【正文】 分子擴散是指物質(zhì)分子的隨機運動（即布朗運動）而引起的物質(zhì)遷移或分散現(xiàn)象 。分子擴散過程服從 費克第一定律。 分子擴散系數(shù)一般很小。 2．湍流擴散 當河流做湍流運動時，隨機的湍流作用引起污染物的擴散，稱為湍流擴散 。湍流擴散系數(shù)比 分子擴散系數(shù)大 7～ 8個數(shù)量級。 xxIE x?????3．剪切流離散 當垂直于流動方向的橫斷面上流速分布不均勻或者說有流速梯度存在的流動稱為剪切流。 剪切流離散同樣可以類比分子擴散，其引起的質(zhì)量通量可用下式表示： 式中 ： Dx—— 剪切流離散系 數(shù)，或稱彌漫系數(shù)， m2／ s。 在自然界的水體中，各種形式擴散常常交織在一起發(fā)生，除上述污染物幾種主要遷移方式以外，還存在著沖刷、淤積和懸浮等多種形式 。 5．移流擴散方程 從流動的水體中，取一微分六面體。 ? ?xuEst x x x????? ? ???? ? ???? ? ? ???第三節(jié) 河流和河口水質(zhì)模型 河流是沿地表的線形低凹部分集中的經(jīng)常性或周期性水流。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段，可以分為入海河口、入湖河口及支流河口。 如果在 河段內(nèi)有支流匯入，而且沿河有多個污染源，這時應(yīng)將河流劃分為多個河段采用多河段模型 。 水質(zhì)模型的分類： 按時間特性分： 分為動態(tài)模型和靜態(tài)模型 。 描述水體中水質(zhì)組分的濃度不隨時間變化的水質(zhì)模型稱為靜態(tài)模型 。 當把所考察的水體看成是一個完全混合反應(yīng)器時，即水體中水質(zhì)組分的濃度是均勻分布 的，描述這種情況的水質(zhì)模型稱為零維的水質(zhì)模型 。 描述水質(zhì)組分的遷移變化在兩個方向上是重要的，在另外的一個方向上是均勻分布的，這種水質(zhì)模型稱為兩維水質(zhì)模型 。 按描述水質(zhì)組分的多少分： 分為單一組分和多組分的水質(zhì)模型 。 水體中一組分的遷移轉(zhuǎn)化與另一組分（或幾個組分）的遷移轉(zhuǎn)化是相互聯(lián)系、相互影響的，描述這種情況的水質(zhì)模型稱為多組分的水質(zhì)模型 。河流、河口水質(zhì)模型比較成熟，湖、海灣水質(zhì)模型比較復雜，可靠性小。 水質(zhì)模型的選擇： 選擇水質(zhì)模型必須對所研究的水質(zhì)組分的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律有清楚地了解。在流動的河流中，平流遷移往往占主導地位，對某些組分可以忽略擴散項；在受潮汐影響的河口中，擴散是主導的遷移現(xiàn)象，擴散項必須考慮而不能忽略。對河床規(guī)整，斷面不變，污染物排人量不變的水體，可選用靜態(tài)模型。但這種選擇不能充分評價時便輸入對河流系統(tǒng)的影響。 污染物在均勻流場中的擴散水質(zhì)模型 進入環(huán)境的污染物可以分為兩大類：守恒污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。這種污染物稱為守恒污染物。 非守恒污染物 ：污染物進入環(huán)境以后，除了隨著環(huán)境介質(zhì)流動而改變位置，并不斷擴散而降低濃度外，還因自身的衰減而加速濃度的下降。 非守恒物質(zhì)的衰減有兩種方式： 一種是由其自身的運動變化規(guī)律決定的 ；如放射性物質(zhì)的蛻變； 另一種是在環(huán)境因素的作用下，由于化學的或生物化學的反應(yīng)而不斷衰減的 ，如可生化降解的有機物在水體中微生物作用下的氧化分解過程。在均勻流場中，流速應(yīng)為常數(shù)，擴散參數(shù)也應(yīng)為常數(shù)。若設(shè)坐標原點在污染物排放點，則有： 二維擴散方程的解： 2222d Ed t x y? ? ?????? ? ???????22d Ed t x?????? ? 2 2e x p44x u t yMEt Et????? ? ?? ????一維擴散方程的解為： 對于守恒污染物，實際應(yīng)用中，在不需要考慮其橫向均勻混合時間的情況下，通常假設(shè)其可以瞬間混合完畢，而采用完全混合公式來計算河流斷面的污染物濃度。 2 2 0xxE u Kxx ????? ? ? ??? 對于非持久性或可降解污染物，若給定 x＝ 0，ρ＝ ρ0，上式解為： 對于一般條件下的河流，推流形成的污染物遷移作用要比彌散作用大得多，在穩(wěn)態(tài)條件下，彌散作用可以忽略，則有： 式中： ux—— 河流的平均流速， m／ d或 m／ s； Ex—— 廢水與河水的縱向混合系數(shù)， m2／ d或 m2／ s； K—— 污染物的衰減系數(shù)， 1／ d或 1／ s； x—— 河水 (從排放口 )向下游流經(jīng)的距離， m。求排放點下游 10km處的苯酚濃度。 對水面寬闊的河流受納污 (廢 )水后的混合過程和污染物的衰減可用二維模型預(yù)測；對于水面又寬又深和流態(tài)復雜的河流水質(zhì)預(yù)測宜采用三維模型。 當某一斷面上任意點的濃度與斷面平均濃度之比介于 至 之間時，稱該斷面已達到橫向混合，由排放點至完成橫向斷面混合的距離稱為完成橫向混合所需的距離 。 描述一維河流中 BOD 和 DO消長變化規(guī)律的模型 (S— P模型 )。 S — P方程： 臨界氧虧發(fā)生的時間： 該方程是應(yīng)用最廣的河流水質(zhì)中 BOD— DO預(yù)測模型。為了計算河流水質(zhì)的某些特殊問題，人們在 S－ P 模型的基礎(chǔ)上附加了一些新的假設(shè)，推導出了一些新的模型。由以下的基本方程組 (忽略擴散項 )： ? ?1312B O DB O DDB O D Ddkkdtdkkdt?????? ? ???解得： （ 2）多賓斯 — 坎普 (Dobbins— Camp)模型 對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，多賓斯 — 坎普提出了兩條新的假設(shè)： ①考慮地面徑流和底泥釋放 BOD所引起的BOD變化速率，該速率以 R表示。多賓斯 — 坎普采用以下基本方程組： ? ?? ?1300 1322011 3 2ek k tB O D B O DB O D k k tk t k tDDke e ek k k??????????????? ? ?????三、污染物在河口中的混合和衰減模型 入海河口受海洋潮汐和上游河流來水雙重作用。 一般污染比較嚴重的河口都是工業(yè)集中的城市或水陸交通樞紐。在通航的河口，其寬度一般都較大，也比較深，污染物要完成橫向混合仍需要經(jīng)過較長的距離。 如果要求污染物與河口水混合過程中濃度隨時間變化情況，則應(yīng)采用二維動態(tài)混合數(shù)值模型預(yù)測：首先通過實測得到斷面上各測點流速與斷面平均流速的相關(guān)關(guān)系，同時用一維非恒定流方程數(shù)值模型計算出沿程各斷面平均流速，這樣就可得到河口的流場分布。 潮汐對河口水質(zhì)的雙重影響： ① 上游下泄的水流相匯，形成強烈的混合作用，使污染物的分布趨于均勻 ； ② 由于潮流的頂托作用，延長了污染物在河口的停留時間，有機物的降解會進一步消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)下降 。 河口模型比河流模型復雜，求解也比較困 難。這時應(yīng)采用水 力學中的非恒定流的數(shù)值模型，以差分法計算 流場，再采用動態(tài)水質(zhì)模型，預(yù)測河口任意時 刻的水質(zhì)。對河口水質(zhì)有重大影響，但只需 預(yù)測污染物在一個潮汐周期內(nèi)的平均濃度，這 時可以用一維潮周平均模型預(yù)測。 假定 s＝ 0和 r＝－ K1ρ， 對排放點上游（ x＜ 0） 對排放點下游（ x ＞ 0） ? ? 0xxd d dE u r sd x d x d x? ???? ? ? ? ?????1204e x p 1 12xxu K EEu????????? ? ?????????1204e x p 1 12xxu K EEu????????? ? ?????????01241 xxWKEQu? ?? 第三節(jié) 湖泊 (水庫 )水質(zhì)數(shù)學模型 湖泊（水庫）水流狀態(tài)分為前進和振動兩類。 (1)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和風力等作用下產(chǎn)生沿一定方向的緩慢流動。 (2)混合：指在風力和水力坡度作用下產(chǎn)生的湍流混合和由湖水密度差引 起的對流混合作用。 (4)波漾：是在復雜的外力作用下，湖中水位有節(jié)奏的升降變化。 ② 進入湖泊和水庫中的營養(yǎng)物質(zhì)在其中容易不斷積累 ， 致使水質(zhì)發(fā)生富營養(yǎng)化 。 湖泊水質(zhì)模型分為描述湖、庫營養(yǎng)狀況的 箱式模型 、 分層箱式模型 和描述溫度與水質(zhì)豎向分布的 分層模型 。 對于停留時間很長、水質(zhì)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)的中小型湖泊和水庫，可以簡化為一個均勻混合的水體。 積分上式得： 式中： W0— 現(xiàn)有污染物排入量， mg／ s； ?W11e x pt WQ KtQ K V V????? ????? ? ??? ????? ??????0 pW W q?? ? ? — 擬建項目廢水中污染物濃度， mg／ L； q— 廢水排放量， m3／ s。則： 對于持久性污染物 K1＝ 0，則： 當時間足夠長，湖、庫中污染物 (營養(yǎng)物 )濃度達到平衡時， 。 設(shè) ρt/ρp=β，則： 3．無污染物輸入 (W＝ 0)時濃度隨時間變化為 這時，可以求出污染物 (營養(yǎng)物 )濃度達到初始濃度之比為 δ即 ρt／ ρ0＝ δ時，所需時間： 1l n ( 1 )VtQ K V?????1( / )00Q V K tt ee?? ? ??? ???11lnt????4．溶解氧模型 式中： K2—— 大氣復氧系數(shù)， 1/d或 1/s； ρDO0—— 溶解氧起始濃度， mg/L； R—— 湖庫的生物和非生物因素耗氧總量，mg/()或 mg/(m3s)； ρDOs—— 飽和溶解氧濃度， mg/L； B—— 其他因素耗氧量， mg/()或 mg/(m3 第五節(jié) 開發(fā)行動對地表水影響的識別 各種類型的人類開發(fā)行動如建設(shè)項目、區(qū)域和流域開發(fā)等都會對地表水環(huán)境的 水量、水質(zhì)、水生生物或底部沉積物 產(chǎn)生影響。 一、工業(yè)建設(shè)項目 1．建設(shè)期影響 工業(yè)建設(shè)項目在建設(shè)期 (施工階段 )的共同影響： (1)施工隊伍大批進入現(xiàn)場，排放的生活污水和垃圾的污染。 (3)基坑開挖和降低地下水位等操作排放含泥砂廢水。在降雨 (特別是暴雨 )時，造成土壤侵蝕，使地表水中泥砂含量陡增，嚴重時造成河道阻塞。 2．運行期影響 任何工業(yè)建設(shè)項目都有其特殊性，所以，必須針對具體項目開展深入細微的工程分析才能全面而有重點地識別出具體影響。 廢