1、 水利水电工程环境影响评价规范(试行) SDJ30288 编 制 说 明 前 言 本书是水利水电工程环境影响评价规范SDJ30288(试行)的技术性补充材料其内容包括条文说明和参考材料 条文说明是按水利水电工程环境影响评价规范的章条顺序对条文编写依据和执行中应注意事项作进一步的说明对个别简单明了的条文则不再作解释 水利水电工程环境影响评价是一项复杂的工作在我国这项工作起步较晚实践经验还不多因此有关环境状况调查和环境影响预测评价在水利水电工程环境影响评价规范条文中只作了原则性的规定为了便于应用在总结近几年环评工作经验的基础上又编写了三个参考材料作为该规范的补充在参考材料中列出了环境状况调查的项目
2、和相应内容介绍了工程对不同环境因子影响的预测方法以及目前国内常用的几种环境影响综合评价方法设计人员应结合工程的具体情况根据规范规定的基本原则参照参考材料确定环境状况调查项目选择环境影响预测和评价方法 条文说明由原水利电力部成都勘测设计院编写参考材料由原水利电力部中南勘测设计院长江水资源保护局和葛洲坝水电工程学院编写 条文说明 第1.0.1条 编制的主要依据是 一1979年颁布的中华人民共和国环境保护法(试行) 二1986年3月国家环境保护委员会国家计划委员会国家经济委员会颁发的建设项目环境保护管理办法 三1982年原水利部颁发的关于水利工程环境影响评价的若干规定(草案) 四近几年来我国一些大中
3、型水利水电工程环境影响评价成果 第1.0.2条 编制的目的是在建设项目环境保护管理办法中有关规定的基础上针对水利水电工程开发对环境影响的特点统一规定工程环境评价的基本要求如环境影响评价工作大纲和环境影响报告书或环境影响报告表的编写格式和要求并提出环境状况调查的内容环境影响分析预测和综合评价的主要方法等使环评工作有所遵循 第1.0.4条 对环境可能产生较大影响的工程在编制环评工作大纲之前一般应先组织综合性查勘使各专业之间取得共同的初步看法明确各专业下一步调查研究的重点对环境因子的初选识别和筛选都必须是在各有关专业人员共同商讨的基础上确定对环境影响较小的工程经环保部门同意可只填报环境影响报告表的其
4、评价程序可按本条规定的精神从简进行 第1.0.5条 水利水电工程对环境的影响涉及面很广各工程的功能特性以及所在地区环境差异又很大因此要特别强调在作工程环境影响评价时应按照本工程的实际情况有重点地进行对工程影响的主要环境因子应进行较深入的预测和评价而对一般的环境因子分析预测可以简化 第1.0.6条 库区是指水库淹没区库区周围是指水库库水位以上的周围地区库区及库区周围是水库水体对环境最直接的影响区环境影响评价时要特别注意工程建设对该地区的影响 第1.0.9条 规范主要适用于大中型水利水电工程可行性研究阶段的环境影响评价工作对小型工程环境影响较大需编制环境影响报告书的可参照进行对只需填报环境影响报告
5、表的可参照规范从简进行 第2.0.5条 环境状况的调查测试成果必须认真整理分析目的是要防止假数真评调查测试成果经整理分析后作为技术档案长期保存有条件的单位还可对原始调查测试成果进行整编后建立数据库以利检索存档 第3.0.1条 根据水利水电工程对环境影响的特点和预测评价工作的需要将环境总体划分为四个层次环境因子是基本单元由选出的相应的环境因子群构成环境组成由相同类型的环境组成群构成环境种类形成环境影响评价的环境总体等层次结构 第3.0.3 3.0.4 3.0.5条 所列的各种环境影响和相应因子是根据国内外水利水电工程环境影响评价实践得出的对于某一具体工程工程建设产生的环境影响和相应受影响的环境因
6、子可能只是其中一部或大部环境因子的选择识别可按两步进行第一步根据类似工程环评经验进行初选第二步对初选的环境因子进行影响性质的识别要特别注意那些带有不利的直接的长期的积累性的潜在的不可逆性质的因子并应将它们列为主要环境因子 第3.0.6条 环境影响预测的任务是分析预测工程兴建后环境因子的变化情况影响预测的方法随着因子的特性和采用的手段而有所区别一般可分为定量预测方法和定性预测方法对于一些能用量度表示的环境因子可建立数学模型或物理模型作定量的预测估算如预测水库建成后对降水的影响预测水库形成后的水温分布均可建立相应的数学模型通过大量观测资料对模型参数进行识别然后用此模型进行预测和估计对于一些难以用量
7、度表示的环境因子则可用类比分析或机理分析的方法作定性的分析预测如预测水库形成后对疟疾流行的影响可通过类比水库的资料进行定性预估在预测工程对水生生物陆生生物的影响时常采用生态机理分析法 第3.0.8条 水利水电工程环境影响预测一般可按运行后3 5年作为预测水平年评价时原则上应以该水平年假定工程没有实施(即无工程时)的环境状况作为对比基础所选的水平年应尽可能与国民经济五年计划年份相一致考虑到水利水电工程建设周期长进行环评时工程的开工和投产时间有时尚不明确因此预测水平年的选择允许有一定的灵活性 第3.0.9条 对预测结果进行评价首先是将预测结果与无工程时的环境状况进行对比了解环境因子的改变量再将改变
8、后的情况与国家和地方颁发的环境质量标准进行对比最后作出对各主要环境因子和由其构成的各主要环境组成影响的评价结论 第4.0.1条 综合评价目的是评价工程对环境的综合影响为比较选择工程方案提供依据在工程多方案比较时综合影响指标起作用但无论对多方案比较还是对选定方案环境影响评价工作的重点仍应放在对主要环境因子的预测评阶上 第4.0.2条 由于水利水电工程对各环境因子产生的影响有的可以定量有的又难以定量只能作定性估计因此综合评价是一项复杂的工作综合评价方法国外比较有代表性的是利奥波德矩阵法巴特尔环境评价系统等国际大坝委员会建议的矩阵分析法也为各国所采用国内常用的有矩阵分析法环境质量指标法模糊综合评判法
9、等综合评价方法的选用应根据基础资料情况影响预测的精度和工程对环境影响的程度等确定一般宜采用简单实用的方法无论采用哪种方法对综合评价成果均应补充综合性的文字说明 第4.0.4条 在评价工程对环境的综合影响时必须考虑工程功能的环境效益如防洪发电供水等的环境效益这样才能全面反映工程对环境的影响综合评价时尚应研究对不利影响有措施和无措施两种情况其目的是为了解有环境保护措施后工程对环境影响的改善程度 第4.0.5条 水利水电工程的环境影响经济损益分析难度很大主要是对环境保护设施及投资的划分原则还有不同意见环保设施带来的环境效益有的难以定量更无法用货币量来表示因此有待在探索研究的基础上提出适合水利水电工程
10、特点的分析方法目前可暂按如下考虑凡属污染治理和保护生态环境所需的装置设备监测手段和工程设施均为环保设施其费用列为环保投资工程需要又为环境保护服务的设施且属传统工程项目的如水库淹没处理措施施工环保措施等其所需费用不列为环保投资对无法用货币量表示的环境效益可只作定性的表述 第4.0.6条 工程对环境影响较大的工程需编制环境监测规划对环境影响较小的工程可不编制环境监测规划或只对个别较突出的影响项目编制环境监测规划环境监测规划中有关监测机构人员编制设备及费用等均应列入工程可行性研究报告中 第4.0.7条 下一设计阶段需要研究的环境影响课题及建议一般包括以下几个方面本阶段工作做得不够需要进一步补充的工作
11、需要具体落实的环境保护措施需要开展的环境科研课题等 参考材料 .环境状况调查 本材料提出的调查内容是针对具有水库的水利水电工程工程影响地区主要是库区及库区周围在进行环境状况调查时应根据工程的具体情况确定调查内容 气象 (1)库区及库区周围气候特点与有关气象观测站(包括水文站雨量站)的地理位置海拔高程 (2)有关气象观测站历年主要气象要素的统计资料(见表1-1)气象要素包括气温气压降水蒸发日照辐射云量能见度风速风向雾无霜期活动积温等 表1-1 _站_年各月主要气象要素统计表 地址_经度_纬度_高程_ 项 目 单 位 1月 2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年 最大/日期 最小/日
12、期 备 注 气温 地温 气压 hPa 湿度 hPa 蒸发量 mm 降水量 mm 风速/最多风向 云量 日照时数 h 辐射通量密度 W/m2活动积温 (3)灾害性天气资料如旱涝暴雨大风低温寒潮霜冻冰雹阴雨沙暴雷电等 当现有资料不能满足局地气候效应预测要求时应进行现场考察与观测 二水文泥沙 (1)干流发源地河道长度落差比降河网分布特征 表1-2 _站水质监测成果表 调查人_审核人_ 取样 时间(月日) 水位(m) 天气 取样位置 水温 色度 电导率 浊度 总硬度 矿化度 矿碱度 总悬浮物 油类 溶解氧 化学耗氧量 生物需氧量 有机磷 无机磷 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 挥发酚 施 测 号 数 全样
13、分析时间(月日) 流量 气温 断面 测线测点 度 pH值 S/m 度 m(2)坝址上下游水文站的水位流量泥沙冰情等多年统计资料年际变化及年内分配极植分布径流及洪水成因与特性泥沙颗粒组成矿物成分等 三水质水温 (1)搜集流域水质监测站网分布图 (2)库区及坝址下游水质水温监测成果及污染物质历年统计资料(见表1-2) (3)库区控制断面底泥及鱼类残毒化验资料悬浮物中氮磷钾及有毒元素含量 (4)库区周围地下水水质资料 (5)库区河道水温实测资料及统计特性值坝址下游干流及主要支流控制断面流量水温统计值 当现有资料不能满足水质预测评价要求时应根据工程的具体情况和水质计算要求增设断面进行监测 四地质 可参
14、照地质专业有关规定 五土壤 (1)库区土壤类理及其理化性质农药残毒等特别是易释放且对水化学及毒理学指标影响大的元素含量 (2)库区周围的土类亚类及其成因分布理化性质养分及农药残毒等(见表1-3表1-4) 表1-3 土壤分类统计 地区 土类 亚类 面积(亩) 占地面积(%) 土属 分布海拔高度(m) 成土气候件 成土母质 地貌类型 自然植被 分布范围 肥力等级 备注 表1-4 土壤理化性质统计表 地区 采样地点 土种名称 颜色 质地 结构 容重 干湿度 紧实度 孔隙度 pH值 碳酸钙 有机物 全氮 全磷 全钾 水解氮或碱解氮 速效磷 速效钾 铅 锌 铜 锰 钼 硼 g/cm3 % % ppm (
15、3)控制流域及库区周围水土保持现状水土保持规划水土流失现状土壤侵蚀类型分布面积及侵蚀模数等 (4)库区周围土壤沼泽化盐碱化潜育化程度 六陆生生物 (1)库区及库区周围植被类型植物区系分布规律(包括水平与垂直)覆盖度演替规律等 (2)库区及库区周围野生动物区系组成种类生态习性分布范围数量增减等(见表1-5) 表1-5 陆生动物调查总表 区系从属 栖息环境 居留类型 调查情况 调查地点 编号 目科 种 东洋界 古北界 广布种 河谷 农耕区 低山林区 虫类 兽类 鸟类 采到标本 察见动物 赁籍皮张 活动痕迹 访问群众 备注 (3)珍稀动植物的种类数量分布范围生态条件历史变化情况及其原因经济学术价值(
16、包括保护级别)等 (4)库区及库区周围森林资源普查情况各类林地面积统计资料(见表1-6)现有森林覆盖率优势树种林分各龄级面积蓄积量分布状况经济价值等历年森林采伐情况运输条件近期开采量森林破坏情况及后果近期恢复情况 表1-6 各类林业用地面积统计表 单位亩 林业用地面积 有林地 无林地 用材林 经济林 分区编号 总面积 总计 合计 小计 天然林 人工林 防护林 竹林 小计 油茶 油桐 薪炭林 特用林 疏林地 灌木林 未成林造林地 小计 荒山荒地 采伐迹地 非林业用地 备注 总计 (5)库区及库区周围不同高程草场类型质量面积分布产草量载畜能力及利用情况草场资源开发规划及存在问题 七水生生物 库区内
17、浮游动植物底栖动物水生高等植物的种群(或种类)现存量(包括生物量数量或密度)优势种地区分布生态习性经济价值等(见表1-7表1-8表1-9) 表1-7 浮游植物现存量及种类组成 绿藻门 蓝藻门 硅藻门 裸藻门 甲藻门 金藻门 采集地点 采集时间 流速(m/s) 水深(m) 水色 水温( ) 透明度(m) 数量 百分率 数量 百分率 数量 百分率 数量 百分率 数量 百分率 数量 百分率 合计 优势种 备注 平均值 表1-8 浮游动物现存量及种类组成 单位l/mgl/生物量数量个现存量 各类浮游动物数量及所占比例 原生动物 轮虫 枝角类 桡足类 采集地点 采集时间 流速(m/s) 水深(m) 水色
18、 水温( ) 透明度(m) 浮游动物总数 生物数 数量 百分率 数量 百分率 数量 百分率 数量 百分率 合计 优势种 备注 平均值 表1-9 底栖动物现存量及群体组成 单位22m/gm/生物量密度个总现存量 各类底栖动物现存量 软体动物 寡毛类 水生昆虫 采集地点 采集时间 底栖动物密度 生物量 密度 生物量 密度 生物量 密度 生物量 合计 优势种 备注 平均值 流域内(主要是库区)鱼类区系组成优势种类分布生活习性年产量饵料来源产卵场分布位置生态条件等鱼类区系历史变化情况对珍稀水生生物洄游及经济鱼种还需了解其经济学术价值(包括保护级别) 八社会经济 (1)人口状况库区及库区周围历年人口统计
19、资料人口结构现状当地政府实行计划生育的有关政第及执行情况 (2)土地及土地利用库区及库区周围土地利用现状垦殖系数坡度大于25耕地面积各类土地面积统计资料(见表1-10)土地利用规划等 表1-10 各类土地面积统计表 单位亩 农业用地 水 域 地区 总面积 合计 水田 旱地 轮歇地 园林用地林业用地 草地 居民点用地 厂矿用地交通用地合计 河流湖泊 水库池塘 其他 特种用地 难利用地 备注 总计 (3)库区及库区周围历年社会总产值国民收入工农业总产值及其构成农村经济收益统计资料地区经济规划资料 (4)农林牧副渔布局及结构主要农产品产量(包括农作物播种面积)的历史变化情况 (5)工业及乡镇企业的发
20、展情况 (6)交通邮电通讯文化教育医疗卫生等状况 (7)水资源利用及农村能源利用情况 表1-11 主要工业污染排污情况调查表 排污量(t/d) 有毒物排放污水温度 悬浮物 油类 化学耗氧量 生化需氧量 总氮 总磷 挥发酚 汞 砷 六价铬 污染源名称 废水类别 总量 有毒废水 矿坑水 排污去向 (河) 排污地 点 PH值 W W C W C W C W C W C W C W C W C W C合计 九人群健康 (1)库区及库区周围居民生活卫生条件 (2)库区及库区周围地方性疾病虫媒传染病介水传染病自然疫源性疾病等的种类主要传染途径发病率发病条件及流行强度等 (3)传播疾病媒介的种群数量及生态习
21、性等 (4)地方政府和卫生防疫部门有关防疫措施及其规划资料 十景观与文物 (1)自然景观包括山景溶洞泉岛天象自然保护区 (2)文物古迹名胜古迹古建筑碑刻历史事件旧址及其它文物的数量位置保存现状及影响其变化的主要因素等 (3)其他如风景游览区疗养区等 十一污染源 (1)库区周围企业概况生产规模主要产品产量发展规划等 (2)排污情况各企业工业废水(见表1-11)废渣及其他废弃物的种类成分性质数量以及排放方式规律途径位置等废渣年累积量占地面积 (3)危害程度危害对象途径程度损失重大污染事故及污染纠纷等 (4)治理情况包括各种治理措施方法效果及规划环保部门对企业污染治理的要求等 (5)库区及库区周围农
22、药与化肥施用情况(见表1-12)可选典型县或乡进行调查 (6)库区周围的主要城镇以及主要工业职工住宅区的总户数总人口及其增长率生活污水排放去向污染物浓度及污水量等 表1-12 历年农药化质施用情况统计表亩亩平合计单位/kgkg农药 化肥 其中 年份 项目 化学农药总计 叶蝉散 速灭威 敌百虫 敌敌畏 四四九乳剂 一六五乳剂 杀虫脒乳剂 甲胺磷 杀虫霜 稻瘟净 化肥总计 氮肥 磷肥 有效成分40%以下 有效成分40% 有效成分60% 合计 亩平 合计 亩平 合计 亩平 合计 亩平 合计 亩平 合计 亩平 合计 亩平 (7)库区内的城镇垃圾堆放位置及处置状况 (8)库区及库区周围牧场的位置牲蓄种类
23、数量用水情况以及污水排放量排放去向等 (9)传染病医院等的位置及排放情况 (10)进入库区的自然有毒有害元素的主要来源及存在形式等 当现有资料不能满足预测评价要求时应进行临时监测 环境状况调查完成后应对调查的资料进行整理分析评价编写文字说明并附以必要的图表有条件的可建立文件库和数据库最后应写出专题调查报告如水文气象调查报告水质现状调查报告(包括污染源)土壤调查报告地质调查报告陆生植物调查报告陆生动物调查报告水生生物调查报告社会经济调查报告环境医学调查报告景观与文物调查报告等 .环境影响预测方法 环境影响预测方法可分为定性分析法定量计算法以及定性与定量分析相结合的方法等定性分析法适应于环境因子本
24、身不能用量度来表示的如文物古迹自然景观等还有尚无定量预测的可能或无法获得足够数量和精度的数据来建立定量关系的如人群健康等定量计算方法适用于对环境因子变化过程的规律研究较深可以建立定量关系的如水温局地气候等对具有足够数量和精度的基础数据且在有关参数确定后可以运用数学模型进行定量预测如水质大气等目前常用的定性分析有类比法机理分析法生态习性分析法专家预测法叠图法等定量计算有数学模型法物理模型法图解模型法计算机显像法计算机叠图法等在环境影响预测工作中可以选择不同的方法但是不论选择何种方法必须符合预测的要求有利于保证质量提高效率能定量的尽量定量不能定量的则定性或采用定性分析与定量计算相结合进一步提高分析
25、的客观性与可靠性 本材料主要编入国内已应用的方法同时也介绍了一些国外的方法有的还举例说明 本材料主要对局地气候水温水质土壤陆生植物陆生动物水生生物人群健康景观与文物施工环境等提供一些预测方法水文泥沙环境地质等可参见有关专业的预测方法 一局地气候 (一)预测内容 水利水电工程的兴建对局地气候的影响主要是降水气温湿度风及雾等方面 (二)预测方法 1.降水 水库对降水的影响一般可选用工程类比分析和公式估算的方法进行预测 (1)类比法 1)基本原理和方法 大量已建水库的分析结果表明同一地带同类型水库对气象要素的影响趋势是一致的因此可选择与拟建水库条件类似建库前后观测资料较完整的工程求出其单纯由于水库影
26、响的改变值然后乘上移置系数即为拟建水库对降水的影响值 2)计算步骤 选定一个与拟建水库条件类似的工程分别计算库区内各站建库前后的平均降水量另找一不受水库影响的对照点按同步的时间序列计算出建库前后的降雨量平均值 利用公式00YXXYY =计算水库的影响值Y为单纯由于水库引起的降水变化Y0和Y分别为研究点建库前后的降水量X0和X为对照点建库前后的降水量) 假设水库对降水的效应值与水面面积呈线性关系利用类比水库面积和降水改变值的相关关系得到移置系数 根据类比水库库区离库中不同距离的改变值点绘出降水改变值与离库岸距离的相关曲线并拟合成经验公式经验公式计算的值乘以移置系数即为所求水库的变化值 对照点的选
27、择对计算结果有一定的影响要大致估算水库对该因子的影响范围对照点应位于影响范围以外的附近地带本方法简单易行特别在拟建水库资料不全时较为适合 3)举例 要求预测某水库A蓄水后降水量的改变值选择条件类似的已建水库B作为类比水库 B水库的降水效应先计算出库区各站建库前后的平均降水量用公式00YXXYY =再求出水库对降水量的影响值Y结果见表2-1 表2-1 B水库蓄水后降水量增减值表 据计算结果点绘降水变量随离库距离的变化图 A水库降水效应预测假设水库对降水量的效应值与水域面积呈线性关系B水库库中降水减少125mm C水库库中减少160mm利用两水库面积与降水减少量线性内插得到A水库库中降水量减少值为
28、145mm库中现年平均降水量为1349mm故建库后的年降水量应为1204mm 以A水库库区减少量145mm与B水库库区减少量125mm之比值1.16作为A水库库区周降水量影响的移置系数为了求A水库库周附近不同水平距离时降水效应对B水库降水变量随库岸距离变化图作经验拟合当L 10km时可拟合成指数经验公式乘以系数1.16便得下式 R1=32.364e0.1935L174 式中 R1A水库对降水的效应值 L离库岸距离km 计算结果见表2-2 表2-2 A水库年降水量(R1)效应值随L的变化 L(km) 0 2 4 6 8 10 R1(mm) 142 126 103 71 2 50 (2)水汽效应计
29、算法 1)计算原理和影响降水因子的确定 影响降水的因子非常复杂只能考虑其最主要的因子大气中水汽含量的变化对降水的影响对某一地区而言可将大气中水汽含量Q分为从周界以外输入的水汽Q1(称外来水汽)和从当地蒸发而来的水汽Q2(称内源水汽)两部分即Q=Q1+Q2一地区由外来水汽Q1形成的外源降水量(r)与由流域内部蒸发水汽Q2形成的内源降水量(Rr)的比值等于外来水汽Q1与内部水汽(EQ212=)的比值其中R为总降水量E为水汽蒸发量 即 rRrQQ=12(2-1) 可以认为兴建水库对外来水汽没有影响只影响当地蒸发的水汽量 2)估算方法 式(2-1)中: QgqV p L tppLtts11 012=d
30、dd(2-2) 将式(2-2)代入式(2-1)即得 rRrQQgqV p L tEppLtts=1212012ddd(2-3) 式中 L研究区域长度m t1t2输送的起迄时间m p0高空中水汽含量接近0的气压hPa ps地面气压hPa q比湿g/kg V垂直边界的风速m/s E蒸发水汽量mm 外部水汽含量Q1的计算需要研究库区及邻近许多站的高空资料比较复杂可以采用以下简易计算方法估算 =+RRKEEK111(2-4) 式中 R水库建成前的总降水量 E水库建成前的蒸发量 R水库建成后的总降水量 E水库建成后的蒸发量 K水分循环系数与研究区域的大小有密切关系(根据长江流域的大气水分循环计算方法可求
31、出两者的线性回归方程K=1.002659+0.000050841 1为区域线性长度) 2.气温 水库蓄水以后库区内部分起伏不平的陆地变为平滑的水面使下垫面与空气之间的能量交换方式和强度发生改变导致气温变化 (1)类比法 基本原理和方法与降水预测相同 (2)数学模型法 1)蓄水前后库区年平均气温变化的估算 蓄水前库区某点1.5m处的气温为T蓄水后气温为Ta蓄水前后气温的变化值为 TTTa=(2-5) 据水库水面热量整体输送公式 PCCTTuap W a= ().15(2-6) 式中 P感热交换量J/(m2s) 空气密度为1.2 10-3g/cm3Ca水面阻力系数可取Ca=1.3 10-3(1.5
32、m处) Cp空气定压比热等于1.005J/(g ) Tw水面水温 u1.5水面1.5m处风速m/s 式(2-6)可写成 TTPCCuaWap=15.(2-7) 利用与拟建水库条件类似的已建水库资料可按式(2-6)估算出水面感热交换量P 拟建水库的表层水温可通过表层水温与气温的经验关系确定其关系式可表示为 TabTW=+1 (2-8) 式中 a b系数由类比水库水温与气温的相关关系确定 T1库区附近气象站的平均气温 风速u1.5可参考风的预测部分各个分量计算出来之后按式(2-7)估算Ta便可根据式(2.5)求得T 2)月平均气温变化值的估算 据理论与实际观测资料分析蓄水后某月份水库表层水温与水面
33、气温差Ta跟表层水温与附近陆地未受水库影响的气温(亦可用蓄水前的气温来表示)之差Tb密切相关 TTTab=TTTaWa=TTTbWb=式中 Tb蓄水前某地在某月份的气温 Ta蓄水后该地某月份水面的气温 Tw某月份水库表面的水温 一般可选择条件接近的类比水库水面气温梯度观测资料分别按1月和7月对Ta和Tb进行回归分析其回归关系式为 TbTaab=+(2-9) 式中参数a b可以选择与拟建水库条件类似水文气象资料比较系统的类比水库计算 如某水库选择水文气象条件比较接近的类比水库求得 1 0 95 0 94月TTT TTaWa Wb= .( ) .7 0 78 015月TTT TTaWa Wb= +
34、.( ) .3)对气温影响的一般规律分析和说明 从年平均值看水库蓄水后气温略有提高建坝后下垫面由陆地变成水体热量收支跟原来差异很大因而改变下垫面的热状况库区由原来的天然河道变成静水水面使表层水温增温较快同时天然河道在峡谷底部水面接受太阳辐射少水位抬高以后因可蔽视角减少水面接受太阳辐射增加有利于水温增温使水面年平均温度明显高于附近陆地的气温(天然河道的年平均气温也略高于陆地的气温)因而导致蓄水后的气温比蓄水前高 从季节来看一般秋冬季节水面气温比陆面气温高因为自8月以后气温开始下降而水库因热容量大储存大量热量水温下降比气温缓慢水温明显高于气温水体的温度梯度向上水体在降温过程中向大气输送大量热量其中
35、除一部分以潜热的形式输送外因水气温差较大还有一部分以显热的形式输送给大气使空气增温从而使水面空气温度高于陆面空气温度 4月份以后水温开始回升但因水的热容量大升温要吸收大量热量升温较慢直到7月水温梯度方向向下是水库的吸热时期因此此段时间有可能水面气温略低于陆面气温或者两者相当 总的说来蓄水后秋冬季节水面气温高于陆面气温较明显春夏季节水面气温低于陆面气温却不甚明显其年平均变化值取决这两者的对比关系蓄水后年平均气温略有增加 不同地方年变化值的差异主要有几种因素影响水库虽是静水水面但相对来说还是流动的各地水温的差异比气温小因此在其它条件相同的情况下气温高的地方蓄水后年均气温变化较小气温较低的地方变化幅
36、度稍大水库岸边陆地的气温变化主要依赖它与水面气温的水平交换据一些实验资料认为其影响程度与水库的距离的对数成反比此外影响范围与水域面积有关 3.风速 由于风的变化较为复杂仅介绍一个经验公式供参考 (1)估算原理 在没有地方风影响的情况下下垫面的形状与性质是影响近地面大气层(摩擦层)中风速变化的重要因素它们主要通过对气流摩擦作用的不同而起作用水库建成蓄水使下垫面的形状与性质都有较大的改变这种改变表现在建库前后下垫面粗糙率风区长度谷底可蔽视角河谷宽深比等方面在不同风向的情况下不同位置的地点由于这些因素所起作用的程度不同从而使建库后的风速产生不同程度的变化 (2)估算方法 1)水面对风速的影响 根据有
37、关研究河谷的气流越过水面后风速的变化可用下式表示 VUFx a becx=()(2-10) 式中 U过水面前风速(上风岸) m/s V过水面后风速(下风岸) m/s x风区长度m a b c与下垫面形状和性质有关的系数 根据U x以及系数a b c就可求出过水面后的风速V当x大约超过2000m以后VU即不再有明显增加而趋于稳定一般情况下 VUex=126 06100022.(2-11) 2)河谷深度对风速的影响 UW=(2-12) 式中 U谷底上风岸风速m/s W谷上空自然风速m/s 谷上空自然风向与河谷走向夹角 谷底中心可蔽视角 =90时 UW=+ 9 9549 10 58646 10 9
38、2328 10 51056 1012 4263. .(2-13) 由上式可知可蔽视角的大小与水库形状有关狭窄的河道型水库较大而湖泊型水库的较小的大小影响到河谷底上风岸的风速 3)水库蓄水前后风速的变化 设建库前上风岸风速为U0下风岸风速为V0建库后上风岸风速为U下风岸风速为V建库前后风区长度分别为x0和x W为标准风速根据前述水面与河谷深度对风速的影响结合蓄水后河谷深度与风区长度的改变可以利用它们之间的相似关系进行计算 据建库前后河谷深的变化平均可蔽视角()以及风向与河谷走向的夹角()可知 UWUW=(, ; ( , 00(2-14) 图1 风速计算的有关参数 对于水库风速计算的有关参数可用图
39、1表示 下风岸风速的变化为 VVUUFxFx000=()()(2-15) 式(2-14)及式(2-15)右端的函数式可由式(2-13)及式(2-11)求得 计算中还应注意建库前需计算的地段有无风速实测资料因此在计算时应选取在该地段附近不受水库影响的多年实测资料如该风速测站与水库上风方向条件相差不大则可令U0=W然后由式(2-10)进行计算 如果标准风速站的条件与水库上风方向的差异较大则应根据具体情况考虑地形影响的相应定量关系由W推算出U0然后由式(2-10)进行计算 雾的生成有三个重要因素即凝结核空气达到饱和状态及气温降至露点以下其物理过程就是使近地面层大气降温增温的过程根据降温增温的具体形式
40、的不同一般可将雾分成辐射雾平流雾蒸气雾上坡雾锋面雾等水库地区出现较多的是辐射雾和蒸气雾 (1)水库成雾的主导因素 由于雾的生消及雾情的变化是取决于当地湿度气温及风速等的变化从对水库雾情的分析可知这些变化主要与天气形势的变化有关如果说水库兴建以后给当地的局地气候改变不是很大那么原来地区所具有的气候特征也不因环境的改变有多大的变化起主要作用的仍是天气系统的影响一般说来有水面的地区(水库河流湖泊堰塘沟渠)由于近地面及水面上空气比较潮湿水汽条件较好给雾的生成带来了有利条件当天气形势发展到有利于雾的生成时这一带显然是易于成雾的因此天气系统的影响(有利于增温降温作用的影响)是水库地区易于成雾的主导因素 (
41、2)水库雾情分析 大型水库即是人工湖泊由于水体的影响近地面潮湿以及水汽较为丰富有利于雾的生成但如果风速增大又没有冷却过程出现气温达不到露点温度那是不易成雾的 目前一般从两方面来进行定性的分析从而估计雾日出现的多少一是大系统的天气形势的变化未来天气形势的发展应首先了解是什么系统控制本区如果天气形势为微风少云温度增加以及出现的最低温度可以达到成雾的要求那么雾的生成可能性就增加了如果在一年中这种天气形势出现得多那么这一年雾日的生成也较多二是局地气候的变化建库以后局地气候会因下垫面的改变而引起不同的变化为了探讨雾情应对雾生成的主要气象因子作分析经过综合分析后几个主要因子的变化如果都对雾的生成有利则可能
42、会使雾日增加反之主要因子不利于雾的生成或者它们之间互相制约那么不一定会给雾日带来明显的增加 总之雾的生成除与下垫面近地层的水汽条件有关外还与大系统的天气形势变化密切相关应作好综合分析才能得出比较准确的结论 5.湿度 (1)类比法 基本原理及方法与降水预测相同 可以用下式推求 ()( )100 1001= +fa fb(2-16) 式中 f建库后的相对湿度 f1建库前的相对湿度 a b系数 (2)举例 在某水库预测湿度的变化时曾选择两个类比水库水库蓄水后由于水面蒸发量远大于陆面在通常情况下库区的湿度比建库前有所增大利用类比水库资料建立水库蓄水前后相对湿度变化的数学模型考虑到各季的气候条件和水温差
43、异较大分别按1 4 710月份建立 1月(100 f)=0.99(100 f1)+1.53 4月(100 f)=0.67(100 f1)+1.70 7月(100 f)=0.80(100 f1)+0.50 10月(100 f)=0.73(100 f1)+1.75 绝对湿度是利用已求得的库区温度和相对湿度通过湿度查算表查得 结果见表2-3 二水温 (一)预测内容 主要预测库内水温分布水库泄水温度状况及坝下游河道水温沿程状况变化等 表2-3 某水库对湿度的影响 站 名 坝 区 库 区 月 份 1 4 7 10 1 4 7 10 相对湿度% -1 +5 +4 +3 -1 +5 +4 +2 绝对湿度mb
44、 +0.5 +1.1 +1.9 +1.7 +0.6 +1.4 +1.9 +1.5 (二)预测方法 1.水库水温结构判别 (1)径流-库容比法 用径流-库容比(=多年平均年径流量/总库容=一次洪水量/总库容)指标大致判断水库水温结构可参见水利水电工程水文计算规范(SDJ21483)附录五水库水温分析与计算 (2)佛汝德数法 Fr LQ HV g= /( )式中 Fr佛汝德数 L水体长度m H水体平均深度m Q流量m3/s V水体体积m3g重力加速度9.81m/s2水体分层密度特征梯度1ddz一般取10-6m-1美国诺尔顿(Norton)建议用密度形式表示的佛汝德数作为判别指标当水库的Fr大于0.
45、5时库水就完全混合当Fr小于0.1时则出现分层现象 (3)水库宽深比法 当水库深度在15m以上则可用B/H 30来判断水库的水温结构(B为库表平均宽度m H为水库平均水深m) 当B/H 30水库水温可能为混合型当B/H 30水库水温可能为分层型 2.水库水温预测 影响水库水温分布的主要因素有太阳辐射热水库大小入库来水量及水温泥沙取水口的位置及水库的调度运用库内水下建筑物的影响等水库水温的横向纵向垂向分布以及水温计算方法可参见水利水电工程水文计算规范附录五也可用一维水库水温预测模型进行计算 一维水温模型是建立在水面为等温面这一基础之上的计算采用容积控制法把水库沿垂直方向上划分成许多水平小块假设每
46、一小块内水温是一致的然后对每一小块进行热量及质量平衡求出小块的水温进而求出全库在垂直方向的水温分布基本方程为 TtAYVATDAYATYBAUT U TCAAyyyyyyyyyyyiy i y yysy y+=+110()()()() +(2-17) ()()VAYBU Uyyyiy oy=(2-18) lsYYysYTDaC +=+= )(2-19) 0=bYYYT(2-20) TTyt=00(2-21) 以上式中 Ty标高y处的水温 Uiy标高y处入流的水平方向流速 Uoy标高y处出流的水平方向流速 Vy标高y处的垂直方向流速 Ti标高y处入流的水温 Ay标高y处的水库面积 By标高y处的
47、水库平均宽度 sy标高y处的太阳辐射热 s水面吸收太阳的净辐射热 a水面吸收大气的净辐射热 l水面因蒸发传导和反射所损失的热量 分子扩散系数 D紊动扩散系数 水的密度 C水的比热 T0标高y处的初始水温 t时间 式(2-17)是热量平衡方程式左边第1项表示水温随时间的变化第2项表示垂直对流项右边第1项表示垂直扩散项第2项表示水平对流项第3项表示太阳辐射项 式(2-18)是质量平衡方程式左边表示垂向流动量的大小右边第1项表示流进的水量第2项表示流出的水量 式(2-19)是水库水面的边界条件当水库表层吸收热量(s +a )大于水库进入大气的热量L表层水温增加反之则水温降低 式(2-20)是水库库底
48、的边界条件它表示水库水体与库底不存在热交换 式(2-21)是初始条件它反映计算开始时水库水温的分布 式(2-17)至式(2-21)构成水库水温基本模型式(2-17)为一偏微分方程通常采用数值方法求解 3.水库下泄水温的预测 (1)图解法 1)应用条件 水温是引起水体密度变化的唯一原因 水体与大气之间的热交换影响到库表约3m厚的水层 3m厚的表层水温处于平衡状态能近似地由热平衡方程计算 由实测记录或热平衡计算来确定入流水温 入库水团在其相应的温度层沿水平展开具有天然温度的入流(接近平衡温度)水层恰好在温暖的表层下面 距水面3m以下的水体与水面上的热相隔绝并在水库分层期始终保持其初始入流温度 泄水只影响到取水口底部与顶部之间的水层 下泄水取自位于引水口高程处的水平层因此水在垂向从较高层逐渐下降进入排水层 每年入秋表层水温下降水体温度自水面向下逐渐均匀秋季的等温线是从表面向下一直延伸到与其温度相等的温度层的垂直线 1月1日水库热量均匀 2)基本资料 入流水温入库水流温度的年内各月或各周的平均值一般采用库尾附近水文站(入库站)实测资
