式法预测,而评价级别较高,对预测结果要求较严时,应选用此法。但污染物在 水中的化学、生物净化过程难于在实验中模拟。 (3)类比分析法调查与建设项目性质相似,且其纳污水体的规模、流态 水质也相似的工程。根据调査结果,分析预估拟建设项目的水环境影响。此种预 测属于定性或半定量性质。已建的相似工程有可能找到,但此工程与拟建项目有 相似的水环境状况则不易找到。所以类比调查法所得结果往往比较粗略,一般多 在评价工作级别较低,且评价时间较短,无法取得足够的参数、数据时,用类比 求得数学模式中所需的若干参数、数据 6.2.1.2预测条件的确定 (1)筛选拟预测的水质参数根据对建设项目的初步工程分析,可知此项目 排入水体的污染源与污染物情况。结合水环境影响评价的级别,工程与水环境两 者的特点,即可从将要排入水体的污染物中筛选水质预测参数 (2)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。两种排放情况均需确定污染物 排放源强以及排放位置和排放方式 (3)预测的设计水文条件在水环境影响预测时应考虑水体自净能力不同的 多个阶段。对于内陆水体,自净能力最小的时段一般为枯水期,个别水域由于面 源污染严重也可能在丰水期,对于北方河流、冰封期的自净能力很小,情况特殊。 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七天枯 水流量,河流多年平均枯水期月平均流量等。 (4)水质模型参数和边界条件(或初始条件)在利用水质模型进行水质预 测时,需要根据建模、验模的工作程序确定水质模型参数的数值。确定水质模型 参数的方法有实验测定法、经验公式估算法、模型实定法、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、有限时段等排放,还需要确定初始条件。 622常用的河流水环境影响预测方法 622.1正常设计条件下河流稀释混合模型 (1)点源,河水、污水稀释混合方程对于点源,河水和污水的稀释混合方 程为 CPOP+CeOE (62-1) 式中C——完全混合的水质浓度,mgL; Q—上游来水设计水量,m3/s Cp-一设计水质浓度,mg
174 式法预测，而评价级别较高，对预测结果要求较严时，应选用此法。但污染物在 水中的化学、生物净化过程难于在实验中模拟。 （3）类比分析法 调查与建设项目性质相似，且其纳污水体的规模、流态、 水质也相似的工程。根据调查结果，分析预估拟建设项目的水环境影响。此种预 测属于定性或半定量性质。已建的相似工程有可能找到，但此工程与拟建项目有 相似的水环境状况则不易找到。所以类比调查法所得结果往往比较粗略，一般多 在评价工作级别较低，且评价时间较短，无法取得足够的参数、数据时，用类比 求得数学模式中所需的若干参数、数据。 6.2.1.2 预测条件的确定 （1）筛选拟预测的水质参数 根据对建设项目的初步工程分析，可知此项目 排入水体的污染源与污染物情况。结合水环境影响评价的级别，工程与水环境两 者的特点，即可从将要排入水体的污染物中筛选水质预测参数。 （2）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。两种排放情况均需确定污染物 排放源强以及排放位置和排放方式。 （3）预测的设计水文条件 在水环境影响预测时应考虑水体自净能力不同的 多个阶段。对于内陆水体，自净能力最小的时段一般为枯水期，个别水域由于面 源污染严重也可能在丰水期，对于北方河流、冰封期的自净能力很小，情况特殊。 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七天枯 水流量，河流多年平均枯水期月平均流量等。 （4）水质模型参数和边界条件（或初始条件） 在利用水质模型进行水质预 测时，需要根据建模、验模的工作程序确定水质模型参数的数值。确定水质模型 参数的方法有实验测定法、经验公式估算法、模型实定法、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、有限时段等排放，还需要确定初始条件。 6.2.2 常用的河流水环境影响预测方法 6.2.2.1 正常设计条件下河流稀释混合模型 （1）点源，河水、污水稀释混合方程 对于点源，河水和污水的稀释混合方 程为： P E P P E E Q Q C Q C Q C + + = （6.2-1） 式中 C——完全混合的水质浓度，mg/L； QP——上游来水设计水量，m3 /s； CP——设计水质浓度，mg/L；
Q一污水设计流量,m3/s CE与设计排放浓度,mgL。 (2)非点源方程对于沿程有非点源(面源)分布入流时,可按下式计算河 段污染物的浓度: CPOp +CeDE Os (62-3) 式中,W—一沿程河段内(x=0到x=xs)非点源汇入的污染物总负荷量,kgd Q一下游ⅹ距离处河段流量, QS沿程河段内(x=0到x=xs)非点源汇入的污染物总负荷量,m3s x一控制河段总长度,km; x一沿程距离(0≤x≤xs),km。 3)考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型上述方程既适合于溶解态、颗 粒态的指标,又适合于河流中的总浓度,但是要将溶解态和吸附态的污染指标耦 合考虑,应加入分配系数的概念 分配系数Kp的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。 (6.2-4) 式中,C—一溶解态浓度,mg/L x—单位质量固体颗粒吸附的污染物质量,mgkg 分配系数,L/ 对需区分溶解态浓度的污染物,可用下式计算: 1+K·SS×10 式中,C—一溶解态浓度,mg/L Cr一总浓度 悬浮固体浓度,mg/L KP——分配系数,Lmg
175 QE——污水设计流量，m3 /s； CE——与设计排放浓度，mg/L。 （2）非点源方程 对于沿程有非点源（面源）分布入流时，可按下式计算河 段污染物的浓度： Q W Q C Q C Q C P P E E S 86.4 + + = （6.2-2） x x Q Q Q Q S S P E = + + （6.2-3） 式中，WS——沿程河段内（x＝0 到 x＝xS）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（x＝0 到 x＝xS ）非点源汇入的污染物总负荷量，m3 /s； xS——控制河段总长度，km； x——沿程距离（0≤x≤xS），km。 （3）考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型 上述方程既适合于溶解态、颗 粒态的指标，又适合于河流中的总浓度，但是要将溶解态和吸附态的污染指标耦 合考虑，应加入分配系数的概念。 分配系数 Kp 的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。 C X KP = （6.2-4） 式中，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/kg； KP——分配系数，L/mg。 对需区分溶解态浓度的污染物，可用下式计算： 6 1 10− + = K SS C C P T （6.2-5） 式中，C——溶解态浓度，mg/L； CT——总浓度，mg/L； SS——悬浮固体浓度，mg/L； KP——分配系数，L/mg
6.2.2.2河流的一维稳态水质模式 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 a(Ac) a(@C) a (DLA)+A((SL +SB)+As 式中:A—一河流横断面面积 Q河流流量 C—水质组份浓度 D—综合的纵向离散系数 S—一直接的点源或非点源强度 SB一上游区域进入的源强 Sk一动力学转化率,正为源,负为汇 设定条件:稳态(=0),忽略纵向离散作用,一阶动力学反应速率K,河 流无侧傍入流,河流横断面面积为常数,上游来流流量Qa,上游来流水质浓度 污染源排放流量Q,污染物排放浓度C,则上述微分方程的解为: C=Co exp(k/86400u) (62-7) 式中:C0=(Cn·Q+C·Q2)/(Q+Q) 阶动力学反应速度,1d; 河流流速,m/s; x—一沿河流方向距离,m C一下游距污染源(排放口)为x处的水质浓度,mg/L。 6.2.2.3 Streeter- Phelps模式 S-P模型是硏究河流溶解氧与BOD关系的最早的、最简单的耦合模型。S-P 模型迄今仍得到广泛地应用,也是研究各种修正模型和复杂模型的基础。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 K,C
176 6.2.2.2 河流的一维稳态水质模式 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： L A SL SB ASK x C D A x x QC T AC + + + = + ( ) (( ) ( ) ( ) （6.2-6） 式中：A——河流横断面面积； Q——河流流量； C——水质组份浓度； 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（ = 0 t ），忽略纵向离散作用，一阶动力学反应速率 K，河 流无侧傍入流，河流横断面面积为常数，上游来流流量 Qu，上游来流水质浓度 Cu，污染源排放流量 Qe，污染物排放浓度 Ce，则上述微分方程的解为： C＝C0 exp（−kx/86400u） （6.2-7） 式中：C0＝（Cu·Qu＋Ce·Qe）/（Qu＋Qe）； K——一阶动力学反应速度，1/d； u——河流流速，m/s； x——沿河流方向距离，m； C——下游距污染源（排放口）为 x 处的水质浓度，mg/L。 6.2.2.3 Streeter-Phelps 模式 S-P 模型是研究河流溶解氧与 BOD 关系的最早的、最简单的耦合模型。S-P 模型迄今仍得到广泛地应用，也是研究各种修正模型和复杂模型的基础。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 + − − − − − = = − u x D K u x K u x K K K K C D u x C C K 86400 exp 86400 exp 86400 exp 86400 exp 1 2 0 2 2 1 1 0 0 1
(6.2-8) 其中C0=(CPQP+CEQ)/(Q+Q) Do=(DPOP+DEQE)/(OP+OE) (6.2-10) 式中,D一亏氧量即DO-DO,mg/L; D——计算初始断面亏氧量,mg/L 上游来水中溶解氧亏值,mgl D—一污水中溶解氧亏值,mg/L ur—一河流断面平均流速,m/s x一沿程距离,m K1一一耗氧系数,ld C—一沿程浓度,mg/L DO—一溶解氧浓度,mg/L: DO—饱和溶解氧浓度,mg/L; K1一耗氧系数,l/d K2—复氧系数,l/d DO DO浓度 DO BOD iC 距离 图6.2-1氧垂曲线示意图 沿河水流动方向的溶解氧分布为一悬索型曲线,通常称为氧垂曲线,如图 62-1所示。氧垂曲线的最低点C称为临界氧亏点,临界氧亏点处的亏氧量称为最 大亏氧值。在临界亏氧点左侧,耗氧大于复氧,水中的溶解氧逐渐减少:污染物 浓度因生物净化作用而逐渐减少。达到临界亏氧点时,耗氧和复氧平衡:临界点 右侧,耗氧量因污染物浓度减少而减少,复氧量相对増加,水中溶解氧增多,水 质逐渐恢复。如排入的耗氧污染物过多将溶解氧耗尽,则有机物受到厌氧菌的还 原作用生成甲烷气体,同时水中存在的硫酸根离子将由于硫酸还原菌的作用而成 为硫化氢,引起河水发臭,水质严重恶化。临界氧亏点ⅹc的位置为
177 （6.2-8） 其中 C0＝（CPQP＋CEQE）/（QP＋QE） （6.2-9） D0＝（DPQP＋DEQE）/（QP＋QE） （6.2-10） 式中，D——亏氧量即 DOf −DO，mg/L； D0——计算初始断面亏氧量，mg/L； DP——上游来水中溶解氧亏值，mg/L； DE——污水中溶解氧亏值，mg/L； u——河流断面平均流速，m/s； x——沿程距离，m； K1——耗氧系数，l/d； C——沿程浓度，mg/L。 DO——溶解氧浓度，mg/L； DOf——饱和溶解氧浓度，mg/L； K1——耗氧系数，l/d； K2——复氧系数，l/d。 图 6.2-1 氧垂曲线示意图 沿河水流动方向的溶解氧分布为一悬索型曲线，通常称为氧垂曲线，如图 6.2-1 所示。氧垂曲线的最低点 C 称为临界氧亏点，临界氧亏点处的亏氧量称为最 大亏氧值。在临界亏氧点左侧，耗氧大于复氧，水中的溶解氧逐渐减少；污染物 浓度因生物净化作用而逐渐减少。达到临界亏氧点时，耗氧和复氧平衡；临界点 右侧，耗氧量因污染物浓度减少而减少，复氧量相对增加，水中溶解氧增多，水 质逐渐恢复。如排入的耗氧污染物过多将溶解氧耗尽，则有机物受到厌氧菌的还 原作用生成甲烷气体，同时水中存在的硫酸根离子将由于硫酸还原菌的作用而成 为硫化氢，引起河水发臭，水质严重恶化。临界氧亏点 xc 的位置为：