第四节 水质模型

*2. 河流完全混合模式（P71）
适用条件： （1）河流充分混合段；（3）河流为恒定流动； （2）持久性污染物； （4）废水连续稳定排放。
c——污染物浓度，mg/L； cp——污染物排放浓度，mg/L； ch——河流来水污染物浓度，mg/L； Qp——废水排放量，m3/s； Qh——河流来水流量， m3/s；
氧垂公式
x
cBOD
cBOD 0
exp(K1t)

cBOD 0
exp(K1
) 86400u
D

K1cBOD 0 K2 K1
[exp(K1
x) 86400u

exp(K2
x )] 86400u
D0
exp(K2
x) 86400u
D——亏氧量，即饱和溶解氧浓度与溶解氧浓度的差值，mg/L；
地表水环境影响预测的方法（P95）
数学模式法
物理模型法 主要指水工模型。水工模型法定量性较高，再现性较好，
能反映出比较复杂的地表水环境的水力特征和污染物迁移的物 理过程。但需要合适的试验场所和条件以及必要的基础数据， 需较多人力、物力和时间。 类比调查法
半定量或定性预测。注意预测对象与类比对象的相似性。
代入
得
Hale Waihona Puke c=609mg/L。 该厂废水如排入河中，河水氯化物将超标。
常用河流水质数学模型与适用条件 *3. 河流一维稳态模式
一般方程式为： c c0 exp(Kt)
或
c

c0
exp(K
x 86400u
)
c ——计算断面的污染物浓度，mg/L； c0——计算初始点污染物浓度，mg/L； t——断面间水团传播时间，d； K——水质综合消减系数，1/d； u——河流流速， m/s； x——从计算初始点到下游计算断面的距离，m；

对水质的要求。
· 判据的档次划分
（1）污水排放量：>20000m3 /d、10000～ 20000m3 /d、 5000～ 10000m3 /d、 1000～ 5000m3 /d、 200～ 1000m3 /d五个档次；
2 污水水质的复杂程度（A＝污染物类型数，B＝需预测浓度 的水质参数数目） 复杂：A＝3，或A＝2 且 B ≥ 10 中等：A＝2 且 B ＜ 10，或A＝1且B ≥ 7 简单：A＝1 且 B ＜ 7
4 算术平均法
n 地表水环境影响预测
4 预测条件的确定
· 预测点的确定：已确定的敏感点；环境现状监测点 （利于进行对照）；水文特征突然变化和水质突然变 化处的上下游、重要水工建筑物、水文站；需要预测 河流混合过程段的水质时，应在该段河流中布设若干 预测点；当拟预测溶解氧时，应预测最大亏氧点的位 置及该点的浓度；可在排放口附近的适当水域加密预 测点，以便确定超标区的范围。
污染物的降解分为两个阶段：（1）不含氮有机物的氧化，包括 含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化； （2）氨氮硝化（含氮化合物经过一系列生化反应过程，由氨氮 氧化为硝酸盐）。
4 衰减变化 · 碳化过程：呈一级反应：
可得： · 硝化过程：也具有一级反应的性质：
可得： 的估算： 或
4 衰减变化
4 报告书编写阶段：总结工作成果，完成报告书， 为项目监测和事后评价作准备。
n 评价等级的划分
4 划分评价工作等级的判据 · 确定判据的原则 1 反映建设项目向地面水排放污染物及相关地面水问题
的主要特点；
2 参数的形式简单，其数据在评价大纲编写阶段能够得 到。
· 判据的确定
3 与建设项目排污有关的判据：污水排放量、污水水质。 4 与地面水环境有关的判据：受纳水体规模、受纳水体

持久性污染物；
河流为非恒定流动；
连续稳定排放；
对于非持久性污染物，需要采用相应的衰减模式。
4、 河流混合过程段与水质模式选择
预测范围内的河段可以分为充分混合段，混合过程段和上游河
段。
充分混合段：是指污染物浓度在断面上均匀分布的河段，当断
面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5%时， 可以认为达到均匀分布。
①岸边排放
c(x, q)
ch
H
cpQp
M q x
exp
q 22 4M qx
exp
(2Qh q)2 4M q x
式中：q=Huy
Mq=H2uMy c(x,q)－(x,q)处污染物垂向平均浓度，mg/L； Mq－累积流量坐标系下的横向混合系数； 适用条件：
弯曲河流、断面形状不规则河流混合过程段；
，
t
0 e t
eQ V K1 t 0
如 t 0
,则 t
1
ln 1
溶解氧模型
dDO dt
Q V
(DO0
DO)
K2
DOs
DO
R
其中
R rA B
（上模型方程没有考虑浮游植物的增氧量和排入湖或库的废水 带入的氧量。）
习题：P101： 3
4－4 水质模型的标定
混合系数估值
经验公式 • 流量恒定、河宽大、水较浅、无河湾的顺直河流：
M y xu
exp(
uy2 4M y x
)
exp
u2B
4M y
y x
2
2、非岸边排放
c(x,
y)
exp
K
x 86400u
c h

④晚间光合作用停止时，由于水生植物（如藻 类）的呼吸作用而好氧。
⑤废水中其它还原性物质引起水体的好氧。
河水溶解氧供应的来源有： ①上游河水或有潮汐河段海水所带来的溶解氧。 ②排入河水中的废水所带来的溶解氧。 ③河水流动时，由大气中的氧向水中扩散、溶解。 ④水体中繁殖的光合自养型水生植物（如藻类）， 白天通过光合作用放出氧气，溶于水中。
?
k1L0 k1?k2
(e?1x
?e?2x)
?1
?
u 2E
(1?
1?
4Ek1 u2
)
u
?2
?
(1? 2E
1?
4Ek2 u2
)
2.忽略弥散时：
?L ?
?
L e?k1x/u 0
??O? ?
Os
?
k1L0 k1 ? k2
(e?k1x/u
?
e?k2x/u
)?
D e?k2x/u 0
氧垂曲线
D0 Dc
溶解氧
饱和溶解氧浓度
S－P模型的基本假设是：①河流中的 BOD的衰减和溶 解氧的复氧都是一级反应；②反应速度是定常的； ③河流中的耗氧是由 BOD衰减引起的，而河流中的 溶解氧来源则是大气复氧。其基本方程是：
dL dt
?
? k1t
dD dt ? k1L ? k2D
a.斯特里特-菲尔普斯（Streeter-Phelps）BOD －DO模型
0
tc
t
b.托马斯（ Thomas ）BOD －DO模型
对一维稳态河流，在斯特里特 -菲尔普斯模型的基础
上增加一项因悬浮物的沉淀与上浮所引起的 BOD速率
变化 ，才有以下的基本方程组（忽略弥散）：