湖泊与水库的简化:
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湖泊、水库简化为大湖(库)、小湖(库)、分层湖(库)等三种情况;
中型湖库根据水文特征(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。
一级评价时,中湖(库)停留时间较短,按小湖(库)对待; 三级评价时,中湖(库)可按按小湖(库)对待; 二级评价时,简化可视具体情况而定。
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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。
海湾的简化:
一级评价时:海流(风海流)较强时,可以考虑海流对水质影响,潮流简化为平面二维非恒定流场;
三级评价时:只考虑潮周期的平均情况;较大的海湾可视为封闭海湾;
注入海湾的河流:大河及一、二级评价应考虑对海湾流场和水质影响;小河及三级评价的中河,视为点源。
污染源的简化:
排放形式:点源和面源;
排放规律:连续恒定排放、非连续恒定排放; 通常将排放规律简化为连续恒定排放;
? 点源位置(排放口):排入河流两排放口间距较小时,简化为一个排放口,其位置假定在二者之间,排放量为二者之和;
? 排入大湖(库)两排放口间距较小时,简化方式与上相同; ? 排入小湖(库)的所有排放口简化为一个,排放量为总和; ? 排入海湾类似。
? 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。
5)预测点的确定
已确定的敏感点;
环境现状监测点;
水文条件和水质突变处的上、下游; 水源地,重要水工建筑物及水文站附近; 在河流混合过程段选择几个代表性段面; 排污口下游可能超标的点位附近。
6)地面水环境影响预测方法
专家判断法
类比调查法 模型计算法
数学模型法 物理模型法
7)预测河段划分与混合过程段
预测河段:完全混合段、混合过程段和上游河段。
均匀混合断面的判定:当断面上任一点浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5%时,可以认为达到均匀混合; 注意:
? 混合过程段不执行地表水环境质量标准或者说可以超过水质标准; ? 在应加以保护的重要功能区范围内不允许混合区的存在。
一般来说完全混合过程距离采用经验公式: ? 岸边排放
非岸边排放
L-- 混合过程段长度;B --河流宽度(m);H--平均水深(m);j --河流底坡(m/m);
a --排放口到岸边距离(m);u -- 预测河断的平均流速;g--重力加速度
3、水环境影响预测模型
1)水质模型的分类
按时间特性分类: 动态模型 静态模型
按水域类型分:河流水质模型 河口水质模型(受潮汐影响)
湖泊水质模型 水库水质模型 海湾水质模型 按描述水质组分的多少分类: 单一组分模型 多组分水质模型
2)水质模型的选用原则:
混合区:用二维或三维模式;
水质分布均匀的水域:零维或一维模式;
上游来水或污水排放的水质、水量随时间变化显著:动态模式; 其他情况:稳态模式
单一组分的水质模式可模拟的污染物类型包括:持久性污染物、非持久性污染物和废热(水温变化预测)。
3)河流常用水质模型
①零维水质模型(完全混合模型)
适用条件
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上游来水流量稳定、水质是均匀的(河流为恒定流) 河水流量与污水流量之比大于10-20(废水连续稳定排放) 不考虑污水进入水体的混合距离(河流充分混合段)
当预测因子比较稳定,难降解或降解项可以忽略不计、且评价等级比较低时,可以考虑采用零维模型(持久性污染物)
废水排入河流后与河水迅速完全混合,则混合后的污染物浓度为:
式中: 0 —— 废水与河水完全混合的浓度(mg/L) 1 —— 排污口上游河流中污染物浓度(mg/L)
Q —— 河流的流量(m3/s) 2 —— 废水中的污染物浓度(mg/L) q —— 排入河流的废水流量(m3/s)
②一维水质模型
是目前应用最广的水质模型,在河流的流量或其他水文条件不变条件下,可以采用一维模型进行污染物浓度预测。根据物质平衡原理,一维模型可写作:
这是一个二阶线性常微分方程,可用特征多项式解法求解。 这里存在两种情况 :
一维稳态水质模型:在均匀河段上定常排污条件下,河段横截面、流速、流量、污染物的输入量和弥散系数都不随时间变化。同时污染物按一级化学反应,无其他源和汇项,则给定x=0时, = 0,那么上式的解为: 河流一维稳态模式适用条件
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。
式中:K1-耗氧系数 K3-沉降系数 86400-来源
③河流二维稳态模式
平直、断面形状规则河流混合过程段;持久性污染物;河流为恒定流动;连续稳定排放;对于非持久性污染物,需采用相应的衰减模式 。
④河流二维稳态混合累积流量模式
弯曲河流、断面形状不规则河流混合过程段;持久性污染物;河流为恒定流动;连续稳定排放;对于非持久性污染物,需采用相应的衰减模式。
⑤ 河流二维稳态水质混合模式(平直河段)
①岸边排放
⑥ 河流二维稳态混合累积流量模式与适用条件
岸边排放:
⑦ BOD-DO耦合模型
斯特里特(H.Streeter)和菲尔普斯(E.Phelps)在1925年提出了描述一维河流中BOD和DO消长变化规律的模型,简称为S-P模型。 S-P模型的基本假设是:
河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应;反应速度是定常的; 河流中的耗氧是由BOD衰减引起的,而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。 其基本方程是:
由上面的方程可以得到氧垂曲线。
临界氧亏点计算公式
⑧污染物与河水完全混合所需距离
污染物从排放口排出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,其长度为x。
当采用河中心排放时: x=
在岸边排放时:x= 6
x-- 混合过程段长度;B --河流宽度(m);u x-- 预测河断的平均流速;Mx——纵向混合系数。
5)湖泊预测模式
①湖泊完全混合衰减模式与适用条件
动态模式
②湖泊推流衰减模式与适用条件
6)水质模型参数的标定
水质模型参数确定的方法类别有:
室内模拟实验室测定法;公式计算和经验估值法(包括经验公式、模型求解等);水质数学模型率定法;现状实测及示踪剂法。
①实验室测定法
现场实测法 ②经验公式法
复氧系数K2的单独估值法
欧康那-道宾斯(O’Conner-Dobbins,简称欧-道)公式
欧文斯等人(Owens,et al)经验式
0.1≤H≤0.6m u≤1.5m/s
丘吉尔(Churchill)经验式
0.6≤H≤8m 0.6≤u≤1.8m/s
混合(扩散)系数的估值法
泰勒法求横向混合系数My(适用于河流)
费希尔法求纵向离散系数(适用于河流)
主要利用的公式:
流量恒定、无河湾的顺直河段,河宽很大,水深相对较浅,其垂向、横向、和纵向混合系数Mz、My、Mx可按下式估算。 Mz= Hu; My= Hu; Mx= Hu
式中:H——平均水深,m;u——摩阻流速(剪切流速),m/s; u= ;I——水力坡度;g——重力加速度。 ? 泰勒(Taylor)公式:M=(0.058H+0.0065B) B/H≤100 艾尔德(Elder)公式(适用于河流):Mx=5.93H
③示踪剂法
示踪物质:无机盐类、萤光染料和放射性同位素。 示踪物质特点:不沉降、不降解、不产生化学反应; 测定简单准确;经济; 对环境无害等特点。 投放方式: 瞬时投放 有限时段投放 连续恒定投放
六、地表水环境影响评价
在工程分析和影响预测基础上,以法规、标准为依据解释拟建项目引起水环境变化的重大性,同时辨识敏感对象对污染物排放的反应;对拟建项目的生产工艺、水污染防治与废水排放方案等提出意见;提出避免、消除和减少水体影响的措施和对策建议;最后提出评价结论。
2、工程分析、环境调查和水质现状评价
污染源调查和评价 地表水水质监测调查 水质现状评价 评价标准 水质参数的取值
3、评价重点和依据的基本资料
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应对所有预测点和所有预测的水质参数进行环境影响重大性的评价,但应抓住重点。 ? 进行评价的水质参数浓度应是其预测的浓度与基线浓度之和。 ? 了解水域的功能,包括现状功能和规划功能。
? 评价建设项目的地面水环境影响所采用的水质标准应与环境现状评价相同。
? 向已超标的水体排污时,应结合环境规划酌情处理或由环保部门事先规定排污要求。
4、判断影响重大性的方法
①自净利用指数法 单项评价。
式中:ρi,j,ρhi,j,ρsi—分别为j点污染物i的浓度,j点上游i的浓度,i的水质标准;λ
—自净能
力允许利用率。
溶解氧的自净利用指数为:
当Pij≤1时说明污染物 i在 j点利用的自净能力没有超过允许的比例;否则说明超过允许利用的比例,这时的Pij值即为超过允许利用的倍数,表明影响是重大的。
②指数单元法或综合指数法评价
具体方法:将由拟建项目预测数据计算得到的指数单元或综合评价指数值与现状值
(基线值)求得的指数单元或综合指数值进行比较。根据比值大小,采用专家咨询法和征求公众与管理部门意见确定影响的重大性。
5、对拟建项目选址、生产工艺和废水排放方案的评价
生产工艺主要是通过工程分析发现问题,如有条件,应采用清洁生产审计进行评价。
6、消除和减轻负面影响的对策
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对环保措施的建议一般包括污染消减措施和环境管理措施两部分。 常用消减措施
提出拟建项目建设和投入运行后的环境监测的规划方案与管理措施。
7、提出评价结论
在环境影响识别、水环境影响预测和采取对策措施的基础上,得出拟建项目对地表水环境的影响是否能够承受的结论。
多项水质参数综合评价的评价方法和评价的水质参数应与环境现状综合评价相同。