1、第四章第四章 地表水環境影響評價地表水環境影響評價第一節第一節 地表水體的污染和自凈地表水體的污染和自凈一、地表水資源一、地表水資源 地表水地表水是指存在于陸地表面的各種水域，是指存在于陸地表面的各種水域，如河流、湖泊、水庫等。考慮到地表水與海如河流、湖泊、水庫等。考慮到地表水與海洋之間的聯系，在地表水環境影響評價時，洋之間的聯系，在地表水環境影響評價時，還包括有關海灣（包括海岸帶）的部分內容。還包括有關海灣（包括海岸帶）的部分內容。第四章第四章 地表水環境影響評價地表水環境影響評價第一節第一節 地表水體的污染和自凈地表水體的污染和自凈二、水體污染二、水體污染 使水的感官性狀和物理化學性質、水

2、生使水的感官性狀和物理化學性質、水生物組成、以及底部沉積物的數量和組分發生物組成、以及底部沉積物的數量和組分發生惡化，破壞水體原有的功能，稱為惡化，破壞水體原有的功能，稱為水體污染。水體污染。 凡是對水環境質量可能造成有害影響的凡是對水環境質量可能造成有害影響的物質物質和和能量輸入能量輸入的來源，統稱的來源，統稱水污染源水污染源。輸。輸入的物質和能量，稱為入的物質和能量，稱為污染物污染物或或污染因子污染因子。第四章第四章 地表水環境影響評價地表水環境影響評價第一節第一節 地表水體的污染和自凈地表水體的污染和自凈點污染源非點污染源（面源）持久性污染物非持久性污染物酸堿污染物廢熱（熱污染）按排放方

3、式分按污染性質分第四章第四章 地表水環境影響評價地表水環境影響評價第一節第一節 地表水體的污染和自凈地表水體的污染和自凈二、水體污染二、水體污染 點污染源點污染源 點污染源排放的廢水量和污染物可以從管點污染源排放的廢水量和污染物可以從管道或溝渠中直接量測流量和采樣分析組分濃度道或溝渠中直接量測流量和采樣分析組分濃度確定，在經費和其他條件有限制時，常采用排確定，在經費和其他條件有限制時，常采用排污指標污指標(例如排放系數例如排放系數)推算的方法。推算的方法。居住區生活污水量計算式，式中：居住區生活污水量計算式，式中： QS居住區生活污水量，居住區生活污水量，L/s； q每人每日的排水定額，每人每

4、日的排水定額， L/(人人d)； N設計人口數，人；設計人口數，人； Ks總變化系數總變化系數(1.51.7)。工業廢水量計算式工業廢水量計算式，式中：式中： m單位產品廢水量，單位產品廢水量，L/t； M該產品的日產量，該產品的日產量，t； Ki總變化系數，根據工藝或經驗決定；總變化系數，根據工藝或經驗決定； t 工廠每日工作時數，工廠每日工作時數，h。86400ssqNKQ 3600ismMKQt 2. 2. 非點污染源非點污染源 非點污染源：非點污染源：非點污染源又稱面源，是指非點污染源又稱面源，是指分散或均勻地通過岸線進入水體的廢水和自然分散或均勻地通過岸線進入水體的廢水和自然降水通過

5、溝渠進入水體的廢水降水通過溝渠進入水體的廢水。 主要包括城鎮排水、農田排水和農村生活主要包括城鎮排水、農田排水和農村生活廢水、礦山廢水、分散的小型禽畜飼養場廢水，廢水、礦山廢水、分散的小型禽畜飼養場廢水，以及大氣污染物通過重力沉降和降水過程進入以及大氣污染物通過重力沉降和降水過程進入水體等所造成的污染廢水。水體等所造成的污染廢水。 n估算非點源污染負荷有兩種途徑：估算非點源污染負荷有兩種途徑：第一種是在對水土流失過程及其主第一種是在對水土流失過程及其主要制約因素進行大量調查的基礎上，要制約因素進行大量調查的基礎上，通過對非點源污染物的輸出過程的通過對非點源污染物的輸出過程的模擬來研究區域污染物

6、對接受水體模擬來研究區域污染物對接受水體的輸出總量；另一種是采用直接或的輸出總量；另一種是采用直接或間接途徑估算非點污染源總徑流量間接途徑估算非點污染源總徑流量和平均徑流污染物濃度以計算總污和平均徑流污染物濃度以計算總污染負荷量。染負荷量。(1)城市非點污染源負荷估計：城市非點污染源負荷估計：城市非點污染源負荷來源：城市非點污染源負荷來源：城市雨水下水道及城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自城市街道經排合流制下水道的溢流。污染物自城市街道經排水系統進入受納水體。水系統進入受納水體。n城市非點源污染物被暴雨沖刷到接受水體的負城市非點源污染物被暴雨沖刷到接受水體的負荷的計算：荷的計算：n基

7、本程序：基本程序：首先估計暴雨事件中暴雨徑流的大首先估計暴雨事件中暴雨徑流的大小（徑流深度和徑流面積的乘積），從而確定小（徑流深度和徑流面積的乘積），從而確定暴雨的沖刷率，進而估計徑流沖刷到受納水體暴雨的沖刷率，進而估計徑流沖刷到受納水體的沉積物負荷，然后根據沉積物中污染物濃度的沉積物負荷，然后根據沉積物中污染物濃度計算污染物負荷，或者根據固體廢物與污染物計算污染物負荷，或者根據固體廢物與污染物的統計相關關系計算污染物負荷。的統計相關關系計算污染物負荷。暴雨徑流深度的估計：暴雨徑流深度的估計： RCRPDs 式中：式中： R 總暴雨徑流深度，總暴雨徑流深度，cm； CR 總徑流系數；總徑流系數

8、； P 降雨量，降雨量，cm； Ds 洼地存水，洼地存水，Cm。 總徑流系數的估算方法：總徑流系數的估算方法：粗略估算式：粗略估算式：0.15 1100100RIIC式中：式中：I不透水區百分數；不透水區百分數； 按照不同坡度計算的不透水區按照不同坡度計算的不透水區(指屋面、瀝青和水泥路面或廣場、庭院等指屋面、瀝青和水泥路面或廣場、庭院等)的徑流系數的徑流系數 。準確計算式：準確計算式：iiRiFCF洼地存水洼地存水Ds的粗略估計：的粗略估計：0.630.48100sID 徑流中沖刷到接受水體的顆粒物負荷：在總徑流中沖刷到接受水體的顆粒物負荷：在總暴雨徑流估算出來后，可估算暴雨沖刷率。一暴雨徑

9、流估算出來后，可估算暴雨沖刷率。一般認為般認為1 h內總徑流為內總徑流為1.27 cm時，可沖走時，可沖走90的的街道表面顆粒物（沉積物）。街道表面顆粒物（沉積物）。式中：式中：Fi各種類型地區所占的面積；各種類型地區所占的面積； i對應的徑流系數。對應的徑流系數。暴雨徑流中沖刷的固體負荷：暴雨徑流中沖刷的固體負荷：swesuYt YPC 式中：式中： tr從最后一次暴雨事件算起的天數，從最后一次暴雨事件算起的天數，d； ts從最后一次清掃街道算起的天數，從最后一次清掃街道算起的天數，d；s街道清掃頻率。街道清掃頻率。 1erssstttt式中：式中：Ysw暴雨沖刷到受納水體的顆粒物負荷；暴雨

10、沖刷到受納水體的顆粒物負荷； te 等效的累積天數，等效的累積天數，d；Ysu街道表面顆粒物日負荷量，街道表面顆粒物日負荷量，kgd。式中：式中：Lsu顆粒物日負荷率，顆粒物日負荷率，kg(kmd)；Lst街道邊溝長，約等于街道邊溝長，約等于2倍的街道長，倍的街道長，km。susustYLL 街道表面顆粒物日負荷取決于多種因素，街道表面顆粒物日負荷取決于多種因素，如交通強度、區域地表覆蓋物的形式、徑流量如交通強度、區域地表覆蓋物的形式、徑流量和降雨強度、灰塵沉降量、前期干旱時間、城和降雨強度、灰塵沉降量、前期干旱時間、城市街道清掃頻率和清掃質量等。市街道清掃頻率和清掃質量等。徑流中沖刷到受納水

11、體的有機污染負荷：徑流中沖刷到受納水體的有機污染負荷：用顆粒固體負荷乘上濃度因子計算有機物負荷：用顆粒固體負荷乘上濃度因子計算有機物負荷：ousuouYYC式中：式中：You有機污染物的日負荷量，有機污染物的日負荷量，kgd； 單位轉換因子，單位轉換因子，10-6； Ysu總顆粒物固體日負荷量，總顆粒物固體日負荷量，kgd； Cou有機污染物在顆粒物中的濃度，有機污染物在顆粒物中的濃度，gg。(2)農田徑流污染負荷估算：農田徑流污染負荷估算：第一種方法：避開污染物在農田表面實際遷移第一種方法：避開污染物在農田表面實際遷移過程的變化，僅通過采集和分析各個集水區的過程的變化，僅通過采集和分析各個集

12、水區的徑流水樣計算進入某一水環境中某種污染物總徑流水樣計算進入某一水環境中某種污染物總量，其公式如下：量，其公式如下：11mniijiMQ式中：式中： M某種污染物輸出總量，某種污染物輸出總量，kg； i第第i小時的該種污染物濃度，小時的該種污染物濃度，kgm3； Qi第第i小時的徑流量，小時的徑流量，m3； n觀測的總時數，觀測的總時數，h； j第第j個農田集水區；個農田集水區； m集水區總數。集水區總數。11mniijiMQ 三、水體自凈三、水體自凈 定義定義：水體可以在其環境容量范圍內，：水體可以在其環境容量范圍內，經過自身的物理、化學和生物作用，使受經過自身的物理、化學和生物作用，使受

13、納的污染物濃度不斷降低，逐漸恢復原有納的污染物濃度不斷降低，逐漸恢復原有的水質。的水質。物理過程：紊動擴散、移流、離散物理過程：紊動擴散、移流、離散化學過程：氧化還原、混凝沉淀化學過程：氧化還原、混凝沉淀生物過程：生物降解生物過程：生物降解（1）遷移和轉化）遷移和轉化 n推流遷移：指污染物隨著水流在推流遷移：指污染物隨著水流在X、Y、Z三個三個方向上平移運動產生的遷移作用。方向上平移運動產生的遷移作用。n分散稀釋：是污染物在水流中通過分子擴散、分散稀釋：是污染物在水流中通過分子擴散、湍流擴散和彌散作用分散開來，得到稀釋湍流擴散和彌散作用分散開來，得到稀釋 n轉化和運移：是污染物在懸浮顆粒上的吸

14、附或轉化和運移：是污染物在懸浮顆粒上的吸附或解吸、污染物顆粒的凝并、沉淀和再懸浮。解吸、污染物顆粒的凝并、沉淀和再懸浮。河流水體中污染物的對流和擴散混合影響污染物輸移的最主要的物理過程是影響污染物輸移的最主要的物理過程是對流對流和和橫向、縱向橫向、縱向擴散混合擴散混合。海水中污染物的混合擴散污水排放、溫排水、溢油污染。污水排放、溫排水、溢油污染。擴散過程和漂移過程。擴散過程和漂移過程。（2）衰減變化）衰減變化 污染物的好氧生化衰減過程：污染物的好氧生化衰減過程： 有機污染物的好氧生化降解：有機污染物的好氧生化降解： 水體中有機物的生化降解呈一級反應：水體中有機物的生化降解呈一級反應：硝化作用：

15、硝化作用：天然水體中含氮化合物經過一系天然水體中含氮化合物經過一系列生化反應過程，由氨氮氧化為硝酸鹽。列生化反應過程，由氨氮氧化為硝酸鹽。溫度影響：溫度影響：溫度對溫度對K1和和KN有影響，一般以有影響，一般以20的的K1，20和和KN，20為基準，則溫度為基準，則溫度T時的值時的值為為：1=1.047，T的范圍為的范圍為10-35；N=1.047，T的范圍為的范圍為10-30 脫氮作用：脫氮作用：當水中溶解氧被耗盡時，水中硝酸當水中溶解氧被耗盡時，水中硝酸鹽將被反硝化細菌還原為亞硝酸鹽再轉化為氮氣。鹽將被反硝化細菌還原為亞硝酸鹽再轉化為氮氣。 硫化物的反應：硫化物的反應：當水體中缺少溶解氧和

16、硝酸根當水體中缺少溶解氧和硝酸根離子時，硫酸鹽會被細菌還原為硫化氫，含硫蛋離子時，硫酸鹽會被細菌還原為硫化氫，含硫蛋白質在厭氧條件下被大腸桿菌分解生成半胱氨酸，白質在厭氧條件下被大腸桿菌分解生成半胱氨酸，再被還原為硫化氫。再被還原為硫化氫。細菌的衰減作用：細菌的衰減作用：隨著水體自凈過程的隨著水體自凈過程的進行，例如河流的流動過程，細菌逐漸進行，例如河流的流動過程，細菌逐漸減少。細菌衰減也服從一級反應。減少。細菌衰減也服從一級反應。重金屬和有機毒物的衰減作用：重金屬和有機毒物的衰減作用：重金屬重金屬和有機毒物在水體中的衰減與其種類和和有機毒物在水體中的衰減與其種類和性質有關。性質有關。 四、水

17、體的耗氧與復氧過程四、水體的耗氧與復氧過程 耗氧耗氧n碳化需氧量碳化需氧量衰減耗氧：有機污染物生化降解，衰減耗氧：有機污染物生化降解，使碳化需氧量衰減。使碳化需氧量衰減。含氮化合物硝化耗氧含氮化合物硝化耗氧： 四、水體的耗氧與復氧過程四、水體的耗氧與復氧過程水體底泥耗氧：水體底泥耗氧： 水生植物呼吸耗氧水生植物呼吸耗氧 四、水體的耗氧與復氧過程四、水體的耗氧與復氧過程 復氧過程復氧過程 n大氣復氧：大氣復氧： n光合作用：水生植物的光合作用是水體復光合作用：水生植物的光合作用是水體復氧的另一個重要來源。氧的另一個重要來源。n五、水溫變化過程五、水溫變化過程第二節第二節 污染物質在河流中的混合與

18、擴散污染物質在河流中的混合與擴散 一、污染物質在河流中的混合一、污染物質在河流中的混合 廢水排入水體后，最先發生的過程是廢水排入水體后，最先發生的過程是混合稀混合稀釋釋。對大多數保守污染物混合稀釋是它們遷移的。對大多數保守污染物混合稀釋是它們遷移的主要方式之一。對易降解的污染物混合稀釋也是主要方式之一。對易降解的污染物混合稀釋也是它們遷移的重要方式之一。水體的混合稀釋、擴它們遷移的重要方式之一。水體的混合稀釋、擴散能力，與其水體的水文特征密切相關。散能力，與其水體的水文特征密切相關。1河流的混合稀釋模型河流的混合稀釋模型 當廢水進入河流后，便不斷地與河水發生當廢水進入河流后，便不斷地與河水發生

19、混合交換作用，使保守污染物濃度沿流程逐漸混合交換作用，使保守污染物濃度沿流程逐漸降低，這一過程稱為混合稀釋過程。降低，這一過程稱為混合稀釋過程。 河流水體中污染物的混合擴散 污水排入河流的入河口稱為污水排入河流的入河口稱為污水注入點污水注入點。污水注入點以下的河段，污染物在斷面上的濃污水注入點以下的河段，污染物在斷面上的濃度分布是不均勻的，靠度分布是不均勻的，靠排放口排放口一側的岸邊濃度一側的岸邊濃度高，遠離排放口對岸的濃度低。隨著河水的流高，遠離排放口對岸的濃度低。隨著河水的流逝，污染物在整個斷面上的分布逐漸均勻。逝，污染物在整個斷面上的分布逐漸均勻。 污染物濃度在整個斷面上變為均勻一致的污

20、染物濃度在整個斷面上變為均勻一致的斷面，稱為斷面，稱為水質完全混合斷面水質完全混合斷面。n最早出現水質完全混合斷面的位置稱為最早出現水質完全混合斷面的位置稱為完全混合點完全混合點。n污水注入點的上游稱為污水注入點的上游稱為初始段初始段，或或背景背景河段河段；污水注入點到完全混合點之間的；污水注入點到完全混合點之間的河段稱為河段稱為非均勻混合段非均勻混合段；n完全混合點的下游河段稱為完全混合點的下游河段稱為均勻混合段均勻混合段。式中：式中： Q河流的流量，河流的流量，m3s；1排污口上游河流中污染物濃度，排污口上游河流中污染物濃度，mgL； q排人河流的廢水流量，排人河流的廢水流量，m3s；2廢

21、水中的污染物濃度，廢水中的污染物濃度，mgL。 12iQqQq在水質完全混合斷面以下的任一斷面在水質完全混合斷面以下的任一斷面 當廢水在岸邊排入河流時，廢水靠岸邊向當廢水在岸邊排入河流時，廢水靠岸邊向下游流去，經過相當長的距離才能達到完全混下游流去，經過相當長的距離才能達到完全混合。在非均勻混合段的廢水排入一側的岸邊形合。在非均勻混合段的廢水排入一側的岸邊形成一個污染帶。當完全混合距離成一個污染帶。當完全混合距離Ln無實測數據無實測數據時，可參考下表確定。表中列舉出了許多河流時，可參考下表確定。表中列舉出了許多河流在岸邊集中排入廢水時，污水與河水達到完全在岸邊集中排入廢水時，污水與河水達到完全

22、混合所需的時間。混合所需的時間。從下表中查取所需時間與河從下表中查取所需時間與河水實際流速的乘積為完全混合距離水實際流速的乘積為完全混合距離。第三節第三節 河流和河口水質模型河流和河口水質模型 河流河流是沿地表的線形低凹部分集中的經常是沿地表的線形低凹部分集中的經常性或周期性水流。較大的叫河（或江），較小性或周期性水流。較大的叫河（或江），較小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段，可以分為入海河口、入湖河口及支流的河段，可以分為入海河口、入湖河口及支流河口。流河口。水質模型假設條件n 應用水質模型預測河流水質時，常應用水質模型預測河流水質時，

23、常假設該河段內假設該河段內無支流無支流，在預測時期內河，在預測時期內河段的段的水力條件是穩態水力條件是穩態的和只在河流的的和只在河流的起起點點有有恒定濃度和流量恒定濃度和流量的廢水（或污染物）的廢水（或污染物）排入。排入。n 如果在河段內有支流匯入，而且沿如果在河段內有支流匯入，而且沿河有多個污染源，這時應將河流劃分為河有多個污染源，這時應將河流劃分為多個河段采用多個河段采用多河段模型多河段模型。2河流水質模型河流水質模型 河流水質模型是描述水體中污染物隨時間河流水質模型是描述水體中污染物隨時間和空間遷移轉化規律的數學方程。和空間遷移轉化規律的數學方程。1、水質模型的分類：、水質模型的分類：n

24、按時間特性分：按時間特性分：分為動態模型和靜態模型分為動態模型和靜態模型。 描寫水體中水質組分的濃度隨時間變化的描寫水體中水質組分的濃度隨時間變化的水質模型稱為水質模型稱為動態模型動態模型。 描述水體中水質組分的濃度不隨時間變化描述水體中水質組分的濃度不隨時間變化的水質模型稱為的水質模型稱為靜態模型靜態模型。 n按水質模型的空間維數分：按水質模型的空間維數分：分為零維、一維、二維、分為零維、一維、二維、三維水質模型三維水質模型。 當把所考察的水體看成是一個完全混合反應器時，當把所考察的水體看成是一個完全混合反應器時，即水體中水質組分的濃度是均勻分布的，描述這種情即水體中水質組分的濃度是均勻分布

25、的，描述這種情況的水質模型稱為零維的水質模型。況的水質模型稱為零維的水質模型。 描述水質組分的遷移變化在一個方向上是重要的，描述水質組分的遷移變化在一個方向上是重要的，另外兩個方向上是均勻分布的，這種水質模型稱為一另外兩個方向上是均勻分布的，這種水質模型稱為一維水質模型。維水質模型。 描述水質組分的遷移變化在兩個方向上是重要的，描述水質組分的遷移變化在兩個方向上是重要的，在另外的一個方向上是均勻分布的，這種水質模型稱在另外的一個方向上是均勻分布的，這種水質模型稱為兩維水質模型。為兩維水質模型。 描述水質組分遷移變化在三個方向進行的水質模描述水質組分遷移變化在三個方向進行的水質模型稱為三維水質模

26、型。型稱為三維水質模型。n按描述水質組分的多少分：按描述水質組分的多少分：分為單一組分和分為單一組分和多組分的水質模型多組分的水質模型。 水體中某一組分的遷移轉化與其它組分水體中某一組分的遷移轉化與其它組分沒沒有關系，描述這種組分遷移轉化的水質模型稱有關系，描述這種組分遷移轉化的水質模型稱為單一組分的水質模型。為單一組分的水質模型。 水體中一組分的遷移轉化與另一組分（或水體中一組分的遷移轉化與另一組分（或幾個組分）的遷移轉化是相互聯系、相互影響幾個組分）的遷移轉化是相互聯系、相互影響的，描述這種情況的水質模型稱為多組分的水的，描述這種情況的水質模型稱為多組分的水質模型。質模型。n按水體的類型可

27、分為：按水體的類型可分為：河流河流水質模型、水質模型、河口河口水水質模型（受潮汐影響）、質模型（受潮汐影響）、湖泊湖泊水質模型、水質模型、水庫水庫水質模型和水質模型和海灣海灣水質模型等。河流、河口水質水質模型等。河流、河口水質模型比較成熟，湖、海灣水質模型比較復雜，模型比較成熟，湖、海灣水質模型比較復雜，可靠性小。可靠性小。n按水質組分可分為：按水質組分可分為：耗氧耗氧有機物模型（有機物模型（BODBODDODO模型）模型） ，無機鹽、懸浮物、放射性物質等無機鹽、懸浮物、放射性物質等單一組分的水質模型單一組分的水質模型，難降解有機物水質難降解有機物水質模型，模型，重金屬遷移轉化重金屬遷移轉化水

28、質模型。水質模型。 水質模型的選擇：水質模型的選擇： 選擇水質模型必須對所研究的水質組分的遷移轉化選擇水質模型必須對所研究的水質組分的遷移轉化規律有清楚地了解。因為水質組分的遷移規律有清楚地了解。因為水質組分的遷移( (擴散和平流擴散和平流) )取決于水體的水文特性和水動力學特性。取決于水體的水文特性和水動力學特性。 在流動的河流中，在流動的河流中，平流遷移平流遷移往往占主導地位，對往往占主導地位，對某些組分可以忽略擴散項；在受潮汐影響的河口中，某些組分可以忽略擴散項；在受潮汐影響的河口中，擴散擴散是主導的遷移現象，擴散項必須考慮而不能忽略。是主導的遷移現象，擴散項必須考慮而不能忽略。對這兩者

29、選擇的模型就不應一樣。對河床規整，斷面對這兩者選擇的模型就不應一樣。對河床規整，斷面不變，污染物排入量不變的水體，可選用不變，污染物排入量不變的水體，可選用靜態模型靜態模型。為了減少模型的復雜性和減少所需的資料，對河流系為了減少模型的復雜性和減少所需的資料，對河流系統的水質模型往往選用靜態的。但這種選擇不能充分統的水質模型往往選用靜態的。但這種選擇不能充分評價時便輸入對河流系統的影響。評價時便輸入對河流系統的影響。 選擇的水質模型必須反映所研究的選擇的水質模型必須反映所研究的水質組分水質組分，應應用條件和現實條件用條件和現實條件接近。接近。2、污染物在均勻流場中的擴散水質模型、污染物在均勻流場

30、中的擴散水質模型 進入環境的污染物可以分為兩大類：進入環境的污染物可以分為兩大類：持久持久型污染物（惰性污染物）型污染物（惰性污染物）和和非持久型污染物非持久型污染物。n持久型污染物持久型污染物：污染物進入環境以后，隨著介：污染物進入環境以后，隨著介質質 的運動不斷地變換所處的空間位置，還由的運動不斷地變換所處的空間位置，還由于分散作用不斷向周圍擴散而降低其初始濃度，于分散作用不斷向周圍擴散而降低其初始濃度，但它不會因此而改變總量，不發生衰減。這種但它不會因此而改變總量，不發生衰減。這種污染物稱為污染物稱為持久型污染物持久型污染物。如重金屬、很多高。如重金屬、很多高分子有機化合物等。分子有機化

31、合物等。n非持久型污染物非持久型污染物：污染物進入環境以后，除了：污染物進入環境以后，除了隨著環境介質流動而改變位置，并不斷擴散而隨著環境介質流動而改變位置，并不斷擴散而降低濃度外，還因自身的衰減而加速濃度的下降低濃度外，還因自身的衰減而加速濃度的下降。這種污染物稱為降。這種污染物稱為非持久型非持久型污染物。污染物。非持久型物質的衰減有兩種方式：非持久型物質的衰減有兩種方式：一種是由其一種是由其自身的運動變化規律決定的自身的運動變化規律決定的；如放射性物質的；如放射性物質的蛻變；蛻變；另一種是在環境因素的作用下，由于化另一種是在環境因素的作用下，由于化學的或生物化學的反應而不斷衰減的學的或生物

32、化學的反應而不斷衰減的，如可生，如可生化降解的有機物在水體中微生物作用下的氧化化降解的有機物在水體中微生物作用下的氧化分解過程。分解過程。 對于持久型污染物，實際應用中，在不需對于持久型污染物，實際應用中，在不需要考慮其橫向均勻混合時間的情況下，通常假要考慮其橫向均勻混合時間的情況下，通常假設其可以瞬間混合完畢，而采用完全混合公式設其可以瞬間混合完畢，而采用完全混合公式（0維模型）來計算河流斷面的污染物濃度。維模型）來計算河流斷面的污染物濃度。12iQqQq應用對象：應用對象：不考慮混合距離的重金屬污染物、部不考慮混合距離的重金屬污染物、部分有毒物質和其他持久型污染物質的下游濃度預測和分有毒物

33、質和其他持久型污染物質的下游濃度預測和允許納污量的估算。允許納污量的估算。有機物降解性物質的降解項可有機物降解性物質的降解項可以忽略時；以忽略時；降解性有機物混合段初始部分。降解性有機物混合段初始部分。適用條件：適用條件：河流充分混合段；持久性污染物；河流河流充分混合段；持久性污染物；河流為恒定流動；廢水連續穩定排放。為恒定流動；廢水連續穩定排放。例例4-1 對非持久型污染物，在河流的流量和其他對非持久型污染物，在河流的流量和其他水文條件不變的穩態條件下，可以采用一維模水文條件不變的穩態條件下，可以采用一維模型進行污染物濃度預測。型進行污染物濃度預測。220 xxEuKxx 對于非持久性或可降

34、解污染物，若給定對于非持久性或可降解污染物，若給定x0，0，上式解為：，上式解為： 對于一般條件下的河流，推流形成的污染物對于一般條件下的河流，推流形成的污染物遷移作用要比彌散作用大得多，在穩態條件下，彌遷移作用要比彌散作用大得多，在穩態條件下，彌散作用可以忽略，則有：散作用可以忽略，則有：式中：式中： ux河流的平均流速，河流的平均流速，md或或ms；Ex廢水與河水的縱向混合系數，廢水與河水的縱向混合系數，m2d或或m2s； K污染物的衰減系數，污染物的衰減系數，1d或或1s； x河水河水(從排放口從排放口)向下游流經的距離，向下游流經的距離，m。04exp112xxxxu xKEEu0ex

35、pxxKu例例1 一個改擴建工程擬向河流排放廢水，廢水一個改擴建工程擬向河流排放廢水，廢水量量q0.15m3s，苯酚濃度為，苯酚濃度為30gL，河流流，河流流量量Q5.5m3s，流速，流速u0.3ms，苯酚背景濃，苯酚背景濃度為度為 0.5 g L，苯酚的降解（衰減）系數，苯酚的降解（衰減）系數K0.2d-1，縱向彌散系數，縱向彌散系數Ex10m2s。求排放點下。求排放點下游游10km處的苯酚濃度。處的苯酚濃度。解解 計算起始點處完全混合后的初始濃度：計算起始點處完全混合后的初始濃度：（1）考慮縱向彌散條件下的下游）考慮縱向彌散條件下的下游10km處的濃度：處的濃度：24 0.2/86400

36、100.3 100001.28 exp111.19/2 100.3g L00.1530+5.50.5=1.28g /L5.5+ 0.15（2）忽略縱向彌散時的下游）忽略縱向彌散時的下游10km處的濃度：處的濃度： 0.2 100001.281.19/0.3 86400g L 由此看出，由此看出，在穩態條件下，忽略縱向彌散在穩態條件下，忽略縱向彌散系數與考慮縱向彌散系數的差異可以忽略系數與考慮縱向彌散系數的差異可以忽略。 對水面寬闊的河流受納污對水面寬闊的河流受納污(廢廢)水后的混合水后的混合過程和污染物的衰減可用二維模型預測；對于過程和污染物的衰減可用二維模型預測；對于水面又寬又深和流態復雜的

37、河流水質預測宜采水面又寬又深和流態復雜的河流水質預測宜采用三維模型。用三維模型。 3污染物與河水完全混合所需距離污染物與河水完全混合所需距離 污染物從排污口排出后要與河水完全混合需污染物從排污口排出后要與河水完全混合需一定的縱向距離，這段距離稱為一定的縱向距離，這段距離稱為混合過程段混合過程段。 當某一斷面上任意點的濃度與斷面平均濃當某一斷面上任意點的濃度與斷面平均濃度之比介于度之比介于0.95 至至1.05 之間時，稱該斷面已達之間時，稱該斷面已達到橫向混合，由排放點至完成橫向斷面混合的到橫向混合，由排放點至完成橫向斷面混合的距離稱為距離稱為完成橫向混合所需的距離完成橫向混合所需的距離。 n

38、當采用河中心排放時所需的完成橫向混當采用河中心排放時所需的完成橫向混合的距離為：合的距離為：n在岸邊上排時：在岸邊上排時：20.1xyu BxE20.4xyu BxE 河水中溶解氧濃度河水中溶解氧濃度 (DO)是決定水質潔凈程是決定水質潔凈程度的重要參數之一，而排入河流的度的重要參數之一，而排入河流的 BOD在衰減在衰減過程中將不斷消耗過程中將不斷消耗DO，與此同時空氣中的氧氣，與此同時空氣中的氧氣又不斷溶解到河水中。又不斷溶解到河水中。 二、二、BODDO耦合模型耦合模型 該模型是描述一維河流中該模型是描述一維河流中BOD 和和DO消長變化規律的模型消長變化規律的模型(SP模型模型)。建。建

39、立立SP模型的基本假設如下：模型的基本假設如下：n河流中的河流中的BOD的衰減和溶解氧的復氧的衰減和溶解氧的復氧都是一級反應；都是一級反應；n反應速度是定常的；反應速度是定常的；n河流中的耗氧是由河流中的耗氧是由BOD衰減引起的，衰減引起的，而河流中的溶解氧來源則是大氣復氧。而河流中的溶解氧來源則是大氣復氧。S P方程：方程： 1BODBODdKdt 10K tBODBODe12()()sd DOK cKDODOdt 01210121BODK tK tK tDDKeeeKK1dcK cdt 10K ttcc e12DBODDdKKdtS P方程：方程： 氧垂曲線氧垂曲線臨界氧虧發生的時間：臨界

40、氧虧發生的時間： 該方程是應用最廣的河流水質中該方程是應用最廣的河流水質中BODDO預測模型。預測模型。01220121ssDODODBODK tK tK tDODKeeeKK0021221111ln1DcBODKKKtKKKKnSP模型的修正模型：模型的修正模型： SP模型的假模型的假設是不完全符合實際的。為了計算河流設是不完全符合實際的。為了計算河流水質的某些特殊問題，人們在水質的某些特殊問題，人們在 SP 模模型的基礎上附加了一些新的假設，推導型的基礎上附加了一些新的假設，推導出了一些新的模型。出了一些新的模型。 （1）托馬斯）托馬斯(Thomas)模型模型 對一維靜態河流，在對一維靜態

41、河流，在SP模型的基礎上，模型的基礎上，為了考慮沉淀、絮凝、沖刷和再懸浮過程對為了考慮沉淀、絮凝、沖刷和再懸浮過程對BOD去除的影響，引入了去除的影響，引入了BOD沉浮系數沉浮系數k3。由。由以下的基本方程組以下的基本方程組(忽略擴散項忽略擴散項)：1312BODBODDBODDdkkdtdkkdt 解得：解得：1300132201132ekktBODBODBODkktk tk tDDkeeekkk（2）多賓斯）多賓斯坎普坎普(DobbinsCamp)模型模型 對一維靜態河流，在托馬斯模型的基礎上，對一維靜態河流，在托馬斯模型的基礎上，多賓斯多賓斯坎普提出了兩條新的假設：坎普提出了兩條新的假設

42、：n 考慮地面徑流和底泥釋放考慮地面徑流和底泥釋放BOD所引起的所引起的BOD變化速率，該速率以變化速率，該速率以R表示。表示。n 考慮藻類光合作用和呼吸作用以及地面徑考慮藻類光合作用和呼吸作用以及地面徑流所引起的溶解氧變化速率，該速率以流所引起的溶解氧變化速率，該速率以P表示。表示。三、污染物在河口中的混合和衰減模型三、污染物在河口中的混合和衰減模型 入海河口受海洋潮汐和上游河流來水雙重入海河口受海洋潮汐和上游河流來水雙重作用。海潮上溯與上游下泄的水流相匯形成強作用。海潮上溯與上游下泄的水流相匯形成強烈的混合作用。烈的混合作用。 當只需了解污染物在當只需了解污染物在個潮汐周期內的個潮汐周期內

43、的平均濃度時，可以采用本節中介紹的河流相應平均濃度時，可以采用本節中介紹的河流相應情況的模型，其混合系數情況的模型，其混合系數Ey可以采用式可以采用式(467)的泰勒公式。的泰勒公式。 如果要求污染物與河口水混合過程中濃度如果要求污染物與河口水混合過程中濃度隨時間變化情況，則應采用二維動態混合數值隨時間變化情況，則應采用二維動態混合數值模型預測：首先通過實測得到斷面上各測點流模型預測：首先通過實測得到斷面上各測點流速與斷面平均流速的相關關系，同時用一維非速與斷面平均流速的相關關系，同時用一維非恒定流方程數值模型計算出沿程各斷面平均流恒定流方程數值模型計算出沿程各斷面平均流速，這樣就可得到河口的

44、流場分布。速，這樣就可得到河口的流場分布。二維動態混合物數值模型的微分方程見式：二維動態混合物數值模型的微分方程見式：2222xyxyuuEEKtxyxy四、河口和河網水質模型四、河口和河網水質模型 河口是入海河流受潮汐作用影響明顯的河段。河口是入海河流受潮汐作用影響明顯的河段。潮汐對河口水質的雙重影響：潮汐對河口水質的雙重影響：上游下泄的水流相匯，形成強烈的混合作用，上游下泄的水流相匯，形成強烈的混合作用，使污染物的分布趨于均勻；使污染物的分布趨于均勻；由于潮流的頂托作用，延長了污染物在河口的由于潮流的頂托作用，延長了污染物在河口的停留時間，有機物的降解會進一步消耗水中的溶停留時間，有機物的

45、降解會進一步消耗水中的溶解氧，使水質下降。解氧，使水質下降。此外，潮汐也使河口的含鹽量增加。此外，潮汐也使河口的含鹽量增加。 河口模型比河流模型復雜，求解也比較困河口模型比河流模型復雜，求解也比較困難。對河口水質有重大影響的評價項目，需要難。對河口水質有重大影響的評價項目，需要預測污染物濃度隨時間的變化。預測污染物濃度隨時間的變化。 一維（潮周平均）河口水質模型如下：一維（潮周平均）河口水質模型如下：0 xxdddEursdxdxdx 式中：式中：r污染物的衰減速率，污染物的衰減速率，g/(m3.d)； s系統外輸入污染物的速率，系統外輸入污染物的速率，g/(m3.d)； ux不考慮潮汐作用，

46、由上游來水不考慮潮汐作用，由上游來水(凈泄量凈泄量)產產生的流速，生的流速，m/s。假定假定s0和和rK1，對排放點上游（對排放點上游（x0）對排放點下游（對排放點下游（x 0）1204exp112xxxxuK EEu1204exp112xxxxuK EEu01241xxWK EQu 第三節第三節 湖泊湖泊(水庫水庫)水質數學模型水質數學模型 湖泊（水庫）水流狀態分為前進和振動兩類。湖泊（水庫）水流狀態分為前進和振動兩類。前者指湖流和混合作用，后者指波動和波漾。前者指湖流和混合作用，后者指波動和波漾。 n(1)湖流湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和風：指湖水在水力坡度、密度梯度和風力等作用下產

47、生沿一定方向的緩慢流動。湖流力等作用下產生沿一定方向的緩慢流動。湖流經常呈水平環狀運動（多出現在湖水較淺的場經常呈水平環狀運動（多出現在湖水較淺的場合）和垂直環狀運動合）和垂直環狀運動(湖水較深時湖水較深時)。n(2)混合混合：指在風力和水力坡度作用下產生的：指在風力和水力坡度作用下產生的湍流混合和由湖水密度差引起的對流混合作用。湍流混合和由湖水密度差引起的對流混合作用。n(3)波動波動：主要由風引起的，又稱風浪。：主要由風引起的，又稱風浪。n(4)波漾波漾：是在復雜的外力作用下，湖中水位：是在復雜的外力作用下，湖中水位有節奏的升降變化。有節奏的升降變化。 湖泊湖泊(水庫水庫)的水質特征的水質

48、特征： 水的停留時間較長（可達數月至數年），屬水的停留時間較長（可達數月至數年），屬于緩流水域，其中的化學和生物學過程保持一個比較于緩流水域，其中的化學和生物學過程保持一個比較穩定的狀態。穩定的狀態。 進入湖泊和水庫中的營養物質在其中容易不斷進入湖泊和水庫中的營養物質在其中容易不斷積累，致使水質發生富營養化。積累，致使水質發生富營養化。 在水深較大的湖、庫中，水溫和水質是豎向分在水深較大的湖、庫中，水溫和水質是豎向分層的。層的。 湖泊水質模型分為描述湖、庫營養狀湖泊水質模型分為描述湖、庫營養狀況的況的箱式模型箱式模型、分層箱式模型分層箱式模型和描述溫和描述溫度與水質豎向分布的度與水質豎向分布的

49、分層模型分層模型。一、完全混合模型一、完全混合模型 完全混合模型屬箱式模型，也稱沃蘭偉德完全混合模型屬箱式模型，也稱沃蘭偉德(Vollenwelder)模型。模型。 對于停留時間很長、水質基本處于穩定狀態對于停留時間很長、水質基本處于穩定狀態的中小型湖泊和水庫，可以簡化為一個均勻混合的中小型湖泊和水庫，可以簡化為一個均勻混合的水體。沃蘭偉德假定，湖泊中某種營養物的濃的水體。沃蘭偉德假定，湖泊中某種營養物的濃度隨時間的變化率，是輸入、輸出和在湖泊內沉度隨時間的變化率，是輸入、輸出和在湖泊內沉積的該種營養物量的函數，可以用質量平衡方程積的該種營養物量的函數，可以用質量平衡方程表示：表示： 1污染物

50、污染物(營養物營養物)混合和降解模型混合和降解模型1dVWQKVdtn式中：式中：n V湖、庫的容積，湖、庫的容積，m3；n污染物或水質參數的濃度，污染物或水質參數的濃度，mgL；n 污染物或水質參數的平均排入量，污染物或水質參數的平均排入量，mgs；n t時間，時間，s；n Q出入湖、庫流量，出入湖、庫流量，m3s；nK1 污染物或水質參數濃度衰減速率系數污染物或水質參數濃度衰減速率系數1s。W1dVWQKVdt積分上式得：積分上式得：式中：式中： W0現有污染物排入量，現有污染物排入量，mgs； 擬建擬建項目廢水中污染物濃度，項目廢水中污染物濃度，mgL； q廢水排放量，廢水排放量，m3s

51、。11exptWQKtQKVV0pWWqp而而 式中：式中： 湖、庫中污染物起始濃度，湖、庫中污染物起始濃度，mgL。則：。則：對于持久性污染物對于持久性污染物K10，則：，則：當時間足夠長，湖、庫中污染物當時間足夠長，湖、庫中污染物(營養物營養物)濃度達濃度達到平衡時，到平衡時， 。則平衡時濃度為：。則平衡時濃度為： 10WQK V0011 tttWQeeKVVQV0ddteWV2求湖、庫中污染物達到一指定求湖、庫中污染物達到一指定t所需時間所需時間t0。 設設t/p=，則：，則：3無污染物輸入無污染物輸入(W0)時濃度隨時間變化為時濃度隨時間變化為 這時，可以求出污染物這時，可以求出污染物

52、(營養物營養物)濃度達到初始濃度之比濃度達到初始濃度之比為為即即t 0 時，所需時間：時，所需時間： 1ln(1)VtQKV1(/)00Q VKttee11lnt4溶解氧模型溶解氧模型式中：式中：K2大氣復氧系數，大氣復氧系數，1/d或或1/s；DO0溶解氧起始濃度，溶解氧起始濃度，mg/L；R湖庫的生物和非生物因素耗氧總量，湖庫的生物和非生物因素耗氧總量，mg/(m3.d)或或mg/(m3s)； R=rABA養魚密度，養魚密度，kg/m3； r魚類耗氧速率，魚類耗氧速率，mg/(kg.d)或或mg/(kgs)；DOs飽和溶解氧濃度，飽和溶解氧濃度，mg/L；B其他因素耗氧量，其他因素耗氧量，

53、mg/(m3.d)或或mg/(m3s)；02sDODODODODOdQKRdtV第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇： 選擇原則：應從理論上和實用性、經濟性考慮選擇原則：應從理論上和實用性、經濟性考慮n水質模型的空間維數；水質模型的空間維數；n水質模型所保描述的時間尺度；水質模型所保描述的時間尺度；n污染負荷、源和匯；污染負荷、源和匯；n模擬預測的河段范圍；模擬預測的河段范圍；n流動及混合輸移；流動及混合輸移；n水質模型中的變量和動力學結構。水質模型中的變量和動力學結構。第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模

54、型的選擇：河流水質模型的選擇：n水質模型的空間維數；水質模型的空間維數；n大多數河流水質預測評價采用一維穩態大多數河流水質預測評價采用一維穩態模型，對于大中型河流，橫向濃度梯度模型，對于大中型河流，橫向濃度梯度變化較為明顯時，采用二維模型進行預變化較為明顯時，采用二維模型進行預測評價。測評價。n不考慮混合距離的重金屬污染物、部分不考慮混合距離的重金屬污染物、部分有毒物質和其他保守物質的下游濃度預有毒物質和其他保守物質的下游濃度預測，可采用零維模型。測，可采用零維模型。第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：n水質模型所保描述的時間尺度；水

55、質模型所保描述的時間尺度；n穩態穩態n準穩態準穩態n動態動態第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：n模擬預測的河段范圍；模擬預測的河段范圍；n對預計可能受到明顯影響的重要水域應劃入對預計可能受到明顯影響的重要水域應劃入預測范圍；在預測溶解氧時，預測范圍應包預測范圍；在預測溶解氧時，預測范圍應包括溶解氧區域。括溶解氧區域。n在預測的河段范圍內，水文特征突然變化和在預測的河段范圍內，水文特征突然變化和水質突然變化處的上游、下游、重要水工建水質突然變化處的上游、下游、重要水工建筑物附近、水文站附近，例行水質監測斷面筑物附近、水文站附近，例行水

56、質監測斷面均為模擬預測的關心點。均為模擬預測的關心點。第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：n流動及混合輸移；流動及混合輸移；n對于單向河流而言，在利用穩態模型時，縱向對于單向河流而言，在利用穩態模型時，縱向離散作用與對流輸移作用相比很小，不予考慮離散作用與對流輸移作用相比很小，不予考慮n在利用準穩態模型進行瞬時源或有限時段源的在利用準穩態模型進行瞬時源或有限時段源的影響預測時，需要考慮。影響預測時，需要考慮。n利用二維穩態模型進行預測時，需要收集河道利用二維穩態模型進行預測時，需要收集河道地形、水力學特征沿河流橫斷面方向變化的數地形、

57、水力學特征沿河流橫斷面方向變化的數據，同時需要考慮橫向混合系數。據，同時需要考慮橫向混合系數。第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：n水質模型中的變量和動力學結構。水質模型中的變量和動力學結構。根據不同種類污染物的特性進行選擇。根據不同種類污染物的特性進行選擇。第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：n水質模型中的變量和動力學結構。水質模型中的變量和動力學結構。根據不同種類污染物的特性進行選擇。根據不同種類污染物的特性進行選擇。第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定

58、 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：第四節第四節 水質模型的應用和標定水質模型的應用和標定 河流水質模型的選擇：河流水質模型的選擇：水質模型的標定水質模型的標定河流水質模型參數的確定方法河流水質模型參數的確定方法公式計算和經驗估值；公式計算和經驗估值；室內模擬實驗測定；室內模擬實驗測定；現場實測；現場實測；水質數學模型率定。水質數學模型率定。水質模型的標定水質模型的標定1 1、耗氧系數、耗氧系數K1的單獨估值法：的單獨估值法：實驗室測定法；上、下斷面兩點法。實驗室測定法；上、下斷面兩點法。2、復氧系數、復氧系數K2的單獨估值法。的單獨估值法。3、K1、K2的溫度校正。的溫度校正。4、溶解

59、氧平衡模型法。、溶解氧平衡模型法。一、工業建設項目一、工業建設項目 1建設期影響建設期影響 工業建設項目在建設期工業建設項目在建設期(施工階段施工階段)的共同影的共同影響：響： (1)施工隊伍大批進入現場，排放的生活污水施工隊伍大批進入現場，排放的生活污水和垃圾的污染。和垃圾的污染。 (2)施工機械運作、清洗、漏油等排放的含油施工機械運作、清洗、漏油等排放的含油和懸浮物廢水。和懸浮物廢水。第五節第五節 開發行動對地表水影響的識別開發行動對地表水影響的識別 (3) (3)基坑開挖和降低地下水位等操作排放含泥基坑開挖和降低地下水位等操作排放含泥砂廢水。砂廢水。 (4)(4)施工場地清理和開辟施工機

60、械通行道路常施工場地清理和開辟施工機械通行道路常大片破壞地面植被，造成裸土。在降雨大片破壞地面植被，造成裸土。在降雨( (特別是特別是暴雨暴雨) )時，造成土壤侵蝕，使地表水中泥砂含量時，造成土壤侵蝕，使地表水中泥砂含量陡增，嚴重時造成河道阻塞。如果地表受過污染，陡增，嚴重時造成河道阻塞。如果地表受過污染，則污染物隨雨水進入河道。則污染物隨雨水進入河道。 2運行期影響運行期影響 (1)石油煉制工業：石油煉制工業： 廢水主要來自：廢水主要來自： 含油廢水主要來自油罐區和操作區的雨水、油罐含油廢水主要來自油罐區和操作區的雨水、油罐排水、冷卻水排污、沖洗和清洗水及原油脫鹽等場所和排水、冷卻水排污、沖