最新地表水环评PPTPPT课件.ppt

《最新地表水环评PPTPPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新地表水环评PPTPPT课件.ppt（151页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、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)。3600ism M KQt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。86400ssqNKQ 径流中冲刷到受纳水体的有机污染负荷：径流中冲刷到

2、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： Y Youou有机污染物的日负荷量，有机污染物的日负荷量，kgkgd d； 单位转换因子，单位转换因子，1010-6-6； Y Ysusu总颗粒物固体日负荷量，总颗粒物固体日负荷量，kgkgd d； C Couou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，ggg g。ousuouYYC 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

3、、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。(2)(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： MM某种污染物输出总量，某种污染物输出

4、总量，kgkg；i i第第i i小时的该种污染物浓度，小时的该种污染物浓度，kgkgm m3 3； Q Qi i第第i i小时的径流量，小时的径流量，m m3 3； nn观测的总时数，观测的总时数，h h； jj第第j j个农田集水区；个农田集水区； mm集水区总数。集水区总数。11mniijiMQ3 3、水体污染物、水体污染物三、水体自净（本章重点）(1)(1)分子扩散分子扩散 分子扩散是指物质分子的随机运动而引起分子扩散是指物质分子的随机运动而引起的质点分散现象的质点分散现象。当水体中污染物质浓度分布不均。当水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地匀时，污染物

5、质将会从浓度高的地方向浓度低的地方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。方移动。分子扩散过程服从费克第一定律。xMJEx 即以分子扩散方式通过单位截面积的质量流量即以分子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。与扩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 2）湍流扩散）湍流扩散 当河流做湍流运动时，随机的湍流作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

6、扩散用引起污染物的扩散，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。湍流扩散系数比浓度梯度成正比。湍流扩散系数比分子扩散系数大分子扩散系数大7 78 8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。xxIEx （3 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布不均匀或者说有流速梯度存在的流动称为剪切流。剪切流离扩散又称弥散，切流。剪切流离扩散又称弥散，它是由于横断它是由于横断面上各点的实际流速不等

7、而引起的。面上各点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，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：其引起的质量通量可用下式表示：xxJDx （4 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对流扩散指由于温度差或密度分层不稳定性引起的铅直方向对流运动所伴随的污染稳定性引起的铅直方向对流运动所伴随的污染物迁移物迁移。 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

8、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 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。从流动的水体中，取一微分六面体。按照物质守恒原理，导出三维的移流扩散方程按照物质守恒原理，导出三维的移流扩散方程为：为：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：= -+xyzuvwtxyzEEEsxxyyzz=-+xyuvtxyEEsxxyy对于一

9、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。xuEstxxx2.衰减变化污染物的降解分为两个阶段污染物的降解分为两个阶段：（1 1）碳化作用（该阶段主）碳化作用（该阶段主要为要为C C氧化为氧化为COCO2 2,N,N氧化为氧化为NHNH3 3及氨化后生成的其他物质的氧及氨化后生成的其他物质的氧化）；（化）；（2 2）硝化作用（由氨氮氧化为硝酸盐）。）硝化作用（由氨氮氧化为硝酸盐）。ccaBODB

10、ODBODBODKdtddtd11tKBODBODBODBODeaac11nnBODNBODKdtdtKBODBODNNne的估算的估算：NBOD214. 157. 4NOKBODNN或或2314. 157. 4,NONNHoNBODNCTKKTT01201201, 13510,047. 1，CTKKNTNNTN02020,3010,08. 1，KttBB100tKBODBODBODBODeaca111tKBODBODBODBODNNnNe12atKBODBODNNe12RdtdBOD3cBODbBODBODrKdtddtdbdd14DDKdtd2DODODsTsDO6 .31468其中其中：

11、（淡水，常压下淡水，常压下）220002739.000205.00966.00044972.0367134.06244.14SSTSTTsDO（河口处的含盐水）（河口处的含盐水）024. 12020,2,2rTrTKK通常取PtPO以上公式无需背诵，了解即可以上公式无需背诵，了解即可END第二节第二节 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），经常性或周期性水流。较大的叫河（或江），较小的叫溪。河口是河流注入海洋、湖泊或其较小的叫溪。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

12、湖河口他河流的河段，可以分为入海河口、入湖河口及支流河口。及支流河口。 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是稳态稳态的和只在河流的起点有的和只在河流的起点有恒定浓度和流量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。 污水排入河流的地点称为污水排入河流的地点称为污水注入点污水注入点。污水。

13、污水注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布注入点以下的河段，污染物在断面上的浓度分布是不均匀的，靠近排放口一侧的岸边浓度高，远是不均匀的，靠近排放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，污染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。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污染物浓度在整个断面上变为均匀一致的断面，称为面，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完全混合点混合点。 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

14、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匀非均匀混合段（或混合段（或混合过程段混合过程段）； 完全混合点的下游河段为完全混合点的下游河段为均匀混合段均匀混合段。一、河流水质模型一、河流水质模型 河流水质模型是描述河水中污染物随时河流水质模型是描述河水中污染物随时间和空间迁移转化规律的数学方程。间和空间迁移转化规律的数学方程。1 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。 描述水体中水质组分的浓度随时间变描述水体中水质组分的浓度随时间变化的水质模型称为化的水质模型称为动态模

15、型动态模型。 描述水体中水质组分的浓度不随时间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变化的水质模型称为静态模型静态模型。 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

16、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，这种水质模型称为二维水质模型。模型称为二维水质模型。 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。n按描述水质组分的多少分：按描述水质组分的多少分：分为单一组分和分为单一组分和多组分的水质模型多组分的水质模型。 水体中某一组分的迁移转化与其它组水体中某

17、一组分的迁移转化与其它组分没有关系，描述这种组分迁移转化的水质模分没有关系，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。型称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（或几个组分）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影响的，描述这种情况的水质模型称为多组分的水质模型。的水质模型。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

18、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），无机盐、悬浮物、放射性物质等模型），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。 水质模型的选择：水质模型的选择： 从理论上说，污染物在水中的迁移、转化从理论上说，污染物在水中的迁移、转化过程要用三维水质模型预测描述。但是，实际过程要用三维水

19、质模型预测描述。但是，实际应用的是一维和二维模型。应用的是一维和二维模型。 一维模型常用于污染物浓度在断面上比较一维模型常用于污染物浓度在断面上比较均匀的中小型河流的水质预测；均匀的中小型河流的水质预测； 二维模型常用于污染物浓度在垂向比较均二维模型常用于污染物浓度在垂向比较均匀，而在纵向（匀，而在纵向（X X轴）和横向（轴）和横向（Y Y轴）分布不均轴）分布不均匀的大河。匀的大河。 对小型湖泊常采用零维模型，即在该水体对小型湖泊常采用零维模型，即在该水体内污染物浓度是分布均匀的。内污染物浓度是分布均匀的。2 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

20、染物可以分为两大类：持久性进入环境的污染物可以分为两大类：持久性污染物和非持久性污染物。污染物和非持久性污染物。持久污染物持久污染物：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，还由于分散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，但它不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，会因此而改变总量，不发生衰减不发生衰减。这种污染物称。这种污染物称为持久污染物。如氯、氟等离子；也包括在水环为持久污染物。如氯、氟等离子；也包括在水环境中难降解、易长期积累的有毒物质，如重金属境中难降解、易长期积累的有毒物

21、质，如重金属非持久污染物非持久污染物：污染物进入环境以后，除了随着：污染物进入环境以后，除了随着环境介质流动而改变位置，并不断扩散而降低浓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。这种度外，还因自身的衰减而加速浓度的下降。这种污染物称为非持久污染物。污染物称为非持久污染物。非持久物质的衰减有两种方式：非持久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

22、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。（1 1）持久污染物在均匀流场中的扩散）持久污染物在均匀流场中的扩散 持久污染物在运动过程中不发生衰减，实际应持久污染物在运动过程中不发生衰减，实际应用中，通常假设其排入河流后可以瞬间与河水用中，通常假设其排入河流后可以瞬间与河水混合完毕，而采用混合完毕，而采用完全混合模型完全混合模型来计算河流断来计算河流断面的污染物浓度。即面的污染物浓度。即12iQqQq（2）非持久污染物在均匀流场中的扩散方程）非持久污染物在均匀流场中的扩散方程 对于非持久污染物在运动过程中发生衰

23、减，对于非持久污染物在运动过程中发生衰减，在上述移流扩散方程中应有在上述移流扩散方程中应有S S ， 在环境介质处于稳定流动状态和污染源连续在环境介质处于稳定流动状态和污染源连续稳定排放的情况下，环境中的污染物分布状态稳定排放的情况下，环境中的污染物分布状态也是稳定的，这时污染物在也是稳定的，这时污染物在某一空间位置某一空间位置的浓的浓度不随时间变化，这种不随时间变化的状态称度不随时间变化，这种不随时间变化的状态称为为稳态稳态。这时，。这时， 此时，移流扩散方程的一维模式有下列形式：此时，移流扩散方程的一维模式有下列形式： =0220 xxEuKxxKddt 对于非持久性或可降解污染物，若给定

24、对于非持久性或可降解污染物，若给定x x0 0，0 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： u ux x河流的平均流速，河流的平均流速，m md d或或m ms s； E Ex x废水与河水的纵向混合系数，废水与河水的纵向混合系数，m m2 2d d或或m m2 2s s； KK污染物的衰减系数，污染物的衰减系数，1 1d d或或1 1s s； xx河水河水( (从排放口从排放口) )向

25、下游流经的距离，向下游流经的距离，m m。04exp112xxxxu xKEEu0expxKxu 例例1 1 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量水量q q0.15m0.15m3 3s s，苯酚浓度为，苯酚浓度为30g30gL L，河，河流流量流流量Q Q5.5m5.5m3 3s s，流速，流速u u0.3m0.3ms s，苯酚背，苯酚背景浓度为景浓度为 0.5 g 0.5 g L L，苯酚的降解（衰减），苯酚的降解（衰减）系数系数K K0.2d0.2d-1-1，纵向弥散系数，纵向弥散系数ExEx10m10m2 2s s。求。求排放点下游排放点下游10km1

26、0km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 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10km10km处的浓度：处的浓度：00.15305.50.51.28/5.50.15g L24 0.2/86400 100.3 100001.28 exp111.19/2 100.3g L（2 2）忽略纵向弥散时的下游）忽略纵向弥散时的下游10km10km处的浓度：处的浓度： 0.2 100001.28 exp1.19/0.3 86400g L 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

27、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) )水后的水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；混合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对于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。宜采用三维模型。 3 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，这段距离称为合需一定的纵向距离，这段距离称为混合过程段混合过程段。 当某一断面上任意点的浓度与断面平当某一断面上

28、任意点的浓度与断面平均浓度之比介于均浓度之比介于0.95 0.95 至至1.05 1.05 之间时，称该断之间时，称该断面已达到横向混合，由排放点至完成横向断面面已达到横向混合，由排放点至完成横向断面混合的距离称为混合的距离称为完成横向混合所需的距离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：在岸边排放时：在岸边排放时：20.1xyu BxE20.4xyu BxEyxnEBuaBx6 . 04 . 0a a 排放口到岸边的距离，排放口到岸边的距离，m mB B 河流宽度，河流宽度，m mE Ey y 废水与河水的横向混合

29、系数，废水与河水的横向混合系数，m m2 2/s/su u x x 河流的平均流速，河流的平均流速， m/s m/s二、二、BODDOBODDO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)(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 BODBOD在衰减在衰减过程中将不断消耗过程中将不断消耗DODO，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 BOD 和和DODO消长变化规律的消长变化规律的模型是模型是SPSP模型。建立模型。建立SPSP模型的基本假

30、设如模型的基本假设如下：下：河流中的河流中的BODBOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应；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BODBOD衰减引起的，而河流中衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。的溶解氧来源则是大气复氧。BODBODKdtd1DBODDKKdtd21tKBODBODe10 S-P模型是关于BOD和DO的耦合模型，可以写作：tKDtKtKBODDeeeKKK20210121S P氧垂公式：氧垂公式： 01220121ssDODODBODK tK tK tDODKeeeKK0021221111ln1DcBO

31、DKKKtKKKK一般来说，人们最关心的是溶解氧浓度最低一般来说，人们最关心的是溶解氧浓度最低的点，即氧亏值最大的点，称为临界点。临的点，即氧亏值最大的点，称为临界点。临界氧亏发生的时间以下式计算界氧亏发生的时间以下式计算S SP P模型的修正模型：模型的修正模型： S SP P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 S SP P 模型的基础上附加了一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。些新的假设，推导出了一些新的模型。例：托马斯例：托马斯(Thomas)(Thomas)模型模型

32、 对一维静态河流，在对一维静态河流，在S SP P模型的基础模型的基础上，为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程上，为了考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对对BODBOD去除的影响，引入了去除的影响，引入了BODBOD沉浮系数沉浮系数k k3 3，BODBOD变化速度为变化速度为k k3 3 。有以下的基本方程组。有以下的基本方程组( (忽略扩忽略扩散项散项) )：1312BODBODDBODDdkkdtdkkdt 解得解得：1300132201132ekktBODBODBODkktk tk tDDkeeekkk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

33、汐和上游河流来水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双重作用。海潮上溯与上游下泄的水流相汇形成强烈的混合作用。成强烈的混合作用。 一般污染比较严重的河口都是工业集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。在无组织排放的条中的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。在通航的件下，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，污染物河口，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。要完成横向混合仍需要经过较长的距离。 当只需了解污染物在一个潮汐周期内当只需了解污染物在一个潮

34、汐周期内的平均浓度时，可以采用本节推荐的河流相应的平均浓度时，可以采用本节推荐的河流相应情况的模型（通常用于河口的混合过程段），情况的模型（通常用于河口的混合过程段），其混合系数其混合系数E Ey y可以采用式可以采用式(467)(467)的泰勒公式。的泰勒公式。 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，则应采用随时间变化情况，则应采用二维动态二维动态混合混合数值数值模型模型预测：首先通过实测得到断面上各测点流预测：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

35、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：2222+-xyxyuuEEKtxyxy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段。河口是入海河流受潮汐作用影响明显的河段。 潮汐对河口水质的双重影响：潮汐对河口水质的双重影响：海潮与上游下泄的水流相汇，形成强烈的混海潮与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；合作用，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

36、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。 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，求解也比较困难。对河口水质有重大影响的评价项目，需要难。对河口水质有重大影响的评价项目，需要预测污染物浓度随时间的变化。这时应采用水预测污染物浓度随时间的变化。这时应采用水力学中的非恒定流的数值模型，以差分法计算力学中的非恒定流的数值模型，以差分法计算流场，再采用动态水质模型，预测河口任意时流场，再采用动态水质模

37、型，预测河口任意时刻的水质。当排放口的废水能在断面上与河水刻的水质。当排放口的废水能在断面上与河水迅速充分混合，则也可用一维非恒定流数值模迅速充分混合，则也可用一维非恒定流数值模型计算流场，再用一维动态水质模型预测任意型计算流场，再用一维动态水质模型预测任意时刻的水质。时刻的水质。对河口水质有重大影响，但只需对河口水质有重大影响，但只需预测污染物在一个潮汐周期内的平均浓度，这预测污染物在一个潮汐周期内的平均浓度，这时可以用一维潮周平均模型预测。时可以用一维潮周平均模型预测。 一维（潮周平均）河口水质模型如下：一维（潮周平均）河口水质模型如下：式中：式中：rr污染物的衰减速率，污染物的衰减速率，

38、g/(mg/(m3 3.d).d)； ss系统外输入污染物的速率，系统外输入污染物的速率，g/(mg/(m3 3.d).d)； u ux x不考虑潮汐作用，由上游来水不考虑潮汐作用，由上游来水( (净泄净泄量量) )产生的流速，产生的流速，m/sm/s。假定假定s s0 0和和r rK K1 1，对排放点上游（对排放点上游（x x0 0）对排放点下游（对排放点下游（x x 0 0）0 xxdddEursdxdxdx 1204exp112xxxxuK EEu1204exp112xxxxuK EEu01241xxWK EQu 第三节第三节 湖泊湖泊( (水库水库) )水质数学模型水质数学模型 湖泊

39、（水库）水流状态分为前进和振动两湖泊（水库）水流状态分为前进和振动两类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。类。前者指湖流和混合作用，后者指波动和波漾。 (1)(1)湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和风力湖流：指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流经常呈水等作用下产生沿一定方向的缓慢流动。湖流经常呈水平环状运动（多出现在湖水较浅的场合）和垂直环状平环状运动（多出现在湖水较浅的场合）和垂直环状运动运动( (湖水较深时湖水较深时) )。 (2)(2)混合：指在风力和水力坡度作用下产生的湍混合：指在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用

40、。流混合和由湖水密度差引起的对流混合作用。 (3)(3)波动：主要由风引起的，又称风浪。波动：主要由风引起的，又称风浪。 (4)(4)波漾：是在复杂的外力作用下，湖中水位有波漾：是在复杂的外力作用下，湖中水位有节奏的升降变化。节奏的升降变化。湖泊湖泊( (水库水库) )的水质特征：的水质特征：水的停留时间较长（可达数月至数年），属于水的停留时间较长（可达数月至数年），属于缓流水域，其中的化学和生物学过程保持一个比缓流水域，其中的化学和生物学过程保持一个比较稳定的状态。较稳定的状态。进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断进入湖泊和水库中的营养物质在其中容易不断积累，致使水质发生富营养化。积累，

41、致使水质发生富营养化。在水深较大的湖、库中，水温和水质是竖向分在水深较大的湖、库中，水温和水质是竖向分层的。层的。 湖泊水质模型分为描述湖、库营养状况的湖泊水质模型分为描述湖、库营养状况的箱箱式模型式模型、分层箱式模型分层箱式模型和描述温度与水质竖向分和描述温度与水质竖向分布的布的分层模型分层模型。一、完全混合模型一、完全混合模型 完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟完全混合模型属箱式模型，也称沃兰伟德德(Vollenwelder)(Vollenwelder)模型。模型。 对于停留时间很长、水质基本处于稳定对于停留时间很长、水质基本处于稳定状态的中小型湖泊和水库，可以简化为一个均匀状态的中小型湖

42、泊和水库，可以简化为一个均匀混合的水体。沃兰伟德假定，湖泊中某种营养物混合的水体。沃兰伟德假定，湖泊中某种营养物的浓度随时间的变化率，是输入、输出和在湖泊的浓度随时间的变化率，是输入、输出和在湖泊内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡内沉积的该种营养物量的函数，可以用质量平衡方程表示：方程表示： 1 1污染物污染物( (营养物营养物) )混合和降解模型混合和降解模型1dVWQKVdt式中：式中： VV湖、库的容积，湖、库的容积，m m3 3； 污染物或水质参数的浓度，污染物或水质参数的浓度，mgmgL L； 污染物或水质参数的平均排入量，污染物或水质参数的平均排入量，mgmgs s； tt

43、时间，时间，s s； QQ出入湖、库流量，出入湖、库流量，m m3 3s s；K K1 1-污染物或水质参数浓度衰减速率系数污染物或水质参数浓度衰减速率系数1 1s s。积分上式得：积分上式得：式中：式中： W W0 0现有污染物排入量，现有污染物排入量，mgmgs s；W11exptWQKtQKVV0pWWq 拟建项目废水中污染物浓度，拟建项目废水中污染物浓度，mgmgL L； qq废水排放量，废水排放量，m m3 3s s。而而 式中：式中： 湖、库中污染物起始浓度，湖、库中污染物起始浓度，mgmgL L。则：。则：对于持久性污染物对于持久性污染物K K1 10 0，则：，则：当时间足够长

44、，湖、库中污染物当时间足够长，湖、库中污染物( (营养物营养物) )浓度达浓度达到平衡时，到平衡时， 。则平衡时浓度为：。则平衡时浓度为： p10WQKV0011 tttWQeeKVVQV0ddteWV0peWqQ0pWWqQV因为：且，对于持久性污染物：所以，对于非持久性污染物：011eVKQ其中：00pWqQ1QKV2 2求湖、库中污染物达到一指定求湖、库中污染物达到一指定t t所需时间所需时间t t。设设t t/p p=，则：，则：3 3无污染物输入无污染物输入(W(W0)0)时浓度随时间变化为时浓度随时间变化为 这时，可以求出污染物这时，可以求出污染物( (营养物营养物) )浓度达到初

45、始浓浓度达到初始浓度之比为度之比为即即t t 0 0 时，所需时间：时，所需时间： 1ln(1)VtQKV1(/)00Q VKtttee11lnt4 4溶解氧模型溶解氧模型式中：式中：K K2 2大气复氧系数，大气复氧系数，1/d1/d或或1/s1/s；DODO0 0溶解氧起始浓度，溶解氧起始浓度，mg/Lmg/L；RR湖库的生物和非生物因素耗氧总量，湖库的生物和非生物因素耗氧总量，mg/(mmg/(m3 3.d).d)或或mg/(mmg/(m3 3s)s)； R=rAR=rAB BAA养鱼密度，养鱼密度，kg/m3kg/m3； rr鱼类耗氧速率，鱼类耗氧速率，mg/(kg.d)mg/(kg.

46、d)或或mg/(kgs)mg/(kgs)；DODOs s饱和溶解氧浓度，饱和溶解氧浓度，mg/Lmg/L；BB其他因素耗氧量，其他因素耗氧量，mg/(mmg/(m3 3.d).d)或或mg/(mmg/(m3 3s)s)；02sDODODODODOdQKRdtV第四节第四节 水质模型的标定水质模型的标定 上述地表水体水质模型标定的目的是确定上述地表水体水质模型标定的目的是确定模型中各个系数，包括模型中各个系数，包括K K1 1、K K2 2、E Ex x、E Ey y等的值，等的值，这是决定预测结果准确性的关键之一，其估值这是决定预测结果准确性的关键之一，其估值可以单个进行，也可用同时估值法；单

47、个估值可以单个进行，也可用同时估值法；单个估值可以实测、应用经验式计算或借用类似水体的可以实测、应用经验式计算或借用类似水体的经验数据。经验数据。的河流对河宽为mgHIHEgHIHEgHIHExxxyyyzzz6015300140,2 . 01 . 0,067. 0,式中：式中：H H平均水深平均水深；I I水力坡度；水力坡度；g g重力加速度重力加速度1000065. 0058. 021HBgHIBHEy 爱尔德爱尔德(Elder)(Elder)公式公式( (适用于河流适用于河流) )2193. 5gHIHEx1231111112621.6K tK tK tK teK t 而而：6 .216

48、2161312111311tKtKtKtKtKtK即即：3116111tKtKetK tKBODBODetya111设设则有：则有： 31161tKtKtyaBOD 31161tKtKtyaBOD可写为：可写为： tKKtytaaBODBOD31321311316令令 31321311316,aaBODBODKbKatyttY有有: btatY Y Y( (t t) )t t为直线，测定不同时间下的为直线，测定不同时间下的 ，作出，作出Y Y( (t t) )t t直线，求出直线的截距直线，求出直线的截距a a和斜率和斜率b b，可计算出，可计算出K1K1及及 : :1BODaBOD3111,

49、6aKabKaBODHuIKK5411. 0111/3( / )t y1/3( / )t y0.5205100.60.71/3( /)tyt/（d)0.7270.520.020710b113310.0207660.240.521129.76(/ )0.239 0.52abkdaBODmg Lka AActKaBODBODe1,BaBctKBODBODe1,两式相比，并取对数可得：两式相比，并取对数可得：BBODABODBODBODABtttKBcAc,1ln1ln1,17,2942321202zmcHuDK17,82425. 125. 05 . 0202zmcHIDK612041,037. 1

50、10774. 1HncDzTmsmumHHuK/5 . 1,6 . 01 . 0,34. 585. 167. 0202smumHHuK/8 . 16 . 0,86 . 0,03. 5673. 1696. 0202一、工业建设项目一、工业建设项目1 1建设期影响建设期影响 工业建设项目在建设期工业建设项目在建设期( (施工阶段施工阶段) )的共同影响：的共同影响：(1)(1)施工队伍大批进入现场，排放的施工队伍大批进入现场，排放的生活污水生活污水和垃和垃圾的污染。圾的污染。(2)(2)施工机械运作、清洗、漏油等排放的施工机械运作、清洗、漏油等排放的含油和悬含油和悬浮物废水。浮物废水。第五节第五节