水環(huán)境質(zhì)量評價ppt課件

水環(huán)境質(zhì)量評價 水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價水環(huán)境影響評價 第一節(jié)水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價 一個水體是由水 底質(zhì)和水生物三部分組成的 它們之間是相互聯(lián)系 相互影響的 地面水質(zhì)量評價方法地面水體底質(zhì)評價方法水環(huán)境質(zhì)量生物學(xué)評價 一 地面水質(zhì)量評價 1 內(nèi)梅羅污染指數(shù)內(nèi)梅羅在 河流污染科分析 一書中提出了該污染指數(shù) 內(nèi)梅羅選取以下各項作為計算水質(zhì)指標(biāo)的參數(shù) 即 溫度 顏色 透明度 pH 大腸桿菌數(shù) 總?cè)芙夤腆w 懸浮固體 總氮 堿度 氯 鐵和錳 硫酸鹽 溶解氧 他將水的用途劃分為三類 一般型水環(huán)境指數(shù) 1 人類接觸使用的 包括飲用 游泳 制造飲料等 2 間接接觸使用 包括養(yǎng)魚 工業(yè)食品制造 農(nóng)業(yè)用等 3 不接觸使用 包括工業(yè)冷卻水 公共娛樂及航運等 根據(jù)水的不同用途 擬定了相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 進(jìn)而計算出各種用途的水的水質(zhì)指標(biāo)值 PIj j水用途指數(shù) Ci i污染物的實測濃度 Lij i污染物對應(yīng)j類水用途的標(biāo)準(zhǔn) Ci Lij值指的是相對污染情況 它反映j類用途的水受到污染的情況 而這種污染可表現(xiàn)在處理設(shè)施的必要花費上 但不同的 Ci Lij 值 給水質(zhì)帶來的污染和所需要的處理費用是不同的 往往并不和它們在 Ci Lij 值中的比例相一致 為了使指數(shù)能夠反映水體的污染程度 在計算 Ci Lij 值的方法中應(yīng)加以修正 當(dāng)Ci Lij 1 0時 Ci Lij為實測值當(dāng)Ci Lij 1 0時 Ci Lij 1 0 Plg Ci Lij 式中P 常數(shù) 一般取5 0 內(nèi)梅羅認(rèn)為上述算出的只是某一種水用途j的 而在分析污染控制問題的區(qū)域利益方面 則必須考慮到目前該區(qū)中水的一切用途 算出總的水污染指數(shù)PI 他建議用一個區(qū)域中所計算出的各種用途的PIj來計算PI 即需將一個區(qū)域各種水用途的相對重要性確定出來 得出一些簡單的常數(shù)值 Wj 而使 然后把各個Wj值作為各PIj值的數(shù)值 最后求出PI 即 該指數(shù)兩個明顯的特點是兼顧考慮最高 Ci Lij 與平均值 Ci Lij 和不同類的水用途對整個評價區(qū)域水體的影響 PI1 2 14 PI2 0 92 PI3 0 73如估計Oneida湖40 用于游泳 40 用于漁業(yè) 20 用于航行 再進(jìn)行加權(quán)處理 PI 0 4 2 14 0 4 0 92 0 2 0 73 1 37 2 北京西郊水質(zhì)量系數(shù) Ci 各種污染物實測濃度 mg L Si 各種污染物的地面水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) mg L 根據(jù)北京西郊河流具體情況 用P值將地面水分為七個等級 3 南京水域質(zhì)量綜合指標(biāo) Pi 各污染物分指數(shù) Ci 污染物的實測濃度 Wi 污染物的權(quán)重 n 污染物種類 在南京城區(qū)環(huán)境質(zhì)量綜合評價中提出了水域質(zhì)量綜合指標(biāo) 共選了砷 酚 氰 鉻 汞作評價參數(shù) 按I水值定出水域的水質(zhì)分級標(biāo)準(zhǔn) 4 有機(jī)污染綜合評價值 我國環(huán)境科學(xué)工作者鑒于上海地區(qū)黃浦江等河流的水質(zhì)受有機(jī)污染突出的問題 進(jìn)行了一系列研究 綜合出氨氮與溶解氧飽和百分率之間的相互關(guān)系 在此基礎(chǔ)上提出了有機(jī)污染綜合評價值A(chǔ) 其定義為 A 綜合污染評價指數(shù) BODi BOD0 BOD的實測值和評價標(biāo)準(zhǔn) CODi COD0 COD的實測值和評價標(biāo)準(zhǔn) NH3 Ni NH3 N0 NH3 N的實測值和評價標(biāo)準(zhǔn)DOi Do0 溶解氧的實測值和評價標(biāo)準(zhǔn) A BODi BOD0 CODi COD0 NH3 Ni NH3 N0 DOi DO0 只選了代表有機(jī)污染狀況的項 其中溶解氧項前面的負(fù)號表示它對水質(zhì)的影響與上述三項污染物相反 當(dāng)前三項分別大于1 第4項小于1時 則A值必大于2 因此 定A 2作為開始受到有機(jī)污染的標(biāo)志 并根據(jù)A值的大小 分級評定水質(zhì)受到有機(jī)物質(zhì)污染的程度 二 分級型水環(huán)境指數(shù) 1 羅斯水質(zhì)指數(shù)Ross在總結(jié)以前的水質(zhì)指數(shù)的基礎(chǔ)上 對英國克魯多河干支流進(jìn)行了水質(zhì)評價的研究 提出了一種較簡明的水質(zhì)指數(shù) 選用懸浮固體 BOD DO 氨氮和磷酸鹽為評價參數(shù) 在工作過程中又發(fā)現(xiàn)磷酸鹽影響較小而舍去 最后為四個參數(shù) 并分別給予權(quán)重 其中DO可用濃度和飽和百分?jǐn)?shù)兩種表示 各取權(quán)值為1 所有權(quán)值加得10 計算水質(zhì)指數(shù)時 不直接用各參數(shù)的測定值或相對污染值來統(tǒng)計 而是先把它們分成等級 然后按等級進(jìn)行計算 規(guī)定WQI值用整數(shù)表示 這樣就將水質(zhì)指數(shù)分成從0 10的11個等級 數(shù)值越大 則水質(zhì)越好 各級指數(shù)可進(jìn)行如下分級 WQI 10天然純凈水WIQ 8輕度污染水WQI 6污染水WQI 3嚴(yán)重污染水WQI 0水質(zhì)類似腐敗的原污水 此河段是污染狀態(tài) 2 布朗水質(zhì)指數(shù) WQI 1970年 R M Brown等對35種水質(zhì)參數(shù)征求142位水質(zhì)管理專家的意見 選取了11種重要水質(zhì)參數(shù) 即溶解氧 混濁度 BOD5 總固體 硝酸鹽 磷酸鹽 pH 溫度 大腸桿菌 殺蟲劑 有毒元素等 然后由專家進(jìn)行不記名投票 確定每個參數(shù)的相對重要權(quán)系數(shù) 水質(zhì)指數(shù)WQI按下式計算 WQI數(shù)值在0 100之間 Pi為第i個參數(shù)的質(zhì)量評分 Wi為第i個參數(shù)的權(quán)重值 在0 1之間 計算實例 3 W值水質(zhì)評價方法 W值水質(zhì)評價方法的評價順序是 賦予各項監(jiān)測值以評分?jǐn)?shù) 將評分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)模式 再對水質(zhì)進(jìn)行污染分級 寫出污染表達(dá)式 最后 計算各河流 或河段 水域 的綜合污染系數(shù) 1 監(jiān)測項目與評分標(biāo)準(zhǔn) 原則上講 所有項目都應(yīng)監(jiān)測 一般情況下 BOD5 DO COD 揮發(fā)性酚 氰化物 Cu As Hg Cd Cr6 氨氮 陽離子合成洗滌劑 ABS 石油等13項是必須監(jiān)測的 2 數(shù)學(xué)模式 為了概括地表示水質(zhì)監(jiān)測的總項數(shù)和各級別的項數(shù) 采用數(shù)學(xué)模式 其寫法為 S 監(jiān)測總項數(shù) 分別為監(jiān)測值得10分 8分 6分 4分 2分的項數(shù) 3 污染分級 地面水質(zhì)的綜合評價分五級 W1級 第一級 優(yōu)秀級 也叫飲用級 W2級 第二級 良好級 也叫水產(chǎn)級 W3級 第三級 標(biāo)準(zhǔn)級 也叫地表級 W4 級 第四級 污染級 也叫污灌級 W5 第五 重污染級 也叫棄水級 4 污染表達(dá)式 為了一目了然地表示監(jiān)測項數(shù) 污染級別和超標(biāo)項數(shù) 采用 污染表達(dá)式 其寫法是 式如13W2 1這一污染表達(dá)式 表示監(jiān)測項數(shù)為13項 水質(zhì)屬W2級 有一項超過地面水標(biāo)準(zhǔn) SWJ C S 監(jiān)測總項數(shù) WJ 污染級別 C 超標(biāo)項數(shù) 二 地面水體底質(zhì)的評價 用污染指數(shù)法評價底質(zhì)污染狀況時 其難點在于缺乏底質(zhì)的評價標(biāo)準(zhǔn) 對于湖泊來說 通常是在進(jìn)行湖區(qū)土壤中有害物質(zhì)自然含量調(diào)查基礎(chǔ)上 按下面公式評價 Ci 底質(zhì)中污染物的實測值 Li 湖區(qū)土壤中i污染物的自然含量 三 地下水質(zhì)量評價方法 影響地下水質(zhì)量的因子選擇 要根據(jù)評價區(qū)的具體情況而定 大致可考慮的評價參數(shù)可分成以下幾類 第一類是構(gòu)成地下水化學(xué)類型和反映地下水性質(zhì)的常規(guī)水化學(xué)組成的一般理化指標(biāo) 有K Na Ca2 Mg2 SO42 Cl HCO3 NH4 NO2 NO3 pH 礦化度 總硬度 溶解氧 耗氧量等 第二類是常見的重金屬和非金屬物質(zhì) 有Hg Cr Cd Pb As F CN等 第三類是有害物質(zhì) 有機(jī)酚 有機(jī)氯 有機(jī)磷以及其他工業(yè)排放的有機(jī)毒物 第四類是細(xì)菌 寄生蟲卵 病毒等 1 統(tǒng)計法以監(jiān)測點的檢出值與背景值或生活飲用衛(wèi)生指標(biāo)比較作依據(jù) 對監(jiān)測區(qū)污染物質(zhì)平均含量變化 監(jiān)測樣 監(jiān)測井的超標(biāo)率及其分布規(guī)律進(jìn)行污染程度的評價 此法適用于環(huán)境水文地質(zhì)條件簡單 污染物質(zhì)單一的地區(qū)采用 2 綜合指數(shù)法 按內(nèi)梅羅污染指數(shù) 根據(jù)P值 參照 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB T14848 93 劃分地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 四 水環(huán)境質(zhì)量生物學(xué)評價 1 一般描述對比法調(diào)查水體中水生生物的種類 數(shù)量 生態(tài)狀況 資源特性等的描述 并和該區(qū)域內(nèi)同類型水體或同一水體的歷史狀況進(jìn)行比較 2 指示生物法根據(jù)對水體中有機(jī)污染或某種特定污染物質(zhì)敏感的或有較高耐量的生物種類的存在或缺失 來指示水體中有機(jī)物或某種特定污染物的多寡與污染程度 選作指示種的生物最好是那些生命較長 比較固定生活于某處的生物 一般靜水中主要用底棲動物或浮游生物 在流水中主要用底棲生物或著生生物 大型無脊椎動物是應(yīng)用較多的指示生物 3 生物指數(shù)法 由污染引起的水質(zhì)變化對生物群落的生態(tài)效應(yīng) 主要有六個方面 1 某些對污染有指示價值的生物種類出現(xiàn)或消失 導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)的種類組成變化 2 群落中生物種類數(shù) 在污染嚴(yán)重的條件下減少 在水質(zhì)較好時增加 但過于清潔的條件下 因食物缺乏 種類數(shù)也會減少 3 組成群落的個別種群變化 4 群落中種類組成比例的變化 5 自養(yǎng)一異養(yǎng)程度上的變化 6 生產(chǎn)力的變化 把水質(zhì)變化引起的對生物群落的生態(tài)效應(yīng)用數(shù)學(xué)方法表達(dá)出來 可得到群落結(jié)構(gòu)的定量數(shù)值 這就是生物指數(shù) 根據(jù)反映的群落結(jié)構(gòu)的內(nèi)容不同 生物指數(shù)可有多種形式 應(yīng)用時 最好有幾種不同生物指數(shù)進(jìn)行綜合評價 1 貝克 Beck 指數(shù) 2 硅藻類生物指數(shù) 3 生物學(xué)污染指數(shù) BIP 將一個調(diào)查點內(nèi) 和 類動物種類數(shù)n 和n 按計算生物指數(shù) 此法要求調(diào)查采集的各監(jiān)測站的環(huán)境因素力求一致 如水深 流速 底質(zhì) 水草有無等 這種生物指數(shù)值 在凈水中為10以上 中等污染時為1 10 重污染時為0 1 貝克 Beck 指數(shù) 按底棲大型無脊椎動物對有機(jī)污染的耐性分成兩類 類是不耐有機(jī)污染的種類 類是能忍受中等程度的污染但非完全缺氧條件的種類 2 硅藻類生物指數(shù) 用河流中硅藻的種類計算生物指數(shù) 其計算公式為 A 不耐有機(jī)污染的種類 B 對有機(jī)污染無特殊反應(yīng)種類數(shù) C 有機(jī)污染區(qū)內(nèi)獨有生存的種類數(shù) 3 生物學(xué)污染指數(shù) BIP Horasawa 1942 提出生物學(xué)污染指數(shù) BIP 計算公式為 A 生產(chǎn)者 藻類 數(shù)量 B 消費者 原生動物 數(shù)量 他提出下列數(shù)值為例 劃分污染帶 BIP值0 6為清水帶 12 0為中度分解帶 30 9為強(qiáng)烈分解帶 55 1為腐生帶 4 種的多樣性指數(shù) 一群落中的種的多樣性 是群落生態(tài)水平的獨特的生物學(xué)特征 環(huán)境條件變化之后 會造成群落結(jié)構(gòu)的明顯變化 例如 環(huán)境污染之后 會導(dǎo)致被污染水體生物群落內(nèi)總的生物種類下降 而耐污染種類的個體數(shù)卻增加了 因此 種的多樣性指數(shù)可以用來評價水質(zhì) 種的多樣性指數(shù)很多 較重要的幾種 1 格立松 Gleason 多樣性指數(shù)S 種類數(shù) N 個體數(shù) D 值越大 表示水質(zhì)越干凈 2 Simpson多樣性指數(shù) Ni i種的個體數(shù) 或其他現(xiàn)存量參數(shù) N 總個體數(shù) 或其他現(xiàn)存量參數(shù) 3 Shannon Weaver多樣性指數(shù) 5 生產(chǎn)力 生產(chǎn)力是生物群落或群落在一個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)移及能量流的一個指標(biāo) 它以有機(jī)物的生產(chǎn)過程和分解過程的強(qiáng)度為依據(jù)來評價水體被污染程度 是生物學(xué)評價水質(zhì)的另一類方法 常用的有 1 P R值根據(jù)群落的初級生產(chǎn)量 P 和 R 的比率分污染等級 P R值在水質(zhì)正常時一般為1左右 如偏離過大 則表明污染 2 自養(yǎng)指數(shù)AI 去灰份量 mg m2 葉綠素 mg m2 AI值在50 100范圍 表示水體未受污染 大于100則表示污染 第二節(jié)水環(huán)境影響評價 水環(huán)境影響評價的目的是定量地預(yù)測未來的開發(fā)行動或建設(shè)項目向受納水體排放的污染物的量 確定建設(shè)前水體環(huán)境背景的狀況 分析建設(shè)項目投產(chǎn)后水環(huán)境質(zhì)量的變化 解釋污染物質(zhì)在水體中的輸送和降解規(guī)律 提出建設(shè)項目和區(qū)域環(huán)境污染物的控制和防治對策 環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則 地面水環(huán)境 H T2 3 93 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB3838 2002 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB T8978 1996 一 評價等級和工作程序 評價等級 地表水 原則 能反應(yīng)地表水問題的主要特點 反應(yīng)建設(shè)項目排放物的主要特點 所選參數(shù)形式單一簡單 其數(shù)據(jù)在評價大綱撰寫階段能夠得到 劃分等級的依據(jù) 建設(shè)項目污水排放量 分為 20000 10000 20000 5000 10000 1000 5000 200 1000m3 d建設(shè)項目污水水質(zhì)的復(fù)雜程度 復(fù)雜 污染物類型 3 中等 2 簡單 1地面水水域規(guī)模 地面水水質(zhì)要求 二 評價因子選擇 篩選水體的影響評價因子是工程分析和環(huán)境影響識別的成果 評價因子的篩選 應(yīng)根據(jù)評價項目的特點和地表水環(huán)境污染特點而定 一般考慮 1 按等標(biāo)排放量 或等標(biāo)污染負(fù)荷 Pi值大小排序 選擇排位在前的因子 但對那些毒害性大 持久性的污染物如重金屬 苯并 a 芘等應(yīng)慎重研究再決定取舍 2 在受項目影響的水體中已造成嚴(yán)重污染的污染物或已無負(fù)荷容量的污染物 3 經(jīng)環(huán)境調(diào)查已經(jīng)超標(biāo)或接近超標(biāo)的污染物 4 地方環(huán)保部門要求預(yù)測的敏感污染物 在環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查水質(zhì)參數(shù)中選擇擬預(yù)測水質(zhì)參數(shù)時 對河流 可以按下式將水質(zhì)參數(shù)排序后從中選取 ISE 污染物排序指標(biāo) Cp 污染物排放濃度 Qp 廢水排放量 Cs 污染物排放標(biāo)準(zhǔn) Ch 河流上游污染物濃度 Qh 河水的流量 三 影響預(yù)測 一 預(yù)測工作的準(zhǔn)備1 預(yù)測條件的確定 地表水預(yù)測范圍與已確定的評價范圍一致 確定地下水影響預(yù)測范圍的原則與地表水類似 預(yù)測點確定 一般選以下地點為預(yù)測點 a 已確定的敏感點 b 環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測點 c 水文特征和水質(zhì)突變處的上下游 水源地 重要水工建筑物及水文站 d 為了預(yù)測河流混合過程段 應(yīng)在該段河流中布設(shè)若干預(yù)測點 e 在排污口下游附近可能出現(xiàn)局部超標(biāo) 為了預(yù)測超標(biāo)范圍 應(yīng)自排污口起由密而疏地布設(shè)若干預(yù)測點 直到達(dá)標(biāo)為止 f 預(yù)測混合過程段和超標(biāo)范圍段的預(yù)測點可以互用 預(yù)測時期地表水預(yù)測時期分豐水期 平水期和枯水期三個時期 一般說 枯水期河水自凈能力最小 平水期居中 豐水期自凈能力最大 但不少水域因非點源污染可能使豐水期的稀釋能力變小 冰封期是北方河流特有的情況 此時期的自凈能力最小 因此對一 二級評價項目應(yīng)預(yù)測自凈能力最小和一般的兩個時期環(huán)境影響 對于冰封期較長的水域 當(dāng)其功能為生活飲用水 食品工業(yè)用水水源或漁業(yè)用水時 還應(yīng)預(yù)測冰封期的環(huán)境影響 三級評價或評價時間較短的二級評價可只預(yù)測自凈能力最小時期的環(huán)境影響 預(yù)測階段一般分建設(shè)過程 生產(chǎn)運行和服務(wù)期滿后三個階段 所有建設(shè)項目均應(yīng)預(yù)測生產(chǎn)運行階段對地表水體的影響 并按正常排污和不正常排污 包括事故 兩種情況進(jìn)行預(yù)測 對于建設(shè)過程超過一年的大型建設(shè)項目 如產(chǎn)生流失物較多 且受納水體屬水質(zhì)級別要求較高 在 類以上 時 應(yīng)進(jìn)行建設(shè)階段環(huán)境影響預(yù)測 個別建設(shè)項目還應(yīng)根據(jù)其性質(zhì) 評價等級 水環(huán)境特點以及當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保要求 預(yù)測服務(wù)期滿后對水體的環(huán)境影響 如礦山開發(fā) 垃圾填埋場等 2 預(yù)測方法的選擇 盡量利用成熟 簡便并能滿足評價精度和深度要求的方法 定性分析法分為專業(yè)判斷法和類比調(diào)查法兩種 專業(yè)判斷根據(jù)專家經(jīng)驗推斷建設(shè)項目對水環(huán)境的影響 運用專家判斷法 激智法 幕景分析法和特爾斐法等 類比調(diào)查法是參照現(xiàn)有相似工程對水體的影響 來預(yù)測擬建項目對水環(huán)境的影響 擬建項目和現(xiàn)有污染物來源 性質(zhì)相似 并在數(shù)量上有比例關(guān)系 定性分析法主要用于三級和部分二級的評價項目和對水體影響較小的水質(zhì)參數(shù) 或解決目前尚無法取得必需的數(shù)據(jù)而難以應(yīng)用數(shù)學(xué)模型預(yù)測等情況 定量預(yù)測法常指應(yīng)用物理模型和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的預(yù)測 應(yīng)用水質(zhì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行預(yù)測是最常用的 二 水環(huán)境影響評價中常用的水質(zhì)模型 水質(zhì)預(yù)測模式從不同的角度考慮分類也不同 如從管理使用上可以劃分為河流模式 河口模式 湖泊模式 海洋模式 從水質(zhì)組分可以劃分為單組分模式 耦合模式 生態(tài)綜合模式 從系統(tǒng)狀態(tài)可以劃分為動態(tài)模式 靜態(tài)模式 從空間可以劃分為零維 一維 二維 三維模式 從研究對象可以劃分為水質(zhì)模式 PH模式 溫度模式 水土流失模式等 經(jīng)常遇到而其預(yù)測模式又不相同的四種污染物 持久性污染物是指在地表水中很難分解 沉淀或揮發(fā)的污染物 例如在懸浮物甚少 沉陷作用不明顯水體中無機(jī)鹽類 置金屑等 可以通過BOD與COD比值來判定 BOD COD 0 3 判別其為持久性污染物 非持久性污染物是指在地表水中由于生物作用而逐漸減少的污染物 例如耗氦有機(jī)物 BOD COD 3 則判別其為非持久性污染物 酸堿污染物指各種廢酸 廢堿等 表征酸堿污染物的水質(zhì)多數(shù)是PH值 廢熱主要由排放熱廢水所引起 表征廢熱的水質(zhì)參數(shù)是水溫 預(yù)測范圍內(nèi)的河段可以分為 充分混合段是指污染物濃度在斷面上均勻分布的河段 當(dāng)斷面上任意一點的濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的5 時 可以認(rèn)為達(dá)到均勻分布 混合過程段是指排放口下游達(dá)到充分混合以前的河段 上游河段是排放口上游的河段 混合過程段的長度可由于式估算 污染物在河流中的運動可以分 平流是指污水流在乎直河段吳平直線性流動 也稱滯流 屬于分子擴(kuò)散 分子擴(kuò)散系數(shù)Dm 10 8 10 9m2 s 湍流是指污水流在乎直河流呈彎曲線性流動 包括湍流擴(kuò)散和湍流彌散 其中湍流擴(kuò)散系數(shù)Dt 10 1 10 2m2 s 湍流彌散系數(shù)Dd 10 102m2 s 分子擴(kuò)散系數(shù)要比湍流擴(kuò)散系數(shù) 約為10 1 10 2m2 s 小得多 因此 一般河流中的分子擴(kuò)散作用可忽略不計 污染物在水體中分布的基本模式 1885年弗克提出分子擴(kuò)散定律 在各向同性的介質(zhì)中在一定方向上單位時間通過單位面積擴(kuò)散輸送的物質(zhì)的量與該斷面該物質(zhì)的濃度梯度成正比 即 分子擴(kuò)散的物質(zhì)質(zhì)量通量 分子擴(kuò)散系數(shù) 染物濃度沿曲面法線方向的梯度 物質(zhì)會向三個方向擴(kuò)散 三個面的通量可以寫成 ABCD A B C D 物質(zhì)量的差 其他方向 單位時間物質(zhì)的變化量可以用濃度來表示 靜態(tài)擴(kuò)散方程 當(dāng)水體處于運動狀態(tài)時 沿各方向的通量Fx Py Fz按下式計算 各方向的通量 如考慮到水中的污染物由于生化 物理 化學(xué)等作用引起降解 沉降 吸附或增生到可能增加稱為源 可能減少稱為匯 以 S表示 則得到河流水質(zhì)的基本模型 時間變化項 對流項 擴(kuò)散項 源 匯 對于連續(xù)排放源 另外 在河中橫向擴(kuò)散所用的時間和距離遠(yuǎn)大于豎向擴(kuò)散運動 橫向流速遠(yuǎn)小于縱向流速 1 完全混合模型 2 零維模型 3 一維水質(zhì)模型 4 BOD DO模型 常用的河流水質(zhì)模型 1 完全混合模型 C 廢水與河水混合后的濃度 mg L Cp 河流上游某污染物的濃度 mg LQp 河流上游的流量 m3 sCh 排放口處污染物的濃度 mg LQh 一排放口處的污水量 m3 s 應(yīng)用條件 河流是穩(wěn)態(tài)的 定常排污 河床截面積 流速 排污量不隨時間變化污染物在整個河段內(nèi)均勻混合 廢水中的污染物為持久性物質(zhì) 河流無支流和其他廢水進(jìn)入 某個建設(shè)項目 建成投產(chǎn)以后廢水排放量為2 5m3 s 廢水中含Pb的濃度為1000mg L 廢水排入一條河流中 河水的流量為100m3 s 該河上游含Pb的濃度為300mg L 問廢水排入河水中后 其污染程度如何 按完全混合考慮 2 零維模型 對于較淺 較窄的河流 如果不考慮污染物的降解項時 當(dāng)滿足符合下面兩個條件之一的環(huán)境問題可化為零維模型 1 河水流量與污水流量之比大于20 2 不需要考慮污水進(jìn)入水體的混合距離 3 不需要考慮降解項時 需要考慮時可以采用該模式分段模擬 有一條比較淺而窄的河流 有一段長1km的河段 穩(wěn)定排放含酚廢水1 0m3 s 含酚濃度為200mg L 上游河水流量為9m3 s 河水含酚濃度為0 河流的平均流速為40km d 酚的衰減速率常數(shù)k 21 d 求河段出口處的河水含酚濃度為多少 3 一維水質(zhì)模型 一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型 目前應(yīng)用最廣泛的模型 考慮彌散 如果污染物濃度只沿x軸方向變化 在y軸和z軸上濃度是均勻的 則可以簡化為一維模型 X 0C C0X C 0 忽略彌散的一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模型 在前述的條件下 如果河流較小 流速不大 彌散系數(shù)很小 近似地認(rèn)為D 0 這時水質(zhì)模型的微分方程變?yōu)?式中x u t 故上式變?yōu)?其解為 只要知道初始斷面河水中污染物的初始濃度和k1值 即可利用上式求下游某一點的濃度 此模型常用于預(yù)測易降解有機(jī)污染物在河流中的濃度變化 一個改擴(kuò)工