1.确定问题 推算水环境容量资源,要考虑其研究目的、研究水体对象及实际需要。首先要确定如下内容:
1)水域的功能类型 现状使用功能、规划功能。
2)污染的类型 主要污染因子、污染空间特性、季节特性、水文、水力因素等。
3)实际应用的需求 流域范围内区域布局特征,未来经济开发区的布局特性,以及管理对模型要求。
2.模型的选择 选择模型可参照以下4条原则进行:
1)针对应用目的和水环境容量资源分配的需要,选择模型的维数;
2)对模型结构选择,力求简便实用,物理概念明确,并根据实际情况正确取舍模型的参数。
3)选择模型时应兼顾有效资料的种类和数量;
4)了解模型的适用性和优缺点,正确使用数学模型,搞好参数估计和模型的验证。
3.水环境容量模型与应用 计算水环境容量的模型较多,本节主要介绍成熟的零维模型。零维模型常见以下3种类型:
1)定常条件下河流稀释混合模型 污染物进入河流水体后,当上游来水量不等于零时,在污染物完全均匀混合断面上,污染物指标无论是溶解态的、颗粒态的、还是总浓度,其值均可按节点平衡原理来推求。节点意指水域内任一断面或任一区域中水和物质集散的地方。节点平衡意指流入该断面或区域的水量和物质量总和,与流出该断面或区域的水量和物质量总和相等。
①点源的稀释混合方程 对于点源,河水与污水的稀释混合方程为:
式中, C为完全混合后的水质浓度(毫克/升); Cp为上游来水水质浓度(毫克/升), CE为污水水质排放浓度(毫克/升);Qp为上游来水量(米3/秒);QE为污水排放流量(米3/秒)。
由于污染源作用可线性叠加。多个污染源排放对控制点或控制断面的影响,等于各污染源单个影响作用之和,符合线性叠加关系。
对于可概化为完全均匀混合类的排污情况,排污口与控制断面之间水域的环境容量可按下列公式计算。
单点源排放方程为:
E=Ce·(Qp QE)-Qp·Cp (6-12)
式中,E为水环境容量(克/秒);Ce为控制断面水质标准(毫克/升);余同上。
多点源排放方程为:
式中,QEi为第i个排污口污水排放量(米3秒);n为排污口个数;余同上。
②非点源稀释混合方程 对于沿程有非点源(面源)流入时,可按下式计算河段污染物的浓度:
式中,WS为沿程河段内非点源汇入污染物总负荷量(公斤/天);Q为沿程河段下游流量(米3/秒);余同上。
上游有点源排放,沿程有面源汇入,其环境容量按下式计算:
E = Ce·(Qp QE Qs)-Qp·Cp (6-15)
式中,Qs为控制断面以上沿程河段内面源汇入的总流量(米3/秒)。
2)概率分布设计条件下的河流稀释混合模型 概率稀释模型把定常稀释模型中的输入变量Qp、Cp、QE、CE设定为独立的随机变量,并服从对数正态分布。估算污水、河水混合浓度的概率分布,其基本表达式:
式中,C0为河水浓度(毫克/升);Pr为某一概率值;S为控制断面水质标准(毫克/升);余同上。
概率稀释模型求解方法有两种:一为矩量近似法;二为求积分法。
3)湖泊(水库)的盒式模型 当入湖(库)污水量等于出湖(库)污水量时,非稳态情况下环境容量按下式计算:
式中,Qi为入湖(库)流量(米3/秒);t为废水入湖(库)时间(秒);k为衰减反应速率常数(日);V为湖泊(水库)容积(米3);C0为未排污染之前,湖(库)中污染物浓度(毫克/升)。
当入湖(库)与出湖(库)水量不等时,非稳态情况下水环境容量按下式计算:
本文标题:第二节 人类活动对水体水质的影响(10)
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