水环境容量及其模型分析

水环境容量计算模型1)河流水环境容量模型水环境容量是在水资源利用水域内，在给定的水质目标、设计流量和水质条件的情况下,水体所能容纳污染物的最大数量。

按照污染物降解机理，水环境容量W 可划分为稀释容量W 稀释和自净容量W 自净两部分，即：W W W =+稀释自净稀释容量是指在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量。

自净容量是指由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。

河段污染物混合概化图如图11。

4—1。

根据水环境容量定义，可以给出该河段水环境容量的计算公式：图11.4—1 完全混合型河段概化图0()i si i i W Q C C =-稀释i i si i W K V C =⋅⋅自净即：0()i i si i i i si W Q C C K V C =-+⋅⋅考虑量纲时,上式整理成:086.4()0.001i i si i i i si W Q C C K V C =-+⋅⋅其中：当上方河段水质目标要求低于本河段时：0i si C C =当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：00i i C C =式中：i W -第i 河段水环境容量（kg/d ）；i Q -第i 河段设计流量（m 3/s ）；i V —第i 河段设计水体体积(m 3）；i K —第i 河段污染物降解系数（d -1）；si C —第i 河段所在水功能区水质目标值（mg/L ）；0i C —第i 河段上方河段所在水功能区水质背景值(mg/L ），取上游来水浓度。

若所研究水功能区被划分为n 个河段,则该水功能区的水环境容量是n 个河段水环境容量的叠加，即:1ni i W W ==∑01131.536()0.000365n ni si i i i i i i W Q C C K V C ===-+⋅⋅∑∑式中：W —水功能区水环境容量（t/a);其他符合意义和量纲同上.2）湖泊、水库水环境容量计算模型有机物COD 、氨氮的水环境容量模型：在目前国内外的研究中，多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化,即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。

水环境容量课程设计水质预测影响分析背景资料1. 老县河概况1.1 地理、地质概况及历史沿革老县河亦名西河俗称县河，发源于湖北随县大洪山南坡白龙池，东南流入湖北京山县，在双河口纳入小富水，全长原为192.5公里。

老县河总流域面积原为1698平方公里，河道全长192.5公里，其中英城境内长92.5公里。

1970年，老县河英城段倒口以下河道裁弯取直，开挖下游喻家至北咀新河道，1978年又开挖赵家畈至喻家新河道。

改道后的老县河，入境仍在田店八斗山入市境，出境则自赵家畈沿城西顺流南下，于天鹅北咀直出汉北河。

河道全长165公里，境内长度65公里(田店八斗山至赵家畈老河长41公里，赵家畈至北咀改道新河长24公里)。

1.1.1气象与气候老县河地处中纬度湿润区，属典型的亚热带季风气候。

光照充足，热量丰富，雨量充沛，无霜期长，气候温暖湿润。

根据近三年(2004,2006年)气象资料统计，年平均气温为 16.6?，极端最低气温为-6.5?，极端最高气温为38.8?，年平均降雨量为1258.5mm，多年平均降雨量1102.0mm。

秋春雨量偏少，夏季雨量较多，严寒期短，四季变化显著，雨热高峰同季出现，光、热、水的地域差异甚微。

四季中以夏季最长，为120天，冬季次之，春秋两季相等，均为65天。

年平均气压1012.1hPa，年平均风速为2.9m/s。

四季及常年主导风向均为北风，全年北风频率为27%;次主导风向为南风，频率约10%;全年静风频率为10%。

1.1.2 新老县河河道及水文情势1970,1978年，为防洪的需要，老县河进行了两次大规模的改道，将老县河原来蜿蜒迂回，斗折蛇行的河道，人工开挖成一条直通汉北河的新河，即现老县河英城段。

经过近30年的人工改造，老县河主河道及堤岸有着很大变化。

改造后老县河河道由192.5公里减少至165公里，英城河段由92.5公里减少至65公里。

设计行洪流量为1800立方米/秒，校核洪水流量2100立方米/秒。

水域纳污能力计算：1、河流纳污能力计算1.1、河道类型划分：Q ≥150m 3/s 为大型河段、15—150m 3/s 为中型河段、Q ≤15m 3/s 为小型河段。

1.2、河道特征和水文过程简化：（1）宽/深≥20时简化为矩形河段，（2）弯曲系数≤1.3时简化为顺直河道，（3）河道特征和水力条件有显著变化的河段在显著变化处分段。

1.3、设计水文条件：常年河流采用90%保证率最枯月平均流量或近10年最枯月平均流量作为设计流量、季节性/冰封河流采用不为0的最小月平均流量为样本参照常年河流计算设计流量、流向不定的水网地区/潮汐河流采用90%保证率流速为0时的低水位水量为设计流量、有水利工程的河段采用最小下泄流量或生态基流为设计流量。

1.4 河流模型（1）零维模型：污染物在河段内均匀混合，适用于水网地区的河段或小型河段。

根据入河污染物的分布情况划分不同浓度的均匀混合段，分段计算水域纳污能力。

)/()(0Q Q Q C Q C C p p p +⋅+⋅=C —污染物浓度（mg/L ）C p —排放的废污水污染物浓度（mg/L ）Q p —废污水排放流量（m 3/s ）C 0—初始断面污染物浓度（mg/L ）Q —初始断面入流流量（m 3/s ）。

)()(0p s Q Q C C M +⋅-=M —水域纳污能力（g/s ）C s —水质目标浓度值（mg/L ）。

（2）一维模型污染物在河流横断面上均匀混合，适用于Q<150m 3/s 的中小型河段。

u xK x e C C -⋅=0x —沿河段的纵向距离（m ）Cx —流经x 距离后的污染物浓度（mg/L ）u —设计流量下河道断面的平均流速（m/s ）K —污染物综合衰减系数（1/s ）)()(p x s Q Q C C M +⋅-=排污口位于河段中部（x=L/2）时，u LK u LK L x e Q m e C C --=⋅+⋅=0 m —污染物入河速率（g/s ）C x=L —水功能区下段面污染物浓度（mg/L ）（3）二维模型污染物在河段横断面上非均匀混合，适用于Q ≥150m 3/s 的大型河段。

《资源节约与环保》2014年第10期科技论文与案例交流摘要：近几年来，随着社会经济的不断发展，水环境污染越来越严重。

因此，加强水环境保护至关重要。

水环境容量作为水环境管理的重要手段，对其计算能够为水环境安全保护提供参考依据。

为此，本文重点探讨水环境容量计算方法，以望对后期水环境管理工作提供技术借鉴。

关键词：水环境容量；计算方法；分析水环境容量是指在一定水域范围内，并确定排污方式的前提之下，在单位时间内所确定的最大纳污量。

根据水环境容量能够反映水环境对污染物的承受能力，为水环境保护提供依据。

因此，在水环境保护中水环境容量具有无可取代的作用。

而水环境容量计算方法能够成为水环境质量评价、区域规划的重要依据，可为污染物的总量控制提供有效的技术支持。

下面对其加以详细阐述。

1水环境容量概述迄今为止，对于水环境容量的研究成果较多，并未形成统一及公认的定义。

但大多数学者认为排入河流的污染物受到河流的水动力特性影响，与水团运动形态实现交换，并将其扩散，被河水所降解，即水环境容量。

对于水环境容量可认为是环境的自净同化能力，也可认为是不危害环境的最大允许纳污能力。

我国《排放水污染总量控制技术规范》中已明确指出水环境容量是指：将给定水域和水文、水力学条件,给定排污口位置,满足水域某一水质标准的排污口最大污染物排放量，叫做该水域在上述条件下的所能容纳的污染物质总量,通称水环境容量。

水环境容量通常具有系统性、资源性及区域性（1）系统性。

指水域与上游、下游中形成不同的空间生态系统，为此，应从流域的视角出发，对流域内的各水域的水环境容量进行合理调节。

（2）资源性。

该属性是一种自然属性，主要体现在排入污染物的缓冲之上，能够纳入足量的污染物，满足人们的生产及生活需求。

但需要注意的是一旦水域环境遭到破坏，其恢复原有容量的过程较为缓慢。

（3）区域性。

则是指由于受到地理、气象及水文的若干影响，使得在不同区域中的污染也不相同。

对于水环境容量，影响因素较多，主要受到水体功能、水文特征、污染物及其排污方式的影响，对这些因素应给予重视。

水环境容量计算方法总结目录水环境容量计算方法总结 (1)目录 (1)一、一维模型 (1)二、二维模型 (4)三、感潮河段零维模型 (6)四、湖库模型 (6)一、一维模型1、适用范围：全国水环境容量核定技术指南1）宽浅河段；2）污染物在较短的时间内基本能混合均匀；3）污染物浓度在断面横向方向变化不大，横向和垂向的污染物浓度梯度可以忽略；4）一般情况下适用于河宽小于200m的河流，但注意利用不均匀系数对其容量进行修正。

2、一维衰减公式：排污口、支流排入断面完全混合模型：EP E E P P Q Q Q C Q C C ++= 式中：C 为断面混合后的水质浓度值；C P 为排污口排出的污水的水质浓度值；Q P 为排污口废水排放量；C E 为河水的水质浓度值；Q E 为河水流量。

3、算例：假设该河段水环境功能区目标为III 类，假设该河段上边界COD 来水控制目标为20mg/L ，90%最枯月保证率流量为20m³/s ，该河段平均流速为0.2m/s ，COD降解系数约0.1/d，概化排污口流量为1m³/s，COD浓度90mg/L，支流流量5m³/s，COD浓度为25mg/L。

C 目=Q∗C∗exp(−k∗X186400u)+q∗c+WQ+qexp⁡(−kX286400u)通过上游来水衰减，区间内中间混合后衰减等于水质目标，可以反推出区间内水环境容量，注意公式中的单位，通过上述公式算出的W单位为g/s。

Q:m³/s、C：mg/L、u:m/s、K:1/d、x:m。

(1)上边界→节点1（混合前浓度）:C2=C1*exp( kx/u)=20*exp( 0.1*20000/86400/0.2)=18.875mg/L(2)概化排污口汇入混合：C3=(c1*q1+C2*Q1)/(q1+ Q1)=(90*1+18.875*20)/(20+1)=22.262mg/L（3）节点1→节点2：C4= C3*exp( kx/u)=22.262*exp( 0.1*5000/86400/0.2)=21.627mg/L（超标）（4）节点2→节点3（混合前浓度）：C5= C4*exp( kx/u)=21.627*exp( 0.1*20000/86400/0.2)=19.264mg/L（5）支流汇入混合：C6=(c2*q2+C5*Q2)/(q2+ Q2)=(25*5+19.264*21)/(5+21)=20.367mg/L（6）节点3→节点4：C7= C6*exp( kx/u)=20.367*exp( 0.1*5000/86400/0.2)=19.786mg/L（7）节点4→控制断面：C8= C7*exp( kx/u)=19.786*exp( 0.1*8000/86400/0.2)=18.891mg/L可见，该河段在现状排污情况下水质能达到地表水III类，但河段允许排放量根据实际情况分配不均匀，上游计算断面1存在超标情况，下游容量仍有富裕，在因此需进一步通过试算的方法，削减概化排污口排污量，此外可根据实际情况对下游支流水质目标进行适当调整，将容量进行合理分配。

城市水环境风险评估与统计模型分析随着城市化的进程不断加快，城市水环境问题显示出越来越重要的地位。

城市水环境风险评估与统计模型分析是研究城市水环境问题的重要手段之一。

本文将从城市水环境风险评估和统计模型分析两个方面来探讨这一课题。

一、城市水环境风险评估城市水环境风险评估是对城市水环境问题存在的各种风险进行系统评估，旨在确定风险程度，并提出相应的对策措施。

城市水环境风险主要包括水污染风险和水资源风险。

1. 水污染风险评估水污染是城市面临的主要水环境问题之一。

为了评估水污染风险，需要从水质、水量和水功能等方面进行综合分析。

常用的评估指标包括化学需氧量（COD）、氨氮、总磷等水质指标，以及水环境容量、生态环境需求等综合指标。

通过对这些指标的监测和分析，可以评估城市水污染的风险程度，并采取相应的治理措施，减少水污染对环境和人体健康的影响。

2. 水资源风险评估水资源短缺是城市面临的另一个重要问题。

水资源风险评估主要关注水资源的数量和质量两个方面。

数量方面，可以通过分析城市用水量、自然水源的供给能力以及水资源的可持续性来评估水资源的可靠性和稳定性。

质量方面，可以通过监测和分析水源的水质指标，如pH值、溶解氧含量和重金属污染物的浓度等，来评估水资源的可用性和安全性。

通过水资源风险评估，可以合理规划和管理城市的水资源，提高水资源的利用效率和保障供应的可持续性。

二、统计模型分析统计模型分析是一种通过建立数学模型和利用统计方法来进行城市水环境问题研究的方法。

通过分析大量的水环境数据和相关的统计指标，可以发现水环境问题存在的规律和趋势，并对未来的水环境状况进行预测和模拟。

1. 时间序列分析时间序列分析是一种常用的统计模型分析方法，它可以研究水环境问题的发展趋势和周期性变化。

通过分析历史数据，可以建立时间序列模型，预测未来的水环境状况。

例如，可以利用时间序列模型分析城市水污染的年变化规律，预测未来污染物排放量的趋势，为制定合理的治理措施提供依据。