四、地面水環(huán)境影響預(yù)測

(一)預(yù)測原則

可能產(chǎn)生對地面水環(huán)境影響的建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)預(yù)測其產(chǎn)生的影響;預(yù)測的范圍、時(shí)段、內(nèi)容和方法應(yīng)根據(jù)評價(jià)工作等級、工程與環(huán)境的特性、當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)要求來確定;同時(shí)應(yīng)盡量考慮預(yù)柳!范圍內(nèi)規(guī)劃的建設(shè)項(xiàng)目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響。

預(yù)測環(huán)境影響時(shí)盡量選用通用、成熟、簡便并能滿足準(zhǔn)確度要求的方法。預(yù)測方法包括數(shù)學(xué)模式法、物理模型法、類比分析法和專業(yè)判斷法。

對于季節(jié)性河流，應(yīng)依據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門所定的水體功能，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目的特性確定其預(yù)測的原則、范圍、時(shí)段、內(nèi)容及方法。

當(dāng)水生生物保護(hù)對地面水環(huán)境要求較高時(shí)(如水生生物及魚類保護(hù)區(qū)、經(jīng)濟(jì)魚類養(yǎng)殖區(qū)等)，應(yīng)分析建設(shè)項(xiàng)目對水生生物的影響。分析時(shí)一般可采用類比分析法或?qū)I(yè)判斷法。

(二)預(yù)測時(shí)期劃分與預(yù)測時(shí)段確定原則

建設(shè)項(xiàng)目地面水環(huán)境影響預(yù)測時(shí)期原則上一般劃分為建設(shè)期、運(yùn)行期和服務(wù)期滿后三個(gè)階段。

所有建設(shè)項(xiàng)目均應(yīng)預(yù)測生產(chǎn)運(yùn)行階段對地面水環(huán)境的影響。該階段的地面水環(huán)境影響應(yīng)按正常排放和非正常排放兩種情況進(jìn)行預(yù)測。特殊情況還應(yīng)進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)事故狀態(tài)下的地面水環(huán)境影響預(yù)測。

根據(jù)大型建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)過程階段的特點(diǎn)和評價(jià)等級、受納水體特點(diǎn)以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求決定是否預(yù)測建設(shè)期的地面水環(huán)境影響。

根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)、評價(jià)等級、地面水環(huán)境特點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，個(gè)別建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)預(yù)測服務(wù)期滿后對地面水環(huán)境的影響。

地面水環(huán)境預(yù)測應(yīng)考慮水體自凈能力不同的各個(gè)時(shí)段(水期)。通常可將其劃分為自凈能力最小、一般、最大三個(gè)時(shí)段(如枯水期、平水期和豐水期)。海灣的自凈能力與時(shí)期(水期)的關(guān)系不明顯，可以不分時(shí)段。

一、二級評價(jià)，應(yīng)分別預(yù)測水體自凈能力最小和一般兩個(gè)時(shí)段的環(huán)境影響。冰封期較長的水域，當(dāng)其水體功能為生活飲用水、食品工業(yè)用水水源或漁業(yè)用水時(shí)，還應(yīng)預(yù)測冰封期的環(huán)境影響。

三級評價(jià)或二級評價(jià)當(dāng)評價(jià)時(shí)間較短時(shí)，可以只預(yù)測自凈能力最小時(shí)段的環(huán)境影響。

(三)預(yù)測水質(zhì)參數(shù)篩選原則

根據(jù)以下原則，在環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查水質(zhì)參數(shù)中選擇擬預(yù)測的水質(zhì)參數(shù)：

按照工程分析和環(huán)境現(xiàn)狀、評價(jià)等級、當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求篩選和確定建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)期、運(yùn)行期和服務(wù)期滿后擬預(yù)測的水質(zhì)參數(shù)。

擬預(yù)測水質(zhì)參數(shù)的數(shù)目應(yīng)既說明問題又不過多。一般應(yīng)少于環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查涉及的水質(zhì)因子數(shù)目。

不同預(yù)測時(shí)期(水期)的水質(zhì)預(yù)測參數(shù)彼此不一定相同。

對河流，可以按下式將水質(zhì)參數(shù)排序后從中選取預(yù)測水質(zhì)因子：

ISE值是負(fù)值或者越大，說明擬建項(xiàng)目排污對該項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)的污染影響越大。

(四)水體簡化的要求

1.河流的簡化要求

河流可以簡化為矩形平直河流、矩形彎曲河流和非矩形河流。具體簡化要求如下：

爭河流的斷面寬深比≥20時(shí)，可視為矩形河流。

令大中河流中，預(yù)測河段彎曲較大(如其最大彎曲系數(shù)>1.3)時(shí)，可視為彎曲河流，否則可以簡化為平直河流。

大中河流斷面上水深變化很大且評價(jià)等級較高(如一級評價(jià))時(shí)，可以視為非矩形河流并應(yīng)調(diào)查其流場，其他情況均可簡化為矩形河流。

小河可以簡化為矩形平直河流。

河流水文特征或水質(zhì)有急劇變化的河段，可在急劇變化之處分段，各段分別進(jìn)行簡化。

對于江心洲等按以下原則要求進(jìn)行簡化：

評價(jià)等級為三級時(shí)，江心洲、淺灘等均可按無江心洲、淺灘的情況對待。

評價(jià)等級為二級時(shí)，江心洲位于充分混合段，可以按無江心洲對待。

評價(jià)等級為一級且江心洲較大時(shí)，可分段進(jìn)行簡化，江心洲較小時(shí)可不考慮;江心洲位于混合過程段，可分段進(jìn)行簡化。

人工控制河流根據(jù)水流情況可以視其為水庫，也可視其為河流，分段進(jìn)行簡化。

2.河口的簡化要求

河口包括河流交匯處、河流感潮段、河口外濱海段、河流與湖泊、水庫的匯合部等水域。

河流感潮段是指受潮汐作用影響較明顯的河段。可以將落潮時(shí)最大斷面平均流速與漲潮時(shí)最小斷面平均流速之差等于0.05m/s的斷面作為其與河流的界限。

除個(gè)別要求很高(如評價(jià)等級為一級)的情況外，河流感潮段一般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三種情況，簡化為穩(wěn)態(tài)進(jìn)行預(yù)測。

河流匯合部可以分為支流、匯合前主流、匯合后主流三段分別進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測。小河匯入大河時(shí)可以把小河看成點(diǎn)源。

河流與湖泊、水庫匯合部可以按照河流與湖泊、水庫兩部分分別預(yù)測其環(huán)境影響。

河口斷面沿程變化較大時(shí)，可以分段進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測。河口外濱海段可視為海灣。

3.湖泊與水庫的簡化要求

可以將湖泊、水庫簡化為大湖(庫)、小湖(庫)、分層湖(庫)三種情況：

評價(jià)等級為一級時(shí)，中湖(庫)可以按大湖(庫)對待，停留時(shí)間較短時(shí)也可以按小湖(庫)對待;

評價(jià)等級為三級時(shí)，中湖(庫)可以按小湖(庫)對待，停留時(shí)間很長時(shí)也可以按大湖(庫)對待;

評價(jià)等級為二級時(shí)，如何簡化可視具體情況而定。

水深大于10m且分層期較長(如大于30d)的湖泊、水庫可視為分層湖(庫)。

串聯(lián)型湖泊可以分為若干區(qū)，各區(qū)分別按上述情況簡化。

不存在大面積回流區(qū)和死水區(qū)且流速較快，水力停留時(shí)間較短的狹長湖泊可簡化為河流。其岸邊形狀和水文特征值變化較大時(shí)還可以進(jìn)一步分段。

不規(guī)則形狀的湖泊、水庫可根據(jù)流場的分布情況和幾何形狀分區(qū)。

自頂端入口附近排入廢水的狹長湖泊或循環(huán)利用湖水的小湖，可以分別按各自的特點(diǎn)考慮。

4.海灣的簡化要求

進(jìn)行海灣水質(zhì)影響預(yù)測時(shí)，一般只考慮潮汐作用，不考慮波浪作用。

評價(jià)等級為一級且海流(主要指風(fēng)海流)作用較強(qiáng)時(shí)，可以考慮海流對水質(zhì)的影響。潮流可以簡化為平面二維非恒定流場。

三級評價(jià)時(shí)可以只考慮潮周期的平均情況。

較大的海灣交換周期很長，可視為封閉海灣。

在注入海灣的河流中，大河及評價(jià)等級為一、二級的中河應(yīng)考慮其對海灣流場和水質(zhì)的影響;小河及評價(jià)等級為三級的中河可視為點(diǎn)源，忽略其對海灣流場的影響。

(五)污染源簡化的要求

污染源簡化包括排放方式的簡化和排放規(guī)律的簡化。

排放方式可簡化為點(diǎn)源和面源，排放規(guī)律可簡化為連續(xù)恒定排放和非連續(xù)恒定排放。在地面水環(huán)境影響預(yù)測中，通常可以把排放規(guī)律簡化為連續(xù)恒定排放。

對于點(diǎn)源排放口位置的處理，有如下情況：

分排入河流的兩個(gè)排放口的間距較小時(shí)，可以簡化為一個(gè)排放口，其位置假設(shè)在兩排放口之間，其排放量為兩者之和;

排入小湖(庫)的所有排放口可以簡化為一個(gè)排放口，其排放量為所有排放量之和;

排入大湖(庫)的兩個(gè)排放口間距較小時(shí)，可以簡化成一個(gè)排放口，其位置假設(shè)在兩排放口之間，其排放量為兩者之和。

一、二級評價(jià)且排入海灣的兩個(gè)排放口間距小于沿岸方向差分網(wǎng)格的步長時(shí)，可以簡化為一個(gè)排放口，其排放量為兩者之和。

三級評價(jià)時(shí)，海灣污染源的簡化與大湖(庫)相同。

無組織排放可以簡化成面源;從多個(gè)間距很近的排放口分別排放污水時(shí)，也可以簡化為面源。

(六)水質(zhì)數(shù)學(xué)模式的類型與選用原則

水質(zhì)數(shù)學(xué)模式按來水和排污隨時(shí)間的變化情況劃分為動(dòng)態(tài)、穩(wěn)態(tài)和準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)(或準(zhǔn)動(dòng)態(tài))模式;按水質(zhì)分布狀況劃分為零維、一維、二維和三維模式;按模擬預(yù)測的水質(zhì)組分劃分為單一組分和多組分禍合模式;按水質(zhì)數(shù)學(xué)模式的求解方法及方程形式劃分為解析解和數(shù)值解模式。水質(zhì)影響預(yù)測模式的選用主要考慮水體類型和排污狀況、環(huán)境水文條件及水力學(xué)特征、污染物的性質(zhì)及水質(zhì)分布狀態(tài)、評價(jià)等級要求等方面。水質(zhì)數(shù)學(xué)模式選用的原則如下：

(1)在水質(zhì)混合區(qū)進(jìn)行水質(zhì)影響預(yù)測時(shí)，應(yīng)選用二維或三維模式;在水質(zhì)分布均勻的水域進(jìn)行水質(zhì)影響預(yù)測時(shí)，選用零維或一維模式。

(2)對上游來水或污水排放的水質(zhì)、水量隨時(shí)間變化顯著情況下的水質(zhì)影響預(yù)測，應(yīng)選用動(dòng)態(tài)或準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模式：其他情況選用穩(wěn)態(tài)模式(對上游來水或污水排放的水質(zhì)、水量隨時(shí)間有一定變化的情況，可先分段統(tǒng)計(jì)平均水質(zhì)、水量狀況，然后選用穩(wěn)態(tài)模式進(jìn)行水質(zhì)影響預(yù)測)。

(3)矩形河流、水深變化不大的湖(庫)及海灣，對于連續(xù)恒定點(diǎn)源排污的水質(zhì)影響預(yù)測，二維以下一般采用解析解模式;三維或非連續(xù)恒定點(diǎn)源排污(瞬時(shí)排放、有限時(shí)段排放)的水質(zhì)影響預(yù)測，一般采用數(shù)值解模式。

(4)穩(wěn)態(tài)數(shù)值解水質(zhì)模式適用于非矩形河流、水深變化較大的湖(庫)和海灣水域連續(xù)恒定點(diǎn)源排污的水質(zhì)影響預(yù)測。

(5)動(dòng)態(tài)數(shù)值解水質(zhì)模式適用于各類恒定水域中的非連續(xù)恒定排放或非恒定水域中的各類污染源排放。

(6)單一組分的水質(zhì)模式可模擬的污染物類型包括：持久性污染物、非持久性污染物和廢熱(水溫變化預(yù)測);多組分藕合模式模擬的水質(zhì)因子彼此間均存在一定的關(guān)聯(lián)，如S-P模式模擬的DO和BOD。

(七)常用河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模式與適用條件

1.河流完全混合模式與適用條件

河流完全混合模式的適用條件：

(1)河流充分混合段;

(2)持久性污染物;

(3)河流為恒定流動(dòng);

(4)廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。

2.河流一維穩(wěn)態(tài)模式與適用條件

適用條件：

(1)河流充分混合段;

(2)非持久性污染物;

(3)河流為恒定流動(dòng);

(4)廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。

對于持久性污染物，在沉降作用明顯的河流中，可以采用綜合消減系數(shù)K替代上式中的(K1十K3)來預(yù)測污染物濃度沿程變化。

3.河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式與適用條件

岸邊排放：

適用條件：

(1)平直、

(2)持久性污染物;

(3)河流為恒定流動(dòng);

(4)連續(xù)穩(wěn)定排放;

(S)對于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。

4.河流二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式與適用條件

岸邊排放:

適用條件：

(1)彎曲河流、斷面形狀不規(guī)則河流混合過程段;

(2)持久性污染物;

(3)河流為恒定流動(dòng);

(4)連續(xù)穩(wěn)定排放;

(5)對于非持久性污染物，需要采用相應(yīng)的衰減模式。

5.Streeter-Phelps(S-P)模式

適用條件：

(1)河流充分混合段;

(2)污染物為耗氧性有機(jī)污染物;

(3)需要預(yù)測河流溶解氧狀態(tài);

(4)河流為恒定流動(dòng);

(5)污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。

6.河流混合過程段與水質(zhì)模式選擇

預(yù)測范圍內(nèi)的河段可以分為充分混合段、混合過程段和排污口上游河段。

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(diǎn)的濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的5%時(shí)，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)到充分混合斷面以前的河段。

混合過程段的長度可由下式估算：

式中:L—達(dá)到充分混合斷面的長度，m;

B—河流寬度，m;

a—排放口到近岸水邊的距離，m;

H—平均水深，m;

u—河流平均流速，m/s;

g—重加口速度，9.8m/s2;

i—河流底坡坡度，‰。

在利用數(shù)學(xué)模式預(yù)測河流水質(zhì)時(shí)，充分混合段可以采用一維模式或零維模式預(yù)測斷面平均水質(zhì);在混合過程段需采用二維或三維模式進(jìn)行預(yù)測。

大、中河流一、二級評價(jià)，且排放口下游3-5km以內(nèi)有集中取水點(diǎn)或其他特別重要的用水目標(biāo)時(shí)，均應(yīng)采用二維及三維模式預(yù)測混合過程段水質(zhì)。其他情況可根據(jù)工程特性、水環(huán)境特征、評價(jià)工作等級及當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，決定是否采用二維及三維模式。

(八)常用河口水質(zhì)模式與適用條件

1.一維動(dòng)態(tài)混合模式與適用條件

常見的一維動(dòng)態(tài)混合衰減模式(微分方程)為：

采用數(shù)值方法求解上述微分方程時(shí)，需要確定初值、邊界條件和源強(qiáng)。流速和過流斷面面積隨時(shí)間變化，需要通過求解一維非恒定流方程來獲取。

適用條件：

(1)潮汐河口充分混合段;

(2)非持久性污染物;

(3)污染物排放為連續(xù)穩(wěn)定排放或非穩(wěn)定排放;

(4)需要預(yù)測任何時(shí)亥J的水質(zhì)。

2.O'connor河口模式(均勻河口)與適用條件

上溯(x<0，自x=0處排入)：

下瀉(x>0)：

適用條件：

(1)均勻的潮汐河口充分混合段;

(2)非持久性污染物;

(3)污染物連續(xù)穩(wěn)定排放;

(4)只要求預(yù)測潮周平均、高潮平均和低潮平均水質(zhì)。

(九)常用湖泊(水庫)水質(zhì)模式與適用條件

1.湖泊完全混合衰減模式與適用條件

動(dòng)態(tài)模式：

平衡模式：

適用條件：

(1)小湖(庫);

(2)非持久性污染物;

(3)污染物連續(xù)穩(wěn)定排放;

(4)預(yù)測需反映隨時(shí)間的變化時(shí)采用動(dòng)態(tài)模式，只需反映長期平均濃度時(shí)采用平衡模式。

2.湖泊推流衰減模式與適用條件

湖泊推流衰減模式:

式中:φ—混合角度，可根據(jù)湖(庫)岸邊形狀和水流狀況確定，中心排放取2π弧度，平直岸邊取二弧度;K}的確定同小湖(庫)模式。

適用條件：

(1)大湖、無風(fēng)條件;

(2)非持久性污染物;

(3)污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。

(十)常用海灣水質(zhì)模式與適用條件

1.持久性污染物

一、二級建議采用ADI潮流模式計(jì)算流場，采用ADI水質(zhì)模式預(yù)測水質(zhì);也可以采用特征理論模式計(jì)算流場，采用特征理論水質(zhì)模式預(yù)測水質(zhì)，其中Mx、My的確定可以采用愛一蘭法。

三級建議采用約瑟夫一新德那(Joseph-Sendner，簡稱約一新)模式。其中②可以根據(jù)海岸形狀和水流情況確定：遠(yuǎn)海排放取2π弧度，平直海岸岸邊排放取二弧度。d可以參考表4-4確定。混合速度Mv一般可取0.0110.005m/s，近岸可取0.005m/s。

2.非持久性污染物

由于海灣中非持久性污染物的衰減作用遠(yuǎn)小于混合作用，所以不同評價(jià)等級時(shí)，均可近似采用持久性污染物的相應(yīng)模式預(yù)測。

3.廢熱(水溫預(yù)測)

一級可以采用特征理論潮流模式計(jì)算流場，采用特征理論溫度模式預(yù)測水溫。其中Mx.蛛的確定可以采用愛一蘭法;KTs的確定可參考河流水質(zhì)模式參數(shù)測定的方法。

二級廢水量較大且溫度較高時(shí)，可以采用與一級相同的方法預(yù)測水溫;廢水量較小、溫度較低時(shí)，可以采用與三級相同的方法。

三級可以采用類比調(diào)查法分析廢熱對海灣水溫的影響。

4.海灣數(shù)學(xué)模式與適用條件

(1)特征理論潮流模式及ADI潮流模式

微分方程：

差分方程見導(dǎo)則附錄A。

初值：可以自零開始，也可以利用過去的計(jì)算結(jié)果或?qū)崪y值直接輸入計(jì)算。

邊界條件：

陸邊界：邊界的法線方向流速為零。

水邊界：可以輸入據(jù)開邊界上已知潮汐調(diào)和常數(shù)的水位表達(dá)式或邊界點(diǎn)上的實(shí)測水位過程。

有水量流入的水邊界：當(dāng)流量較大時(shí)，邊界點(diǎn)的連續(xù)方程應(yīng)增加

項(xiàng);當(dāng)流量較小時(shí)可以忽略。

(2)特征理論混合模式

①ADI潮混合模式

微分方程：

差分方程見導(dǎo)則附錄A。

初值和源強(qiáng)：

邊界條件：

陸邊界：法線方向的一階偏導(dǎo)數(shù)為零。

水邊界：可以取邊界內(nèi)測點(diǎn)的值。

初值、源強(qiáng)和邊界條件同ADI潮混合模式。

②約一新模式

(3)特征理論溫度模式

微分方程：

差分方程見導(dǎo)則附錄A。

初值和源強(qiáng)：

邊界條件與特征理論混合模式相同。

注：本模式中的T為垂向平均溫度與Th的溫差。

（責(zé)任編輯：lqh）

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