环境质量评价与系统分析 湖南环境生物学院环科系 彭亮
环境质量评价与系统分析 湖南环境生物学院环科系 彭 亮
6.水环境质量评价和影响预测 口6.1水体与水体污染 ■6.1.2水体污染物及污染源 ■6.1.3水体污染类型 口6.2河流水质模型 !6.2.1河流水质模型简介 ■6.2.2河流的混合稀释模型 ■6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 ■6.2.4非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 625 Streeter-Phelps(sP)模型 ■6.2.6河流水质模型中参数估值 口6.3湖泊水库模型与评价 ■6.3.1湖泊环境概述 6.3.2湖泊环境质量现状评价 」■6.3.3湖泊环境预测模式 口6.4地面水环境影响评价 ■6.4.1评价目的、分级及程序 ■6.4.2环境影响评价大纲三 ■6.4.3项目分析和污染源调查 ■6.4.4地区水环境调查 ■6.4.5水环境影响预测及评价三 6.4.6清洁生产和水污染防治
6. 水环境质量评价和影响预测 6.1 水体与水体污染 ◼ 6.1.1 水体和水体污染 ◼ 6.1.2 水体污染物及污染源 ◼ 6.1.3 水体污染类型 6.2 河流水质模型 ◼ 6.2.1 河流水质模型简介 ◼ 6.2.2 河流的混合稀释模型 ◼ 6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 ◼ 6.2.4 非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 ◼ 6.2.5 Streeter-Phelps（S-P）模型 ◼ 6.2.6 河流水质模型中参数估值 6.3 湖泊水库模型与评价 ◼ 6.3.1 湖泊环境概述 ◼ 6.3.2 湖泊环境质量现状评价 ◼ 6.3.3 湖泊环境预测模式 6.4 地面水环境影响评价 ◼ 6.4.1 评价目的、分级及程序 ◼ 6.4.2 环境影响评价大纲 ◼ 6.4.3项目分析和污染源调查 ◼ 6.4.4地区水环境调查 ◼ 6.4.5水环境影响预测及评价 ◼ 6.4.6清洁生产和水污染防治
6.1水体与水体污染 口6.1.1水体和水体污染 按水体所处的位置可把它分为三类:地面水水体、地下水水体、海洋。这 N自然界的大循环和小循环实现 种水体是水在自然界的大循环中的三个环节。 ■水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体的部 分区域或一定的时间内,这两种过程总有一种过程是相对主要的过程。它决 定着水体污染的总特征。这两种过程的主次地位在一定的条件下可相互转化。 口6.1.2水体污染物及污染源 造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质或能量都称为水体污染物 水体污染物的种类繁多,从不同的角度可将水体污染物分为各种类型。按理 化性质分类可分为物理污染物、化学污染物、生物污染物综合污染物。按形 态分类可分为:离子态(阳离子,阴离子)污染物、分子态污染物、简单有机 物、复杂有机物、颗粒状污染物。按污染物对水体的影响特征分类可分为感 官污染物、卫生学污染物、毒理学污染物、综合污染物。 口6.1.3水体污染类型 有机耗氧性污染、化学毒物污染、石油污染、放射性污染、富营养化污染、 致病性微生物污染
6.1 水体与水体污染 6.1.1 水体和水体污染 ◼ 按水体所处的位置可把它分为三类：地面水水体、地下水水体、海洋。这三 种水体中的水可以相互转化，它通过水在自然界的大循环和小循环实现。三 种水体是水在自然界的大循环中的三个环节。 ◼ 水体污染恶化过程和水体自净过程是同时产生和存在的。但在某一水体的部 分区域或一定的时间内，这两种过程总有一种过程是相对主要的过程。它决 定着水体污染的总特征。这两种过程的主次地位在一定的条件下可相互转化。 6.1.2 水体污染物及污染源 ◼ 造成水体的水质、生物、底质质量恶化的各种物质或能量都称为水体污染物。 ◼ 水体污染物的种类繁多，从不同的角度可将水体污染物分为各种类型。按理 化性质分类可分为物理污染物、化学污染物、生物污染物综合污染物。按形 态分类可分为：离子态(阳离子，阴离子)污染物、分子态污染物、简单有机 物、复杂有机物、颗粒状污染物。按污染物对水体的影响特征分类可分为感 官污染物、卫生学污染物、毒理学污染物、综合污染物。 6.1.3 水体污染类型 ◼ 有机耗氧性污染、化学毒物污染、石油污染、放射性污染、富营养化污染、 致病性微生物污染
6.2河流水质模型 「62-1河流水质刑筲个 ■6.2.2河流的混合稀释模型 ■6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 ■6.2.4非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 ■6,2.5 Streeter- Phelps(S-P)模型 ■6.2.6河流水质模型中参数估值
6.2 河流水质模型 ◼ 6.2.1 河流水质模型简介 ◼ 6.2.2 河流的混合稀释模型 ◼ 6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 ◼ 6.2.4 非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 ◼ 6.2.5 Streeter-Phelps（S-P）模型 ◼ 6.2.6 河流水质模型中参数估值
河流水质模型简介 口为了选择使用的方便,可以把它们按不同的方法进行分类 按时闻姞性分类分动杰刑和静态模型 口按空间维数分类;分为零维、一维、二维、三维水质模型。 当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时,即水体 中水质组分的浓度是均匀分布的,描述这种情况的水质模 型称为零维的水质模型。描述水质组分的迕移变化在一个 方向上是重要的,一另外两个方向上是均匀分布的,这种 水质模型称为一维水质模型。描述水质组分的迁移变化在 两个方向上是重要的,在另外的一个方向上是均匀分布的 这种水质模型称为二维水质模型。描述水质组分,迁移变 化在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型 口按描述水质组分分类,分为单一组分和多组分的水质模型。 水体中一组分的迁移转化与另一组分(或几个组分)的迁移 转化是相互联系、相互影响的,描述这种情况的水质模型 称为多组分的水质模型
河流水质模型简介 为了选择使用的方便，可以把它们按不同的方法进行分类。 按时间特性分类，分动态模型和静态模型。 按空间维数分类；分为零维、—维、二维、三维水质模型。 当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，即水体 中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情况的水质模 型称为零维的水质模型。描述水质组分的迕移变化在一个 方向上是重要的，—另外两个方向上是均匀分布的，这种 水质模型称为一维水质模型。描述水质组分的迁移变化在 两个方向上是重要的，在另外的一个方向上是均匀分布的， 这种水质模型称为二维水质模型。描述水质组分，迁移变 化在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型。 按描述水质组分分类，分为单一组分和多组分的水质模型。 水体中一组分的迁移转化与另一组分(或几个组分)的迁移 转化是相互联系、相互影响的，描述这种情况的水质模型 称为多组分的水质模型
6.2.2河流的混合稀释模型 背景段 混合段 均匀混合段 河水Q(m3/s), 污染物浓度为C1(mg/L) 污染物浓度为C2(mg/L 废水流量为q(m3/) 混合系数a 稀释比n定义Q,aQ 混合过程段的污染物浓度C及混合段总长度L C2+C29 Ca@+C2c 混合过程段的混合系数a是河三 0+q a0+q 流沿程距离ⅹ的函数, 2.3,(aO+q 1-exp(-b) ag a(x)1+(0/qexp(-b)
6.2.2 河流的混合稀释模型 背景段 混合段 均匀混合段 河水Q(m3/s)， 污染物浓度为C1(mg／L) 污染物浓度为C2 (mg／L) 废水流量为 q(m3/s) q aQ q Q n Q Q a i i = = = 混合系数a ， 稀释比n 定义 aQ q C aQ C q Q q C Q C q C i i i + + = + + = 1 2 1 2 混合过程段的污染物浓度 Ci 及混合段总长度 L 3 (1 ) lg 2.3 − + = a q aQ q Ln 1 ( / ) exp( ) 1 exp( ) ( ) Q q b b a x + − − − = 混合过程段的混合系数a 是河 流沿程距离 x 的函数
6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 1.均匀流场中的扩散方程 aC 02C aC 在均匀流场中的一维扩散方程成为: at ax 水深方向(z方向)均匀混合,X方向和 y方向存在浓度梯度时,二维扩散方程: aC 02C 02C acaC otD 2+Dyo2-ux=u O XC 方向面的故系数间的x的流速分量:2y坐
6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 1. 均匀流场中的扩散方程 x C u x C D t C x x − = 2 2 y C u x C u y C D x C D t C x y x y − − + = 2 2 2 2 在均匀流场中的一维扩散方程成为： 水深方向(z方向) 均匀混合，x 方向和 y 方向存在浓度梯度时，二维扩散方程： Dx—— x 坐标方向的弥散系数；ux—— x方向的流速分量；Dy—— y 坐 标方向的弥散系数；uy—— y方向的流速分量
6.2.3守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 2无限大均匀流场中移 流扩散方程的解C=D.9C+D,0C x y OX 若在无限大均匀流场中,坐标原点设在污染物排放点,污染物浓度的 分布呈高斯分布,则方程式的解为 O . exp uh. 4D x 4D 式中Q是连续点源的源强(g/s),结果C 的单位为(g/m3=mg/L)
6.2.3 守恒污染物在均匀流场中的扩散模型 2 无限大均匀流场中移 流扩散方程的解 2 2 2 2 y C D x C D x C u x y + = （6-13） 若在无限大均匀流场中，坐标原点设在污染物排放点，污染物浓度的 分布呈高斯分布，则方程式的解为。 式中 Q 是连续点源的源强 (g/s)，结果C 的单位为(g/m3= mg/L)。 = − D x y u uh D x u Q C y 4 y exp 4 / 2
y 虛源 1)无限大流场 y{2)半无限流场 〔3)两岸反射 考虑河岸反射时移流扩散方程的解 C(,y)Wh,/4 Dx/y exp/-u 2 4Dx 河宽为B,只计河岸一次反射时的二维静态河流岸边排 放连续点源水质模型的解为 20 C(x, y) exp 4 (2B-y)2l t exp h.idX/l D 4Dx
− − + = − D x B y u D x y u uh D x u Q C x y y y 4 y (2 ) exp 4 exp 4 / 2 ( , ) 2 2 河宽为 B，只计河岸一次反射时的二维静态河流岸边排 放连续点源水质模型的解为 考虑河岸反射时移流扩散方程的解 = − D x y u uh D x u Q C x y y 4 y exp 4 / ( , ) 2 2
完成横向均匀混合的距离 断面上河对岸浓度达到同一断面最 大浓度的5%,定义为污染物到达对岸。 0.06751B 这一距离称为污染物到达对岸的纵向b 距离, 若断面上最大浓度与最小浓度之差不超过5%,认为达到均匀混合。 完成横向均匀混合的断面的距离称为完全混合距离。 0.1vB2 中心排放情况,L D 0.4B 岸边排放情况,L三三
完成横向均匀混合的距离 断面上河对岸浓度达到同一断面最 大浓度的5％，定义为污染物到达对岸。 这一距离称为污染物到达对岸的纵向 距离， y b D uB L 2 0.0675 = 若断面上最大浓度与最小浓度之差不超过5％，认为达到均匀混合。 完成横向均匀混合的断面的距离称为完全混合距离。 y m D uB L 2 0.1 = y m D uB L 2 0.4 = 中心排放情况， 岸边排放情况
