环境影响评价师

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(三)地面水环境现状调查与评价

▲了解河流、湖泊、河口海湾和近海水体的基本环境水力学特征及相应的调查方法

1、 河流的基本环境水力学特征及相应的调查方法

(1)河道水流特征的基本分类

A、恒定流与不恒定流

洪水季节、上游有电站的不恒定泄流、位于感潮河段时，在河道里的水流呈不恒定流流态;当上、下游水边界均匀(或近似均匀)恒定时，河道里的水流呈恒定流流态。

B、均匀流和非均匀流

当河道断面为棱柱形且底坡均匀时，河道中的恒定流呈均匀流流态;反之为非均匀流。不恒定流均属于非均匀流。

C、渐变流与急变流

当河道形态变化不剧烈时，河道中沿程的水流要素变化缓慢，称为渐变流;反之称急变流。

D、急流、临界流和缓流

随河道底坡的大小变化划分，分别为大于、等于和小于临界底坡，亦即水流的佛洛德系数Fr大于等于和小于1。

F、一般而言，计算河道水流只需采用一维恒定或不恒定流方程，但在一些特殊情况，如河段为弯道、近建筑物时，需选择二维甚至三维模型。

G、恒定均匀流

对于非感潮河道，且在平水和枯水期，河道均匀，流动可视为恒定均匀流，此时的基本方程为：

式中：V-断面平均流速

R-水力半径，即过水断面面积除以湿周，对于宽线型河道，常用断面平均水深H直接代替R

J-水面坡降或底坡

C-谢才系数，常用R1/6/n表示，n为河床糙率

A-过水断面面积

Q-流量

F、非恒定流

河道非恒定流常用一维圣维南方程描述。

(2)设计年最枯时段径流量

枯水流量的选择分两种情况：固定时段选样、浮动时段选样

A、固定时段选样

每年选样的起止时间是一定的。如某河流最枯水月或季主要出现在2月或1-3月，则选取历年2月或1-3月平均流量作为年最枯水月或季径流序列的样本。

B、浮动时段选样

每年选取样本的时间是不固定的。推求短时段(如30天以下)设计枯水流量时都是按浮动时段选样。如要研究某河断面十年一遇连续7天枯水流量变化规律，选样时在水文年鉴中每年找出一个连续7天平均流量的最小值组成的一个样本。

年最枯时段径流量的设计频率一般多采用50%与75-95%。

(3)河流断面流速计算

设计断面平均流速是指与设计流量相对应的断面平均流速，工作中计算断面平均流速常遇见三种情况：

A、实测流量资料较多时，如15-20次以上，能绘制水位-流量、水位-面积、水位-流速关系曲线，且它们呈单一曲线时，可根据这组曲线由设计流量求相应的断面平均流速。

B、实测流量资料较少或缺乏时，可通过水力学公式计算。

C、用公式计算：

a.有足够实测资料的计算公式

V=Q/F A=BH H=F/B

b.经验公式：

式中：V-断面平均流速

Q-流量

A-过水断面面积

H-平均水深

B-河宽

(4)河流的混合

混合包括分子扩散、紊动扩散、剪切离散等分散过程及其联合作用。

A、分子扩散：流体中由于分子运动引起的质点分散现象，服从Fick定律。

B、紊动扩散：由水流的脉动引起的质点分散现象

C、剪切离散：由于脉动平均流速在空间分布不均匀引起的分散现象。

D、然河流中常用横向混合系数(My)和纵向离散系数(DL)来描述河流的混合特性。

E、横向混合系数(My)：河流的横向混合

试验表明，天然河流中实测的My/hu*的比值在0.4-0.8，常用下列公式估算：

My=0.6(1±0.5)hu*

式中：h-平均水深

u*-摩阻流速，(ghI)1/2

河道可取My/hu*为0.6，河道扩散取0.9，河道收缩取0.3。

F、纵向离散系数(DL)：河流的纵向混合

纵向混合时，分子扩散、紊动扩散的作用远小于剪切离散，因此只考虑剪切离散。

Fischer公式：　DL=0.011u2B2/hu*

式中：u-断面平均流速;B-河宽

国外经验公式：DL=aBu

式中：B-河宽,a=0.23-8.3，均值为2.5，河槽越不规则，a越大。

2、 湖泊(水库)的基本环境水力学特征及相应的调查方法

(1)湖泊水文情势

深水型、浅水型湖泊，温度分层现象，异重流现象

A、湖泊蓄水量的变化

W入=W出+W损±ΔW

式中：W入-时段内湖泊来水总量，包括湖面降水量、水气凝结量、入湖的地表与地下径流。

W出-时段内湖泊出水总量，包括出湖的地表与地下径流、工农业及生活用量。

W损-时段内湖泊的水面蒸发与渗漏等损失总量。

ΔW-时段内湖泊蓄水量的增减值。

B、湖泊的动力特征

C、水温

(2)湖泊水量

1、河流：

(1)河流形态的基本分类：恒定均匀流(或稳定流) ;非恒定流(或非稳定流)

(2)设计时段流量(及预测时段流量)

①明确设计流量的统计时段长(如：枯水期、最枯月、连续最枯7天平均流量等);

②设计(及预测)流量的设计频率(保证率)。

(3)河段水文特征值(主要的环境水力学参数)及调查方法

①河段水文特征值(主要的环境水力学参数)：

河宽、水深、流速、流量、扩散系数、坡度和弯曲系数等。

②水文特征值的主要调查方法种类：

a、既有水文资料收集利用;

b、河段水文特征值实测(或称测流);

c、公式计算(水力学公式或经验公式)。

(4)水质的混合作用与计算方法

①水质的混合作用;

水质分布由不均匀变化为均匀的过程称为混合，混合作用主要体现在各种形式的扩散和离散，如：分子态扩散、紊动扩散和剪切离散等。

②混合系数(扩散系数)的计算方法：

混合及扩散作用的大小，一般由混合及扩散系数反映，其计算方法主要有两种，即：

a、经验公式计算;

b、水力学模型率定。

2、湖泊(水库)

(1)与环境影响评价关系密切的水文现象：

①湖泊(水库)的水面形态可分为宽阔型和狭窄型;

②湖泊(水库)根据平均水深可分为深水型和浅水型;

③深水型湖泊(水库)可能会出现温度分层现象，即为所说的分层型湖泊(水库);

④分层型湖泊(水库)、混合型湖泊(水库)和临时混合型水库的各自水文特征直接影响到湖泊(水库)中的污染物及水生生物分布，也影响到建设项目排污后的污染物迁移、扩散及衰减规律;

⑤湖泊(水库)由于水力坡度、异质流及风力作用，会产生水体的定向流动;

⑥湖泊(水库)的混合作用扩散和对流同时存在。

(2)湖泊(水库)的主要环境水力学特征值及调查方法

①蓄水量

湖泊(水库)的蓄水量可用质量守恒公式计算：

W入=W出+W损±△W

②湖泊(水库)的动力学特征：

a、湖流：湖泊(水库)在水力坡度、密度梯度、风力等作用下产生的定向流动;

b、湖水混合：主要受到扩散和对流两种作用;

c、波浪：由风引起的水面涌浪;

d、波漾：湖泊(水库)的水面有节奏的升降变化。

湖泊(水库)的动力学特征直接影响着湖泊(水库)水体的温度，水生生物及各种物质(包括污染物质)的分布及迁移转化规律。

③水温

根据湖泊(水库)的水温分步特征，可将湖泊(水库)分为分层型、混合型、临时混合型。

水温分布主要采用实测的方法获取，湖泊(水库)的水温分布状态可采用经验公式计算制定：

α：年入流总量/湖泊(水库)总容积

α<10稳定分层型;α>20，混合型。

β：一次入流洪水总量/湖泊(水库)总容积

β<1/2，对湖泊(水库)的水温分布状态基本没影响;β>1.0，稳定型湖泊(水库)会出现水温的临时混合状态。

④湖泊(水库)蓄水量的确定：

a、分丰、平、枯水代表年确定蓄水量;

b、年内分丰、平、枯水期确定蓄水量;

c、通过相应统计时段内的湖泊(水库)平均水深和水面积界定计算蓄水量;

d、通过统计时段的入湖(库)水量、出湖(库)水量、湖(库)损失水量(如蒸发、渗漏等)界定计算蓄水量的变化量。

3、河口、海湾

①河口、海湾的水环境特点

河口是指入海河流受到海潮影响的河口段。

海湾是指与入海河流关系密切的近海水域。

a、入海江河的淡水径流比海水密度小，在没有受到潮流及海浪作用时，常承托在近岸海水的上层，形成明显的淡水和海水交接峰面;

b、在潮流及海浪的作用下，入海河流的淡水与近岸海水逐渐混合均匀。

②河口、海湾的基本水流状态

a、常受到潮汐及潮流的影响，加速了河口及海湾水域的污染物在局部水域混合;

b、潮流对河口及海湾水域的污染物输移和扩散起主要作用;

c、潮流是内外海潮波进入沿岸海域及海湾产生变形而形成的浅海水域特有的潮波运动形态。

4、河口海湾和近海水体的基本环境水力学特征及相应的调查方法

河口是指入海河流受到潮汐作用的一段河段，又称感潮河段，它与一般河流最显著的区别是受到潮汐的影响。

海湾是海洋凸入陆地的那部分水域。可分为闭塞型和开敞型。

河口盐水楔在河口、海湾和近海水域，潮流对污染物的输移和扩散起主要作用。

3)分析计算法(判图法、水力学公式计算法)

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