地表水环评数值模拟精细化研究-北极星环境监测网

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摘要：基于《环境影响评价技术导则地面水环境》(HJ/T 2.3—93) 的数值模型部分内容已经落后于水动力及水质等数学模型的发展，不能满足环境影响评价工作的实际需要。建议开展地表水环境影响评价数值模拟精细化研究，研究不同模型维数、不同模型类型之间模拟结果的差异，并开展模型参数的敏感性分析，阐明影响预测结果的主要模型参数，建立适合我国环评应用的数值模拟预测共享软件平台。同时，开展地表水环境影响评价模型法规化研究，提出适用于国内地表水环境影响评价的数值模型清单，建立法规模型验证案例库和法规模型库，提出进入法规模型库的入库标准，规范环境影响评价中模型的使用，为环境影响评价领域的数值模拟预测规范化、科学化提供技术支持。

《环境影响评价导则地面水环境》(HJ/T 2.3—93)是指导开展地表水环境影响评价的依据、方法和技术指南，于1993年颁布，导则详细说明了地表水环境影响评价需要开展的主要工作内容、技术方法等。

地表水环境影响预测是地表水导则的重要内容，也是地表水环境影响评价的重要内容，环境影响的大小决定了污染防治措施选取的依据和环保投资的大小，在整个环评过程中起着重要作用。《环境影响评价技术导则地面水环境》(HJ/T 2.3—93)中给出了适合河流、湖(库)、河口、海湾等各类水体类型的环境影响预测模式，其中包括持久性污染物、非持久性污染物、酸碱污染物、废热预测等的各类稳态预测模型及部分数值模型。

但是经过20多年来地表水环境预测数学模型的不断发展，导则中给出的数学模型已经不能满足目前环境影响评价的实际需要，特别是数值模型部分，已经落后于水动力及水质等数学模型的发展。导则中数值模型介绍内容比较少，只给出了部分数值模型的计算公式，实际环评中，涉及河口、海湾、大型河流的污染排放量较大的石化化工项目、直流火电厂及大型水库等，一般都采用数值模型进行水环境影响的预测。而且在实际环评中，不同的环评单位往往应用不同类型的数值模型软件，但是不同模型之间模拟结果的差别究竟有多大，什么样的情况应采用什么样的模型，尚没有研究成果提供相关技术支持。因此，开展水环境影响评价数值模拟精细化研究，研究不同模型软件、模型维数模拟结果的差异，分析模型参数的敏感性和模型的不确定性是目前水环境影响评价的重大需求。

国外水环境数值模型研究现状

从1925年斯特里特(H.W.Streeter)和费尔普斯(E.B.Phelps)研究建立了第一个水质模型(SP模型)，到目前为止，水环境质量模型经历了近90年的发展历程。水环境质量模型从单项水质因子发展到多项水质因子，从稳态模型发展到动态模型，从点源模型发展到点源和面源耦合的模型，从零维完全混合模型发展到一维、二维、三维模型，有关地表水环境影响预测的模型有上百种。水环境模型数值模拟计算的发展始于20世纪60年代，在河口海岸水动力、水沙等的数值模拟方面应用研究的比较多，到70年代，河流湖库水动力、水质模型的数值模拟研究开始出现。发展至今，国际上已经推出多个商业版和免费版的水环境数值模拟软件。

美国在水环境质量模型研究方面是走在最前面的，1972年美国颁布实施了《清洁水法》，该法对美国各州水域的水质标准和TMDL计划的制定、实施做出了具体规定，其控制对象包括点源和非点源。《清洁水法》要求根据水域的水质标准、应用水环境数学模型，计算出该水域日最大能容纳的某种污染物的总量;然后根据点源与非点源造成污染的比例，进行点源与非点源之间污染排放许可的分配。美国环境保护局(EPA)资助Tetra Tech公司开展了TMDL模型评价和研究需求分析项目(TMDL Model Evaluation and Research Needs)，该项目对60多个模型进行了评估，对各种模型的模拟能力、适用性等进行了详细的评估对比。2002年，EPA发布了模型应用指南(Guidance for Quality Assurance Project Plans for Models)，对环境质量模型的应用提出了建议和指导原则。2009年，EPA发布了《环境模型开发、评估及应用指南》(Guidance on the Development，Evaluation and Application of Environmental Models)，该指南分类给出了一系列模型，其中地表水环境模型有HSPF，WASP及QUAL2E等，并简要介绍了各种模型的模型特征、适用模拟的环境过程以及模型的详细介绍网址等。美国EPA环境模拟监管委员会(CREM)在其网站建立了模型库，美国地质调查局、联邦风险应急管理局、美国陆军工程兵团等机构都建有类似的模型库，并对各类模型进行了详细介绍。

英国发布的《地表水和地下水污染影响评估指南》提出了针对潜在污染源地表水环境影响评价的步骤和方法，推荐了65种适合河流、湖泊、水库、河口、海域等不同条件的地表水预测模型，并给出了每个模型的适用条件、应用说明等的详细介绍，可以精细化定量评估污染源对地表水环境影响的程度。韩国环境部2006年提出了水环境管理总体计划，针对具体的水质预测，推荐了一系列的数学模型，实际应用最广泛的为QUAL2E模型、EFDC模型等。澳大利亚地表水环境预测应用较为普遍的模型为MIKE系列模型以及Tuflow模型。丹麦水环境模型应用最广泛的是丹麦水利研究所(DHI)开发的MIKE系列模型，该系列模型可以针对生态与环境化学、水资源、水利工程、水动力学及其相关领域进行模拟分析。

美国、英国、韩国等发达国家都建立了水环境数值模型库，并详细给出了模型的适用条件、应用范围等内容，以及可采纳应用的各类水环境数值模型。但对于不同模型软件、不同维数模型之间模拟结果差别的深入、精细化研究尚不多见。

国内水环境数值模型研究现状

20世纪70年代中期，香港开始使用Delft3D水动力水质模型系统，涉及水环境模拟预测的环境影响评价项目一般都采用该模型进行预测，现在已经成为香港环境署的标准产品。台湾“环保局”发布了《环境影响评估河川水质评估模式技术规范》，推荐了适合不同水环境条件下的预测模式清单，主要有BASINS/HSPF、QUAL2K、SWMM、WASP，如果要选用其他模式，需要经过模型验证，提交模型理论公式，以及与推荐模型的对比结果。

原标题：地表水环评数值模拟精细化研究

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