第五章--地表水环境影响评价课件.ppt
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1、24二月2023第五章第五章 地表水环境影响地表水环境影响评价评价2*内内 容容3*1.11.1概概 况况n水 体海洋、河流、湖泊、水库、地下水n地表水河流、河口、海洋、湖泊(水库)和湿地等各种水体的统称图1 地球上的各类水体4*1.11.1概概 况况图2 水体环境质量各决定因素5*1.21.2地表水资源地表水资源n水循环两层含义:大循环、小循环n地表水资源极其有限图3 水文循环示意图6*1.31.3水体污染水体污染n定义人类活动和自然过程的影响可使水的感官性状(色、嗅、味、透明度等)、物理化学性质(温度、氧化还原电位、电导率、放射性、有机和无机物质组分等)、水生生物组成(种类、数量、形态和品
2、质等),以及底部沉积物的数量和组分发生恶化,破坏水体原有功能。7*1.3.11.3.1水体污染源水体污染源污染源分类按排放方式分类点源如工矿废水、生活污水通过管道、沟渠集中排放非点源如农田排水、矿山排水、城市与工业区路面排水按污染性质分类持久性污染物如无机盐、重金属等非持久性污染物如好氧有机物酸碱度以pH值表示热效应以温度表示表1 水体污染源分类(导则)8*a.a.点污染源点污染源n定义由城市和乡镇生活污水和工业企业通过管道和沟渠收集和排入水体的废水。生活污水:来自家庭、商业、机关、学校、餐饮业、旅游服务业及其他城市公用设施。工业废水:来自工业生产过程,其水量水质随生产过程而异。9*点污染源的
3、估算点污染源的估算n实测法n排污系数推算法(类比法)n物料平衡法10*表2.某些工业的污染物排放系数产品名称单位产品废水排放系数/m3t-1单位产品污染物排放系数/kgt-1名称排放系数制革(以原皮加工量计)4570SSBOD5S2-Cr3+253030350.20.2酒精制造(玉米为原料)120130CODCrSS910950420460啤酒2030BOD5SS1625813合成氨1.22.0NH3NH4HCO30.0450.04511*b.b.非点污染源非点污染源(nonpoint source)n定义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。n主要包括:城镇排水
4、、农田排水、农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水,以及通过大气污染物重力沉降和降水过程进入水体等所造成的污染废水。12*非点源污染非点源污染n非点源污染是指在降雨径流的淋溶和冲刷作用下,大气中、地面和土壤中的污染物(城市垃圾、农村畜粪便,农田中的化肥、农药、重金属及其他有毒物质或有机物)进入江河、湖泊水库和海洋等受纳水体造成的污染(Line D.E.1998;Parry R.,1998)。n美国清洁水法修正案(1997)对非点源污染的定义为:污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体。13*非点源污染非点源污染n城市非点源负荷不透水下垫面为主n农田非点源负荷透水下垫面为主
5、问题问题n通过雨水管道排放的城市雨洪是非点源还是点源?n农村分散式生活污水及乡镇企业生产废水汇集后再排放,是点源还是非点源?15*1.3.2 1.3.2 水体污染物水体污染物n耗氧有机污染物n营养物n水中有机毒物n水中重金属n非金属无机毒物n病源微生物n酸碱污染n石油类n热污染16*1.41.4水体自净水体自净n迁移和转化推流迁移分散稀释转化和运移n衰减变化污染物的好氧生化衰减过程有机污染物的好氧生化降解硝化作用脱氮作用硫化物的反应细菌的衰减作用重金属和有机毒物的衰减作用一级反应一级反应17*1.51.5水体的耗氧与复氧过程水体的耗氧与复氧过程n耗氧过程耗氧过程碳化需氧量衰减耗氧含氮化合物硝化
6、耗氧水生植物呼吸耗氧水体低泥耗氧n复氧过程复氧过程大气复氧光合作用18*n河口入海河口、入湖河口、支流河口n应该是三维模型,应用时常简化为一维及二维模型n一维模型污染物浓度在断面上比较均匀分布的中小型河流水质预测n二维模型污染物浓度在垂向比较均匀,而在纵向和横向分布不均匀的大河n三维模型水面又宽又深、流态复杂n零维模型小型湖泊,浓度均匀分布19*2.1.12.1.1完全混合模型完全混合模型n应用条件:河流是稳态的,定常排污;污染物在整个河段内均匀混合;废水中的污染物为持久性物质;河流无支流和其他废水进入。2.1 2.1 河流中污染物混合和衰减模型河流中污染物混合和衰减模型20*21*2.1.2
7、2.1.2一维水质模型一维水质模型n是目前应用最广的水质模型n其通式为:22*一维稳态水质模型一维稳态水质模型应用条件:n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。(河流充分混合段;非持久性污染物;河流为恒定流;废水连续恒定排放)n同时污染物按一级化学反应,不考虑源和汇,则有如下解:23*忽略弥散的一维稳态水质模型忽略弥散的一维稳态水质模型适用性:河流较小,流速不大,弥散系数很小情况微分方程为:24*例例 题题 1 1 向一条河流稳定排放污水,污水排放量Qp=0.2m3/s,BOD5浓度为30mg/L,河流流量Qh=5.8m3/s,河水平均流速
8、v=0.3m/s,BOD5本底浓度为0.5mg/L,BOD5降解的速率常数k1=0.2d-1,纵向弥散系数D=10m2/s,假定下游无支流汇入,也无其他排污口,试求排放点下游5km处的BOD5浓度。25*解解 答答n污污水水排排入入河河流流后后排排放放口口所所在在河河流流断断面面初初始始浓浓度度可可用用完完全全混混合合模模型型计算;计算;n计算考虑纵向弥散条件下的下游计算考虑纵向弥散条件下的下游5km5km处的浓度处的浓度n计算忽略纵向弥散条件下的下游计算忽略纵向弥散条件下的下游5km5km处的浓度处的浓度n由由本本例例,在在稳稳态态情情况况下下,忽忽略略弥弥散散的的结结果果与与考考虑虑弥弥散
9、散的的结结果果十十分分接近。接近。26*BOD-DOBOD-DO耦合模型耦合模型S-PS-P模型模型水中有机物的分解、底泥中有机物的分解及水生生物的代谢作用等都要消耗河水中溶解氧(DO),而河水中溶解氧的来源主要有大气复氧、水体中水生植物光合作用复氧等。在一维、稳态、均匀、无扩散的条件下,1925年,斯特里特费尔普斯基于下面的假定,导出了BOD-DO耦合模型:在水质基本方程中的源汇项S,只考虑好气微生物参加的BOD衰减反应,并认为这种反应是一级反应,符合一级反应动力学;对河水中的DO而言,认为耗氧的原因只是BOD的分解耗氧引起的,BOD的分解速率等于DO的减少速率,同时河水中DO的恢复速率与水
10、的氧亏成正比,这种复氧作用只是大气复氧。27*S-PS-P模型数学方程模型数学方程28*S-PS-P模型的解模型的解为为S-P氧垂公式氧垂公式29*tc0复氧曲线耗氧曲线氧垂曲线饱和溶解氧浓度OsDcD0)溶解氧DO时间t溶解氧沿程变化曲线*S-PS-P的修正形式的修正形式n托马斯(Thomas)模型引入悬浮物沉降作用对BOD衰减的影响 n杜宾斯坎普(DobinsCamp)模型 包括底泥的耗氧和光合作用的模型 n奥康纳(OConnor)模型 进一步考虑了含氮污染物的影响 31*2.1.32.1.3二维水质模型二维水质模型实际要考虑岸边反射问题32*污染物与河水完全横向混合所需纵向距离n条件:某
11、一断面任意一点的浓度与断面平均浓度之比介于0.95-1.05之间,n河中心排放:n岸边排放:33*2.22.2污染物在河口中的混合和衰减模型污染物在河口中的混合和衰减模型n入海河口受海洋潮汐和上游河流来水的双重作用n一般要采用二维动态模型n要采用数值解法34*其他水质模型n河流pH模型n热排放模型n非点源模型n水库、湖泊水质模型n海湾水质模型35*河流混合过程段及水质模型选择河流混合过程段及水质模型选择 应用应用:如果污染物进入水域后,在一定范围内经过平流输移、纵向离散和横向混合后达到充分混合,则可采用水质模型进行预测评价。在混合过程段下游河段(XL),可以采用一维模型;在混合过程段(XL),
12、应采用二维模型。其混合过程段的长度可用下式进行估算:L=(0.4B-0.6a)Bu/(0.058H+0.0065B)(gHI)1/236*式中:L为污水与河水混合过程污染带长度B为河宽a为排污口距岸边距离u为河水流速H为河水平均水深I为河流坡度g为重力加速度常数取9.837*3.1 3.1 完全混合型水质模型完全混合型水质模型 -沃兰伟德沃兰伟德(Vollenwelder)模型模型 对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库,可以简化为一个均匀混合的水体。沃兰伟德假定:湖泊中的某种污染物的浓度随时间的变化率,是输入、输出和在湖泊中沉积的该种污染物量的函数,可以用质量平衡方程表示。
13、38*39*40*41*42*43*3.23.2非完全混合型水质模型非完全混合型水质模型 n水域宽阔的大湖,当其污染来自沿湖厂矿或入湖河道时,污染往往出现在入湖口附近水域,应考虑废水在湖中的稀释扩散现象。这时假定污染物在湖水中呈圆锥形扩散。采用圆锥极坐标较为方便。排放口qcrrrccrc44*45*n地表水水质模型中,参数值的估算是一个关键环节,直接关系到运用模型计算结果的合理性和准确性。对于水质模型中的参数,弥散系数D、耗氧系数k1、大气复氧系数k2、沉淀再悬浮系数k3等,人们进行了广泛的研究,已形成较成熟的参数估算方法。46*4.1 4.1 耗氧系数耗氧系数k k1 1的单独估值方法的单独
14、估值方法 实验室最理想的方法是采用自动BOD测定仪,描绘研究河段水样的BOD历程曲线;如没有自动测定仪,可将水样分成10瓶或更多,放入20的培养箱培养,分别测定110天或更长时间的BOD值。实验数据处理采用最小二乘法或作图法;在此基础上获得实验室测定的耗氧系数 该值可直接应用于湖泊、水库,应用于河流需要修正。4.1.1 4.1.1 用用BODBOD室内实验数据确定室内实验数据确定47*包士柯(K.Bosko)提出应按河流的纵向底坡、平均流速和水深对实验室测得的k1进行修正:48*4.1.2 4.1.2 两点法两点法49*4.24.2复氧系数复氧系数k k2 2的单独估值方法的单独估值方法 n复
15、氧系数k2的估值可采用实测法,但费时、费工,亦不易确定,一般采用经验公式法。50*奥康纳道宾斯(OConner-Dobbins)公式:51*欧文斯(Owens,et al)经验式丘吉尔(Churchill)经验式52*4.3 4.3 k1、k2的温度校正的温度校正 n上述方法求得的k1、k2都是20的值,k1、k2随温度而变化,因此应作温度校正,校正公式为:n温度常数的取值范围:n对k1,=1.021.06,一般取1.047;n对k2,=1.0151.047,一般取1.024。53*4.44.4纵向弥散系数的单独估值法纵向弥散系数的单独估值法n纵向弥散系数是反映天然河流纵向混合输移特性的重要参
16、数,它与河流的水力条件密切相关。可用两种方法确定纵向弥散系数:经验公式法和示踪实验法。54*4.4.14.4.1经验公式法经验公式法 a.埃尔德(Elder)法55*b.菲希尔(Fischer)公式56*4.4.24.4.2示踪试验测定法示踪试验测定法 n定定义义:向水体中投放示踪物质,追踪测定其浓度变化,据以计算所需要的各环境水力学参数的方法。n示示踪踪物物质质:有无机盐类(NaCl、LiCl)、萤光染料(如工业碱性玫瑰红)和放射性同位素等,示踪物质的选择应满足下要求:n(1)具有在水体中不沉降、不降解,不产生化学反应的特性;n(2)测定简单准确;n(3)经济;n(4)对环境无害。57*n示
17、踪物质的投放方式:有瞬时投放、有限时段投放和连续恒定投放。n恒定投放时,其投放时间(从投放到开始取样的时间)应大于 (xm为投放点到最远取样点的距离)。n瞬时投放具有示踪物质用时少,作业时间短,投放简单,数据整理容易等优点。58*示踪试验测定法示踪试验测定法根据监测数据,利用拟合曲线法求纵向弥散系数59*4.54.5多参数优化法多参数优化法n多参数优化法是根据实测的水文、水质数据,利用优化方法同时确定多个环境水力学参数的方法。此方法也可以只确定一个参数。利用多参数优化法确定的环境水力学参数是局部最优解,当要确定的参数较多时,优化的结果可能与其物理意义差别较大。60*616.6.地表水环境影响预
18、地表水环境影响预测与评价测与评价62*6.16.1地表水环境评价基本思路地表水环境评价基本思路63*64*6.26.2地表水环境影响评价的主要任务地表水环境影响评价的主要任务65*6.2.16.2.1地表水环境影响评价等级划分依据地表水环境影响评价等级划分依据n建设项目的排污量n建设项目污水水质的复杂程度n地表水域规模n地表水水质要求66*n划分为三级n低于第三级地表水环境影响评价条件的建设项目,不必进行地表水环境影响评价,只需按照环境影响报告表的有关规定,简要说明所排放的污染物类型和数量、给排水状况、排水去向等,并进行一些简单的环境影响分析。67*建设项目污水排放量(m3/d)建设项目污水水
19、质复杂程度一级二级三级地表水域规模(大小规模)地表水水质要求(水质类别)地表水域规模(大小规模)地表水水质要求(水质类别)地表水域规模(大小规模)地表水水质要求(水质类别)20000复杂大大、中、小中、小中等大大、中、小中、小简单大、大中、小中、小、2000010000复杂大大、中、小中、小中等大、大、大中、小、中、小简单大大、中、小中、小中、小100005000复杂大、中、大、中、大、中小、小、小中等大、中大、中、小小小简单大、中、大、中小小、50001000复杂大、中大、中、小小小中等大、中、大、中小小、简单大、中小小1000200复杂大、中小中等大、中小简单中、小地表水环境影响评价分级判
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