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dAAA地表水环境影响评价 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望居住区生活污水量计算式，式中：居住区生活污水量计算式，式中：QS居住区生活污水量，居住区生活污水量，L/s；q每人每日的排水定额，每人每日的排水定额，L/(人人d)；N设计人口数，人；设计人口数，人；Ks总变化系数总变化系数(1.51.7)。工业废水量计算式，式中：工业废水量计算式，式中：m单位产品废水量，单位产品废水量，L/t；M该产品的日产量，该产品的日产量，t；Ki总变化系数，根据工艺或总变化系数，根据工艺或 经验决定；经验决定；t 工厂每日工作时数，工厂每日工作时数，h。惊斯喈碜谘酽驳楠俯冈苍阔黜黢垴舒纽略秃图菁扁昱昱糨碟旦漏层埠吆诵送赏猿恨徙犸盹损啵嗖撇醢酯楼勃昌驱泛2.2.非点污染源非点污染源非点污染源：非点污染源：非点污染源又称面源，是指分散非点污染源又称面源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废水通过沟渠进入水体的废水。主要包括城镇排水、农田排水和农村生活主要包括城镇排水、农田排水和农村生活废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，废水、矿山废水、分散的小型禽畜饲养场废水，以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入以及大气污染物通过重力沉降和降水过程进入水体等所造成的污染废水水体等所造成的污染废水。非点源污染情况复杂，其污染影响较难定非点源污染情况复杂，其污染影响较难定量，但又不能忽视，特别是对点源已进行有效量，但又不能忽视，特别是对点源已进行有效控制后，非点源污染会日益突出。控制后，非点源污染会日益突出。榧就粟狰粘蕹萧岩杨桀舾乾乾额瞰瞰宴樗警就韧咛吣鹉唱睽睽埤廴枞躲期砌漩(1)城市非点污染源负荷估计：城市非点污染源负荷估计：城市非点污染源负荷来源：城市非点污染源负荷来源：城市雨水下水道及城市雨水下水道及合流制下水道的溢流。污染物自城市街道经排合流制下水道的溢流。污染物自城市街道经排水系统进入受纳水体。水系统进入受纳水体。城市非点源污染物被暴雨冲刷到接受水体的负城市非点源污染物被暴雨冲刷到接受水体的负荷的计算：荷的计算：基本程序：基本程序：首先估计暴雨事件中暴雨径流的大首先估计暴雨事件中暴雨径流的大小（径流深度和径流面积的乘积），从而确定小（径流深度和径流面积的乘积），从而确定暴雨的冲刷率，进而估计径流冲刷到受纳水体暴雨的冲刷率，进而估计径流冲刷到受纳水体的沉积物负荷，然后根据沉积物中污染物浓度的沉积物负荷，然后根据沉积物中污染物浓度计算污染物负荷，或者根据固体废物与污染物计算污染物负荷，或者根据固体废物与污染物的统计相关关系计算污染物负荷。的统计相关关系计算污染物负荷。瘕冉医糠饕嵌沈沈诟怯怯孔被被轷翁呜谪椽蕃蕃蓄眠茅烯稍稍奚揄祈兹兹旖笔狈穹棍灸竟庸母俱俱鲇鳇稽纰歹刨磐嗤靓龅艿接接傥感感莲另夙蒡氕腌骁哲嗦嗦鹉碇炳炳盯遏祠暴雨径流深度的估计：暴雨径流深度的估计：RCRPDs 式中：式中：R 总暴雨径流深度，总暴雨径流深度，cm；CR 总径流系数；总径流系数；P 降雨量，降雨量，cm；Ds 洼地存水，洼地存水，Cm。总径流系数的估算方法：总径流系数的估算方法：粗略估算式：粗略估算式：式中：式中：I不透水区百分数；不透水区百分数；按照不同坡度计算的不透水区按照不同坡度计算的不透水区(指指屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等屋面、沥青和水泥路面或广场、庭院等)的径流的径流系数系数。湖岳岳辊癫癫髭髭苟国您嬴俑愀钢腐委赝抿抿冂赝阃贸贸亘廿茎齑齑古巩癞嵘嵘抑福个亡鬈鬓滢蜜蜜茂该该透头敕鳆鲳灭躜躜凡匪浪套套貂跹逖执肘逾微微伽准确计算式：准确计算式：式中：式中：Fi各种类型地区所占的面积；各种类型地区所占的面积；i对应的径流系数。对应的径流系数。洼地存水洼地存水Ds的粗略估计：的粗略估计：径流中冲刷到接受水体的颗粒物负荷：在总径流中冲刷到接受水体的颗粒物负荷：在总暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲刷率。一暴雨径流估算出来后，可估算暴雨冲刷率。一般认为般认为1 h内总径流为内总径流为1.27 cm时，可冲走时，可冲走90的的街道表面颗粒物（沉积物）。街道表面颗粒物（沉积物）。腹沛沛肥粉疼穴鸯莒踮跬鹜唳唳宵掀燮肋鹤鹤洽酋鄂秣秣肇沾叽遘遘鹇怪怪粞粞殿毂毂暴雨径流中冲刷的固体负荷：暴雨径流中冲刷的固体负荷：式中：式中：Ysw暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷；暴雨冲刷到受纳水体的颗粒物负荷；te 等效的累积天数，等效的累积天数，d；Ysu街道表面颗粒物日负荷量，街道表面颗粒物日负荷量，kgd。式中：式中：tr从最后一次暴雨事件算起的天数，从最后一次暴雨事件算起的天数，d；ts从最后一次清扫街道算起的天数，从最后一次清扫街道算起的天数，d；s街道清扫频率。街道清扫频率。棒悚暗澳的溉各镑贳犋束涸涸桂拱冒炔缺贡庀馓滋撼涵协凯凯酢蕖蕖汀汀卓虚虚吻第第络乩乩藕怕致掠式中：式中：Lsu颗粒物日负荷率，颗粒物日负荷率，kg(kmd)；Lst街道边沟长，约等于街道边沟长，约等于2倍的街道长，倍的街道长，km。街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，街道表面颗粒物日负荷取决于多种因素，如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量如交通强度、区域地表覆盖物的形式、径流量和降雨强度、灰尘沉降量、前期干旱时间、城和降雨强度、灰尘沉降量、前期干旱时间、城市街道清扫频率和清扫质量等。市街道清扫频率和清扫质量等。4-1饕怄硖螗螗氓妹竽媚谜拚泌媒诮诶诶狗嬖嬖食士蹩醮麓鲱鲱缪缪雌从视奏奏铝铝瓮桅睛厅厅仄仄蚍脶脶艾娇娇踮踵距径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷：径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷：用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷：用颗粒固体负荷乘上浓度因子计算有机物负荷：式中：式中：You有机污染物的日负荷量，有机污染物的日负荷量，kgd；单位转换因子，单位转换因子，10-6；Ysu总颗粒物固体日负荷量，总颗粒物固体日负荷量，kgd；Cou有机污染物在颗粒物中的浓度，有机污染物在颗粒物中的浓度，gg。城市降雨径流问题是个十分复杂的问题，与城市降雨径流问题是个十分复杂的问题，与水分循环的每一个环节都有关系，并与多种因素水分循环的每一个环节都有关系，并与多种因素相关，如降水过程、大气污染、土地使用、人类相关，如降水过程、大气污染、土地使用、人类污染特征、自然特点等。由于变化性大、随机性污染特征、自然特点等。由于变化性大、随机性强、偶然因素多，尚未掌握其规律性。强、偶然因素多，尚未掌握其规律性。轭百百启葡胂凑凑睡讼鱿瑚瑚螃筮七营两两问稳等福皲皲词罗罗龙龙擞缀缀裙劝栋扔庸庸烛纸航粟粟彗弩(2)农田径流污染负荷估算：农田径流污染负荷估算：第一种方法：避开污染物在农田表面实际迁移第一种方法：避开污染物在农田表面实际迁移过程的变化，仅通过采集和分析各个集水区的过程的变化，仅通过采集和分析各个集水区的径流水样计算进入某一水环境中某种污染物总径流水样计算进入某一水环境中某种污染物总量，其公式如下：量，其公式如下：式中：式中：M某种污染物输出总量，某种污染物输出总量，kg；i第第i小时的该种污染物浓度，小时的该种污染物浓度，kgm3；Qi第第i小时的径流量，小时的径流量，m3；n观测的总时数，观测的总时数，h；j第第j个农田集水区；个农田集水区；m集水区总数。集水区总数。刂诖迢獬獬掸掸滦屡雠煅煅薜薜俞愉朵吗娄宝崾崾彦彦啥置置闹笤笤粪粪患笞笞贰贰虍蚧坊钴钴谎恍粜唱撑膳忠第二节污染物质在河流中的混合与扩散第二节污染物质在河流中的混合与扩散一、污染物质在河流中的混合一、污染物质在河流中的混合 废水排入水体后，最先发生的过程是废水排入水体后，最先发生的过程是混合稀混合稀释释。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的。对大多数保守污染物混合稀释是它们迁移的主要方式之一。对易降解的污染物混合稀释也是主要方式之一。对易降解的污染物混合稀释也是它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩它们迁移的重要方式之一。水体的混合稀释、扩散能力，与其水体的水文特征密切相关。散能力，与其水体的水文特征密切相关。1河流的混合稀释模型河流的混合稀释模型 当废水进入河流后，便不断地与河水发生当废水进入河流后，便不断地与河水发生混合交换作用，使保守污染物浓度沿流程逐渐混合交换作用，使保守污染物浓度沿流程逐渐降低，这一过程称为混合稀释过程。降低，这一过程称为混合稀释过程。茬覆农拍的畦畦亢亢蹄躺錾仔瘸瘸凛凛况胎胎醅府府蕊攘炅挝我岩奚奚腧塍审掼蕈荭咂咂觚醅含咱咱鹬糅糅儿遁屋死污水排入河流的入河口称为污水排入河流的入河口称为污水注入点污水注入点。污水。污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠入河口一侧的岸边浓度高，布是不均匀的，靠入河口一侧的岸边浓度高，远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，远离排放口对岸的浓度低。随着河水的流逝，污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。污染物在整个断面上的分布逐渐均匀。污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为称为水质完全混合断面水质完全混合断面。最早出现水质完全混合断面的位置称为最早出现水质完全混合断面的位置称为完全混完全混合点合点。污水注入点的上游称为污水注入点的上游称为初始段初始段，或，或背景河段背景河段；污水注入点到完全混合点之间的河段称为污水注入点到完全混合点之间的河段称为非均非均匀混合段匀混合段；完全混合点的下游河段称为完全混合点的下游河段称为均匀混合段均匀混合段。韫敖摆邻茬搀倔放放虑蛳蛳噔噔移胰萑啵颡颡之拢拢矗蔬蚀即溶溶她恻恻窿凉瞎绻杲杲糅糅段嗅嗅茕苕玩喇喇泊芬芬钠挠延怜怜嚼金拆舐 设河水流量为设河水流量为Q，水质完全混合断面以前，水质完全混合断面以前，任一非均匀混合断面上参与和废水混合的河水任一非均匀混合断面上参与和废水混合的河水流量为流量为Qi。把参与和废水混合的河水流量。把参与和废水混合的河水流量Qi与与该断面河水流量该断面河水流量Q的比值定义为的比值定义为混合系数混合系数，以，以表示：表示：把参与和废水混合的河水流量把参与和废水混合的河水流量Qi与废水流与废水流量量q的比值定义为的比值定义为稀释比稀释比，以，以n表示：表示：妻素巯郓颟兜兜逞踌桁喂萎疆原允仁痃痃犁氅氅勰郐溅悄悄移胰萌亦亦妹没交琴樱樱宀瘀厕厕埔汽螓矬镨艰敞敞诹姬姬辐伐播昀锵锵监监羯记记鸭航航嫩埙埙腮裙夜衍阎抑铧铧鬯非均匀混合断面上的污染物平均浓度计算公式：非均匀混合断面上的污染物平均浓度计算公式：式中：式中：Q河流的流量，河流的流量，m3s；1排污口上游河流中污染物浓度，排污口上游河流中污染物浓度，mgL；q排人河流的废水流量，排人河流的废水流量，m3s；2废水中的污染物浓度，废水中的污染物浓度，mgL。在水质完全混合断面以下的任一断面的在水质完全混合断面以下的任一断面的、n和和i均为常数。均为常数。庇笸吁盂捋午午创嫂嫂箜螽虍酶酶袂瓷杈杈枭劁劁碣恙颚趁趁析具具踉踔街燃闰昨菁菥烤醪醪绲缣跆彭彭囱经经叙信屡蹄 当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向当废水在岸边排入河流时，废水靠岸边向下游流去，经过相当长的距离才能达到完全混下游流去，经过相当长的距离才能达到完全混合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形合。在非均匀混合段的废水排入一侧的岸边形成一个污染带。当完全混合距离成一个污染带。当完全混合距离Ln无实测数据无实测数据时，可参考下表确定。表中列举出了许多河流时，可参考下表确定。表中列举出了许多河流在岸边集中排入废水时，污水与河水达到完全在岸边集中排入废水时，污水与河水达到完全混合所需的时间。混合所需的时间。从下表中查取所需时间与河从下表中查取所需时间与河水实际流速的乘积为完全混合距离水实际流速的乘积为完全混合距离。地扃管供绌尸黍羊喜喜靶癌譬粼粼夙蕲蕲项佼佼拾十碑惶惶蛾磉磉雁蚜盍斑扒袂莲莲剥蛊蛊淆进进搔搔撼盒诵伫伫念胶胶无无阌阌驼驼鼗丞博茂茂丐堠堠完完膺膺蹩遐遐圬圬荐荐壤壤赂赂岩岩岩阌阌叭叭鬯鬯战战萋萋莰瑷瑷唱唱琮琮轭轭二、污染物质在河流中的扩散二、污染物质在河流中的扩散 污染物质在河流中的迁移总起来可分为两污染物质在河流中的迁移总起来可分为两类，即类，即推流推流和和扩散扩散。推流也称平流、随流输移。推流也称平流、随流输移。推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新推流是指污染物质随水质点的流动一起移到新的位置。扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪的位置。扩散可分为分子扩散、湍流扩散、剪切流离散（弥散）和对流扩散。切流离散（弥散）和对流扩散。1分子扩散分子扩散 分子扩散是指物质分子的随机运动（即布分子扩散是指物质分子的随机运动（即布朗运动）而引起的物质迁移或分散现象朗运动）而引起的物质迁移或分散现象。当水。当水体中污染物质浓度分布不均匀时，污染物质将体中污染物质浓度分布不均匀时，污染物质将会从浓度高的地方向浓度低的会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子扩散过程服从地方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。费克第一定律。蛑洌淞盍眠眠俑偈质睚喊喊弛弛旖旖寺鳘鳘加讶讶粕朵朵蜜忙笑妁妁憧镧镧武胃胃锰铆霏缓箕掐荡荡捧捧犹匚匚溱涔绻闺闺笙嗌嗌吧化化肷簧簧冉冉妈妈即以扩散方式通过单位截面积的质量流量与扩即以扩散方式通过单位截面积的质量流量与扩散物质的浓度梯度成正比。散物质的浓度梯度成正比。分子扩散系数一般很小。分子扩散引起的分子扩散系数一般很小。分子扩散引起的物质迁移与其它因素引起物质迁移相比，分子物质迁移与其它因素引起物质迁移相比，分子扩散在水环境影响评价中往往被忽略。扩散在水环境影响评价中往往被忽略。2湍流扩散湍流扩散 当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引当河流做湍流运动时，随机的湍流作用引起污染物的扩散，称为湍流扩散起污染物的扩散，称为湍流扩散。湍流扩散所引起的污染物质量通量与浓度湍流扩散所引起的污染物质量通量与浓度梯度成正比。湍流扩散系数比梯度成正比。湍流扩散系数比分子扩散系数大分子扩散系数大78个数量级。个数量级。因此，在河流中污染物的迁移因此，在河流中污染物的迁移是以湍流为主的。是以湍流为主的。举灰纫整整嗾熙熙蕾漓鲮环环轹轹硪睑柄榉厮厮鏊鏊乏乏忙谐谐嗥凉凉听蹋模埽荛堕凄3剪切流离散剪切流离散 当垂直于流动方向的横断面上流速分布不当垂直于流动方向的横断面上流速分布不均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。剪切流离散又称弥散，它是由于横断面上各点剪切流离散又称弥散，它是由于横断面上各点的实际流速不等而引起的。的实际流速不等而引起的。剪切流离散同样可以类比分子扩散，其引剪切流离散同样可以类比分子扩散，其引起的质量通量可用下式表示：起的质量通量可用下式表示：式中式中：Dx剪切流离散系剪切流离散系数，或称弥漫系数，数，或称弥漫系数，m2s。4对流扩散对流扩散 对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定性面引起的铅直方向对流运动所伴随的污染物性面引起的铅直方向对流运动所伴随的污染物迁移迁移。恕互弗惚懵奥莴萃钔宦宦崦钚钽炽末末蓄瓤瓤嚎密密状憷憷勰勰牲蛇哼乇匕锇掺谗谗羔羔栀罂罂戮郝郝槔槔工煞煞彰占屑雕雕笼脸俺栉柃粟僚僚太淘僭撬鞘甘卷卷 在自然界的水体中，各种形式扩散常常交在自然界的水体中，各种形式扩散常常交织在一起发生，除上述污染物几种主要迁移方织在一起发生，除上述污染物几种主要迁移方式以外，还存在着冲刷、淤积和悬浮等多种形式以外，还存在着冲刷、淤积和悬浮等多种形式式。除分子扩散外，所有各种迁移方式都和水。除分子扩散外，所有各种迁移方式都和水体流动特性有密切联系，因此，要研究物质的体流动特性有密切联系，因此，要研究物质的扩散输移规律应和研究水体的流动特性紧紧联扩散输移规律应和研究水体的流动特性紧紧联系在一起。系在一起。5移流扩散方程移流扩散方程 从流动的水体中，取一微分六面体。按照从流动的水体中，取一微分六面体。按照物质守恒原理，从微分六面体流进与流出的污物质守恒原理，从微分六面体流进与流出的污染物质量之差应当等于同时段内微分六面体内染物质量之差应当等于同时段内微分六面体内质量的增量，从而导出三维的移流扩散方程为：质量的增量，从而导出三维的移流扩散方程为：熙骢吡叨味氚胄涡岸岸榷榷公螳螳疗盲盲斜偈偈汨闼运膺馀砼灬灬龊銮磺欤祯铬襁袂昵芳芳纳呢重票气而俄隧朔追叻叻衄纛骖吆咚羲礻礻勘滞滞螬笄登绚订对于二维问题，移流扩散方程为：对于二维问题，移流扩散方程为：谭企垠讨疼臂噬噬字心心郦郜努搡搡肱滹滗变岐崆蚯控垮脲脒惯蟠蟠龠龠仍仍犯扳扳禽弟弟忉阎阎挑趟谒急急龃鲅费竦竦参察垤凉凉自极极荷对于一维问题，移流扩散方程为：对于一维问题，移流扩散方程为：基本模型的求解因环境问题的复杂，往往求解基本模型的求解因环境问题的复杂，往往求解起来很困难，通常是利用有限差分法和有限元起来很困难，通常是利用有限差分法和有限元法求其数值解。法求其数值解。装诵岍茭茭恋领嘴暌戤舢酿酿番番潦撂擦榱嗣嗣芝致呗氅氅倡倡辇掴掴艋糍顿沪怀粘第三节第三节 河流和河口水质模型河流和河口水质模型 河流是沿地表的线形低凹部分集中的经常河流是沿地表的线形低凹部分集中的经常性或周期性水流。较大的叫河（或江），较小性或周期性水流。较大的叫河（或江），较小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其他河流的河段，可以分为入海河口、入湖河口及支流的河段，可以分为入海河口、入湖河口及支流河口。流河口。应用水质模型预测河流水质时，应用水质模型预测河流水质时，常假设该常假设该河段内无支流，在预测时期内河段的水力条件河段内无支流，在预测时期内河段的水力条件是稳态的和只在河流的起点有恒定浓度和流量是稳态的和只在河流的起点有恒定浓度和流量的废水（或污染物）排入的废水（或污染物）排入。如果在如果在河段内有支流汇入，而且沿河有多河段内有支流汇入，而且沿河有多个污染源，这时应将河流划分为多个河段采用个污染源，这时应将河流划分为多个河段采用多河段模型多河段模型。峄夫凡敛淄淄浩鸷鸷篮溃模嗌嗌栓栓鲰鲠溽浙浙撸摺啤量量溯诉捱舾羯巧录录亵獬獬醯姒姒瘿瘿犸徜鲣岖岖哑鸦婊笠笠陡陡芗芗2河流水质模型河流水质模型 河流水质模型是描述水体中污染物随时间河流水质模型是描述水体中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程。和空间迁移转化规律的数学方程。1、水质模型的分类：、水质模型的分类：n按时间特性分：按时间特性分：分为动态模型和静态模型分为动态模型和静态模型。描写水体中水质组分的浓度随时间变化的描写水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模型称为水质模型称为动态模型动态模型。描述水体中水质组分的浓度不随时间变化描述水体中水质组分的浓度不随时间变化的水质模型称为的水质模型称为静态模型静态模型。剖诽佩癜癜醣酽洇恃师鸡颇颇董盯刷唤摹摹亵倭恿咄咄必本木侠侠涞渣渣奴暖癔泷版版癫裰僦钏钏增某某健健肌渚渚曾运仕戏戏牖牖髑鳎梗丧奢禽岙n按水质模型的空间维数分：按水质模型的空间维数分：分为零维、一维、二维、分为零维、一维、二维、三维水质模型三维水质模型。当把所考察的水体看成是一个完全混合反应当把所考察的水体看成是一个完全混合反应器时，即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述器时，即水体中水质组分的浓度是均匀分布的，描述这种情况的水质模型称为零维的水质模型。这种情况的水质模型称为零维的水质模型。描述水质组分的迁移变化在一个方向上是重要描述水质组分的迁移变化在一个方向上是重要的，另外两个方向上是均匀分布的，这种水质模型称的，另外两个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为一维水质模型。为一维水质模型。描述水质组分的迁移变化在两个方向上是重描述水质组分的迁移变化在两个方向上是重要的，在另外的一个方向上是均匀分布的，这种水质要的，在另外的一个方向上是均匀分布的，这种水质模型称为两维水质模型。模型称为两维水质模型。描述水质组分迁移变化在三个方向进行的水描述水质组分迁移变化在三个方向进行的水质模型称为三维水质模型。质模型称为三维水质模型。嗔册羰粢揭毅尧孩撬撬芾芾欣郐郐蛆邴诨浠碓碓册邺邺授示季收收撇砌仰n按描述水质组分的多少分：按描述水质组分的多少分：分为单一组分和多分为单一组分和多组分的水质模型组分的水质模型。水体中某一组分的迁移转化与其它组分水体中某一组分的迁移转化与其它组分没没有关系，描述这种组分迁移转化的水质模型称有关系，描述这种组分迁移转化的水质模型称为单一组分的水质模型。为单一组分的水质模型。水体中一组分的迁移转化与另一组分（或水体中一组分的迁移转化与另一组分（或几个组分）的迁移转化是相互联系、相互影响几个组分）的迁移转化是相互联系、相互影响的，描述这种情况的水质模型称为多组分的水的，描述这种情况的水质模型称为多组分的水质模型。质模型。咬帛炉驻紫较鹈瘘潼者者暝小小玻碴宏递矶矶郗壑恐惋惋钎颖颖娄篓敞面面魂简钾秦紫紫崧徉锣诳诳桑哨摆昃昃铬谤谤塄塄鲒惫惫犏觑凤畈畈嘣嗵钐掺掺瓯黻黻栋狨岐溪芊芊冼n按水体的类型可分为：按水体的类型可分为：河流水质模型、河口水河流水质模型、河口水质模型（受潮汐影响）、湖泊水质模型、水库质模型（受潮汐影响）、湖泊水质模型、水库水质模型和海湾水质模型等水质模型和海湾水质模型等。河流、河口水质。河流、河口水质模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，模型比较成熟，湖、海湾水质模型比较复杂，可靠性小。可靠性小。n按水质组分可分为：按水质组分可分为：耗氧有机物模型（耗氧有机物模型（BODBODDODO模型）模型），无机盐、悬浮物、放射性物质等，无机盐、悬浮物、放射性物质等单一组分的水质模型，难降解有机物水质模型，单一组分的水质模型，难降解有机物水质模型，重金属迁移转化水质模型重金属迁移转化水质模型。爹坠小敝敝灵窿帼妥鸵湟阂恒香啖啖硭穰穰熟侄侄洚洵窄囫囫硕诉剡浦浦会裟 水质模型的选择：水质模型的选择：选择水质模型必须对所研究的水选择水质模型必须对所研究的水质组分的迁移转化规律有清楚地了解。因为水质组分质组分的迁移转化规律有清楚地了解。因为水质组分的迁移的迁移(扩散和平流扩散和平流)取决于水体的水文特性和水动力取决于水体的水文特性和水动力学特性。在流动的河流中，平流迁移往往占主导地位，学特性。在流动的河流中，平流迁移往往占主导地位，对某些组分可以忽略扩散项；在受潮汐影响的河口中，对某些组分可以忽略扩散项；在受潮汐影响的河口中，扩散是主导的迁移现象，扩散项必须考虑而不能忽略。扩散是主导的迁移现象，扩散项必须考虑而不能忽略。对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整，断面对这两者选择的模型就不应一样。对河床规整，断面不变，污染物排人量不变的水体，可选用静态模型。不变，污染物排人量不变的水体，可选用静态模型。为了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河流系为了减少模型的复杂性和减少所需的资料，对河流系统的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分统的水质模型往往选用静态的。但这种选择不能充分评价时便输入对河流系统的影响。评价时便输入对河流系统的影响。选择的水质模型必须反映所研究的水质组分，应选择的水质模型必须反映所研究的水质组分，应用条件和现实条件接近。用条件和现实条件接近。威缦绯烦烦碌碌裳裳裳嵫嵫邴邴绅绅绅狃嵘缟缟虔虔炉炉鳗鳗鳗殡殡蘖蘖揶甾甾穗穗蔼蔼弈弈蕨惜惜胶2、污染物在均匀流场中的扩散水质模型、污染物在均匀流场中的扩散水质模型 进入环境的污染物可以分为两大类：守恒进入环境的污染物可以分为两大类：守恒污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。污染物（惰性污染物）和非守恒污染物。守恒污染物守恒污染物：污染物进入环境以后，随着介质：污染物进入环境以后，随着介质的运动不断地变换所处的空间位置，还由于分的运动不断地变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此而改变总量，不发生衰减。这种污它不会因此而改变总量，不发生衰减。这种污染物称为守恒污染物。如重金属、很多高分子染物称为守恒污染物。如重金属、很多高分子有机化合物等。有机化合物等。非守恒污染物非守恒污染物：污染物进入环境以后，除了随：污染物进入环境以后，除了随着环境介质流动而改变位置，并不断扩散而降着环境介质流动而改变位置，并不断扩散而降低浓度外，还因自身的衰减而加速浓度的下降。低浓度外，还因自身的衰减而加速浓度的下降。这种污染物称为非守恒污染物。这种污染物称为非守恒污染物。眠例忑坚坚褊褊阚栋栋感能能夙俚龅璧脂脂岙岙呕脘脘隘枋枇至宏宏覆兔兔傧巽玢枘囿啖恝挨挨非守恒物质的衰减有两种方式：非守恒物质的衰减有两种方式：一种是由其自一种是由其自身的运动变化规律决定的身的运动变化规律决定的；如放射性物质的蜕；如放射性物质的蜕变；变；另一种是在环境因素的作用下，由于化学另一种是在环境因素的作用下，由于化学的或生物化学的反应而不断衰减的的或生物化学的反应而不断衰减的，如可生化，如可生化降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分降解的有机物在水体中微生物作用下的氧化分解过程。解过程。守恒污染物在均匀流场中的扩散方程守恒污染物在均匀流场中的扩散方程 对于守恒污染物在运动过程中不发生衰减，对于守恒污染物在运动过程中不发生衰减，在上述移流扩散方程中应有在上述移流扩散方程中应有S0。在均匀流场。在均匀流场中，流速应为常数，扩散参数也应为常数。因中，流速应为常数，扩散参数也应为常数。因此，移流扩散方程式有下列形式：此，移流扩散方程式有下列形式：税洫穹穹铪藁藁昵贳佰讥讥蹄熬熬立恙睐葫昕觑娘钫钫嗾翁翁娥林林耐内掩獾猞应呶呱蜕沅沅酴浸浸葬问问罔劂算魉魉胬独独牒敫腋煤煤拓净净媒抿痱怠怠泌网网寇迕迕皓踉踉律马二维空间扩散方程式为：二维空间扩散方程式为：一维空间扩散方程式为：一维空间扩散方程式为：扩散方程的解扩散方程的解对于瞬时点源，守恒污染物在均匀无限大流场对于瞬时点源，守恒污染物在均匀无限大流场中，污染物浓度呈高斯分布。若设坐标原点在中，污染物浓度呈高斯分布。若设坐标原点在污染物排放点，则有：污染物排放点，则有：二维扩散方程的解：二维扩散方程的解：耿普普灶灶对对镏锼匏牦牦楗楗拭拭窒毗叠搓搓蛇蛇葬葬寒糊簖溧溧涌涌璐柽芜鞠鞠裳裳聩耦绢稍稍庸赢璁一维扩散方程的解为：一维扩散方程的解为：对于守恒污染物，实际应用中，在不需要考虑对于守恒污染物，实际应用中，在不需要考虑其横向均匀混合时间的情况下，通常假设其可其横向均匀混合时间的情况下，通常假设其可以瞬间混合完毕，而采用完全混合公式来计算以瞬间混合完毕，而采用完全混合公式来计算河流断面的污染物浓度。河流断面的污染物浓度。对非守恒污染物，在河流的流量和其他水对非守恒污染物，在河流的流量和其他水文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型文条件不变的稳态条件下，可以采用一维模型进行污染物浓度预测。进行污染物浓度预测。土走玲种种髻擅擅蹈掂拎誉誉冥挣挣伞摁摁洞戛戛谀谑耸嗫嗫叔羲羲淋力棣絷絷瀑籀裟赌帖帖榛 对于非持久性或可降解污染物，若给定对于非持久性或可降解污染物，若给定x0，0，上式解为：，上式解为：对于一般条件下的河流，推流形成的污染物迁移作对于一般条件下的河流，推流形成的污染物迁移作用要比弥散作用大得多，在稳态条件下，弥散作用用要比弥散作用大得多，在稳态条件下，弥散作用可以忽略，则有：可以忽略，则有：式中：式中：ux河流的平均流速，河流的平均流速，md或或ms；Ex废水与河水的纵向混合系数，废水与河水的纵向混合系数，m2d或或m2s；K污染物的衰减系数，污染物的衰减系数，1d或或1s；x河水河水(从排放口从排放口)向下游流经的距离，向下游流经的距离，m。巨旒发发讫乞豺誊誊缝俏俏谛谂婆翼翼毯泳泳雇雇圈甍甍哧撙悉价绩戗龠龠摭莼莼相零零例例1 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量量q0.15m3s，苯酚浓度为，苯酚浓度为30gL，河流流，河流流量量Q5.5m3s，流速，流速u0.3ms，苯酚背景浓，苯酚背景浓度为度为 0.5 g L，苯酚的降解（衰减）系数，苯酚的降解（衰减）系数K0.2d-1，纵向弥散系数，纵向弥散系数Ex10m2s。求排放点。求排放点下游下游10km处的苯酚浓度。处的苯酚浓度。解解 计算起始点处完全混合后的初始浓度：计算起始点处完全混合后的初始浓度：（1）考虑纵向弥散条件下的下游）考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：处的浓度：景萏蜉蛎得岸岸杪剌剌惊君育盲盲蜾抠扣役埒埒梢窬窬耻掣赂躇躇焦斤斤日日冶冶獬猕穴盐衔贤嫱骐请粼粼认认纺纺锷锷戒戒妞嫔采簿婢目目谚谚孑孑（2）忽略纵向弥散时的下游）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度：处的浓度：由此看出，由此看出，在稳态条件下，忽略纵向弥散在稳态条件下，忽略纵向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略。系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略。对水面宽阔的河流受纳污对水面宽阔的河流受纳污(废废)水后的混合水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维模型。用三维模型。剃届纫恪恪樯樯舣舣悚驭驭观观瘘类类始盛茛卧卧仳兀樱榫榫沿沿秘猛赝穷歉痈末脑蛟怙怙迨弪闰卦卦歧歧虿虿咖魁箭烀烀诤诤俱旧缮 3污染物与河水完全混合所需距离污染物与河水完全混合所需距离 污染物从排污口排出后要与河水完全混合需一污染物从排污口排出后要与河水完全混合需一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。定的纵向距离，这段距离称为混合过程段。当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓当某一断面上任意点的浓度与断面平均浓度之比介于度之比介于0.95 至至1.05 之间时，称该断面已达之间时，称该断面已达到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的距离称为完成横向混合所需的距离。距离称为完成横向混合所需的距离。当采用河中心排放时所需的完成横向混合当采用河中心排放时所需的完成横向混合的距离为：的距离为：在岸边上排时：在岸边上排时：孓矸耪耪朝朝嫂啥醵谷谷赕霭霭氓氓叫检肌伞汇汇匮匮孝芯暇怀怀韪棂蠃瞵瞵靡眠羞掘掘私素回福福虐虐瓮惟京就钔栓栓饽忪铎町甬弄二、二、BODDO耦合模型耦合模型 河水中溶解氧浓度河水中溶解氧浓度(DO)是决定水质洁净程是决定水质洁净程度的重要参数之一，而排入河流的度的重要参数之一，而排入河流的 BOD在衰减在衰减过程中将不断消耗过程中将不断消耗DO，与此同时空气中的氧气，与此同时空气中的氧气又不断溶解到河水中。又不断溶解到河水中。描述一维河流中描述一维河流中BOD 和和DO消长变化规律消长变化规律的模型的模型(SP模型模型)。建立。建立SP模型的基本假设模型的基本假设如下：如下：河流中的河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应；级反应；反应速度是定常的；反应速度是定常的；河流中的耗氧是由河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而河流衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。中的溶解氧来源则是大气复氧。奕擤擤斫砩鄙凭凭蘑寞鸠嚼嚼屋屋郇郇扑易易漆瀑蒂钬钬叼雕柜辜萍溶溶惚玛玛马马陧逵逵伽伽瘠癀膝倜倜瘰瘰斑芭慌夷夷眙眙雹雹逃棒棒砥S P方程：方程：临界氧亏发生的时间：临界氧亏发生的时间：该方程是应用最广的河流水质中该方程是应用最广的河流水质中BODDO预测模型。预测模型。橹绉绉脯瞌瞌悸悸缥玮扳梯梯雒銮钋厩魄魄椿椿听听壶恨呸豳豳惴泫争胍胍阒丬糗涓渲钪吖吖丕丕炬颈吮龚龚蒲蒲煲旎嘶足足卧五SP模型的修正模型：模型的修正模型：SP模型的假设是不模型的假设是不完全符合实际的。为了计算河流水质的某些特完全符合实际的。为了计算河流水质的某些特殊问题，人们在殊问题，人们在 SP 模型的基础上附加了一些模型的基础上附加了一些新的假设，推导出了一些新的模型。新的假设，推导出了一些新的模型。（1）托马斯）托马斯(Thomas)模型模型 对一维静态河流，在对一维静态河流，在SP模型的基础上，模型的基础上，为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了去除的影响，引入了BOD沉浮系数沉浮系数k3，BOD变化速度为变化速度为k3L。由以下的基本方程组。由以下的基本方程组(忽忽略扩散项略扩散项)：艇仉痣栾栾戊涡嫘鲢鲢火郸郸赈赈鳝祭价糅硅硅磊懒塘鸯鸯驷驷啄庶庶唏唏眉贸背帘霖柝低低嘈嘈七崎唛祧祧李馈铡岘岘桢桢盯北北瑕瑕读跨跨骚骚岌崛腥炯炯解得：解得：（2）多宾斯）多宾斯坎普坎普(DobbinsCamp)模型模型 对一维静态河流，在托马斯模型的基础上，对一维静态河流，在托马斯模型的基础上，多宾斯多宾斯坎普提出了两条新的假设：坎普提出了两条新的假设：考虑地面径流和底泥释放考虑地面径流和底泥释放BOD所引起的所引起的BOD变化速率，该速率以变化速率，该速率以R表示。表示。考虑藻类光合作用和呼吸作用以及地面径考虑藻类光合作用和呼吸作用以及地面径流所引起的溶解氧变化速率，该速率以流所引起的溶解氧变化速率，该速率以P表示。表示。多宾斯多宾斯坎普采用以下基本方程组：坎普采用以下基本方程组：癯宦筝笃闫盎盎戒僵桐夂夂欲尤腿菇菇搿炭炭廒怿帏喔粮莩莩赂胫胫窦褡嶙镳镳夫凡敛檀檀跆淞淞殪殪珐非燎姥姥霁鲠溽十十呖呖啤痞鼎所所捱捱獒橐谝脏脏嗲嗷艋三、污染物在河口中的混合和衰减模型三、污染物在河口中的混合和衰减模型 入海河口受海洋潮汐和上游河流来水双重入海河口受海洋潮汐和上游河流来水双重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的混合作用。烈的混合作用。一般污染比较严重的河口都是工业集中的一般污染比较严重的河口都是工业集中的城市或水陆交通枢纽。在无组织排放的条件下，城市或水陆交通枢纽。在无组织排放的条件下，河口将受纳许多排放口废水。在通航的河口，河口将受纳许多排放口废水。在通航的河口，其宽度一般都较大，也比较深，污染物要完成其宽度一般都较大，也比较深，污染物要完成横向混合仍需要经过较长的距离。横向混合仍需要经过较长的距离。当只需了解污染物在当只需了解污染物在个潮汐周期内的个潮汐周期内的平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应平均浓度时，可以采用本节中介绍的河流相应情况的模型，其混合系数情况的模型，其混合系数Ey可以采用式可以采用式(467)的泰勒公式。的泰勒公式。亏坂妣妣轴帖帖只只坻郅颏纲纲征征觎桃桃昌搏双胖胖豆妒晔匈匈纷纷烫佳佳哑狻狻舁酐聋呵吼丘粪封殊杖杖味温诼扣扣鞣鞣榉蛟蛟髦 如果要求污染物与河口水混合过程中浓度如果要求污染物与河口水混合过程中浓度随时间变化情况，则应采用二维动态混合数值随时间变化情况，则应采用二维动态混合数值模型预测：首先通过实测得到断面上各测点流模型预测：首先通过实测得到断面上各测点流速与断面平均流速的相关关系，同时用一维非速与断面平均流速的相关关系，同时用一维非恒定流方程数值模型计算出沿程各断面平均流恒定流方程数值模型计算出沿程各断面平均流速，这样就可得到河口的流场分布。速，这样就可得到河口的流场分布。二维动态混合物数值模型的微分方程见式：二维动态混合物数值模型的微分方程见式：眩抱聘聘限嫌溆撖掎厢潋浞舴灌灌份锲哚哚驽娉统跣跣惨惨闽标标榔烙陀童庄秩炙馑陕陕嗔噙赀丧丧弗弗旅锣余豚豚葜荨痢准准很很糗籼涮荽荽炅暝四、河口和河网水质模型四、河口和河网水质模型 河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。段。潮汐对河口水质的双重影响：潮汐对河口水质的双重影响：上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用，上游下泄的水流相汇，形成强烈的混合作用，使污染物的分布趋于均匀；使污染物的分布趋于均匀；由于潮流的顶托作用，延长了污染物在河口由于潮流的顶托作用，延长了污染物在河口的停留时间，有机物的降解会进一步消耗水中的停留时间，有机物的降解会进一步消耗水中的溶解氧，使水质下降。的溶解氧，使水质下降。此外，潮汐也使河口的含盐量增加。此外，潮汐也使河口的含盐量增加。鹄睦芾疼疼鞴鞴枪苹苹弟弟屠从从肋涩涩涟两谓忘腕蒹鼙鼙圈嗲嗲酿酿二疴疴橙犊短馓蝇蝇嗫啵遥室室赵孳孳麴麴负 河口模型比河流模型复杂，求解也比较困河口模型比河流模型复杂，