水的环境影响评价教学课件

地面水环境的基本概念地面水环境的基本概念地表水环境评价基本思路水环境n水体海洋、河流、湖泊、水库、地下水n水、水生生物、底质等n用途不同，对水体有不同要求n实际上，除了对水质进行评价外，对水生生物、底质等也应该进行评价地表水环境影响评价的主要任务n明确工程项目的性质n划分评价等级n环境现状调查与评价n建设项目工程污染分析n环境影响预测与评价n控制方案与环保措施地表水环境影响评价等级n建设项目的排污量n建设项目污水水质的复杂程度n地表水域规模n地表水水质要求地表水环境影响评价等级n划分为三级n低于第三级地表水环境影响评价条件的建设项目，不必进行地表水环境影响评价，只需按照环境影响报告表的有关规定，简要说明所排放的污染物类型和数量、给排水状况、排水去向等，并进行一些简单的环境影响分析。评价等级确定中有关指标的确定n污水排放量中不包括间接冷却水、循环水以及其它含污染物极少的清净下水的排放量，但包括含热量大的冷却水的排放量n污水水质的复杂程度q复复杂杂：污染物类型数3，或者只含有两类污染物，但需预测其浓度的水质参数数目10；q中中等等：污染物类型数=2，且需预测其浓度的水质参数数目10；或者只含有一类污染物，但需预测其浓度的水质参数数目7；q简单：简单：污染物类型数=1，需预测浓度的水质参数数目7。地表水域规模的确定原则n河流与河口，按建设项目排污口附近河段的多年平均流量或平水期平均流量划分为：大河：大河：150m3/s;中河：中河：15150m3/s;小河：小河：15m3/s。n湖泊和水库，按枯水期湖泊或水库的平均水深以及水面面积划分为：当平均水深10m时：大大湖湖（库库）：25km2；中中湖湖（库库）：2.525km2；小湖（库）：小湖（库）：2.5km2。当平均水深10m时：大大湖湖（库库）：50km2；中中湖湖（库库）：550km2；小湖（库）：小湖（库）：5km2。地表水环境现状调查n调查范围与时间n调查内容q水文调查与水文测量q现有污染源调查n水质调查与监测q水质调查参数的选择q水质取样原则与方式q水质调查取样的次数以半圆计算以半圆计算地表水环境调查内容n水文调查与水文测量q以收集资料为主q需补充测量时，应在枯水期进行q水文测量的内容与拟采用的环境影响预测方法密切相关。q与水质调查同步进行的水文测量，原则上只在一个时期内进行q水文调查与水文测量的内容应根据评功等级、水体的规模决定n现有污染源调查水质调查与监测n水质调查参数的选择q所选择的水质参数包括现两类；一类是常规水质参数，它能反映水域水质一般状况；另一类是特征水质参数，它能代表建设项目将来排放的水质。q常规水质参数以pH、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、凯氏氮或非离子氨、酚、氰化物、砷、汞、铬（六价）、总磷以及水温为基础n水质取样原则与方式n水质调查取样的次数水质取样原则与方式n在调查范围的两端应布设取样断面，调查范围内重点保护对象附近水域应布设取样断面。n水文特征突然化（如支流汇入处等）、水质急剧变化处（如污水排入处等）、重点水工构筑物（如取水口、桥梁涵洞等）附近、水文丫附近等应布设样断面。n在拟建成排污口上游500m处应设置一个取样断面。n【监测断面布设原则监测断面布设原则】应在水质、水量发生变化及水体不同用途的功能区处设置监测断面，并且应考虑实际情况，以最少的断面数量反应最大的环境信息，同时考虑监测断面采样时的可行性和方便性。n（1）大量废水排入河流的居民区、工业区上下游；n（2）湖泊、水库的主要出入口；n（3）饮用水源区、水资源区域等功能区；n（4）入海河流的河口处、较大支流汇合口上游和汇合后与干流混合处；n（5）国际河流出入国际线的出入口处；n（6）尽可能与水文测量断面重合。n【监测断面的布设方法监测断面的布设方法】n1）无支流汇入情况下监测断面设置方法：对照断面，控制断面，消减断面。n有支流汇入情况下监测断面设置方法n【监测垂线的布设监测垂线的布设】n布设依据是河面的宽度，与基础资料收集呼应：河宽100m时，河宽1500m时监测垂线的布设情况分别如图所示。河宽100m时地表水监测垂线设置河宽1500m时地表水监测垂线设置n【监测点的布设监测点的布设】布设依据是河流深度，与基础资料收集呼应。n在地表水监测垂线上设置监测点n【监测时间和采样频次的确定监测时间和采样频次的确定】n（1）饮用水源地全年采样监测12次，采样时间根据具体情况选定。n（2）对于较大水系干流和中、小河流，全年采样监测次数不少于6次。采样时间为丰水期、枯水期和平水期，每期采样两次。流经城市或工业区，污染较重的河流，游览水域，全年采样监测不少于12次。采样时间为每月一次或视具体情况选定。底质每年枯水期采样监测一次。n（3）设有专门监测站的湖泊、水库、每月采样监测一次，全年不少于12次。其他湖、库全年采样监测两次，枯、丰水期各1次。有废（污）水排入，污染较重的湖、库应酌情增加采样次数。n（4）背景断面每年采样监测一次，在污染可能较重的季节进行。n（5）排污渠每年采样监测不少于3次。n（6）海水水质常规监测，每年按丰、平、枯水期或季度采样监测24次。n【水质调查取样方式】n一级评价：每个取样点的水样均应分析，不取混合样。n二级评价：需要预测混合过程段水质的场合，每次应将该段内各取样断面中每条垂线上的水样混合成一个水样。其他情况每个取样断面每次只取一个混合水样，即将断面上各处所取水样混匀成一个水样。n三级评价：原则上只取断面混合水样。水质调查取样的次数n在所规定的不同规模河流、不同评价等级的调查时期中，每期调查一次，每次调查三四天；n至少有一天对所有已选取定的水质参数取样分析；n一般情况，每天每个水质参数只取一个样，在水质变化很大时，应采用每间隔一定时间采样一次的方法。地表水环境质量现状评价地表水环境质量现状评价方法1单因子指数法一般水质因子的单因子标准指数DO的标准指数，标准指数1时，表明该水质参数超过了规定的水质标准，不能满足使用功能的要求pH的标准指数IpH,jj点的pH标准指数；pHjj点的pH监测值；pHsd评价标准中pH的下限值；pHsu 评价标准中pH的上限值。IDOj j点的DO标准指数；DOjj点的DO实测浓度，mg/L；DOsDO的评价标准，mg/L；DOf饱和DO浓度，mg/L。DOf=468/(31.6+T)环境现状调查与评价2、多项水质参数综合评价名称表达式符号解释幂指数法Siji污染物在j点的标准指数；Wii污染物的权重。加权平均法向量模法算术平均法地表水环境质量现状评价方法内梅罗水质指数法内梅罗水质指数法n应用条件：考虑各污染物的平均污染水平；个别污染物的最大污染情况，水的用途n方法：nPIj=【（maxCi/Sij）2+（1/nCi/Sij）2】1/2nPI=W1*PI1+W2*PI2+W3*PI3nW1、2、3是水体在利用中不同用途所占份额有机污染综合评价法有机污染综合评价法An应用条件：氨氮和溶解氧饱和百分率之间的相互关系，有机污染综合平均值An方法：nA=(BODi/BOD0)+(CODi/COD0)+(NH3-Ni/NH3-N0)-（DOi/DO0）n评价以有机污染物为主的情况，评价因子只有四种n水质指数水质指数(WQI)n应用条件：11种水质参数：DO,BOD5，浑浊度，总固体，硝酸盐，磷酸盐，pH，温度，大肠菌群，杀虫剂，有毒元素，由专家投票确定每一种参数的相对重要性系数。n方法：nWQI=WiPinPi值大表示水质好，Pi值小表示水nROSS水质指数水质指数n应用条件：4种水质参数：DO,BOD5，氨氮，总固体。不同参数赋予不同的权重。DO（2）,BOD5（3），氨氮（3），总固体（2）。n方法：nWQI=分级值/权重值nWQI取整数值，将水质指数分成从010的11个等级，数值越大表示水质越好。n分级型指数分级型指数n应用条件：与我国国家地表水环境质量标准相配套的方法。n方法：n将水质分为6级，前3级与现行地表水水质标准的一、二、三级相同，对超过地表水三级标准的污染水质分为轻、中、重污染三级。多项水质参数综合评价n模糊综合评判方法n模糊聚类方法n灰关联分析方法n灰色聚类方法n物元分析方法n集对分析方法n神经网络方法n遗传算法n等等水环境影响预测与评价水环境影响预测与评价n预测范围：与地表水环境现状调查的范围相同或略小n预测原理自净作用n预测方法数学模型、物理模拟、类比调查n评价将预测结果与环境质量标准对比物理自净化学自净预测方法n数学模型：最为常规的方法，具有预测功能，但依赖参数的有效性及模型的合理性。n物理模拟：相似原理，但花费较高，且只能模拟个别几种情况，有些实际条件在实验中很难体现。n类比调查：只适合低级别的情况，一般不用。水质模型n完全混合模型n零维水质模型n点源1-D水质模型n点源2-D水质模型n非点源污染模拟模型n关键是合适模型的选取及有关参数的获取完全混合模型n应用条件：q河流是稳态的，定常排污；q污染物在整个河段内均匀混合q废水中的污染物为持久性物质q河流无支流和其他废水进入一维水质模型n是目前应用最广的水质模型n其通式为：一维稳态水质模型n稳态：在均匀河段上定常排污条件下，河段横截面、流速、流量、污染物的输入量和弥散系数都不随时间变化。n同时污染物按一级化学反应，不考虑源和汇，则有如下解：忽略弥散的一维稳态水质模型n适用河流较小，流速不大，弥散系数很小情况，微分方程为：问题n向一条河流稳定排放污水，污水排放量Qp=0.2m3/s，BOD5浓度为30mg/L，河流流量Qh=5.8m3/s，河水平均流速v=0.3m/s，BOD5本底浓度为0.5mg/L，BOD5降解的速率常数k1=0.2d-1，纵向弥散系数D=10m2/s，假定下游无支流汇入，也无其他排污口，试求排放点下游5km处的BOD5浓度。解答n 污水排入河流后排放口所在河流断面初始浓度可用完全混合模型计算；n计算考虑纵向弥散条件下的下游5km处的浓度；n计算忽略纵向弥散条件下的下游5km处的浓度；n由本例，在稳态情况下，忽略弥散的结果与考虑弥散的结果十分接近。BOD-DO耦合模型S-P模型 水中有机物的分解、底泥中有机物的分解及水生生物的代谢作用等都要消耗河水中溶解氧(DO)，而河水中溶解氧的来源主要有大气复氧、水体中水生植物光合作用复氧等。在一维、稳态、均匀、无扩散的条件下，1925年，斯特里特费尔普斯基于下面的假定，导出了BOD-DO耦合模型：在水质基本方程中的源汇项S，只考虑好气微生物参加的BOD衰减反应，并认为这种反应是一级反应，符合一级反应动力学；对河水中的DO而言，认为耗氧的原因只是BOD的分解耗氧引起的，BOD的分解速率等于DO的减少速率，同时河水中DO的恢复速率与水的氧亏成正比，这种复氧作用只是大气复氧。BOD-DO耦合模型S-P模型S-P模型的解tc0复氧曲线耗氧曲线氧垂曲线饱和溶解氧浓度OsDcD0溶解氧DO时间t例题n一个拟建工厂，将废水经过处理后排入附近的一条河流中，已知现状条件下，河流中BOD5的浓度为2.0mg/L，溶解氧浓度为8.0mg/L，河水水温为20，河流流量为14m3/s；排放的工业废水，BOD5的浓度在处理前为800mg/L，水温为20，流量为3.5m3/s，废水排放前经过处理使溶解氧浓度为4.0mg/L；假定废水与河水在排放口附近迅速混合，混合后河道中平均水深达到0.8m，河宽为15.0m，参数k1(20)=0.23d-1，k2(20)=3.0d-1，若河流的溶解氧标准为5.0mg/L，计算工厂排出废水中允许进入河流的最高BOD5浓度。S-P的修正形式n托马斯(Thomas)模型q引入悬浮物沉降作用对BOD衰减的影响n杜宾斯坎普(DobinsCamp)模型q包括底泥的耗氧和光合作用的模型n奥康纳(OConnor)模型q进一步考虑了含氮污染物的影响二维水质模型其他水质模型n河流pH模型n热排放模型n非点源模型n水库、湖泊水质模型n海湾水质模型拟预测水质指标的确定n对河流，可以按下式将水质指标排序后从中选取：nISE越大说明建设项目对河流中该项水质指标的影响越大。模拟参数的确定方法n野外实地试验法：在河流中做扩散试验n室内试验法n模型优化法n经验系数法地表水环境评价结论地表水环境评价结论n评价建设项目的地表水环境影响的最终结果应得出建设项目在实施过程的不同阶段能否满足预定的地表水环境质量的结论。n有些情况不宜做出明确的结论，如建设项目恶化了地表水环境的某些方面，同时又改善了其它某些方面。这种情况应说明建设项目对地表水环境的正影响、负影响及其范围、程度和评价者的意见。地表水环境评价结论地表水环境评价结论n下面两种情况应做出可以满足地表水环境保护要求的结论：n（1）建设项目在实施过程的不同阶段，除排放口附近很小范围外，水域的水质均能达到预定要求；n（2）在建设项目实施过程的某个阶段，个别水质参数在较大范围内不能达到预定的水质要求，但采取一定的环保措施后可以满足要求。地表水环境评价结论地表水环境评价结论n下面两种情况原则上应做出不能满足地表水环境保护要求的结论：（1）地表水现状水质已经超标；（2）污染消减量过大以至于消减措施在技术、经济上明显不合理。关于地表水环境影响评价n对于北方河流，由于河流中流动的是污水，常常达标排放的建设项目废水水质好于河水水质，预测一定程度上失去意义；n对于季节性河流，如何预测其影响；n当污水进入城市下水道时，常常评价的是污水能否满足进入下水道水质标准；n从总量控制上来探讨可能更合适。地下水环境影响评价n国内流行不太注重的倾向n原因要切实搞清建设项目对地下水环境影响较难，要花费较多的经费并且也不一定能搞清楚n国外企业在中国投资时比较注重这方面的工作，目的很简单，便于责任的认定地下水环境影响评价的等级n分3级，以定性指标的判断为主n考察指标：q工程特点：投资、废水量、污染物组成、污染物毒性q自然环境特征：现状地下水污染情况、包气带滞留能力、与地表水之间的水力联系q所处地理位置：是否城市或城镇上游，是否水源地上游、是否敏感区等地下水环境影响评价等级划分的依据评价等级工程特点自然环境特征所处地理位置一级投资大；废水量大；污染物组成复杂；污染物排放量大；污染物毒性大地下水污染严重；岩性不易保留污染物；地下水与地表水水力联系密切大城市上游；工业供水水源地上游；旅游景观区；敏感地区二级投资中等；废水量中等；污染物组成不太复杂；污染物排放量中等；污染物毒性中等地下水污染中等；岩性对污染物保留能力中等；地下水与地表水水力联系较密切中等城市上游；工业供水水源地；较敏感地区三级投资少；废水量少；污染物单一且毒性小地下水水质较好；岩性易于保留污染物；地下水与地表水水力联系不密切小城镇上游；非敏感地区一级评价要求n应该掌握区域及拟建项目附近一定区域的较为详细的地质与水文地质资料，应较为深入地说明含水层分布和特征、各含水层之间以及与地表水之间的水力联系，需具有至少一个水文年的地下水水位动态观测资料。在现有资料不能满足评价要求的情况下，应进行补充勘探工作，对地下水动态及水质进行监测，另外需要通过野外试验及室内试验确定参数。一般利用较为复杂的模型进行评价，用数值方法进行模型的计算。对于二、三级评价n对于二级评价，拟建项目附近一定区域的地质和水文地质资料需要掌握，对于含水层分布和特征、各含水层之间以及与地表水之间的水力联系要基本弄清。基本上采用利用现有资料的方法，利用比较简单的模型进行评价，而且常常评价水质为主。n对于三级评价，只需利用现有资料，说明地下水的分布，不需要进行实测或勘探。一般运用简单的模型粗略评价对地下水水质的影响。在资料不充足的情况下，也可仅进行定性分析。地下水环境影响评价n注意到地下水一旦受到污染，会很难治理，因此一定要注重此问题；n作为环境评价专业人员在涉及的建设项目可能对地下水有较大影响时，一定要慎重，此是今后最可能出问题的地方。地下水环境影响评价的内容n现状调查与评价n地下水环境影响预测q水质q水量n地下水污染的防治地下水环境现状调查与评价n一般以收集资料为主，对项目所在地区域地质水文地质条件有较为明确的了解，有必要的话，做补充勘探工作；n一般利用现有的钻孔，取水样进行水质分析，但要考虑到项目可能影响到的地下含水层；n必要情况下，需要做一些现场试验及室内试验。现场试验及室内试验n现场试验q抽水试验q注水试验q渗水试验q野外弥散试验q等等n室内试验q吸附试验q淋溶试验q室内弥散试验q土壤水分特征曲线测定q等等地下水环境影响预测n除需要预测对地下水水质影响外，尚需要预测水量的变化及对水资源的影响；n这种预测主要由数学模型进行。至于用什么样的数学模型，需要根据实际情况选取；n资料的丰富程度是决定数学模型选取的一个重要方面。地下水环境影响预测的数学模型n在水量评价的基础上再进行水质评价n一维、二维、三维模型及多种组合，如水量模型为一维，水质模型为二维n解析模式与数值模式（有限元、有限差）n具体模型不介绍复杂模型与简单模型n简单模型能够解决问题，则越简单的模型越好；n复杂模型的应用必须有相应的资料作保障。n对于环境影响较大的项目，原则上提倡复杂模型，所需资料通过调查、测量、实验、勘探得到。n在没有办法的情况下，利用简单保守的模型。地下水环境影响评价的主要内容地下水环境影响评价的主要内容n（1）工程分析q与地下水环境有关的拟建项目工程分析主要分析项目排放的污染物可能污染地下水的途径和方式，项目取用地下水作为供水水源的可行性等。n（2）环境状况调查q环境状况调查包括自然环境与社会环境两部分，自然环境调查包括地理位置、地质和构造、地层分布及岩性、土壤特征、水文地质条件、水文地球化学条件、土地和水资源利用状况、气象特征等；社会环境调查应调查区域发展规划，特别是地下水开发利用规划。地下水环境影响评价的主要内容地下水环境影响评价的主要内容n（3）污染源调查与评价n污染源调查的目的是了解拟建项目附近一定区域导致地下水污染的发生源以及污染物的特征和主要组成。污染源应该包括废水污染源及可能影响地下水的固体废物污染源。污染源的评价可以采用污染负荷法，但由于这些污染源是潜在的或只是部分进入地下水中，因此要分析其可能的污染途径，预测污染的发展趋势。地下水环境影响评价的主要内容地下水环境影响评价的主要内容n（4）地下水水质现状调查与评价q地下水水质现状调查由布点、取样和分析测量几个部分组成。监测布点的范围、监测点数目、取样频度和数量应根据评价级别确定。q监测点的布设较为关键，一般应该考虑如下几个因素：拟建项目排放污染物的主要流经途径的下游方向；可能影响附近地下水水质的关心地点；敏感地区及对照点。q监测项目根据拟建项目排放的主要污染物、拟建项目周围地下水中的主要污染物以及拟建项目周围地下水的主要用途确定。q地下水水质现状评价是根据调查结果，通过与拟采取的地下水水质标准对比获得。地下水环境影响评价的主要内容地下水环境影响评价的主要内容n（5）水资源调查n（6）地下水环境影响预测与评价 q地下水环境影响预测是预测拟建项目排放污染物对地下水的可能影响，一般应该采用定量预测的方法，在评价级别较低、污染物排放极小的情况下可以采用定性分析的方法。n（7）地下水污染防治对策和建议 海洋环境影响评价n在海洋环境调查中，必须进行海洋生物调查，包括：q微生物q浮游植物q浮游动物q底栖生物q游泳生物n同时进行生物体内污染物含量与生物浓缩系数的测定海洋环境影响预测n数值模拟模型n物理模拟模型n近似估算法海洋环境影响预测n对于大型工程如核电站建设、火电厂建设等，由于有大量冷却水排放，需要结合室内物理模拟及数学模拟；n一般情况下，可以利用近似方法进行估算。实例三峡工程建造对库区水质的影响评价库区污染源状况n三峡库区江段有污染源3000余个，年排放工业废水和生活污水10亿吨左右，排放50余种污染物；n通过等标污染负荷评价，污染源次序为工业污染源、农田径流、生活污水、城市径流和船舶流动污染源。n主要污染物为挥发酚、总磷、BOD、总氮、石油类、COD、SS、总汞、硫化物、氰化物、六价铬和砷。库区污染源状况n重庆坝址600多公里的干流江段，重庆、涪陵、万县是主要污染源，有直接入江排污口123个，每年直接排入的废水量2亿吨；n库区其余城镇直接入江的排污量2166万吨。库区水质形状n总体水质状况除大肠菌群、石油类、总汞外，其它指标优于GB3838-2019 II类水质标准，水质良好；n近岸水域水质状况有一定污染，特别是库区城市江段，主要污染物为石油类、COD、挥发酚等。另外检出300余种有机污染物，但含量极微。水库水质影响研究n三峡水库建设，库区水环境发生变化，特别是水的流态和流速的变化将改变水环境的物理、化学条件，从而影响污染物在水体中的稀释、扩散、降解和转化等过程。n本部分主要讨论流速变化影响扩散能力、复氧能力及水体对有机物降解的速率。扩散能力减弱对水质的影响n水库蓄水使流速减小是引起扩散能力减弱的主要原因。n根据物理模型模拟结果，库区流速变化规律为：q库尾流速高于库中，更高于坝前；q汛期流速高于枯期；q随着水库运行年份加长、库底淤积，库水流速普遍有所提高；q水库低水位运行时流速高于高水位运行时流速。扩散能力减弱对水质的影响n采用二维扩散模型预测建库后扩散能力降低对水质的影响扩散能力减弱对水质的影响n考虑到岸边排放的反射作用，使污染带内的污染物浓度增加1倍。在假定排污量不变的情况下，计算了不同流速情况下污染物的浓度。流速天然情况流速减小20%流速减小40%流速减小70%污染物浓度C1.11C1.28C1.82C对BOD的影响n复氧能力减小，库区接纳BOD污染负荷能力下降，根据Streeter-Phelps模型可得其解为对BOD的影响n以GB3838-2019中II类水作为水质目标，则建坝前BOD接纳能力为383.4万t/a，建坝后BOD接纳能力减小为155.96万t/a，因此BOD接纳能力减小了59%。但是与库区目前BOD的排放量相比，此值大得多。因此对库区水质影响不会太大。对BOD的影响n滞留时间加长，BOD降解量增加。根据质量平衡，可用下式计算此情况下BOD的浓度：滞留对BOD的影响n天然情况下，污染物在库区的滞留时间为5天，建库后为33天；nBOD的降解量建库后比建库前增加9万t/a，因此自净环境容量增加，有利于水质改善。三峡建库对BOD的影响n流速减小，降低自净能力；n滞留时间增加，增大自净能力；n由于库区自净容量大，因此对库区水质影响不大。谢谢！