2014年环境影响评价师技术方法知识点：地面水环境影响预测与评价

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　　地面水环境影响预测与评价

　　(一)熟悉水污染物在地面水体中的输移、转化、扩散的主要过程

　　1.物理过程主要是指污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。只改变进入水体污染物的物理性状、空间位置，而不改变其化学性质、不参与生物作用。水体的混合稀释主要以下作用所致：⑴紊动扩散：由水流的紊动特性引起水中污染物自高浓度向低浓度区转移。⑵移流：由于水流的推动使污染物的迁移随水流输移。⑶离散：由于水流方向横断面上流速分布的不均匀(由河岸及河底阻力所致)而引起分散。

　　2.化学过程:污染物在水体中发生化学性质或形态、价态上的转化，使水质发生化学性质的变化。主要包括酸碱中和、氧化—还原、分解—化合、吸附—解吸、胶溶—凝聚等过程。

　　3.生物自净过程是水体中的污染物经生物吸收、降解作用而发生消失或浓度降低的过程。影响生物自净作用的关键是：溶解氧的含量，有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、数量等。生物自净的快慢与有机污染物的数量和性质有关。其他如水体温度、水流形态、天气、风力等物理和水文条件以及水面有无影响复氧作用的油膜、泡沫等均对生物自净有影响。

　　(二)掌握常用河流水EI预测稳态模式(一维、二维)要求的基础资料及参数

　　⑴受纳水体的水质状况。按照评价工作等级要求和CP外排污水对受纳水体水质影响的特性，确定相应水期及环境水文条件下的水质状况及水质预测因子的背景浓度。一般采用环评实测水质成果数据或者利用收集到的现有水质监测资料数据。⑵拟预测的排污状况。一般分废水正常排放(或连续排放)和不正常排放(或瞬时排放、有限时段排放)两种情况进行预测。均需确定污染物排放源强以及排放位置和排放方式。⑶预测的设计水文条件。在水EI预测时应考虑水体自净能力不同的多个阶段。在进行预测时需要确定拟预测时段的设计水文条件，如河流十年一遇连续7d枯水流量，河流多年平均枯水期月平均流量等。⑷水质模型参数和边界条件。确定水质模型参数的方法有实验测定法、经验公式估算法、模型实测法、现场实测法等。对于稳态模型，需要确定预测计算的水动力、水质边界条件;对于动态模型或模拟瞬时排放、有限时段排放等，还需要确定初始条件。

　　(三)熟悉多源叠加水EI预测的基本方法

　　⑴当存在多个源对敏感点的影响时，需要考虑多源叠加的问题。⑵单个源对敏感点的影响值可按照污染源特点，确定相应的边界条件、模型参数及其他参数，采用相关的模式进行计算。多个源对敏感点的影响值可以采用单个源的数学叠加来预测。项目建成后最终的EI=新增污染源预测值+现状监测值-削减污染源计算值(如果有)-被取代污染源计算值(如果有)

　　注意：多源叠加、多源与现状监测值叠加都只有在同一边界条件下、同一点位进行才有意义。

　　(四)了解湖泊、河口水EI预测模式要求的基础资料及参数(略)

　　(五)掌握河流水质预测参数的确定方法

　　确定方法有：公式计算和经验估值、室内模拟实验测定、现场实测、水质数学模型测定。

　　1.单参数测定方法

　　⑴耗氧系数K1的单独估值方法

　　①实验室测定法：K1=K1´+(0.11+54i)u/h

　　式中： —实验室测定的耗氧系数;i—河流底面坡度;u—流速;h—水深。

　　②两点法：K1=86400u/∆x×ln (CA/CB)

　　式中：CA—断面A或r=rA时的污染物平均浓度。CB—断面B或r=rB时的污染物平均浓度。

　　③多点法(m≥3):

　　⑵复氧系数K2的单独估值方法—经验公式法

　　①欧康那-道宾斯公式

　　②欧文斯等人经验式：K2(20℃)=5.34u0.67/H1.85(0.1m≤H≤0.6m，u≤1. 5m/s)

　　③丘吉尔经验式：K2(20℃)=5.03u0.696/H1.673(0.6m≤H≤8m，0.6m/s≤u≤1. 8m/s)

　　⑶K1、K2的温度校正：K1或2(T)= K1或2(20℃)θ(T-20)

　　温度常数θ取值范围：对K1，θ=1.02~1.06，一般取1.047;对K 2，θ=1.015~1.047，一般取1.024。

　　⑷混合系数的经验公式单独估算法

　　①泰勒法求横向混合系数：My=(0.058h+0.0065B)(ghi)½ (B/h≤100)

　　②费希尔法求纵向离散系数：DL=0.011u2B2/(hu*)　[其中：u*=(ghi)½ ]

　　⑸混合系数的示踪试验测定法：示踪实验法是向水体中投放示踪物质，追踪测定其浓度变化，据此计算所需要的各环境水力参数的方法。示踪物质有无机盐类、萤光染料和放射性同位素等。示踪物质的选择要求：①在水体中不沉降、不降解，不产生化学反应;②测定简单准确;③经济;④对环境无害。

　　示踪物质的投放方式有瞬时、有限时段和连续恒定投放三种。连续恒定投放时，其投放时间(从投放到开始取样的时间)应>1.5xm/u(xm为投放点到最远取样点的距离)。瞬时投放具有示踪物质用量少，作业时间短，投放简单，数据整理容易等优点。

　　2.多参数优化法所需数据：①各测点的位置，各排放日的位置，河流分段的断面位置。②水文方面：u，Qh，H，B，i，umax。③水质方面：拟预测水质参数在各测点的浓度以及数学模式中所涉及的参数。④各测点的取样时间。⑤各排放口的排放量、排放浓度。⑥支流的流量及其水质。

　　3.沉降系数K3和综合削减系数K的估值方法

　　⑴利用两点法确定K1+ K3或K;⑵利用多点法确定K1+ K3或K;⑶利用多参数优化法确定K3、K。

　　(六)熟悉选择水质预测因子的基本方法

　　水质影响预测的因子选择依据：①CP的工程分析、②受纳水体的水环境状况、③评价工作等级、④当地环境管理的要求等进行筛选和确定。水质预测因子选取的数目应既能说明问题又不过多，一般应少于水环境现状调查的水质因子数目。筛选出的水质预测因子，应能反映拟建项目废水排放对地面水体的主要影响和纳污水体受到污染影响的特征。对于河流水体，可按下式将水质参数排序后从中选取：

　　ISE=cpiQpi/(csi-chi)Qhi　　ISE值是负值或者越大说明CP对河流中该项水质参数的影响越大。

　　(七)掌握常用河流水质预测模式的运用

　　地面水水质变化的预测方法，可分为四大类：数学模式法、物理模型法、类比分析法和专业判断法。

　　常用的河流水质模式及其选择见下表：

河流及污染物特征<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />	适用的水质模式
1.持久性污染物(连续排放)
完全混合河段	河流完全混合模式
横向混合过程段	⑴河流二维稳态混合模式(直角坐标系)
	⑵河流二维稳态累积流量模式(累积流量坐标)
沉降作用明显河段	河流一维稳态模式，沉降作用近似为dc/dt=-K3c(K3为沉降速率)
2.非持久性污染物(连续排放)
完全混合河段	河流一维稳态模式，一级动力方程dc/dt=-K1c(K1为降解速率)
横向混合过程段	⑴河流二维稳态混合衰减模式(直角坐标系)
	⑵河流二维稳态累积流量衰减模式(累积流量坐标)
沉降作用明显河段	河流一维稳态模式，沉降作用近似为dc/dt=-(K1+K3)c
3.溶解氧	河流一维DO-BOD耦分模式(如S-P模式)
4.瞬时源(或有限时段源)
中、小河流	河流一维准稳态模式(流量定常—污染负荷变化)
大型河流	河流二维准稳态模式

　　【水质模型的空间维数】：①大多数的河流水质预测评价采用一维稳态模型。②大中型河流中的废水排放，横向浓度梯度(变化)较明显，需要采用二维模型进行预测评价。③一般不采用三维模型。④在混合过程段下游河段(x>L)，可以采用一维模型;在混合过程段(x≤L)，应采用二维模型。⑤不考虑混合距离的重金属污染物、部分有毒物质及其他保守物质的下游浓度预测，可采用零维模型。⑥对于有机物降解性物质，当需要考虑降解时，可采用零维模型分段模型，但计算精度和实用性较差，最好用一维模型求解。

　　混合过程段长度的计算公式：L=(0.4B-0.6a)Bu/[(0.058H+0.0065B)(gHi)½]

　　式中：L—混合过程段长度，m;B—河流宽度，m;a—排放口距岸边的距离，m;u—河流断面平均流速，m/s;H—平均水深，m;g—重力加速度，9.81 m/s2;i—河流坡度。

　　河流水质数学模式预测方法：

　　1.河流稀释混合模式

　　⑴点源：河水、污水稀释混合方程：c= (cpQp+chQh)/(Qp+Qh)

　　式中：c—污水与河水混合后的浓度，mg/L;cp—排放口处污染物的排放浓度，mg/L;Qp—排放口处的废水排放量，m3/s。ch—河流上游某污染物的浓度，mg/L;Qh—河流上游的流量，m3/s。

　　⑵非点源方程：对于沿程有非点源(面源)分布入流的情形，可按下式计算河段污染物的浓度：

　　c=(cpQp+chQh)/Q+Ws/86.4Q ;Q=Qp+Qh+Qsx/xs

　　式中：Ws—沿程河段内非点源汇入的污染物总负荷量，kg/d;Q—下游x距离处河段流量，m3/s;Qs—沿程河段内非点源汇入的水量，m3/s;xs—控制河段总长度，km;x—沿程距离(0≤x≤xs)，km。

　　⑶考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型。当需要区分溶解态和吸附态的污染物在河流水体中的指标耦合，应引入分配系数(Kp)。其物理意义是在平衡状态下，某种物质在固液两相间的分配比例。式中：Kp =X/c　　c—溶解态浓度，mg/L;X—单位质量固体颗粒吸附的污染物质量，mg/mg;Kp—分配系数，L/mg。对于有毒有害污染物，在已知其在水体中的总浓度的情况下，溶解态的浓度计算：c= cT/(1+KpS×10-6)

　　式中：c—溶解态浓度，mg/L;cT—总浓度，mg/L;S—悬浮固体浓度，mg/L;Kp—分配系数，L/mg。

　　2.河流的一维稳态水质模式。对于溶解态污染物，当污染物在河流横向方向上达到完全混合后，描述污染物的输移、转化的微分方程为：

　　(6-6)

　　式中：A—河流横断面面积：Q—河流流量;c—水质组分浓度;DL—综合的纵向离散系数;SL—直接的点源或非点源强度：SB—上游区域进入的源强; SK—动力学转化率，正为源，负为汇。

　　设定条件：稳态(∂/∂t=0)，忽略纵向离散作用，上述微分方程的解：c=c0exp[-Kx/(86400u)] 　(6-7)

　　式中：c0—初始浓度，按点源河流完全混合模式求得，mg/L;u—河流流速，m/s;x—从计算初始点到下游计算断面的距离，m;c—计算断面的污染物浓度，mg/L。

　　3.Streeter-Phelps模式。是研究河流溶解氧与BOD关系的最早的、最简单的耦合模型。它的基本假设为：河流为一维恒定流，污染物在河流横断面上完全混合;氧化和复氧都是一级反应，反应速率常数是定常的，氧亏的净变化仅是水中有机物耗氧和通过液-气界面的大气复氧的函数。Streeter-Phelps模式：

　　c=c0exp[-K1x/(86400u)]

　　D=[K1c0/(K2-K1)]{exp[-K1x/(86400u)]-exp[-K2x/(86400u)]}+D0exp[-K2x/(86400u)] (6-8)

　　其中，c0= (cpQp+chQh)/(Qp+Qh) (6-9) D0= (DpQp+DhQh)/(Qp+Qh) (6-10)

　　式中：Qp—废水排放量，m3/s;Qh—河流流量，m3/s;D—亏氧量即DOf-DO，mg/L;D0—计算初始断面亏氧量，mg/L;Dp、Dh—污水、上游来水中溶解氧亏值，mg/L;u—河流断面平均流速，m/s;X—沿程距离，m;c—沿程浓度，mg/L。DO、DOf—溶解氧、饱和溶解氧浓度，mg/L;K1、K2—耗氧、复氧系数，1/d。　　临界氧亏点xC的位置为：

　　4.河流二维稳态水质模式

　　⑴二维稳态水质方程：①顺直均匀河流。②用累积流量坐标表示的二维水质方程。

　　⑵连续点源的河流二维水质模式。在EIA中，若要求预测不同水期的水质影响时，需要根据具体情况分析是采用岸边排放模式还是离岸排放模式进行预测计算。

　　5.常规污染物瞬时点源排放水质预测模式

　　⑴瞬时点源的河流一维水质模式;⑵瞬时点源的河流二维水质模式。

　　6.有毒有害污染物(比重≤1)瞬时点源排放预测模式

　　(八)了解湖泊、河口、近海水质预测模式的运用

　　1.湖泊(水库)水EI预测方法

　　⑴湖泊、水库水质箱模式

　　⑵湖泊、水库富营养化预测模型(磷负荷模型):

　　①Vollenweider(沃伦伟德)负荷模型;②Dillon(迪龙)负荷模型。

　　2.河口、海湾水EI预测方法

　　⑴潮汐河流一维水质预测模式：①一维的潮汐河流水质方程;②一维潮平均的水质方程。

　　⑵海湾二维水质预测模式：①海湾潮流模式;②海湾二维水质模式。