河流水质数学模型..

长江水质的评价和预测摘 要:河流污染物浓度一维稳态衰减规律:uKxeC C -⋅=0对于点源，河水和污水的稀释混合方程为：Ep EE p p Q Q Q C Q C C +⋅+⋅=排污口允许纳污量（水环境容量）计算公式为：pp Ei ni p C C Q Q Q S W ⋅-+⋅=∑=)(1四川攀枝花、湖南岳阳和江苏扬州，这三个地区高锰酸盐的浓度常年比较高，是污染物高锰酸盐的主要排放地。

重庆朱沱、岳阳城陵矶、江苏扬州，这3个地区氨氮（NH3-N ）的浓度常年比较高，是污染物氨氮（NH3-N ）的主要排放地。

近几年来，长江流域水质的组成为Ⅰ类占总流域长度的2%、Ⅱ类水占总流域长度的27%、Ⅲ类水占总流域长度的39%、Ⅳ类水占总流域长度的15%、Ⅴ类水占总流域长度的7%、劣Ⅴ类水占总流域长度的10%。

其中Ⅰ类水由十年前的15%变化为目前的2%，呈减小趋势。

劣V 类水由3%变化为10%，呈增大趋势。

可饮用水在长江中的比例在逐年的变小，而Ⅳ类水以后的水在逐年的变大。

全干流域IV 类水、V 类水和劣V 类水所占百分比的预测模型分别为：IVF= 4.3-2.18* t + 0.06*t 2 +10.5* Ln(t) ， VIF= 2.3 +0.5* t + 0.005* t 2 -1.14*Ln(t) ， VIF= 2.3 +0.5* t + 0.005* t 2 -1.14*Ln(t) ，式中t 为时间（年）。

从1995年到2004年这10年间废水排放总量用最小二乘法数据模拟，可得变化规律为：QF ＝167.375＋3.68* t +0.835* t 2 ，式中为t 时间（年）。

可预测今后10废水排放总量为：308.9,331.8,356.3,382.5,410.4,440.0,471.3,504.2,538.7,575.0亿吨。

如果未来10年内每年都要求长江干流的Ⅳ类和Ⅴ类水的比例控制在20%以内，且没有劣Ⅴ类水,每年需要在现有处理的基础增加污水处理数量：24，47，71，98，125，155，186，219，254，295亿吨。

132科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N能源与环境生化需氧量(BOD)和溶解氧(DO)是反映水质受到有机污染程度的综合指标,决定水质洁净程度的重要参数之一。

当有机污染物排入水体后,BOD浓度便迅速上升,水体中的水生植物和微生物吸取有机物并分解时,消耗水体中的溶解氧,使溶解氧下降,同时水生植物的光合作用要放出氧气,空气也不断向水中补充溶解氧量,因此微生物吸取BO D的过程是在耗氧和复氧同时作用下进行的。

当微生物吸取、分解BOD的速率和大气复氧的速率相等时,交点为临界点,此点的溶解氧最少,亏氧量最大,该点在排放口以下多少距离出现,以及溶解氧浓度为多大是水质预测中必须掌握的资料。

B O D -D O 模型描述了河流中B O D 和D O 的消长变化规律,是比较成熟的水质模型,其中由斯特里特和菲尔普斯提出的S-P模型用于描述一维稳态河流中的BO D-D O的变化规律,迄今仍得到广泛的应用,也是各种修正和复杂模型的先导和基础。

1 S-P 模型1.1S -P 模型的建立及其解S -P 模型是建立在如下三项假设基础上的。

(1)河流中的BOD衰减反应和溶解氧的复氧都是一级反应,即反应速率与反应物浓度的一次方成正比。

(2)反应速度是恒定的。

(3)水体中溶解氧的减少只是由于BOD 降解引起的,其减少速率与BO D降解速率相同;而河流中溶解氧的来源则是大气复氧,复氧速率与氧亏成正比。

由上述假设,稳态的一维S-P模型的基本方程为:D k L k dtdD L k dt dL211 (1)式中:L 为河水中的B O D 值,m g /L ;D 为河水中的亏氧值,m g /L ,是饱和溶解氧浓度s C 与河水中的实际溶解氧浓度C 的差值;1k 为B OD 耗氧速度常数,1/d ;2k 为复氧速度常数,1/d ;t 为流经时间,s。

若记t L L ,0分别为初始时刻(0 t )(或上断面)和下游断面B O D 浓度,则1k 可由方程tL L t k 01ln 1 计算得到。

承诺书我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则.我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。

我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。

我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。

如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。

我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）：所属学校（请填写完整的全名）：参赛队员(打印并签名) ：1.2.3.指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：日期：年月日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：编号专用页赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：长江水质的评价和预测摘要本文对长江的水质进行了评价和预测，并给出了解决长江水质污染问题的建议和意见。

首先，根据各项目检测数据的平均值评出各地区的综合水质等级，分析各地区水质的污染状况，并综合评价长江近两年多的水质状况为Ⅰ类水占5.88%，Ⅱ类水占64.71%，Ⅲ类水占23.52%，无Ⅳ类水，Ⅴ类水，劣Ⅴ类水占5.88%。

根据各种污染物随时间的变化规律建立微分方程，解出污染物的量的在各观测站间的状态转移结果。

根据各观测站实测污染物的量与实际排放污染物的量之间的关系，求出了各观测站实际排放的污染物的量，得到各主要污染物的污染源是湖南城陵矶及湖北宜昌南津关。

对枯水期、丰水期、水文年的水质情况分别讨论，作出每一类水对应的年份—流量散点图，并作出年份—废水的年排放量散点图，进行曲线拟合，并用F—检验验证了拟合误差在可接受范围内。

根据拟合曲线，预测长江未来十年的水质状况，其中未来第十年的各类水所占百分比分别为0.1482%、24.7329%、30.6432%、15.0467%、8.9453%、20.4837%。

河道三维水流数学模型计算及应用
近年来，随着水资源的枯竭和水环境的恶化，河道水流数学模型已经成为水计算中一个重要的研究方向。

尽管近十年来，水流数学模型的发展已取得了巨大的进步，但由于河流环境复杂，微小的水流处理及河流三维结构的影响，目前三维水流数学模型的计算仍然存在着挑战和问题。

由于水流环境复杂，以简单的显式和隐式数值求解器研究三维水流运动，其精度较低。

因此，河流三维水流数学模型的主要研究方向是建立一种可以有效描述河流水动力过程的精确的数学模型。

研究人员们采用多次尝试不同的数值求解器，最终分析河道三维水流运动中混合流，噪声，安全边界等因素，全面探索河道三维水流数学模型。

通过对沙贝兰和腊热堡河的三维水流数学模型的研究，结果表明，在水计算中，采用三维水流数学模型可以更准确地表达河流结构，提高模型的准确度，从而更好地满足水工工程的需求和实际应用。

此外，利用三维水流数学模型可以对河流水力特性进行准确的分析，从而降低污染物排放对水质的影响，保护水资源和河流环境。

例如，研究人员可以通过三维水流数学模型，计算污染物在河流水体中的传播路径和混合比例，模拟不同的污染物排放量和类型，并采取有效的防污技术，以减少污染对河流水质的影响。

最后，通过建立三维水流数学模型，我们可以有效地提高水环境的质量，为未来水环境资源的保护提供值得信赖的数据支持，满足当前社会经济发展的需求。

在未来，我们将继续研究三维水流数学模型，
不断完善模型，确保模型的准确性和可靠性，更好地应用到水资源的保护和管理中去。

总之，三维水流数学模型是一个复杂而重要的研究课题，它可以有效地描述河流水动力过程，为水环境的保护和管理提供关键的数据支持，为当前社会发展提供重要的技术支持。

河流水质参数评估与预测模型搭建水质是反映河流健康状况的重要指标之一，对于保护水资源、确保人类健康具有重要意义。

准确评估和预测河流水质参数可以帮助环境管理者采取相应的措施，保持水体的良好状态。

本文将介绍河流水质参数评估的重要性，并讨论建立预测模型的方法。

首先，为什么需要评估和预测河流水质参数？河流是地球上最重要的水资源之一，不仅为人类提供饮用水，还支持着各种动植物的生存。

然而，随着工业化和城市化的快速发展，河流受到了严重的污染，水质逐渐下降，因此评估和预测河流水质参数显得尤为重要。

其次，评估河流水质参数的方法有哪些？评估水质参数通常需要收集水样，并进行实验室分析。

常用的水质参数包括浊度、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷等。

这些参数可以反映水体中的有机物和无机物含量、水生态系统的健康状况等。

评估水质参数需要长时间的监测和大量的实验数据，以确保数据的可靠性和代表性。

然而，单纯的数据分析往往无法准确地预测水质参数的变化趋势。

因此，建立预测模型是评估和预测河流水质参数的重要手段之一。

预测模型可以利用已有的水质数据和相关环境因素，如降雨量、水流速度等，来预测未来水质参数的变化。

常用的预测模型包括基于统计学的模型、机器学习模型和数学模型等。

基于统计学的预测模型主要包括回归模型和时间序列模型。

回归模型可以通过拟合已有的水质数据来预测未来数据的变化趋势。

时间序列模型则可以利用历史数据的趋势和周期性来预测未来的水质参数。

这些统计学模型在数据量较小或者数据之间的关系比较简单的情况下，能够提供较为准确的预测结果。

机器学习模型是一种建立预测模型的新兴方法，它能够自动学习数据之间的关系，并利用这些关系来预测未来水质参数的变化。

机器学习模型可以根据不同的算法和输入数据，提供准确的水质参数预测结果。

常用的机器学习方法包括支持向量机、随机森林和深度学习等。

数学模型则是通过建立描述水体物理、化学过程的方程组，来预测水质参数变化的数值模拟方法。

污染物传输与扩散的数学模型和计算方法污染物传输与扩散是环境科学中一个重要的研究领域，通过建立数学模型和应用计算方法，可以帮助我们更好地理解污染物在环境中的传输和扩散规律。

本文将介绍几个常用的数学模型和计算方法，以帮助读者更好地理解和应用这些技术。

一、一维扩散模型一维扩散模型是最简单的污染物传输模型之一，适用于河流、湖泊等线性水体中的污染物扩散问题。

该模型基于扩散方程，假设水流速度和污染物浓度均为恒定不变，可用来描述污染物浓度随时间和空间的变化规律。

计算方法包括有限差分法、有限元法等，通过离散化求解扩散方程的数值解。

二、二维扩散模型二维扩散模型相比一维模型更加复杂，适用于湖泊、海洋等二维水体中的污染物传输问题。

该模型基于二维扩散方程，同时考虑了水流的速度分布和不同方向上的污染物传输。

求解二维扩散模型可以使用有限差分法、有限元法、贝叶斯方法等数值计算方法。

三、大气传输模型大气传输模型用于描述污染物在大气中的传输和扩散过程。

该模型基于湍流扩散理论，考虑了风速、功率谱、发射高度等因素对污染物传输的影响。

常用的大气传输模型包括高尔顿模型、高斯模型等，可通过输入源排放量和环境条件等数据，计算污染物在大气中的浓度分布。

四、水质模型水质模型是用于描述水体中污染物传输和转化过程的模型，适用于湖泊、河流、水库等水域环境。

水质模型主要考虑水流的输运、溶解、沉积和生物吸附等过程，并结合水体的水质参数进行模拟和预测。

常见的水质模型包括EUTRO模型、CE-QUAL-W2模型等。

五、计算方法在求解污染物传输与扩散模型时，常用的计算方法包括有限差分法、有限元法、随机漫步法等。

有限差分法是最常用的数值计算方法之一，通过将求解区域离散化，利用差分近似求解微分方程。

有限元法则将求解区域划分为多个小区域，通过离散化得到线性方程组，进而求解污染物浓度分布。

随机漫步法则模拟了污染物分子在水体中的随机传输过程，通过随机抽样计算污染物在空间中的浓度分布。

黄河水沙数学建模黄河作为中国第二长河流，其水沙问题一直备受关注。

水沙是指河水中所携带的泥沙颗粒的含量，它对河流的水质、水量、泥沙输移等方面都有重要影响。

因此，对黄河水沙进行数学建模是研究黄河流域水资源管理和生态环境保护的重要手段。

黄河水沙数学建模是通过对黄河流域的水沙数据进行统计分析，建立数学模型来描述黄河水沙变化的规律。

首先，我们需要收集大量的实测数据，包括黄河各测站的水位、流量、泥沙含量等信息。

然后，根据这些数据，我们可以进行统计分析，研究黄河水沙的时空分布特征。

在建立数学模型时，我们可以采用回归分析、时间序列分析等方法，通过对水沙数据的拟合和预测，来揭示水沙变化的规律。

例如，我们可以建立水位与泥沙含量之间的数学关系，以及流量与泥沙输移速率之间的数学关系。

这些数学模型可以帮助我们预测未来的水沙变化趋势，为黄河流域的水资源规划和生态环境保护提供科学依据。

除了建立数学模型，黄河水沙数学建模还可以通过地理信息系统（GIS）技术来进行空间分析。

利用GIS技术，我们可以将黄河流域的水沙数据进行空间插值，得到水沙分布的空间图像。

这些图像可以直观地展示黄河水沙的空间变化规律，为水资源管理和环境保护提供决策支持。

黄河水沙数学建模的研究还可以结合其他相关领域的知识，如水文学、地质学、生态学等。

通过综合分析不同学科的知识，我们可以更深入地研究黄河水沙问题，探索黄河水沙变化的影响因素和机制。

黄河水沙数学建模是一项复杂而重要的研究工作。

通过建立数学模型和利用GIS技术，我们可以揭示黄河水沙变化的规律，为黄河流域的水资源管理和生态环境保护提供科学依据。

这项研究的成果将对黄河流域的可持续发展和生态安全具有重要意义。

第ｌ５卷第１期　甘肃环境研究与监测　２００２年３月　科研报告（６～８）　

利用历史监测数据建立河流水质数学模型的研究　王有乐，张庆芳　（甘肃工业大学石油化工学院．甘肃兰，ＩＩ　７３００３０）　

摘要　利用河流历史监耐数据．采用一雏河流齄人齄出线性水质模型建立了河流水质控｛５ｌ散学模型ｆ证明了河流各　水质监测断面水质『可的线性关系，推导出了用历史数据估算模型参数的计算公式ｆ以泾河甘肃段为例，介绍了建模　过程．采用该方法建立的水质数学模型符台实际，精度高，能满足水质管理的要求．　关量词：水污染控制Ｉ水质数学模型ｆ历史监测数据・模拟ｆ参散估计　中圈分类号｛Ｘ８２４　文献杯识码｛Ａ　文章鳕号：１００９—１２１１（２００２）０１—０００６—０３　

随着水环境枵染的日趋加重和水资源保护工作　的需要，自１　９５２年Ｓｔｒｅｅｔｅｒ及Ｐｈｅｌｐｓ第一次建立　ＢＯＤ—ＤＯ水质模型以来，世界各国对河流水质模型　的研究非常重视．水质建模类型有两大类，一类是根　据不同污染物质在水体中的物理、化学及生物过程　而建立的模型．这类模型的目的是研究污染物质的　迁移转化规律；另一类模型是水质控制数学模型，目　的是建立污染物质排放量与河流水质问的关系，这　类模型的关键在于如何准确地估计模型参数，其方　法也比较多．我国开展河流监测工作已有２Ｏ多年的　历史，累积了完整的水质与枵染源资料．利用这些资　料，建立河流水质数学模型，不仅能节省大量的资　金，而且所建模型也比较符合实际情况．　本文作者采用一维河流输入输出线性模型，证　明河流各监测断面水质的线性关系，并根据这种关　系，推导出了用历史监测数据估计模型参数，且以泾　河甘肃段为例，建立了该河流的水质数学模型．　１水质模拟的概念与基本程序　进行水质模拟的目的不在于研究污染物在河流　中的迁移转化机理，而是从水质规划管理的角度确　定污染源源强与水质之间的定量关系．计算在一定　设计流量下河流所能容纳污染物的负荷量，以预测　河流水质的变化．建立水质数学模型的基本程序是：　①提出水质控制指标．通过污染源调查和水质监　收ｉ１日期ｔ　２ＯＯｌ—ｏ６—２１．　作者１ｌ介　王有乐ｎ９５５一）．男，甘肃榆中县人，葺Ｉ教授，主要占Ｌ事环　境研究厦评价工作．发表论文ｌ０余篇．　测，分析评价污染现状，找出河流的主要污染物，对　主要枵染物进行单项模拟；②河流系统的概化．根　据河道的变化、支流、排污口及取水口的位置和流　量，水质监测断面的设置情况，把河流系统概化成一　个便于模拟的数学问题ｊ③水质模型结构设计，在　河流系统概化的基础上选用一维输入输出响应模　型；④模型参数估算，用大量实测数据进行模拟，　估算模型的有关参数，使估计参数趋于河流的实际　情况ｊ⑤模型验证，看模拟结果是否符合河流的实　际情况，要通过实测数据进行验证，经反复模拟验证　后才能确定．　

第12章HSPF模型概述HSPF（Hydrological Simulation Program-Fortran）模型，是由美国环保署（EPA）开发的一个数学模型，用于较大流域范围内自然和人工条件下，水系中水文水质进程的持续模拟。

HSPF模型自研发以来，已被普遍应用于流域水文、水质模拟研究，包括气候及土地利用转变对流域产流的阻碍，流域点源或非点源污染负荷确信，泥沙、营养物质、杀虫剂传输模拟和各类流域治理方法对河流水质的阻碍等方面的研究。

本章要紧介绍HSPF模型的大体原理，模型的改良，模型在径流模拟中的应用，并选择了实例对模型进行了论证，最后对模型进行了总结和展望。

12.1.1 背景资料HSPF模型的前身是Stanford Watershed Model (SWM)模型，包括HSP(Hydrocomp Simulation Program)、ARM (Agricultural Runoff Management)、NPS (Nonpoint Source) 模块。

1980年HSPF(第五版)经美国环保署水质模拟中心第一次公布发布。

模型一经发布，即被以为有可能是领域内最有价值的流域水文水质模型。

HSPF是初期三种模型的扩展和提高，这三种模型别离是：1）美国环保署农业径流治理模型——ARM（Donigian和Davis 1978）；2）美国环保署非点源径流模型——NPS（Donigian和Crawford,1979）；3）水文模拟程序（HSP）（Hydrocomp，1977）。

在上世纪70年代末期，美国环保署意识到这些模型的持续模拟方式在解决许多复杂的水资源问题时有很重要的价值，因此，他们投入了大量资金来研发一个相当复杂的FORTRAN 程序，它包括了以上三种模型的功能，并进行了许多扩展，即HSPF模型。

HSPF将ARM和NPS 模型综合到流域尺度框架内进行分析，选择了HSP中的大体的流域建模方式，将模型编码设计和结构进行进展，而且将所有的独立模型从头设计并在FORTRAN中进行记录，以便结果能够被更普遍的应用。

河道三维水流数学模型计算及应用近年来，大气污染和水污染的报道层出不穷，污染对生态环境的影响严重，因此对河道的水质控制变得越来越重要。

在水资源管理中，识别河道水流的动态规律，以及有效地评估，预报水流特征，将决定河道水质改善的成功。

根据实际情况，模拟河道三维水流的数学模型是分析河道水质的有效手段，也是在水质改善过程中发挥重要作用的工具。

河道三维水流数学模型是建立在水动力学的基础上的一种数学模型，可以用来模拟江河水流的流动规律，并用来研究水流的速度、流量与污染物的运动状况。

该模型的优点在于它可以捕捉不同形状河床、景观特征以及地形地貌的特征，同时因为采用了网格软件，对模型参数和地形地貌可以作出比较详细的描述，可以更准确地捕捉水流的特征。

河道三维水流数学模型的计算主要是通过水动力学，结合河道的物理地貌参数和气象参数，以及江河的排放物及污染物，建立模型，参照水力学和水体动力学的原理，模拟河道的水流情况。

这里可以采用流体的湍流模型、量子波方程模型和伽马方程模型等，根据实际应用情况，挑选适用的模型，求解河道水流的动态特征，包括流速、流向及河道中污染物的分布等。

河道三维水流数学模型的应用首先是用于分析某个河流污染物的来源及其传输规律，以便有针对性地进行治理，另外，它还可以用于研究河口流域内的水质改善技术，以及河川修复等，用来预测河口水质的改变，以避免水质受污染的状况。

此外，河道三维水流数学模型还可以用于河道水利工程的规划设计，如水库库容的计算、渠道的设计和洪水的研究等。

由此可见，河道三维水流数学模型是一种十分有效的模型，可以用于模拟河流污染物的来源及其传输规律，以及预测河口水质改善的变化情况，这些对水质改善和河流保护工作具有重要的指导意义。

综上所述，河道三维水流数学模型的计算及应用是改善河道水质和水资源管理中研究所必须考虑的内容，它是分析河道水质的有效手段，也是改善河道水质的重要工具。

因此，应积极推进河道三维水流数学模型的研究，实现更加准确、更加精细的模拟，以保证河流水质改良的稳步发展。

水环境预测模型种类
水环境预测模型种类
1、按来水和排污随时间变化情况：
动态上游来水活污水排放的水质水量随时间变化显著情况下
稳态（其他情况选用稳态模式）；
准稳态
2、按水质分布状况：
零维（只考虑时间）水质分布均匀的水域进行水质影响预测；
一维（考虑时间、水流）
二维（考虑时间、水流、横向）在水质混合区进行水质影响预测；
三维（考虑时间、水流、横向、垂向）
3、按模拟预测的水质组分：
单一组分：可模拟的污染物包括持久性污染物、非持久性污染物和废热；
多组分耦合模式：模拟的水质因子彼此间存在一定的关联（如S-P模式）；
4、按水质数学模式求解方法和方程形式：
解析解：矩形河流、水深变化不大的湖（库）及海湾，对于连续恒定
点源排污，二维以下采用；
数值解：三维或非连续恒定点源排污（瞬时、有限时段排放）；
稳态数值解：非矩形河流、水深变化较大的湖（库）和海湾水域连续恒定点源排污；
动态数值解：各类恒定水域中的非连续恒定排放或非恒定水域中的个二类污染源排放；
5、按污染物类型：持久性污染物扩散模型；
非持久性污染物扩散模型；
6、按地表水体类型：河流水质预测模型；
湖泊（水库）水质预测模型；
河口水质预测模型；海湾水质预测模型等；。

第４４卷㊀第２期２０１８年４月环境保护科学ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅＶｏｌ.４４㊀Ｎｏ.２Ａｐｒ.２０１８ꎬ３２~３６收稿日期:２０１７－０９－０５基金项目:国家自然科学基金(５１４７９０６４ꎻ５１３７９０６０ꎻ５１３７９０５８)资助作者简介:刘晓东(１９７２－)ꎬ男ꎬ博士㊁副教授ꎮ研究方向:环境与生态水力学㊁环境模拟等ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｘｄｌｉｕ＠ｈｈｕ ｅｄｕ ｃｎ环境综合整治关于现行水域纳污能力计算规程中河流计算模型的探讨刘晓东１ꎬ杨㊀婷１ꎬ石佳佳１ꎬ刘㊀朗２ꎬ吴㊀偲１ꎬ姜翠萍１(１ 河海大学环境学院㊀浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室ꎬ江苏㊀南京㊀２１００９８ꎻ２ 句容市水利农机局ꎬ江苏㊀句容㊀２１２４００)㊀㊀摘㊀要:水域纳污能力确定是实施水功能区限制纳污的基本工作ꎬ现行的«水域纳污能力计算规程(ＧＢ/Ｔ２５１７３－２０１０)»在实际应用中存在一定争议ꎮ文章在综述水域纳污能力计算方法的基础上ꎬ探讨了现行水域纳污能力计算规程中河流计算模型中的若干问题ꎬ推导了改进后的计算模型ꎬ提出相应的修改建议ꎬ为水域纳污能力计算和未来计算规程的修订提供参考ꎮ关键词:水域纳污能力ꎻ河流ꎻ水质模型㊀㊀中图分类号:Ｘ２６ꎻＸ５２２㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.１６８０３/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１００４－６２１６.２０１８.０２.００６ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅＣｏｄｅｏｆＰｒａｃｔｉｃｅｆｏｒＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｎＰｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅＰｏｌｌｕｔｉｏｎＢｅａｒｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＢｏｄｉｅｓｉｎｔｈｅＣｕｒｒｅｎｔＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｄｕｒｅｓＬｉｕＸｉａｏｄｏｎｇ１ꎬＹａｎｇＴｉｎｇ１ꎬＳｈｉＪｉａｊｉａ１ꎬＬｉｕＬａｎｇ２ꎬＷｕＳｉ１ꎬＪｉａｎｇＣｕｉｐｉｎｇ１(１ ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＲｅｇｕｌａｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎＳｈａｌｌｏｗＬａｋｅｓꎬＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎꎬＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００９８ꎬＣｈｉｎａꎻ２ ＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＢｕｒｅａｕｏｆＪｕｒｏｎｇＣｉｔｙꎬＪｕｒｏｎｇ２１２４００ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＷａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅｔｈｅｂａｓｉｃｗｏｒｋｆｏｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｌｕｔｉｏｎｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｉｎｗａｔｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｒｅａｓꎬａｎｄｔｈｅｒｅｉｓａｇｒｅａｔｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｙｉｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔＣｏｄｅｏｆＰｒａｃｔｉｃｅｆｏｒＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｎＰｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅＰｏｌｌｕｔｉｏｎＢｅａｒｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＢｏｄｉｅｓ(２５１７３－２０１０ＧＢ/Ｔ).ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｓｕｒｖｅｙｏｆｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｃａｐａｃｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄꎬｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇＣｏｄｅｏｆＰｒａｃｔｉｃｅｆｏｒＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｎＰｅｒｍｉｓｓｉｂｌｅＰｏｌｌｕｔｉｏｎＢｅａｒｉｎｇＣａｐａｃｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＢｏｄｉｅｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｄｅｄｕｃｅｄꎬｗｉｔｈｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｓꎬｐｒｏｖｉｄｉｎｇｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｒｅｖｉｓｉｏｎｏｆｆｕｔｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ.㊀㊀Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔｙꎻＲｉｖｅｒꎻＷａｔｅｒＱｕａｌｉｔｙＭｏｄｅｌＣＬＣｎｕｍｂｅｒ:Ｘ２６ꎻＸ５２２㊀㊀随着当代社会经济的快速发展和人们生活水平的进一步提高ꎬ使得公众对水环境的关注日益增加ꎬ对水资源的保护意识也逐渐增强ꎮ与此同时ꎬ大量污(废)水排入水体ꎬ使我国河流㊁湖泊等水域的水环境质量越来越差ꎬ也加剧了水资源短缺的情况ꎬ而水域纳污能力作为相关部门对水资源管理和配置的依据ꎬ也日益受到更多的关注ꎮ２０１１年中央１号文件要求实施最严格水资源管理制度ꎬ提出了 三条红线 的管理目标ꎬ水功能区限制纳污便是其中之一ꎮ而限制纳污则必须要计算出相应的水域纳污能力ꎬ故对纳污能力计算准确性的要求也逐渐提高[１]ꎮ而且由于水域纳污能力是建立在一定时期人们对水环境保护管理目标要求的水环境质量标准之上的ꎬ所以纳污能力具有社会和自然双重属性ꎬ更能反映当前的社会需求ꎬ更具实用性ꎬ所以对水域纳污能力计算的研究意义重大ꎮ纳污能力 一词最早源于１９９８年的全国水㊀第２期刘晓东㊀等:关于现行水域纳污能力计算规程中河流计算模型的探讨３３㊀资源保护规划ꎬ２００２年«中华人民共和国水法»首次在法律上明确了水域纳污能力的概念ꎬ并与水域限制排污总量一起构成我国水资源保护行业的重要基础ꎮ 纳污能力 根据个人的理解ꎬ定义也各不相同ꎬ«水域纳污能力计算规程(ＧＢ/Ｔ２５１７３－２０１０)»(以下简称为«计算规程»)中ꎬ将 纳污能力 定义为 在设计水文条件下ꎬ满足计算水域的水质目标要求时ꎬ该水域所能容纳的某种污染物的最大数量 ꎮ 纳污能力 概念的提出ꎬ为相关行业管理水资源提供了有效依据ꎮ１㊀水域纳污能力主要计算方法１ １㊀污染负荷计算法水域纳污能力的计算方法主要有两大类:污染负荷计算法和数学模型计算法ꎮ污染负荷计算法是根据现状污染物入河量确定水域纳污能力的方法ꎮ按照污染物入河量计算依据的不同又可以分为实测法㊁调查统计法和估算法ꎮ实测法是通过调查收集或实测入河排污口水量和污染物浓度计算污染物入河量ꎬ确定水域纳污能力ꎮ调查统计法是通过调查收集影响水功能区水质的陆域污染源及其排放量和入河系数计算污染物入河量ꎬ确定水域纳污能力ꎮ估算法是根据调查收集影响水功能区水质的陆域内的人口㊁工业产值㊁第三产业产值等和污染物排放系数计算污染物排放量ꎬ再根据入河系数估算污染物入河量ꎬ确定水域纳污能力ꎮ由于污染负荷计算法依据现状入河量确定水域纳污能力ꎬ其计算前提是在现状排污条件下功能区水质是满足计算水域的水质目标要求的ꎬ因此污染负荷计算方法只适用于水质现状较好㊁水质目标原则上维持现状水质的保护区和保留区以及现状水质较好㊁用水矛盾不突出的缓冲区ꎮ对于水质较差的保护区和保留区或者用水矛盾突出缓冲区ꎬ仍需采用数学模型法计算其纳污能力ꎬ并提出限制排污总量及其削减量意见ꎮ开发利用区的纳污能力根据各二级功能区的设计水文条件和水质目标等参数ꎬ选择数学模型法进行计算ꎮ１ ２㊀数学模型计算法数学模型计算法是根据水域特性㊁水质状况㊁设计水文条件和水功能区水质目标值ꎬ应用数学模型计算纳污能力的方法ꎮ根据所采用数学模型的不同可以分为零维模型㊁一维模型㊁二维模型ꎬ文章根据对 满足计算水域的水质目标要求 理解的不同ꎬ可以分为总体达标法㊁断面控制法㊁混合区范围控制法㊁«计算规程»中的计算方法等ꎬ见图１ꎮ图１㊀水域纳污能力计算方法分类体系㊀㊀总体达标法是基于满足水域总体平均水质达标的前提下计算水域纳污能力的方法ꎮ该方法假设计算水域水质完全混合ꎬ数学模型大多采用零维水质模型ꎬ计算过程不考虑排污口位置分布ꎬ计算结果可以保证水域体积平均水质能够满足水功能区水质目标要求ꎮ如ꎬ梁音等[２]利用总体达标法计算了苏南运河水环境容量ꎮ控制断面达标法是基于满足控制断面达标的前提下计算水域纳污能力的方法ꎮ该方法认为功能区控制断面的水质达标ꎬ即为 满足计算水域的水质目标要求 ꎮ由于考虑了污染物空间不均匀性和控制断面位置差异ꎬ数学模型多采用一维水质模型或二维水质模型ꎮ在二维情况下即为控制点达标法ꎮ计算过程与概化排污口和控制断面的位置有关ꎬ根据断面的位置不同可分为段首控制法㊁段中控制法和段尾控制法３种[３－４]ꎮ计算结果可以保证控制断面水质能够满足水功能区水质目标要求ꎬ但不能保证水质总体达标ꎬ排污口下游至控制断面之间的水域存在超标现象ꎮ控制断面达标法由于与当前水功能区管理的目标较为一致ꎬ在水资源管理实践中得到了广泛的应用ꎮ如路雨等[４]ꎬ在一维河流水质模型下ꎬ探讨不同排污口位置㊁不同控制断面设定㊁不同稀释容量分配情景下的河流纳污能力计算方法ꎬ并以温州市飞云江河段为例ꎬ分析不同计算方法对河流纳污能力３４㊀环境保护科学第４４卷㊀计算结果的影响ꎻＦａｎｇＸｉａｏｂｏｅｔａｌ[５]以７５％和９０％的基流量为设计流量ꎬ利用传统一维水质模型和ＱＵＡＬ２Ｋ模型分析钱塘江的纳污能力ꎻ孙昊元等[６]采用控制断面达标法计算了内秦淮河中段的纳污能力ꎻ吴慧秀[７]为克服实测排污资料的失真问题及无资料地区等问题ꎬ根据现有一维模型ꎬ推导出不含排污资料的纳污能力计算模型ꎮ混合区范围控制法是基于混合区范围控制的计算水域纳污能力的方法ꎮ该方法认为污染物排入河流后形成的混合区在一定范围内ꎬ即为 满足计算水域的水质目标要求 ꎮ数学模型多采用一维水质模型或二维水质模型ꎬ计算结果与排污口位置和混合区范围控制准则有关ꎮ对于一维水域ꎬ通常通过混合区长度来控制ꎬ对于二维水域ꎬ可以通过混合区长度㊁宽度或面积来控制ꎮ该方法主要应用于宽浅型水域ꎬ如向军[８]采用二维水质模型ꎬ选择化学需氧量㊁氨氮作为污染指标ꎬ对柳州市柳江进行纳污能力计算ꎻ马欢[９]使用一维和二维水质模型对松花江哈尔滨段水环境容量进行计算ꎻ王胜艳等[１０]根据长江秦州段水动力特征和实际情况建立二维非稳态水量 水质数值模型ꎬ并计算该江段纳污能力ꎻＷａｎｇＦｅｉ－ｅｒ[１１]等在水质分析模拟程序的帮助下ꎬ制定污染物总量控制方案ꎬ并计算了西城河的纳污能力ꎮ现行的«计算规程»为我国水功能区限制纳污管理发挥了重要的指导作用ꎬ但在实际应用中也存在一定争议[１]ꎮ«计算规程»中的纳污能力计算方法是基于污染物稀释扩散原理来计算水域纳污能力ꎬ其基本计算公式如下:Ｍ＝Ｑ(Ｃｓ－Ｃｘ)式中:Ｍ为水域纳污能力ꎬｇ/ｓꎻＱ为初始断面的入流流量ꎬｍ３/ｓꎻＣｓ为水功能区水质目标ꎬｍｇ/ＬꎻＣｘ为计算水域代表断面(点)的水质浓度ꎬｍｇ/Ｌꎮ该方法使河流㊁湖泊等水体纳污能力的计算简单㊁便捷ꎬ在水环境保护和水资源管理工作中得到广泛应用ꎮ如罗慧萍等[１２]ꎬ针对河网区和湖库区分别采用一维㊁二维模型ꎬ计算了江苏省太湖流域水功能区纳污能力ꎮ但该方法在实际应用中存在较大争议ꎬ主要表现在:①计算公式来源于污染物均匀混合稀释假定ꎬ许多水体不满足这一假定ꎻ②计算公式在零维模型时没有考虑污染物的自净能力ꎬ而污染物自净能力是纳污能力的重要组成部分ꎻ③该方法没有与纳污能力的概念联系起来ꎬ物理意义不明确ꎬ计算结果难以保证 满足计算水域的水质目标要求 ꎮ２㊀关于«计算规程»中河流计算模型若干问题的探讨２ １㊀关于 水域纳污能力 的概念«计算规程»中给出的水域纳污能力的定义为 在设计水文条件下ꎬ满足计算水域的水质目标要求时ꎬ该水域所能容纳的某种污染物的最大数量 ꎮ其中 最大数量 是指计算时段内该区域所能容纳的某种污染物的最大数量还是单位时间内所能容纳的最大数量ꎬ其表意不明ꎬ可能会造成不必要的误解ꎬ故建议修改为 在设计水文条件下ꎬ满足计算水域的水质目标要求时ꎬ该水域单位时间内所能容纳的某种污染物的最大数量 或者 在设计水文条件下ꎬ满足计算水域的水质目标要求时ꎬ该水域单位时间内所能容纳的某种污染物的最大负荷 ꎮ明确的指出该定义中的 最大数量 是在单位时间内的数量ꎬ使该定义更加明确ꎮ２ ２㊀关于河流零维模型的讨论零维是一种理想状态ꎬ把所研究的水体如一条河或一个湖库看成一个完整的体系ꎬ当污染物进入这个体系后ꎬ立即完全均匀的分散到这个体系中ꎬ污染物的浓度不会随空间的变化而变化ꎮ适用于污染物均匀混合的小型河段ꎮ２ ２ １㊀«计算规程»中纳污能力计算方法㊀河段污染物浓度按式(Ａ １)计算:ｃ＝(Ｑｃ０＋ＱＰｃＰ)/(Ｑ＋ＱＰ)(Ａ.１)式中:ｃ为污染物浓度ꎬｍｇ/Ｌꎻｃ０为初始断面的污染物浓度值ꎬｍｇ/ＬꎻｃＰ为排入该河段的废污水污染物浓度ꎬｍｇ/ＬꎻＱＰ为现有废污水的排放流量ꎬｍ３/ｓꎻＱ为初始断面的入流流量ꎬｍ３/ｓꎮ相应的水域纳污能力按式(Ａ.２)计算:Ｍ＝(ｃｓ－ｃ０)(Ｑ＋Ｑｐ)(Ａ.２)㊀第２期刘晓东㊀等:关于现行水域纳污能力计算规程中河流计算模型的探讨３５㊀式中:Ｍ为水域纳污能力ꎬｇ/ｓꎻｃｓ为水质目标浓度值ꎬｍｇ/Ｌꎮ２ ２ ２㊀修改建议㊀«计算规程»式(Ａ.１)只考虑了水量稀释ꎬ没有考虑水体的自净能力ꎮ根据物质守恒定律ꎬ污染物转化只考虑综合降解ꎬ零维模型的基本方程为:Ｑｃ０＋ｍ＝(Ｑ＋Ｑｐ)ｃ＋ＫＶＣ式中:Ｋ为污染物综合衰减系数ꎬｓ－１ꎻＶ为该计算河段的体积ꎬｍ３ꎻｍ为污染物入河速率ꎬｇ/ｓꎮ从而推导出:ｃ＝(Ｑｃ０＋ｍ)/(Ｑ＋ＱＰ＋ＫＶ)＝(Ｑｃ０＋ＱＰｃＰ)/(Ｑ＋ＱＰ＋ＫＶ)(Ｂ.１)令ｃ＝ｃＳꎬ相应的水域纳污能力修正式为:Ｍ＝Ｑ(ｃｓ－ｃ０)＋Ｑｐ(ｃｓ－ｃｐ)＋ＫＶＣｓ＝Ｑ(ｃｓ－ｃ０)＋Ｑｐｃｓ＋ＫＶＣｓ－ｍ(Ｂ.２)相对于公式(Ａ.２)ꎬ该公式考虑了污染物自净和功能区现有的污染物入河量对纳污能力的影响ꎮ２ ３㊀关于河流一维模型的讨论２ ３ １㊀«计算规程»中纳污能力计算方法㊀河段污染物浓度按式(Ａ.３)计算:ｃｘ＝ｃ０ｅｘｐ(－Ｋｘｕ)(Ａ.３)式中:ｃｘ为流经ｘ距离后的污染物浓度ꎬｍｇ/Ｌꎻｘ为沿河段的纵向距离ꎬｍꎻｕ为河道断面平均流速ꎬｍ/ｓꎮ相应水域纳污能力按式(Ａ.４)计算:Ｍ＝(ｃｓ－ｃｘ)(Ｑ＋Ｑｐ)(Ａ.４)入河排污口位于计算河段的中部时(即ｘ＝Ｌ/２时ꎬＬ为计算河段的长度)ꎬ水功能区下断面的污染物浓度及其相应的水域纳污能力按式(Ａ.５)和(Ａ.６)计算:ｃｘ＝Ｌ＝ｃ０ｅｘｐ(－ＫＬｕ)＋ｍＱｅｘｐ(－ＫＬｕ)(Ａ.５)Ｍ＝(ｃｓ－ｃｘ＝Ｌ)(Ｑ＋Ｑｐ)(Ａ.６)２ ３ ２㊀修改建议㊀由于式(Ａ.３)中的ｃ０是指排污口完全混合断面的浓度ꎬ与«计算规程»中功能区初始断面浓度不是同一个概念ꎬ建议采用另一符号表示ꎬ如ｃᶄ０ꎮ式(Ａ.３)可以修改为:ｃｘ＝ｃᶄ０ｅｘｐ(－Ｋｘｕ)(Ｂ.３)式中:ｃᶄ０为排污口完全混合断面浓度ꎬｍｇ/Ｌꎻｘ为沿河段距排污口的纵向距离ꎬｍꎮ式(Ａ.４)存在问题前面已经分析过ꎮ公式(Ａ.５)存在错误ꎬ建议修改为式(Ｂ.４):ｃｘ＝Ｌ＝ＱＱ＋Ｑｐｃ０ｅｘｐ(－ＫＬｕ)＋ｍＱ＋Ｑｐｅｘｐ(－ＫＬ２ｕ)(Ｂ.４)若忽略Ｑｐꎬ公式简化为:ｃｘ＝Ｌ＝ｃ０ｅｘｐ(－ＫＬｕ)＋ｍＱｅｘｐ(－ＫＬ２ｕ)(Ｂ.５)按照功能区末断面达标的要求ꎬ推导出水域纳污能力按式(Ｂ.６)计算:Ｍ＝(ｃｓ－ＱＱ＋Ｑｐｃ０ｅｘｐ(－ＫＬｕ))ｅｘｐ(ＫＬ２ｕ) (Ｑ＋Ｑｐ)－ｍ(Ｂ.６)若忽略Ｑｐꎬ公式简化为:Ｍ＝(ｃｓ－ｃ０ｅｘｐ(－ＫＬｕ))ｅｘｐ(ＫＬ２ｕ)Ｑ－ｍ(Ｂ.７)２ ４㊀关于河流二维模型的讨论２ ４ １㊀«计算规程»中纳污能力计算方法㊀对于顺直河段ꎬ忽略横向流速及纵向离散作用ꎬ且污染物岸边排放且不随时间变化时ꎬ二维对流扩散方程为式(Ａ.７):ｕ∂Ｃ∂ｘ＝∂∂ｙ(Ｅｙ∂Ｃ∂ｙ)－ＫＣ(Ａ.７)式中:Ｅｙ为污染物的横向扩散系数ꎬｍ３/ｓꎻｙ为计算点到岸边的横向距离ꎬｍꎮ忽略污水流量的影响ꎬ式(Ａ.７)的解析解按式(Ａ.８)计算:ｃ(ｘꎬｙ)＝ｃ０＋ｍｈπＥｙｘｕｅｘｐ－ｖｙ２４Ｅｙｘæèçöø÷æèçöø÷ｅｘｐ－Ｋｘｖæèçöø÷(Ａ.８)式中:ｃ(ｘꎬｙ)为计算点污染物垂线平均浓度ꎬｍｇ/Ｌꎻｈ为水深ꎬｍꎮ以岸边污染物浓度作为下游控制断面的控制浓度时ꎬ即ｙ＝０ꎬ岸边污染物浓度按式(Ａ.９)计算:３６㊀环境保护科学第４４卷㊀ｃ(ｘꎬ０)＝(ｃ０＋ｍ/ｈπＥｙｘｖ)ｅｘｐ(－Ｋｘ/ｖ)(Ａ.９)相应的水域纳污能力按式(Ａ.１０)或式(Ａ.１１)计算:Ｍ＝(ｃｓ－ｃ(ｘꎬｙ))Ｑ(Ａ.１０)当ｙ＝０时ꎬＭ＝(ｃｓ－ｃ(ｘꎬ０))Ｑ(Ａ.１１)２ ４ ２㊀修改建议㊀式(Ａ.８)和式(Ａ.９)中的ｖ和式(Ａ.７)中的ｕ是同一物理量ꎬ均为计算河道的纵向平均流速ꎬ故应统一用ｕ来表示ꎮｃ０用ｃᶄ０代替ꎬ表示排污口处断面浓度ꎮ式(Ａ.８)㊁(Ａ.９)建议修改为式(Ｂ.８)和(Ｂ.９)ꎮｃ(ｘꎬｙ)＝ｃᶄ０＋ｍｈπＥｙｘｕｅｘｐ－ｕｙ２４Ｅｙｘæèçöø÷æèçöø÷ｅｘｐ－Ｋｘｕæèçöø÷(Ｂ.８)ｃ(ｘꎬ０)＝ｃᶄ０＋ｍｈπＥｙｘｕæèçöø÷ｅｘｐ－Ｋｘｕæèçöø÷(Ｂ.９)同样依据功能区末断面达标推导水域纳污能力计算公式ꎬ将入河排污口概化为计算河段的中部(即ｘ＝Ｌ/２)时ꎬ水域纳污能力计算公式为:Ｍ＝(ｃｓｅｘｐ(ＫＬ２ｕ)－ｃ０ｅｘｐ(－ＫＬ２ｕ))ˑｈπＥｙＬｕ/２－ｍ(Ｂ.１０)３㊀算例某水域功能区河段长１０ｋｍꎬ水面宽４００ｍꎬ水深１ｍꎬ河流设计流量为２０ｍ３/ｓꎬ功能区划为«地表水质量标准»(ＧＢ３８３８－８８)中的Ⅲ类水ꎬ相应的ＣＯＤ水质标准为８ｍｇ/Ｌꎬ上游为饮用水功能区ꎬ相应的ＣＯＤ水质标准为６ｍｇ/Ｌꎬ下游为农业用水区ꎬＣＯＤ的自净系数为０ １ｄ－１ꎬ功能区污水流量为０ １ｍ３/ｓꎬ污染物浓度为１００ｍｇ/Ｌꎮ排污口概化在河段中部ꎬ分别用«计算规程»中的计算模型和文中提出修改后的计算模型其纳污能力ꎮ横向扩散系数根据经验公式估算为０ ７ｍ２/ｓꎬ两类方法在３种不同的模型下所得的纳污能力见表１ꎮ表１㊀纳污能力计算值计算模型水域纳污能力/ｇ ｓ－１«计算规程»中的计算模型修改后的模型零维１００ ２１２７ ８一维１１７ ６１２３ １二维１２０ ４１８６ ５㊀㊀由表１可知ꎬ采用文中修改后的方法计算得到的纳污能力略大于用«计算规程»中方法计算得的结果ꎬ这是由于前者充分考虑了自净能力ꎬ而后者没有考虑或未充分考虑水体的自净能力ꎮ４㊀结论针对«计算规程»中的河流计算模型存在的未充分考虑污染物自净能力㊁物理意义不明确的问题ꎬ采用总体达标法和控制断面达标法推导了改进的河流纳污能力计算模型ꎬ提出了相应的修改建议ꎮ算例计算结果表明ꎬ改进后的计算模型由于充分考虑了水体自净能力ꎬ计算结果略大于依据«计算规程»的计算结果ꎮ相对于原模型ꎬ计算结果更科学㊁物理意义更明确ꎬ为水域纳污能力计算规程的进一步修订提供参考ꎮ参考文献[１]赵㊀鑫ꎬ黄㊀茁ꎬ李青云.我国现行水域纳污能力计算方法的思考[Ｊ].中国水利ꎬ２０１２(１):２９－３２.[２]梁㊀英ꎬ唐㊀扬ꎬ吴娅明ꎬ等.基于ＭＩＫＥ１１的苏南运河镇江至无锡段水环境容量计算与污染物削减模型研究[Ｊ].污染防治技术ꎬ２０１６ꎬ２９(３):５－９.[３]周孝德ꎬ郭瑾珑ꎬ程㊀文ꎬ等.水环境容量计算方法研究[Ｊ].西安理工大学学报ꎬ１９９９ꎬ１５(３):１－６.[４]路㊀雨ꎬ苏保林.河流纳污能力计算方法比较[Ｊ].水资源保护ꎬ２０１１ꎬ２７(４):５－９.[５]ＦａｎｇＸｉａｏｂｏꎬＺｈａｎｇＪｉａｎｙｉｎｇꎬＭｅｉＣｈｅｎｇｘｉａｏꎬｅｔａｌ.Ｔｈｅａｓｓｉｍｉｌａｔｉｖｅｃａ￣ｐａｃｉｔｙｏｆＱｉａｎｔａｎｇＲｉｖｅｒｗａｔｅｒｓｈｅｄꎬＣｈｉｎａ[Ｊ].ＷａｔｅｒａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌꎬ２０１４ꎬ２８(２):１９２－２０２.[６]孙昊元ꎬ李昊宸ꎬ缪国斌.南京市内秦淮河中段水环境容量的计算与研究[Ｊ].江苏水利ꎬ２０１２(９):３４－３６.[７]吴慧秀.无排污资料感潮河段纳污能力一维模型推导研究[Ｊ].辽东学院学报(自然科学版)ꎬ２０１６ꎬ２３(２):１０８－１１０.[８]向㊀军.柳州市柳江纳污能力计算[Ｊ].人民珠江ꎬ２００６(４):５１－５３.[９]马㊀欢.松花江哈尔滨段水环境容量研究[Ｄ].哈尔滨:哈尔滨工业大学ꎬ２００６.[１０]王胜艳ꎬ王为攀ꎬ黄㊀勇.长江泰州段水域纳污能力研究分析[Ｊ].水资源开发与管理ꎬ２０１７ꎬ２(９):２９－３２.[１１]ＷａｎｇＦｅｉｅｒꎬＬｉＹａｎａｎꎬＹａｎｇＪｉａꎬｅｔａｌ.ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＷＡＳＰｍｏｄｅｌａｎｄＧｉｎｉｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｔｏｔａｌｍａｓｓｃｏｎｔｒｏｌｏｆｗａｔｅｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ:ａｃａｓｅｓｔｕｄｙｉｎＸｉｃｈｅｎｇＣａｎａｌꎬＣｈｉｎａ[Ｊ].ＤｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄＷａｔｅｒＴｒｅａｔ￣ｍｅｎｔꎬ２０１６ꎬ５７(７):２９０３－２９１６.[１２]罗慧萍ꎬ逄㊀勇ꎬ徐心彤.江苏省太湖流域水功能区纳污能力及限制排污总量研究[Ｊ].环境工程学报ꎬ２０１５ꎬ９(４):１５５９－１５６４.。