体源扩散模式5.7大气湍流扩散参数的计算和测量日高角和日高图太阳高度角〔或日高角〕是指当时当地太阳实际照射到水平面上的角度。在当地真太阳时正午12点日高角hθ、太阳倾角δ〔赤纬角〕和当地纬度角φ之间的相互关系。由于太阳到地球的距离远远大于地球的半径，因此α≈φ-δ；Sinhθ=COSα=COS(φ-δ)任一时刻日高角hθ的计算式：Sinhθ=SinφSinδ+CosφCosδCosω日高图根据正午12点真太阳时〔t=0〕和由hθ=0求得的日出日落真太阳时，在纳布可夫坐标上点出两点并联连成直线，即称为日高图。使用日高图可方便地查出任一时刻的日高角。例5-2,北京处于116.28°E,40.0°N，求三月上旬的日出与日落时间(北京时间),并画出纳布可夫日高图。解：三月上旬δ≈-5°，计算正午12点hθ，：hθ≈90°-〔φ-δ〕=45°计算日出日落真太阳时，由0=SinφSinδ+CosφCosδCosωω=85.7°，求出距正午12点时间为t=85.7/15=5.71(h)=5小时43分；由经度求时间补偿，Δt=(120°-116.28°)×4分/度=14.9(分)由日落日出真太阳时:12±5小时43分，求得日出的北京时间为6：02；日落的北京时间为17：28。云量，1/10太阳辐射等数总云量/低云量夜间ho≤15°15°＜ho≤35°35°＜ho≤65°ho＞65°≤4／≤4－2－1+1+2+35～7／≤4－10+1+2+3≥8／≤4－100+1+1≥5／5～70000+1≥8／≥800000由日高角和云量求幅射等级

由幅射等级和地面风速求稳定度地面风速，m/s太阳辐射等级+3+2+1012≤1.9AA～BBDEF2～2.9A～BBCDEF3～4.9BB～CCDDE5～5.9CC～DDDDD≥6DDDDDD5.7.2扩散参数σy、σz确实定示踪剂浓度法平移球示踪法〔等容球或平衡球〕放烟照相法〔光学轮廓法〕激光测烟雷达法环境风洞模拟实验法5.7.3大气湍流扩散参数的测量稳定度等级（P·S）α1γ1下风距离，mα2γ2下风距离，mA0.9010740.4258090～10001.121540.079990～300

1.5260.008548300～5000.8509340.602052>10002.108810.000212>500B0.914370.2818460～10000.9410150.127190～5000.8650140.396353>10001.093560.057025>500B～C0.9193250.22950～10000.9410150.1146820～5000.8750860.314238>10001.00770.075718>500C0.9242790.1771540～10000.9175950.106803

0.8851570.232123>1000

C～D0.9268490.143940～10000.8386280.1261520～20000.886940.189396>10000.756410.2356672000～10000

0.8155750.136659>10000D0.9294810.1107260～10000.8262120.1046341～1000

0.6320230.4001671000～100000.8887230.146669>10000.555360.810763>10000D～E0.9251180.09856310～1000o.7768640.1046340～20000.8927940.124308>10000.5723470.4001672000～10000

0.4991491.0381>10000E0.9208180.0860010～10000.788370.0927530～10000.8968640.124308>10000.5651880.4333841000～10000

0.4147431.73241>10000F0.9294810.05536340～10000.78440.0620770～1000

0.5259690.3700151000～100000.8887230.073348>10000.3226592.40691>10000

5.8大气环境影响评价及预测图5-12大气环境影响评价技术工作程序图污染气象及大气扩散规律建设项目初步工程分析和环境概况调查划分评价级别确定评价范围编制大气环境评价大纲（方案）工程分析：重点是污染调查、污染因子筛选环境状况调查大气环境评价标准或环境目标值确定评价区污染源社会自然城镇社会结构地理、地形、气候等大气环境质量现状工业民用土地利用环境敏感区发展规划常规气象资料、经验数据的收集、统计和分析大气边界层平均场观测湍流扩散参数测量室内模拟试验大气扩散模式选择、计算参数确定大气质量影响预测大气环境影响评价环境对策建议结论结束例5-7

某地(P=100kPa)两工厂烟囱在城市的位置以平面坐标表示A(15,15)、B(150,150)〔以m计〕，高度分别为100m和80m,SO2排放量分别为180g/s和130g/s；TSP排放量分别为340g/s和300g/s；烟气温度均为100℃,当地平均气温冬季为-10℃,春秋季节为15℃；其烟气流量分别为135M3/s和124M3/s。分别求两污染源在风速与X方向平行，C稳定度和相应情况的热排放率Qh,危险风速,地面绝对最大浓度值及发生部位〔以平面坐标表示〕。假设在接受点C(110,950)，风向平行X，地面风速2.5m/s,C稳定度，考虑叠加效果。假设在接受点C(110,950)，地面风速0.8m/s,其他条件同上，考虑叠加效果。YXA(15,15)B(150,150)C(110,950)图5-13工厂和测点位置的平面坐标解：〔1〕求解地面绝对最大浓度；由5-35式计算污染源热释放率，如A源冬季有抬升公式5-40式：由表5-4no=0.292，n1=3/5，n2=2/5；对照公式5-40式在危险风速条件下，有ΔH=Hs；求得危险风速由5-51式，地面最大浓度处查表5-10代入5-46,，解出xm,并计算

表5-12地面绝对最大浓度的计算用表大气环境质量评价及影响预测学习要点难点重点重点6. 水环境质量评价和影响预测6.1水体与水体污染6.1.1水体和水体污染6.1.2水体污染物及污染源6.1.3水体污染类型6.2河流水质模型6.2.1河流水质模型简介6.2.2河流的混合稀释模型6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型6.2.4非守恒污染物在均匀河流中的水质模型6.2.5Streeter-Phelps〔S-P〕模型6.2.6河流水质模型中参数估值6.3湖泊水库模型与评价6.3.1湖泊环境概述6.3.2湖泊环境质量现状评价6.3.3湖泊环境预测模式6.4地面水环境影响评价6.4.1评价目的、分级及程序6.4.2环境影响评价大纲工程分析和污染源调查地区水环境调查水环境影响预测及评价清洁生产和水污染防治6.1水体与水体污染

6.1.1水体和水体污染按水体所处的位置可把它分为三类：地面水水体、地下水水体、海洋。这三种水体中的水可以相互转化，它通过水在自然界的大循环和小循环实现。三种水体是水在自然界的大循环中的三个环节。水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体的局部区域或一定的时间内，这两种过程总有一种过程是相对主要的过程。它决定着水体污染的总特征。这两种过程的主次地位在一定的条件下可相互转化。6.1.2水体污染物及污染源造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质或能量都称为水体污染物。水体污染物的种类繁多，从不同的角度可将水体污染物分为各种类型。按理化性质分类可分为物理污染物、化学污染物、生物污染物综合污染物。按形态分类可分为：离子态(阳离子，阴离子)污染物、分子态污染物、简单有机物、复杂有机物、颗粒状污染物。按污染物对水体的影响特征分类可分为感官污染物、卫生学污染物、毒理学污染物、综合污染物。6.1.3水体污染类型有机耗氧性污染、化学毒物污染、石油污染、放射性污染、富营养化污染、致病性微生物污染6.2河流水质模型6.2.1河流水质模型简介6.2.2河流的混合稀释模型6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型6.2.4非守恒污染物在均匀河流中的水质模型6.2.5Streeter-Phelps〔S-P〕模型6.2.6河流水质模型中参数估值河流水质模型简介为了选择使用的方便，可以把它们按不同的方法进行分类。按时间特性分类，分动态模型和静态模型。按空间维数分类；分为零维、—维、二维、三维水质模型。当把所考察的水体看成是一个完全混合反响器时，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。描述水质组分的迕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。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。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。按描述水质组分分类，分为单一组分和多组分的水质模型。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水质模型.6.2.2河流的混合稀释模型

均匀混合段混合段背景段河水Q(m3/s)，污染物浓度为C1(mg／L)污染物浓度为C2

(mg／L)废水流量为q(m3/s)混合系数a，稀释比n定义混合过程段的污染物浓度Ci及混合段总长度L

混合过程段的混合系数a是河流沿程距离x的函数，6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型均匀流场中的扩散方程在均匀流场中的一维扩散方程成为：水深方向(z方向)均匀混合，x方向和y方向存在浓度梯度时，二维扩散方程：Dx——

x坐标方向的弥散系数；ux——x方向的流速分量；Dy——y坐标方向的弥散系数；uy——y方向的流速分量。6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型2无限大均匀流场中移流扩散方程的解〔6-13〕假设在无限大均匀流场中，坐标原点设在污染物排放点，污染物浓度的分布呈高斯分布，那么方程式的解为。式中Q是连续点源的源强(g/s)，结果C的单位为(g/m3=mg/L)。河宽为B，只计河岸一次反射时的二维静态河流岸边排放连续点源水质模型的解为考虑河岸反射时移流扩散方程的解2完成横向均匀混合的距离断面上河对岸浓度到达同一断面最大浓度的5％，定义为污染物到达对岸。这一距离称为污染物到达对岸的纵向距离，假设断面上最大浓度与最小浓度之差不超过5％，认为到达均匀混合。完成横向均匀混合的断面的距离称为完全混合距离。中心排放情况，岸边排放情况，例6-2在河流岸边有一连续稳定排放污水口，河宽6.0m，水深0.5m，河水流速0.3m/s，横向扩散系数Dy=0.05m2/s，求污水到达对岸的纵向距离Lb和完全混合的纵向距离Lm。假设污水排放口排放量为80g/s。说明在到达对岸的纵向距离Lb断面浓度C(Lb,B)、C(Lb,0),完全混合的纵向距离断面浓度C(Lm,B)、C(Lm,0)各是多少？6.2.4非守恒污染物在均匀河流中的水质模型dC／dt=0，

1.零维水质模型图6-2由多个零维静态单元河段组成的顺直河流水质模型ΔxΔxΔxC0C3C1C5C4C2C3C1C5C4C22.一维水质模型

一维河流静态水质模型根本方程忽略扩散项，沿程的坐标x=ut,dC/dt=-k1C,这是一个二阶线性常微分方程代入初始条件x=0,C=C0方程的解为。6.2.5Streeter-Phelps〔S-P〕模型1．S-P模型根本方程及其解S-P模型的建立基于两项假设：只考虑好氧微生物参加的BOD衰减反响，并认为该反响为一级反响。河流中的耗氧只是BOD衰减反响引起的。BOD的衰减反响速率与河水中溶解氧(DO)的减少速率相同，复氧速率与河水中的亏氧量D成正比。S-P模型的根本方程为：式中:L—河水中的BOD值，mg/L；D—河水中的亏氧值，mg/L,是饱和溶解氧浓度Cs〔mg/L〕与河水中的实际溶解氧浓度C〔mg/L〕的差值；k1—河水中BOD衰减(耗氧)速度常数，1／d；k2—河水中的复氧速度常数，1／d；t—河水中的流行时间，d。这两个方程式是耦合的。当边界条件时，式(6-25)的解析解为:2．S-P模型的临界点和临界点氧浓度讨论S-P模型临界点氧浓度求出负值怎么办。系统分析方法如何应对模型的失效3．S-P模型的缺陷和修正方法引入自净系数f＝k2/k1，当dD/dt＝0时有L＝fD：L>fD，dD/dt>0，河流中的溶解氧呈下降态势；L=fD，dD/dt=0，河流中的溶解氧保持不变；L<fD，dD/dt<0，河流中的溶解氧呈上升态势；对于S_P模型失效的重污染河流可以进行分段讨论。根据这一思想建立的S-P模型网络实验例6-4Shastry

非线性模型：3．S-P模型的修正型(1)托马斯(Thomas)模型对一维静态河流，在S—P模型的根底上考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了BOD沉浮系数k3，(2)多宾斯—坎普(Dobbins—Camp)模型一维静态河流,考虑地面径流和底泥释放BOD所引起的BOD变化速率，该速率以R表示。考虑藻类光合作用和呼吸作用以及地面径流所引起的溶解氧变化速率，以P表示。(3)奥康纳(O’Connon)模型式中，kn

硝化BOD衰减速度常数，1/d；kn

硝化BOD衰减速度常数，1/d；Lc0,河流x=0处，含碳有机物BOD浓度，mg/L。Ln0,河流x=0处，含氮有机物BOD浓度，mg/L。一维静态河流，奥康纳假设条件为，总BOD是碳化和硝化BOD两局部之和，即L=Lc+Ln，例6-4均匀河段长10km，有一含BOD的废水从这一河段的上游端点流入废水流量为q=0.2m3/s，BOD浓度C2=200mg/L，上游河水流量Q=2.0m3/s，BOD浓度C1=2mg/L，河水的平均流速u=20km/d，BOD的衰减系数k=2/d，求废水入河口以下(下游)1km、2km、5km处的河水中BOD的浓度。解：河段初始断面河水中BOD浓度为：以0.5km为单位，将河段分成环境单元，即Δx=0.5km，1km、2km、5km处的河段发表处在，i=2、4、10的位置。由6-21式计算BOD的浓度

同理，分别用4和10代替上式中的i=2,有C4=16.5(mg/L)，C10=12.3(mg/L)。例6-5一均匀河段，有含BOD的废水流入，河水的平均流速u=20km/d，起始断面河水(和废水完全混合后)含BOD浓度为C0

=20mg/L，BOD的衰减系数k=2/d，扩散系数Dx=1[km]2/d，求下游1km处的河水中BOD的浓度。解：由6-22式计算BOD的浓度为：C=18.1(mg/l)C=18.1(mg/l)6.2.6河流水质模型中参数估值1.纵向扩散系数Dx的估值2.

耗氧系数k1

的估值方法3.

复氧系数

k2

的估值方法——系数，由实验确定；Dx—扩散系数，m2/s；H—断面平均水深，m；U—摩阻流速(或称“剪切流速〞I—水面比降；g——重力加速度，9.81m/s2；)，m/s；6.3湖泊水库模型与评价表6-9湖泊分层采样和湖泊水库采样点最小密度要求湖泊面积(km)2监测点个数湖泊水深（m）分层采样10以下105以下表层(水面下0.3—0.5m)10-100205-10表层、底层(离湖底1.0m)100-5003010-20表层、中层、底层500-10004020以上表层,每隔10m取一层水样或在水温跃变处上、下分别采样。1000以上506.3.3湖泊环境预测模式

完全混合箱式模型污染物守恒情况经历时间t后，用质量平衡方程求出浓度C〔mg/L〕：式中：W0湖〔库〕中现有污染物〔除Qp带进湖泊的污染物外〕的负荷量g/d；Qp流进湖泊的污水排放量m3/d，Qh流出湖泊的污水排放量m3/d；C0湖〔库〕中污染物现状浓度mg/L，Cp流进湖泊的污水排放浓度mg/L；V湖水体积m3。稳定的情况下，当时间趋于无穷时，到达平衡浓度湖泊完全混合衰减模式Kh是描述污染物浓度变化的时间常数1/d，它是两局部的和：k1〔1/d〕表示污染物质按k1的速度作一级降解反响，而V/Qh(d)，是湖水体积与出流流流量比，表现了湖水的滞留时间。对于非守恒物质，经历时间t后，湖泊内污染物浓度C〔mg/L〕可以用完全混合衰减方程表示：在湖泊、水库的出流、入流流量及污染物质输入稳定的情况下，当时间趋于无穷时，到达平衡浓度分层湖(库)集中参数模式上层，VE，CE湖水翻转时下层VH、CH排向上层，QpE、CpE

排向下层QpH、CpH初始浓度CM(t-1)翻池CT完全混合非成层期模型CM(t)总排污Qp、Cp另一周期湖水分层期非成层期图6-8湖水分层箱式计算模型示意图6.4地面水环境影响评价6.4.1评价目的、分级及程序6.4.2环境影响评价大纲工程分析和污染源调查地区水环境调查水环境影响预测及评价清洁生产和水污染防治第三阶段第一阶段建设项目的工程分析选择预测方法污染源调查水质调查水文调查与水文测量环境状况调查地面水环境影响评价分级和编写工作大纲的地面水部分建设项目的工程概况及工程性质（参阅有关文件）筛选拟预测的水质参数预测环境影响评价建设项目的环境影响1.提出环境保建议和措施2.小结国家、地方有关地面水的法规（含标准）第二阶段图6-9地面水环境影响评价的工作程序评价大纲清洁生产和水污染防治清洁生产的概念水污染综合防治污水防治措施建议和工程的可行性水环境质量评价和影响预测学习要点本章主要讲述了水体环境污染、河流与湖泊水质模型以及地面水环境影响评价方法。了解水体污染和水体污染物的主要类型。水质数学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，主要介绍了守恒污染物在均匀流场和非守恒污染物在均匀河流中的两类水质模型。无限大均匀流场中移流扩散方程的解为用叠加法可获得有河岸反射时的解；断面浓度的比例关系是污染物到达对岸和完成横向均匀混合的根据，并能椐此计算出相应的距离。非守恒污染物在均匀河流中的水质模型中最常用的是S—P模型，即：，其解为：难点重点重点7. 环境噪声影响预测及评价7.1环境噪声根底声音的产生和根本概念环境噪声环境噪声评价量及其计算7.2噪声的测量噪声测量仪器监测标准与布点原那么7.3环境噪声预测模型声源声级A确实定噪声传播衰减计算7.4噪声环境影响评价噪声评价工作程序和等级噪声环境影响报告内容7. 环境噪声影响预测及评价7.1环境噪声根底声音的产生和根本概念1.振动和声源2．振动的传播3.描述声波的根本物理量与概念环境噪声环境噪声评价量及其计算波长λ(m),、频率f(Hz)和声速v(m／s)是描述声波的三个根本物理量，其相互关系为声场介质中有声波存在的区域称做声场。波前(波阵面)某一时刻声波波动所到达的各点所连成的曲面，称为波前或波阵面。一般按波前的形状将声波划分为平面波、柱面波与球面波。λ=v/f环境噪声评价量及其计算1.计量声音的物理量声功率声源在单位时间内辐射的总声能量称为声功率。常用W表示，单位为瓦(w)。声强声场中在垂直于声波传播方上，单位时间内通过单位面积的声能称做声强。声强常以I表示，单位为(w／m2)。有效声压取瞬时声压均方根值。某一瞬间介质中的压强相对于无声波时压强的改变量称为声压，记为p(t)，单位是Pa。〔7-4〕2．声压级，声强级与声功率级正常人耳从听阈到痛阈，声压的绝对值之比为1：106，声强的变化为1：1012，相差一万亿倍。因此用声压或声强的绝对值表示声音的强弱很不方便。人耳对声音大小的感觉，近似地与声压、声强呈对数关系，所以通常用对数值来度量声音，分别称为声压级与声强级。〔7-7〕声压级(dB)声强级(dB)声压级、声强级和声功率级的单位都是分贝。分贝是“级〞的单位，是无量纲的量。由声压与声强的关系可以得出，以空气为介质的自由声场中，常温常压下某一点的声压级与声强级近似相等。3．分贝的运算

(dB)当两个不同的噪声源同时作用在声场中同一点上，如果两个声源单独作用产生的声压级分别为Lp1和Lp2，且Lp1≥Lp2；为计算方便，列出〔表7-1〕Lp1-Lp2差值相对应的增值ΔL，这点的总声压级LpT为两个声源Lp1-Lp2差值与增值ΔL的对应关系

Lp1-Lp2ΔLLp1-Lp2ΔL01234532.52.11.81.51.2678910111.00.80.60.50.40.3(dB)4.频谱图及倍频程

(1)频谱图声源发出的声音大多是由许多不同强度，不同频率的声音复合而成，不同频率(或频段)的成分的声波具有不同的能量，这种频率成分与能量分布的关系称为声的频谱。(2)倍频程在实际的频谱分析中，声频范围分为几个段落，具有一定频率范围的段落称做频带或频程。频程的划分方法有恒定带宽，恒定相对带宽的划分方法，即保持频带的上、下限之比为一常数。当声音的声压级不变而频率提高一倍时，听起来音调也提高一倍(音乐上称提高八度音程)；为此，将声频范围划分为这样的频带：使每一频带的上限频率比下限频率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一个频程称1倍频程，简称倍频程。5.噪声的主观评价等响曲线与响度级所谓响度级，就是以1000Hz的纯音作标准，使其和某个声音听起来一样响，那么此1000Hz纯音的声压级就定义为该声音的响度级。记作LN，单位为方(Phone)。噪声评价量

噪声源评价量可用声压级或倍频带声压级、声功率级、A声级、A计权声功率级。噪声的影响还同其持续的时间有关，即和人们接收的噪声能量有关。在更多情况下，环境噪声往往是起伏的，因此又提出了等效A声级的评价量，以弥补A声级的缺乏。声场中某点在一段时间内A计权能量的平均值即该点在这段时间的等效A声级。表达式为(dB)式中，T—规定的测量时间；LA(t)—某时刻t的瞬时A声级，dB(A)；LeqT—规定测量时间T内的等效A声级。某测点在规定的测量时间T内，有N％时间的声级超过某一声级值LA时，这个声级值LA称做累积百分声级LN单位为dB(A)。例如L10为70dB(A)，即表示在整个测量时间内，有10％时间的噪声都超过70dB(A)。常用的累积百分声级有L10、L50、L90。L10表示监测时间内的噪声平均峰值、L50表示监测时间内噪声的中值、L90表示监测时间内的噪声噪声的背景值。7.2噪声的测量噪声测量仪器监测标准与布点原那么7.3环境噪声预测模型声源声级A确实定噪声传播衰减计算1．距离衰减(1)点声源的距离衰减(2)线声源的距离衰减2．墙壁隔声量的计算用构件将噪声源与接收者分开，阻断空气声传播的措施称做隔声。所使用的构件称做隔声构件。如墙壁、玻璃、木板等。透声系数是衡量构件隔声能力常用的物理量之一，记为τ。它表示构件透过声音能力的大小，等于透射的声能与入射声能之比，无量纲。隔声量是衡量构件隔声能力的另一个常用物理量，或称透声损失，常记为TL。单层密实均匀构件的隔声量可用经验公式计算(dB)式中：m——墙体的面密度，kg／m2；f——入射声波的频率，Hz。假设墙体由多种隔声构件(或材料)组成，如一面墙上开有门或窗，那么称为组合墙。组合墙隔声量的计算通过求平均透声系数获得。

(dB)例7-1某车间东墙为一砖、双面粉刷墙〔面