地表水环境影响评价技术导则

第四章 地表水环境影响评价第一节 地表水的污染和自净地表水是河流、河口、湖泊（水库、池塘）、海洋和湿地等各种 水体的统称，是地球水资源的重要组成部分。一、地表水资源地球水 97%的水是海水，剩余3%的淡水中 2.977%是以冰川或冰 川的形式存在，只有 0.003%的淡水是可为人类直接利用的，包括土 壤水、可开采地下水、水蒸气、江河和湖泊水等。只要人类不过度开 采和滥用并适当的保护，这些淡水资源通过水循环和自净过程还是可 以满足人类对水的需求的。水循环过程示意图如图4-1.二、水体污染 人类活动和自然过程的影响可使水的感官性状（色、嗅、味、透 明度等）、物理化学性质（温度、氧化还原电位、电导率、放射性、 有机和无机物质组分等）、水生物组成（种类、数量、形态和品质等）， 以及底部沉积物的数量和组分发生恶化、破坏水体原有的功能，这种 现象称为水体污染。按排放形式不同,将水体污染分为点污染源和非点污染源。1. 点污染源 是指由城市和乡镇生活污水和工企业通过管道和沟渠收集排入 水体的废水。居住区生活污水量 Q 计算式（4-1）：sQ = qNKs（4-1）s 86400式中：Q 居住区生活污水量，L/s；sq每人每日的排水定额，L/（人.d）;N设计人口数K 总变化系数（1.51.7）。s工业废水 Q 按式（ 4-2）估算：3600t式中：m单位产品废水量，L/t；M该产品的日产量，t;K 总变化系数，根据工艺或经验决定it 工厂每日工作时数， h.某些工业的污染物排放系数见表 41。2. 非点污染源又称面源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降 水通过沟渠进入水体的废水。(1) 城市非点污染源负荷估计:不同区域径流系数见表 4-2(2) 农田径流污染负荷估算3.水体污染物 由点源和非源排入水体的主要污染物可分为：耗氧有机污染物、 营养物、有机毒物、重金属、非金属无机毒物、病原微生物、酸碱污 染物、石油类、热量和放射核素等。三、水体自净 水体可以在其环境容量范围内，经过自身的物理、化学和生物作 用，使受纳的污染物浓度不断降低，逐渐恢复原有的水质，这种过程 叫水体自净。水体自净可以看作是污染物在水体中迁移、转化和衰减 有过程。1 迁移和转化作用包括：推流迁移、分散稀释、吸附沉降等方面2 衰减变化包括：1)污染物的好氧生化衰减过程 见图 4-22)有机污染物的好氧生化降解3)硝化作用4)温度影响5)脱氮作用6)硫化物的反应7)细菌衰减作用8)重金属和有机毒物的衰减作用四、水体的耗氧与复氧过程1. 耗氧过程水体中的溶解氧在以下过程中被消耗1)碳化需氧量衰减耗氧2)含氮化合物硝化耗氧3)水生植物呼吸耗氧4)水体底泥耗氧2. 复氧过程：大气复氧、光和作用五、水温变化过程第二节 河流和河口水质模型从理论上说，污染物在水中的迁移、转化过程要用到三维水质模 型预测描述。但实际应用的是一维和二维模型。一维模型常用于污染 物浓度在断面上比较均匀分布的中小型河流水质预测；二维模型常用 于污染物浓度在垂向比较均匀，而在纵向（X轴）和横向（Y轴）分 布不均匀的大河。对于小型湖泊还可采用更简化的零维模型，即在该 水体内污染物浓度时均匀分布的。一、河流中污染物的混合和衰减模型1. 完全混合模型一股废水排入河流后能与河水迅速完全混合，则混合后的污染物 浓度（C）为：C= QpC” + QhCh（4-31）Q + Qph式中： Q 河流的流量， m3 /s;hC 排污口上游河流中污染物浓度， mg /L;hQ 排入河流的废水流量， m3/s;pQ 废水中污染物浓度， mg /L。p例 4-12. 一维和多维模型在河流的流量恶化其他水文条件不变得稳态条件下，可以采用一维模型进行预测。根据物质平衡原理，一维模型可写作：E 空 一 u 生 一 Kp =0（4-32）x dx 2x dx对于非持久性或可降解污染物，若给定x=0时，C= C，式（4-32）0 得解为：C=C exp旦（1- ：1 + 4KMx）（4-33）02 Mu 2x对于一般条件下的河流，推流形成的污染物迁移作用要比弥散作 用大很多，在稳态条件下，弥散作用可以忽略，则有 ：C=C exp（- Kx）（4-34）0u式中：u河流的平均流速，m/d或m/s;M废水与河水的纵向混合系数，m?/d或mz/sxK污染物的衰减系数，1/d或1/s;x 河水（从排放口）向下游流经的距离， m.例 4-2：3. 污染物与河水完全混合所需距离 污染物从排放口排出后要与河水完全混合需一定的纵向距 离，这段距离称为混合过程段，其长度为 x。当采用河中心排放时：x=0.1UxB2（4-35）Mx在岸边排放时：x= .4uB 2（4-36）Mx二、BODDO耦合模型SP模型基本假设:河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧 都是一级反应；反应速度是定常的；河流中的耗氧是由BOD 衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。SP模型是关于BOD和DO的耦合模型，可以写作：dL =-K L（4-37）dt 1dD = K LK D（4-38）dt 12式中：L河水中的BOD值，mg/L;D河水中的氧亏值，mg/L；K 河水中 BOD 衰减（耗氧）系数， 1/d;1K 河流复氧系数， 1/d;2 t 河水的流行时间。其解析式为：L=L e-Kt（4-39）01D= KiL e-Kt -e-kt +D e-kt（4-40）K K 12 o 221 式中：L河流起始点的BOD值； 0D 河流起始点的氧亏值。0 式（4-40）表示河流的氧亏变化规律。如果以河流的溶解氧来表示，则DO=DO -D= DO - KiLo e-Kt-e-Kt-D e-Kt（4-41）ff K K 12 o 221 式中：DO河流中的溶解氧浓度；DO 饱和溶解氧浓度。f式（4-41）称为SP氧垂公式，根据式（4-41）绘制的溶解氧沿程变化曲线，又称氧垂曲线（见图 4-3）。在溶解氧浓度最低的点临界点，河水的氧亏值最大，且变化速率为零，则4-42)4-43)4-44)dD = K LK D=0dt 12D = KL e-Ktc K o 1 c2式中： D 临界点的氧亏值； 由起始点到达临界点的流行时间临界氧亏发生的时间 t 可以由下式计算：ct =ln幺1 Do（K2 一K1）c K K KL K121o 1三、污染物在河口中的混合和衰减模型四、河口和河网水质模型河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。例如长江口为河 口。第三节 湖泊（水库）水质数学模型 湖泊是天然形成的，水库是由于发电、蓄洪、航运、灌溉等目的 拦河筑坝人工形成的，他们的水流状况类似。在大多数时间里，湖泊与水库的水质呈竖向分层状态，如图 4-5 所示。图4-6 反映湖中的热分层，下层水温较稳定，表层受气温影响， 斜温层为过渡区。一、完全混合模型二、卡拉乌舍夫扩散模型第四节 水质模型的标定一、混合系数估算1）一个流量恒定、无河湾的顺直河段，如果河宽很大，而水4-64）深相对较浅，其垂向、横向、和纵向混合系数 M 、M 、M 可按下 zyx 式估算。M = a Hu*zz（4-65）Hu EMBED Equation.3M =a Hu EMBED Equation.3 yyM EMBED Equation.3 = EMBED Equation.3（4-66）式中：H平均水深，m;u * 摩阻流速（剪切流速）， m/s;U* = ：gHII水力坡度；g 重力加速度。一般河流度a在0.067左右。a =0.10.2。根据我国的一zy些史册数据，可得a =（0.058H+0.0065B）/H,式中H、B为河流断面的y平均水深和水面宽度。对于河宽1560米河流多数a =140300。x（2）泰勒（Taylor）公式（可用于河流与河口）M =（0.058H+0.0065B） HT B/HW100（4-67）yv（3）艾尔德（Elder）公式（适用于河流）M =5.93H HI（4-68）x2. 示踪试验示踪物质有无机盐（N Cl、liCl）、荧光染料（如若丹明W）和放a 射性同位素，示踪物质的选择应满足如下要求：测定简单、准确、经 济，对环境无害。3. 经验数据二、耗氧系数K的估值11. 实验室测定值修正法2. 两点法利用式（4-13 ）的关系，通过测定河流上、下游两断面的C 值BOD 求 K 。1K =864u ln cboda（4-72）1 x CBOD,B式中：C 、C河流上游断面A和下游段面B处的BODBOD, ABOD,B浓度；t 两个断面间的流行时间。三、耗氧系数 K 的估值2四、多系数同时估算法第五节 开发行为对地表水影响的识别 建设项目和区域或流域开发行动在其建设期、运行期和服务期满 都会有不同性质和程度的影响。一、工业建设项目1 .建设期影响2. 运行期影响石油冶炼工业、钢铁工业、铝和有色金属生产、化学工业、食品 工业、制浆和造纸业。二、水利工程三、农业和畜牧业开发四、矿业开发五、城市污水处理厂和垃圾填埋场第六节 地表水环境影响预测和评价 一、工作程序、评价等级和评价标准1 技术工作程序 见图4 82.评价等级的划分环境影响评价技术导则一一地表水环境(HJ/T2.3 9 3),根据拟建项目排放的废水量、废水组分复杂程度、废水中污 染物的迁移、转化和衰减变化特点以及受纳水体规模和类别，将地表 水环境影响评价分为三级。3评价标准(1) 地表水环境质量标准(GB3838 2002)(2) 工业企业设计卫生标准(TJ 3 6 7 9 )(3) 污水综合排放标准(GB8978 1996) 二、工程分析、环境调查和俄水质现状评价 1工程分析和影响识别(1) 项目特征与地表水水量和水质的关系(2) 评价因子的筛选，一种评价评价因子对应一种水质参数或 一种污染物，它反映拟建项目对水体的一种影响。2评价水域的污染源调查和评价 3地表水水质监测调查 4水质现状评价水质现状评价常采用指数法。(1) 评价标准：地表水的评价标准采用GHZB1 1999 或相应地方标准；(2) 水质参数的取值：实际工作中，取平均值与最大值的均方 根作评价参数值，即C=( C2max + C2 ) 2(4 79)式中：C某参数的评价浓度值;C 某参数监测数据(共k个)的平均值；C 某参数监测数据集中的最大值。max(3) 单项水质参数评价：采用标准型指数单元:I = Cj(4-80)j Csi由于溶解氧和 pH 与其他水质参数的性质不同采用不同的指数单 元。 溶解氧的标准型指数单元：tI DO - DO I=f匚Dq DO - DOfs= 10-9 DOj ,DOsDO 2DOj(4 81)IDOj式中：IDOjDODO VDOj(4-82)j 点的溶解氧浓度标准型指数单元饱和溶解氧浓度，计算式为：DO f = 31大气压力为101 kPa)T水温，oC；DO j j点的溶解氧浓度；DO 溶解氧的评价标准s pH的标准型指数单元：I = 7.0-, pHW7.0(4-83)pH ,j 7.0 - pHsdI = pHj- 7.0 ,pH7.0；(4-84)ph，j pH - 7.0su式中：Ij点的pH标准指数单元；pH , jpHj点的pH监测值；pH 评价标准中规定的pH值下限； sdpH评价标准中规定的pH值上限。su水质参数的标准型指数单元大于“1”，表明该水质超过了规定 的水质标准，已经不能满足使用功能的要求。(4) 多项水质参数综合评价法三、地表水环境影响预测1 .预测条件的确定(1) 预测范围：与已确定的评价范围相一致。(2) 预测点的确定：为了全面反映拟建项目对该范围内地表水 环境影响，一般选取以下地点位预测点。 已确定的敏感点； 环境现状监测点，以利于进行对照； 水文条件和水质突变处的上、下游，水源地，重要水工建筑物 及水文站附近； 在河流混合过程段选择几个代表性段面； 排污口下游可能超标的点位附近。(3) 预测时期：地表水预测时期丰水期、平水期、和枯水期三 个时期。(4) 预测阶段：一般分建设过程、生产运行和服务期满后三个 阶段。2预测方法的选择(1) 定型分析法：有专业判断法和类比调查法两种。(2) 定量预测法：是指应用物理模型和数学模型预测。3污染源和水体的简化(1)污染源的简化： 排放形式的简化：排放形式分点源和非点源两种，但以下情况 可简化为均布的非点源：A. 无组织排放和均布排放源(如垃圾填埋场及农田)；B. 排放口很多且间距较近，最远两排污口间距小于预测河段或湖 (库)岸边长度的 1/5 时。 排入河流的两排放口距离较近，可简化为一个，其位置假设在 两者之间，其排放量为两者之和。 排入小型湖(库)的两排放口距离较近，可简化为一个，其位 置假设在两者之间，其排放量为两者之和。 当两个或多个排放口间距或面源范围小于沿方向差分网格的 步长时，可以简化为一个。以上提到排放口远近的判别可按：两排污口距离小于或等于预测 河段长度 1/20 为近；两排污口距离大于预测距离的 1/5 为远。（2）地表水环境简化 河流的简化：将河流简化为矩形平直河流，矩形弯曲河流和非 矩形河流等三类。 湖泊（水库）的简化：湖泊（水库）可分大湖（库）、小湖（库） 和分层湖（库）三类，小湖（库）可采用沃兰伟德模型或卡拉乌舍夫 模型。水深超过15m，存在斜温层的湖（库）按分层湖（库）对待。4. 预测工作（1）一般原则（2）河流和湖（库）水质预测：应用本章第一、二节的各种模 型。第七节 地表水环境影响的平价 水环境影响评价是在工程分析和影响预测基础上，以法规、标 准为依据解释拟建项目引起水环境变化的重大性，同时辨识敏感对象 对污染物排放的反应；对拟建项目的生产工艺、水污染防治与废水排 放方案等提出意见；提出避免、消除和减少水体影响的措施和对策建 议；最后提出评价结论。1评价重点和依据的基本资料（1）各应结合建设、运行和服务期满三个阶段的不同情况对所有 预测点和所有预测的水质参数进行环境影响重大性的评价，但应抓住 重点。如空间方面，水文要素和水质急剧变化处、水域功能改变处、取 水口附近等应作为重点；水质方面，影响较大的水质参数应作为重点。（2）进行评价的水质参数浓度应是其预测的浓度与基线浓度之 和。（3）了解水域的功能，包括现状功能和规划功能。（4）评价建设项目的地面水环境影响所采用的水质标准应与环境现状评价相同。(5) 向已超标的水体排污时，应结合环境规划酌情处理或由环保 部门事先规定排污要求。2判断影响重大性的方法(1)规划中有几个建设项目在一定时期(如5年)内兴建并且向 同一地表水环境排污的情况可以采用自净利用指数法进行单项评价。jPi丿 ZP-丿 ZjiP-isP式中：Pi,j,Phi,j,Psi分别为j点污染物i的浓度，j点 上游i的浓度和i的水质标准；入一自净能力允许利用率。溶解氧的自净利用指数为：PDO,j_ PDO .j_ PDODOhjs式中：PDO ,PDO , PDO 分别为 j 点上游和 j 点的溶解氧hjjs值，以及溶解氧的标准。自净能力允许利用率入应根据当地水环境自净能力的大小、现在 和将来的排污状况以及建设项目的重要性等因素决定，并应征得主管 部门和有关单位同意。当PijWl时说明污染物I在j点利用的自净能力没有超过允 许的比例；否则说明超过允许利用的比例，这时的Pij值即为超过允 许利用的倍数，表明影响是重大的。(2)当水环境现状已经超标，可以采用指数单元法或综合指数法 进行评价。具体方法：将由拟建项目时预测数据计算得到的指数单元或综合 评价指数值与现状值(基线值)求得的指数单元或综合指数值进行比 较。根据比值大小，采用专家咨询法和征求公众与管理部门意见确定 影响的重大性。3对拟建项目选址、生产工艺和废水排放方案的评价 生产工艺主要是通过工程分析发现问题，如有条件，应采用清洁 生产审计进行评价。4消除和减轻负面影响的对策对环保措施的建议一般包括污染消减措施和环境管理措施 两部分。(2) 常用消减措施(3) 提出拟建项目建设和投入运行后的环境监测的规划方案与管 理措施。5提出评价结论 在环境影响识别、水环境影响预测和采取对策措施的基础上，得 出拟建项目对地表水环境的影响是否能够承受的结论