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四、地面水环境影响预测
(一)预测原则
可能产生对地面水环境影响的建设项目，应预测其产生的影响;预测的范围、时段、内容和方法应根据评价工作等级、工程与环境的特性、当地的环境保护要求来确定;同时应尽量考虑预柳!范围内规划的建设项目可能产生的环境影响。
预测环境影响时尽量选用通用、成熟、简便并能满足准确度要求的方法。预测方法包括数学模式法、物理模型法、类比分析法和专业判断法。
对于季节性河流，应依据当地环保部门所定的水体功能，结合建设项目的特性确定其预测的原则、范围、时段、内容及方法。
当水生生物保护对地面水环境要求较高时(如水生生物及鱼类保护区、经济鱼类养殖区等)，应分析建设项目对水生生物的影响。分析时一般可采用类比分析法或专业判断法。
(二)预测时期划分与预测时段确定原则
建设项目地面水环境影响预测时期原则上一般划分为建设期、运行期和服务期满后三个阶段。
所有建设项目均应预测生产运行阶段对地面水环境的影响。该阶段的地面水环境影响应按正常排放和非正常排放两种情况进行预测。特殊情况还应进行建设项目风险事故状态下的地面水环境影响预测。
根据大型建设项目建设过程阶段的特点和评价等级、受纳水体特点以及当地环保要求决定是否预测建设期的地面水环境影响。
根据建设项目的特点、评价等级、地面水环境特点和当地环保要求，个别建设项目应预测服务期满后对地面水环境的影响。
地面水环境预测应考虑水体自净能力不同的各个时段(水期)。通常可将其划分为自净能力最小、一般、最大三个时段(如枯水期、平水期和丰水期)。海湾的自净能力与时期(水期)的关系不明显，可以不分时段。
一、二级评价，应分别预测水体自净能力最小和一般两个时段的环境影响。冰封期较长的水域，当其水体功能为生活饮用水、食品工业用水水源或渔业用水时，还应预测冰封期的环境影响。
三级评价或二级评价当评价时间较短时，可以只预测自净能力最小时段的环境影响。
(三)预测水质参数筛选原则
根据以下原则，在环境现状调查水质参数中选择拟预测的水质参数：
按照工程分析和环境现状、评价等级、当地环保要求筛选和确定建设项目建设期、运行期和服务期满后拟预测的水质参数。
拟预测水质参数的数目应既说明问题又不过多。一般应少于环境现状调查涉及的水质因子数目。
不同预测时期(水期)的水质预测参数彼此不一定相同。
对河流，可以按下式将水质参数排序后从中选取预测水质因子：
ISE值是负值或者越大，说明拟建项目排污对该项水质参数的污染影响越大。
(四)水体简化的要求
1.河流的简化要求
河流可以简化为矩形平直河流、矩形弯曲河流和非矩形河流。具体简化要求如下：
争河流的断面宽深比≥20时，可视为矩形河流。
令大中河流中，预测河段弯曲较大(如其最大弯曲系数>1.3)时，可视为弯曲河流，否则可以简化为平直河流。
大中河流断面上水深变化很大且评价等级较高(如一级评价)时，可以视为非矩形河流并应调查其流场，其他情况均可简化为矩形河流。
小河可以简化为矩形平直河流。
河流水文特征或水质有急剧变化的河段，可在急剧变化之处分段，各段分别进行简化。
对于江心洲等按以下原则要求进行简化：
评价等级为三级时，江心洲、浅滩等均可按无江心洲、浅滩的情况对待。
评价等级为二级时，江心洲位于充分混合段，可以按无江心洲对待。
评价等级为一级且江心洲较大时，可分段进行简化，江心洲较小时可不考虑;江心洲位于混合过程段，可分段进行简化。
人工控制河流根据水流情况可以视其为水库，也可视其为河流，分段进行简化。
2.河口的简化要求
河口包括河流交汇处、河流感潮段、河口外滨海段、河流与湖泊、水库的汇合部等水域。
河流感潮段是指受潮汐作用影响较明显的河段。可以将落潮时最大断面平均流速与涨潮时最小断面平均流速之差等于0.05m/s的断面作为其与河流的界限。
除个别要求很高(如评价等级为一级)的情况外，河流感潮段一般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三种情况，简化为稳态进行预测。
河流汇合部可以分为支流、汇合前主流、汇合后主流三段分别进行环境影响预测。小河汇入大河时可以把小河看成点源。
河流与湖泊、水库汇合部可以按照河流与湖泊、水库两部分分别预测其环境影响。
河口断面沿程变化较大时，可以分段进行环境影响预测。河口外滨海段可视为海湾。
3.湖泊与水库的简化要求
可以将湖泊、水库简化为大湖(库)、小湖(库)、分层湖(库)三种情况：
评价等级为一级时，中湖(库)可以按大湖(库)对待，停留时间较短时也可以按小湖(库)对待;
评价等级为三级时，中湖(库)可以按小湖(库)对待，停留时间很长时也可以按大湖(库)对待;
评价等级为二级时，如何简化可视具体情况而定。
水深大于10m且分层期较长(如大于30d)的湖泊、水库可视为分层湖(库)。
串联型湖泊可以分为若干区，各区分别按上述情况简化。
不存在大面积回流区和死水区且流速较快，水力停留时间较短的狭长湖泊可简化为河流。其岸边形状和水文特征值变化较大时还可以进一步分段。
不规则形状的湖泊、水库可根据流场的分布情况和几何形状分区。
自顶端入口附近排入废水的狭长湖泊或循环利用湖水的小湖，可以分别按各自的特点考虑。
4.海湾的简化要求
进行海湾水质影响预测时，一般只考虑潮汐作用，不考虑波浪作用。
评价等级为一级且海流(主要指风海流)作用较强时，可以考虑海流对水质的影响。潮流可以简化为平面二维非恒定流场。
三级评价时可以只考虑潮周期的平均情况。
较大的海湾交换周期很长，可视为封闭海湾。
在注入海湾的河流中，大河及评价等级为一、二级的中河应考虑其对海湾流场和水质的影响;小河及评价等级为三级的中河可视为点源，忽略其对海湾流场的影响。
(五)污染源简化的要求
污染源简化包括排放方式的简化和排放规律的简化。
排放方式可简化为点源和面源，排放规律可简化为连续恒定排放和非连续恒定排放。在地面水环境影响预测中，通常可以把排放规律简化为连续恒定排放。
对于点源排放口位置的处理，有如下情况：
分排入河流的两个排放口的间距较小时，可以简化为一个排放口，其位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和;
排入小湖(库)的所有排放口可以简化为一个排放口，其排放量为所有排放量之和;
排入大湖(库)的两个排放口间距较小时，可以简化成一个排放口，其位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和。
一、二级评价且排入海湾的两个排放口间距小于沿岸方向差分网格的步长时，可以简化为一个排放口，其排放量为两者之和。
三级评价时，海湾污染源的简化与大湖(库)相同。
无组织排放可以简化成面源;从多个间距很近的排放口分别排放污水时，也可以简化为面源。
(六)水质数学模式的类型与选用原则
水质数学模式按来水和排污随时间的变化情况划分为动态、稳态和准稳态(或准动态)模式;按水质分布状况划分为零维、一维、二维和三维模式;按模拟预测的水质组分划分为单一组分和多组分祸合模式;按水质数学模式的求解方法及方程形式划分为解析解和数值解模式。水质影响预测模式的选用主要考虑水体类型和排污状况、环境水文条件及水力学特征、污染物的性质及水质分布状态、评价等级要求等方面。水质数学模式选用的原则如下：
(1)在水质混合区进行水质影响预测时，应选用二维或三维模式;在水质分布均匀的水域进行水质影响预测时，选用零维或一维模式。
(2)对上游来水或污水排放的水质、水量随时间变化显著情况下的水质影响预测，应选用动态或准稳态模式：其他情况选用稳态模式(对上游来水或污水排放的水质、水量随时间有一定变化的情况，可先分段统计平均水质、水量状况，然后选用稳态模式进行水质影响预测)。
(3)矩形河流、水深变化不大的湖(库)及海湾，对于连续恒定点源排污的水质影响预测，二维以下一般采用解析解模式;三维或非连续恒定点源排污(瞬时排放、有限时段排放)的水质影响预测，一般采用数值解模式。
(4)稳态数值解水质模式适用于非矩形河流、水深变化较大的湖(库)和海湾水域连续恒定点源排污的水质影响预测。
(5)动态数值解水质模式适用于各类恒定水域中的非连续恒定排放或非恒定水域中的各类污染源排放。
(6)单一组分的水质模式可模拟的污染物类型包括：持久性污染物、非持久性污染物和废热(水温变化预测);多组分藕合模式模拟的水质因子彼此间均存在一定的关联，如S-P模式模拟的DO和BOD。
(七)常用河流水质数学模式与适用条件
1.河流完全混合模式与适用条件
河流完全混合模式的适用条件：
(1)河流充分混合段;
(2)持久性污染物;
(3)河流为恒定流动;
(4)废水连续稳定排放。
2.河流一维稳态模式与适用条件
适用条件：
(1)河流充分混合段;
(2)非持久性污染物;
(3)河流为恒定流动;
(4)废水连续稳定排放。
对于持久性污染物，在沉降作用明显的河流中，可以采用综合消减系数K替代上式中的(K1十K3)来预测污染物浓度沿程变化。
3.河流二维稳态混合模式与适用条件
岸边排放：
适用条件：
(1)平直、
(2)持久性污染物;
(3)河流为恒定流动;
(4)连续稳定排放;
(S)对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式。
4.河流二维稳态混合累积流量模式与适用条件
岸边排放:
适用条件：
(1)弯曲河流、断面形状不规则河流混合过程段;
(2)持久性污染物;
(3)河流为恒定流动;
(4)连续稳定排放;
(5)对于非持久性污染物，需要采用相应的衰减模式。
5.Streeter-Phelps(S-P)模式
适用条件：
(1)河流充分混合段;
(2)污染物为耗氧性有机污染物;
(3)需要预测河流溶解氧状态;
(4)河流为恒定流动;
(5)污染物连续稳定排放。
6.河流混合过程段与水质模式选择
预测范围内的河段可以分为充分混合段、混合过程段和排污口上游河段。
充分混合段：是指污染物浓度在断面上均匀分布的河段。当断面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5%时，可以认为达到均匀分布。
混合过程段：是指排放口下游达到充分混合断面以前的河段。
混合过程段的长度可由下式估算：
式中:L—达到充分混合断面的长度，m;
B—河流宽度，m;
a—排放口到近岸水边的距离，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，‰。
在利用数学模式预测河流水质时，充分混合段可以采用一维模式或零维模式预测断面平均水质;在混合过程段需采用二维或三维模式进行预测。
大、中河流一、二级评价，且排放口下游3-5km以内有集中取水点或其他特别重要的用水目标时，均应采用二维及三维模式预测混合过程段水质。其他情况可根据工程特性、水环境特征、评价工作等级及当地环保要求，决定是否采用二维及三维模式。
(八)常用河口水质模式与适用条件
1.一维动态混合模式与适用条件
常见的一维动态混合衰减模式(微分方程)为：
采用数值方法求解上述微分方程时，需要确定初值、边界条件和源强。流速和过流断面面积随时间变化，需要通过求解一维非恒定流方程来获取。
适用条件：
(1)潮汐河口充分混合段;
(2)非持久性污染物;
(3)污染物排放为连续稳定排放或非稳定排放;
(4)需要预测任何时亥J的水质。
2.O'connor河口模式(均匀河口)与适用条件
上溯(x<0，自x=0处排入)：< p="">
下泻(x>0)：
适用条件：
(1)均匀的潮汐河口充分混合段;
(2)非持久性污染物;
(3)污染物连续稳定排放;
(4)只要求预测潮周平均、高潮平均和低潮平均水质。
(九)常用湖泊(水库)水质模式与适用条件
1.湖泊完全混合衰减模式与适用条件
动态模式：
平衡模式：
适用条件：
(1)小湖(库);
(2)非持久性污染物;
(3)污染物连续稳定排放;
(4)预测需反映随时间的变化时采用动态模式，只需反映长期平均浓度时采用平衡模式。
2.湖泊推流衰减模式与适用条件
湖泊推流衰减模式:
式中:φ—混合角度，可根据湖(库)岸边形状和水流状况确定，中心排放取2π弧度，平直岸边取二弧度;K}的确定同小湖(库)模式。
适用条件：
(1)大湖、无风条件;
(2)非持久性污染物;
(3)污染物连续稳定排放。
(十)常用海湾水质模式与适用条件
1.持久性污染物
一、二级建议采用ADI潮流模式计算流场，采用ADI水质模式预测水质;也可以采用特征理论模式计算流场，采用特征理论水质模式预测水质，其中Mx、My的确定可以采用爱一兰法。
三级建议采用约瑟夫一新德那(Joseph-Sendner，简称约一新)模式。其中②可以根据海岸形状和水流情况确定：远海排放取2π弧度，平直海岸岸边排放取二弧度。d可以参考表4-4确定。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
由于海湾中非持久性污染物的衰减作用远小于混合作用，所以不同评价等级时，均可近似采用持久性污染物的相应模式预测。
3.废热(水温预测)
一级可以采用特征理论潮流模式计算流场，采用特征理论温度模式预测水温。其中Mx.蛛的确定可以采用爱一兰法;KTs的确定可参考河流水质模式参数测定的方法。
二级废水量较大且温度较高时，可以采用与一级相同的方法预测水温;废水量较小、温度较低时，可以采用与三级相同的方法。
三级可以采用类比调查法分析废热对海湾水温的影响。
4.海湾数学模式与适用条件
(1)特征理论潮流模式及ADI潮流模式
微分方程：
差分方程见导则附录A。
初值：可以自零开始，也可以利用过去的计算结果或实测值直接输入计算。
边界条件：
陆边界：边界的法线方向流速为零。
水边界：可以输入据开边界上已知潮汐调和常数的水位表达式或边界点上的实测水位过程。
项;当流量较小时可以忽略。
(2)特征理论混合模式
①ADI潮混合模式
微分方程：
差分方程见导则附录A。
初值和源强：
边界条件：
陆边界：法线方向的一阶偏导数为零。
水边界：可以取边界内测点的值。
初值、源强和边界条件同ADI潮混合模式。
②约一新模式
(3)特征理论温度模式
微分方程：
初值和源强：
边界条件与特征理论混合模式相同。
注：本模式中的T为垂向平均温度与Th的温差。
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