第4章-地表水环境影响评价(陆书玉-主编)

1、第四章地表水环境影响评价，第一节地表水资源污染与自净。地表水是指存在于陆地表面的各种水，如河流、湖泊和水库。考虑到地表水与海洋的联系，地表水环境影响评价还包括海湾(包括海岸带)的一些内容。第四章是地表水环境影响评价。第一部分是地表水的污染和自净。第二，水污染破坏了水的感官特性、物理化学特性、水生生物组成以及底层沉积物的数量和组成，破坏了水的原有功能，这就是所谓的水污染。可能对水环境质量产生有害影响的物质和能量输入源统称为水污染源。输入物质和能量称为污染物或污染因子。第四章地表水环境影响评价、第一节地表水污染与自净、点污染源、非点污染源(非点源)、持久性污染物、非持久性污染物、酸碱污染物、余热(

2、热污染)，根据排放方式和污染性质进行划分。第二，从水污染点和污染源排放的废水和污染物的量可以通过直接测量流量和取样以及分析管道或沟渠中成分的浓度来确定。当资金和其他条件有限时，经常使用计算流量指数(如流量系数)的方法。居住区生活污水量计算公式，其中：QS居住区生活污水量，l/s；每人每天的排水定额，L/(人d)；设计人口，人；Ks的总变化系数(1.51.7)。工业废水量计算公式，其中：m单位产品废水量，l/t；m产品的日产量，t；基的总变化系数，根据工艺或经验确定；非点源污染：非点源污染，又称非点源污染，是指通过海岸线分散或均匀进入水体的废水，以及由于自然降水通过沟渠进入水体的废水。主要包括城

3、市排水、农田排水和农村生活废水、矿山废水、分散的小型养殖场废水，以及大气污染物通过重力沉降和沉淀进入水体造成的污染废水。估算非点源污染负荷的方法有两种：一是在大量土壤侵蚀过程及其主要制约因素调查的基础上，通过模拟非点源污染物的输出过程，研究区域污染物向受纳水体的总输出；另一种是直接或间接估算非点源污染的总径流和平均径流污染物浓度，计算总污染负荷。(1)城市非点源污染负荷估算：城市非点源污染：城市雨水管和合流管溢流。污染物通过排水系统从城市街道进入接收水体。暴雨冲刷入受纳水体的城市非点源污染物负荷计算：基本程序：首先估算暴雨事件中暴雨径流的大小(径流深度与径流面积的乘积)，以此确定暴雨的冲刷率，

4、然后估算径流冲刷入受纳水体的泥沙负荷，再根据泥沙中的污染物浓度或固体废弃物与污染物的统计相关性计算污染物负荷。暴雨径流深度的估算：在RCRPDs公式中：r暴雨径流总深度，cm；铬的总径流系数；降雨量，厘米；Ds凹陷的储水，Cm。总径流系数估算方法：粗略估算公式：其中：I不透水面积百分比；不透水区域(屋顶、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流系数。)根据不同的斜率计算。精确计算公式：洼地水Ds的粗略估算：径流中冲刷入受纳水体的颗粒物负荷：估算出暴雨径流总量后，即可估算出暴雨冲刷率。一般认为，当1小时内总径流为1.27厘米时，90%的街道表面颗粒(沉积物)可以被冲刷掉其中：由Ysw暴雨冲刷的颗粒物

5、对受纳水体的负荷；等效累计天数，d；Ysu街道表面颗粒物质的日负荷，千克。其中：Lsu颗粒物日负荷率，kg(kmd)；Lst街的路边沟渠长度约为街道长度的两倍，公里。街道表面颗粒物的日负荷取决于许多因素，例如交通强度、区域表面覆盖形式、径流和降雨强度、灰尘沉积、早期干旱时间、城市街道清洁频率和清洁质量等。径流冲刷入受纳水体的有机污染负荷：用颗粒固体负荷乘以浓度因子计算有机污染负荷，其中：有机污染物日负荷，kg；单位换算系数，10-6；Ysu总颗粒固体日负荷，kgd；颗粒物中有机污染物的浓度。(2)农田径流污染负荷估算：第一种方法：为避免污染物在农田表面的实际迁移过程发生变化，进入某一水环境的某

6、些污染物的总量仅通过收集和分析各集水区的径流水样来计算，公式如下：式中：m为某些污染物输出总量，kg；I .第一小时内该污染物的浓度，kgm3；第一小时径流为齐，m3；观察总时数，小时；j第j农田流域；m流域总数。3.水自净的定义：在环境容量范围内，水体可以通过自身的物理、化学和生物作用，不断降低受纳污染物的浓度，逐步恢复其原有的水质。物理过程：湍流扩散、迁移、离散化学过程：氧化-还原、混凝-沉淀、生物过程：生物降解，(1)迁移转化推流迁移：指污染物随水流在X、Y、Z方向的平移运动而迁移。扩散和稀释：污染物通过分子扩散、湍流扩散和扩散分散在水流中，并被稀释、转化和输送；污染物被悬浮颗粒吸附或解

7、吸，污染物凝结、沉淀和再悬浮。污染物在河水中的对流和扩散是混合的，影响污染物迁移的最重要的物理过程是对流以及水平和垂直扩散和混合。污染物在海水中的混合扩散、污水排放、温排水和溢油污染。扩散过程和漂移过程。(2)降解污染物的好氧生化衰减过程：有机污染物的好氧生化降解：水中有机物的生化降解呈现一级反应：硝化：天然水中的含氮化合物经过一系列生化反应过程，从氨氮氧化为硝酸盐。温度影响：温度对K1和KN有影响。一般以K1，20和KN，20/20为基准，温度t值为：1=1.047，t范围为10-35；N=1.047，t的范围为10-30，反硝化作用：当水中的溶解氧耗尽时，水中的硝酸盐会被反硝化细菌还原为亚

8、硝酸盐，然后转化为氮气。硫化物反应：当水中溶解氧和硝酸根离子不足时，硫酸盐会被细菌还原成硫化氢，含硫蛋白质会在厌氧条件下被大肠杆菌分解成半胱氨酸，然后被还原成硫化氢。细菌衰减：随着水的自净过程，如河流的流动过程，细菌逐渐减少。细菌衰变也遵循一级反应。重金属和有机毒物的衰减：水中重金属和有机毒物的衰减与其类型和性质有关。4.水体耗氧量与复氧过程碳酸化耗氧量衰减：有机污染物的生化降解减弱了碳酸化耗氧量。含氮化合物硝化的耗氧量：4。水中耗氧和复氧过程，水中沉积物耗氧，水生植物呼吸耗氧；4.水的耗氧和复氧过程大气复氧：水生植物的光合作用是水复氧的另一个重要来源。5.水温变化过程，第2节河流中污染物的混

9、合和扩散1。河流中污染物的混合废水排入水体后，首先发生的过程水体的混合稀释扩散能力与其水文特性密切相关。1、河流混合稀释模型当废水进入河流时，会不断地与河水混合交换，从而使保守污染物的浓度随着过程逐渐降低。这个过程称为混合稀释过程。污染物在河流水体中的混合和扩散，污水排入河流的河口称为污水注入点。在污水注入点以下的河段，断面上污染物浓度分布不均匀，排放口附近岸边浓度高，排放口另一侧浓度低。随着河水的通过，污染物在整个断面的分布逐渐均匀。污染物浓度在整个混合段变得均匀，称为水质完全混合段。水质最早出现完全混合区的位置称为完全混合点。污水注入点的上游称为初始段或背景河段；污水注入点和完全混合点之间

10、的河段称为非均匀混合段；完全混合点的下游部分称为均匀混合部分。其中：q河流量，m3s；1排污口上游河流中污染物的浓度，mgL；河流废水排放，m3s；2废水中污染物的浓度，mgL。在水质完全混合的区段以下的任何区段，当废水排放到岸边的河流中时，废水从岸边向下游流动，经过一段距离后可以完全混合。在非均匀混合段的废水排放侧的岸边形成污染区。当整个混合距离Ln没有测量数据时，可参考下表确定。该表列出了当许多河流在岸边集中排放废水时，污水和河水完全混合所需的时间。从下表中可以看出，所需时间与河水实际流速的乘积就是完整的混合距离。第3节河流和河口水质模型河流是沿地表线性凹陷集中的规则或周期性水流。大一点的

11、叫做河流，小一点的叫做小溪。河口是河流流入海洋、湖泊或其他河流的河段，可分为入海河口、湖泊和支流。水质模型假设当水质模型用于预测河流水质时，通常假设河段没有支流，河段水力条件在预测期内稳定，恒定浓度和流量的废水(或污染物)仅在河流起点排放。如果河段内有支流，且沿河有多个污染源，则应将河流划分为多个河段，并采用多河段模型。河流水质模型河流水质模型是描述污染物在水中随时间和空间迁移转化规律的数学方程。1.水质模型分类：根据时间特征；分为动态模型和静态模型。描述水体中水质成分浓度随时间变化的水质模型称为动态模型。描述水体中水质成分浓度不随时间变化的水质模型称为静态模型。根据水质模型的空间维度，可分为

12、零维、一维、二维和三维水质模型。当研究的水体被视为一个完全混合的反应器，即水体中水质成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模型。描述水质组分在一个方向上的迁移和变化以及在另外两个方向上的均匀分布是很重要的。这种水质模型被称为一维水质模型。描述水质成分在两个方向上的迁移和变化是很重要的，并且在另一个方向上是均匀分布的。这种水质模型被称为二维水质模型。描述河流水质组分迁移和变化的水质模型河流和河口的水质模型比较成熟，而湖泊和海湾的水质模型比较复杂，可靠性较低。根据水质成分，可分为耗氧有机物模型(BODDO模型)、无机盐、悬浮物和放射性物质等单一成分的水质模型、难降解有机物的水质

13、模型和重金属迁移转化的水质模型。水质模型的选择：要选择一个水质模型，必须对所研究的水质成分的迁移转化规律有一个清晰的认识。因为水质成分的迁移(扩散和平流)取决于水体的水文和水动力特性。在流动的河流中，平流迁移通常占主导地位，扩散项对于某些成分可以忽略；在受潮汐影响的河口，扩散是主要的迁移现象，扩散项必须考虑，不能忽略。为两者选择的模型不应相同。静态模型适用于河床规则、断面恒定、污染物排放恒定的水体。为了降低模型和所需数据的复杂性，河流系统的水质模型通常是静态的。然而，当这个选择不能被充分评估时，对河流系统的影响将被输入。所选水质模型必须反映所研究的水质成分，且应用条件接近实际情况。污染物在均匀

14、流场中的扩散水质模型进入环境的污染物可分为两类：持久性污染物(惰性污染物)和非持久性污染物。持久性污染物：污染物进入环境后，会随着介质的运动而不断改变其空间位置，其初始浓度会因扩散而不断向周围扩散而降低，但不会改变总量或衰减。这种污染物被称为持久性污染物。如重金属和许多高分子有机化合物。非持久性污染物：污染物进入环境后，不仅随着环境介质的流动而改变位置，而且由于自身的衰减而降低浓度。这种污染物被称为非持久性污染物。非持久性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的；例如放射性物质的蜕变；另一种是，在环境因素的作用下，由于化学或生化反应，如水中微生物作用下可生物降解有机物的氧化分解

15、过程。对于持久性污染物，在实际应用中，通常假设它们可以在不考虑横向均匀混合时间的情况下瞬间混合，并采用完全混合公式(0维模型)计算河流断面的污染物浓度。应用对象：预测重金属污染物、部分有毒物质和其他持久性污染物的下游浓度，不考虑混合距离，估算允许污染物含量。当有机可降解物质的降解项可以忽略时；可降解有机物混合段的初始部分。适用条件：河流完全混合段；持久性污染物；这条河不断地流着；废水连续稳定排放。在例4-1中，对于非持久性污染物，一维模型可用于预测恒定河流流量等水文条件下的稳态条件下的污染物浓度。对于非持久性或可降解污染物，如果给定x0，0，上述公式的解为：对于一般条件下的河流，推流形成的污染物迁移远大于扩散，在稳态条件下，扩散可以忽略，则有：式中：ux河平均流速，md或ms；Ex废水和河水的纵向混合系数，m2d或m2s；k污染物的衰减系数，1d或1s；x河水(来自排放口)向下游流动，m.实施例1改扩建项目计划向河流排放废水，废水量为0.15 m3，苯酚浓度为30gL，河流流量为5.5 m3，流速为0.3ms，苯酚背景浓度为0.5gL，降解(衰减)系数为K0.2d-1，纵向扩散系数为10 m2。计算排放点下游10公里处的苯酚浓度。溶液计算完成后的初始浓度二维模型可以预测宽水面河流受