河流纳污能力计算 一维模型
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钦州市中小河流水功能区纳污能力分析熊健【摘要】以钦州市六艮江六垠开发利用区、京塘水库开发利用区为例,采用数学模型对水功能区纳污能力进行分析,确定水功能区纳污能力.论述了水质数学模型的建立及参数的选定,为水功能区分阶段限制排污总量、控制方案编制提供依据,并为水资源保护、水污染防治工作提供技术支撑.【期刊名称】《广西水利水电》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P56-59)【关键词】水功能区;纳污能力;分析;水质;数学模型;钦州市【作者】熊健【作者单位】广西水利电力勘测设计研究院,南宁530023【正文语种】中文【中图分类】TV213.4;X524钦州市中小河流众多,分属珠江流域西江水系和桂南沿海两水系,由于十万大山和六万山的纵横分割,形成了市境内南北水系的分水岭,成为境内多数河流的发源地。
属桂南沿海水系的主要河流有钦江、茅岭江、大风江等,还有南流江支流小江和武利江。
属西江水系的有武思江、沙坪河、罗凤河等。
辖区内有74条集水面积≥50km2的河流,其中:桂南沿海水系64条,西江水系10条。
河流总长2827km,河网密度0.26km/km2。
钦州市中小河流共划分有64个水功能区[1],涉及钦州市45条中小河流以及7座中型水库,属广西水资源分区中珠江流域的左江及郁江干流、桂南诸河2个水资源三级区。
本文以钦州市六艮江六垠开发利用区、京塘水库开发利用区为例,对水功能区纳污能力进行分析。
(1)水功能区水质达标评价成果。
依据《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)对中小河流水功能区水质进行全指标评价和双指标评价,六艮江六垠开发利用区、京塘水库开发利用区现状水质全指标评价和双指标评价基本成果详见表1。
由表1可知,六艮江六垠开发利用区、京塘水库开发利用区按年均值法及分析推算法进行全指标评价和双指标评价,水质均达标。
(2)水功能区污染物入河量。
现状污染物入河量计算主要考虑生活污染源、工业污染源、养殖污染源,不考虑只在丰水期有较大影响的农业面源污染,主要采用调查统计和估算相结合的方法计算基准年水功能区污染物入河量,六艮江六垠开发利用区、京塘水库开发利用区现状年废污水量及主要污染物估算成果见表2、不同污染源废污水及污染物入河量对比图见图1。
水库一维泥沙淤积计算课程设计武汉大学水利水电学院2013-3-15目录一、目的与要求 (1)二、基本原理 (1)1、基本方程 (1)2、方程离散 (1)3、公式补充 (2)三、计算步骤 (3)四、计算框图 (4)五、计算结果 (5)1、历年输沙量特征值 (5)2、各年淤积总量 (5)3、各年水位库容关系 (6)4、水面线的变化 (7)5、深泓变化 (8)6、坝前断面变化 (9)六、结果分析 (12)1、剖面形态分析 (12)2、库容损失合理性分析 (12)七、计算程序 (13)一、 目的与要求通过课程设计,初步掌握一维数学模型建立数学模型的基本过程和计算方法,具备一定的解决实际问题的能力。
以水流、泥沙方程为基础,构建恒定流条件下的河道一维水沙数学模型,并编制出完整的计算程序,并以某个水库为实例,进行水库泥沙淤积计算。
水流条件:恒定非均匀流。
泥沙条件:包括悬移质,推移质的均匀沙模型,推移质计算模式为饱和输沙,悬移质计算模式为不饱和输沙,水流泥沙方程采用非耦合解。
二、 基本原理1、 基本方程水流连续方程:0=∂∂+∂∂xQt A ①水流运动方程()f i i gA x h gA AQ x t Q -=∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂02②或 034222=+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂RA n Q g x z gA A Q x t Q ③泥沙连续方程()())(*S S QS xSA t --=∂∂+∂∂αω ④ 河床变形方程)(*00S S xG t y b--=∂∂+∂∂αωρ ⑤ 推移质平衡输沙方程G=G * ⑥水流挟沙力公式采用张瑞瑾公式,推移质输沙率公式采用Mayer-_Peter 公式,MAYER-PETER 公式中的能坡J 按均匀流曼宁公式近似计算(每个断面不同)。
2、 方程离散方程 ①在恒定流情况下有0=∂∂xQ,离散为:Q=const 方程 ③变形为034222=+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂R A n Q x z A Qx gA Q 或 023422222=+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂R A n Q x z gA Q x 上式离散为0)1((213434221212121222121=ψ-+ψ∆+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++++++jj j j j j j j j j j j R A Q R A Q xn z z A Q A Q g 方程(4)去掉时间项得到)(*S S qx S --=∂∂αω 该方程的解析解为:()()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆-+⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆--+=+++q x x q q x S S S S S S j jjjj j αωαωαωexp 1exp 1***1*1 由方程(4-5)可得()()00'0=∂∂+∂∂+∂∂ty B x QS x BG b ρ 对2 号断面以下,上式可以离散为:()()()()0)1(1010'0=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆ψ+ψ-+∆-+∆-++ty B y B xQS QS xBG BG j j j j b b ρ对于进口断面,推移质不考虑,悬移质采用单点离散 方程(5)可离散为: '01*10)(ραωtS S y ∆-=∆3、 公式补充mgR u k S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ω3*K 取 0.124,m 取1.05,干密度'0ρ取1.3 恢复饱和系数 25.0=α均匀沙粒径为d=0.041mm (悬移质),d=2 mm (推移质)1、输入河床地形糙率等数据求得断面面积与水位的关系(A ~Z ),进而求得断面平均流速 A Q u =,水力学半径 χAR =2、读入一个时段的水沙数据 (特别注意,不要一次性将数据全部读入) 读入第一时段(Q,S )值3、计算水面线,同时得到各断面的水力要素求得各个断面的河宽、断面面积、水深、平均流速等值 计算前要注意在坝前输入水位,各断面均应对流量赋值 4、计算悬移质水流挟沙力mgR u k S ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ω3*K 取 0.124,m 取1.05。
浙江省水功能区纳污能力分析计算探讨柯斌�;劳国民【摘要】水功能区纳污能力是指在设计水文条件下,某种污染物满足水功能区水质目标要求所能容纳的该污染物的最大数量。
浙江省主要水域共划分了1133个水功能区,包括了山区性河流、湖泊水库、平原河网、感潮河段等水体类型,对不同水体类型纳污能力计算中模型选定、模型参数选择、设计水文条件确定等关键环节进行了初步探讨,并核定了全省水功能区的纳污能力。
%Water environment capacity in water function area means in the designed hydrological conditions , the maximum number of the pollutants can be accommodated by when the pollutants meet the requirements of water quality target in water function area . 1 133 water function areas which include water types like mountainous river and lake and reservoir and plain river networks and tidal reach and so on are divided in the main water area in Zhejiang province . Key links such as model selection and model parameters selection and determination of designed hydrological conditions and so on in calculation of water environment capacity in different water types are discussed tentatively in the paper . Meanwhile , the water environment capacity in water function area in the whole province is examined and approved .【期刊名称】《浙江水利科技》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P11-15)【关键词】水功能区;纳污能力;分析计算;探讨【作者】柯斌�;劳国民【作者单位】浙江省水文局,浙江杭州 310009;浙江省水文局,浙江杭州310009【正文语种】中文【中图分类】X821 纳污能力计算模型根据浙江省水功能区的实际情况,选用的计算模型包括:山区性河流一维均匀混合模型、湖泊和水库零维模型、平原河网零维模型、感潮河段组合模型。
第七章 一维非恒定河流和河网水量水质模型对于中小型河流,通常其宽度及水深相对于长度数量较小,扩散质(污染物质、热量)很容易在垂向及横向上达到均匀混合,即扩散质浓度在断面上基本达到均匀状态。
这种情况下,我们只需要知道扩散质在断面内的平均分配状况,就可以把握整个河道的扩散质空间分布特征,这是我们可以采用一维圣维南方程描述河流水动力特征或水量特征(水位、流量、槽蓄量等);用一维纵向分散方程描述扩散质在时间及河流纵向上的变化状况。
特别地,对于稳态水流,可以采用常规水动力学方法推算水位、断面平均流速的沿程变化;采用分段解析解法计算扩散质浓度沿纵向的变化特征。
但是,在非稳态情况下(水流随时间变化或扩散质源强随时间变化)解析解法将无能为力(水流非恒定)或十分繁琐(水流稳态、源强非恒定),这时通常采用数值解法求解河道水量、水质的时间、空间分布。
在模拟方法上,无论是单一河道还是由众多单一河道构成的河网,若采用空间一维手段求解,描述水流、水质空间分布规律的控制方程是相同的,只不过在具体求解方法上有所差异而已。
7.1 单一河道的控制方程 7.1.1 水量控制方程采用一维圣维南方程组描述水流的运动,基本控制方程为:(1)023/422=+-++RQ u n g x Au x Z gA x Q u t Q ∂∂∂∂∂∂∂∂ (2) 式中t 为时间坐标,x 为空间坐标,Q 为断面流量,Z 为断面平均水位,u 为断面平均流速,n 为河段的糙率,A 为过流断面面积,B W 为水面宽度(包括主流宽度及仅起调蓄作用的附加宽度),R 为水力半径,q 为旁侧入流流量(单位河长上旁侧入流场)。
此方程组属于二元一阶双曲型拟线性方程组,对于非恒定问题,现阶段尚无法直接求出其解析解,通常用有限差分法或其它数学离散方法求其数值解。
在水流稳态、棱柱形河道条件下,上述控制方程组退化为水力学的谢才公式,可采用相应的方法求解水流特征。
7.1.2 扩散质输运控制方程描述河道扩散物质运动及浓度变化规律的控制方程为:带源的一维对流分散(弥散)方程,形式如下:S S h AKAC x c AE x x QC t AC r x ++-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+∂∂∂∂∂∂∂∂)()( (3) 式中,C 为污染物质的断面平均浓度,Q 为流量,为纵向分散系数,S 为单位时间内、单位河长上的污染物质排放量,K 为污染物降解系数,S r 为河床底泥释放污染物的速率。
第54卷第4期 2018年4月甘肃水利水电技术GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGYVol .54,No .4 Apr . ,2018DOI : 10.19645/j .issn 2095-0144.2018.04.003.新兴江水域河流水功能区纳污能力分析计算林鸿敏(广东省水文局肇庆水文分局,广东肇庆526060)摘要:新兴江属珠江水系西江干流的支流,是重要的水上交通要道和农业灌就主渠道,也是沿岸城市的靓丽凤景线。
通 过对新兴江主干流和重要支流已经区划的河流水功能区进行分析,选用合理的纳污能力计算模型,计算新兴江水域各 河流水功能区的纳污能力,为各河流制定排污总量提供基础保障。
关键词:水功能区;纳污能力计算;分析;计算中图分类号:X 522文献标志码:B文章编号:2095-0144(2018)04-0010-03纳污能力是指在设计水文条件下,满足计算水 域的水质目标要求时,所能容纳的某种污染物的量 最大数量!1]。
水功能区是指为满足水资源合理开发 利用和保护的需求,根据水资源的自然条件和开发 利用现状,按照流域综合规划、水资源保护规划和 社会发展要求,依其主导功能划定并执行相应水环 境质量的水域!2]。
影响水体自净过程的因素很多,其 中主要因素包括:水体的水文条件、复氧能力、水 温、微生物数量和种类以及水体中污染物的组成与 浓度等。
河流纳污能力的计算必须综合考虑河流水 量、水质目标以及污染物降解能力等方面的影响, 在此基础上建立河流纳污能力的计算模型。
通过分 析计算得出河流的纳污容量,为水环境保护提供技 术支撑。
1计算范围与内容1.1计算范围新兴江水域目前共区划河流一级水功能区5 个,其中源头保护区1个,开发利用区4个。
二级区 划仅在开发利用区中进行,目前已经区划的河流二 级区共8个。
源头保护区水域需禁止排放污染物, 所以本次纳污能力计算范围为8个河流二级水功 能区[3]。
许昌市清潩河景观娱乐区纳污能力计算应用田海洋【期刊名称】《治淮》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】1页(P39)【作者】田海洋【作者单位】河南省许昌水文水资源勘测局 461000【正文语种】中文清潩河属颍河支流,自北向南贯穿河南省许昌市区,流经许昌市区的河段区划为清潩河许昌景观娱乐区。
在这一功能区里分布有3个入河排污口,对该水域水质有直接影响。
以该功能区纳污能力计算为例,对中小河流水域(功能区)纳污能力的定量评价进行研讨。
根据《全国水资源综合规划技术细则》,可将排污口在功能区内的分布加以概化,将计算河段内多个排污口概化为一个集中的排污口,概化排污口位于河段中点处,相当于一个集中点源,该点源的实际自净长度为功能区河长的一半。
此概化实际上体现了污染物分布的一种平均状况,综合反映了若干排污口污染物排放的一种平均状态,据此可推算一维河道的纳污能力。
1.河流纳污能力计算模型目前计算水域纳污能力的模型有很多,理论上也比较完善,中小河流大多数河段水体纵向流动比较明显,河流相对窄浅。
水域纳污能力的计算采用河流一维稳态水质模型进行。
一维对流推移方程如下:在实际计算时常将计算河段的多个排污口概化为一个集中的排污口,此时纳污能力计算公式为:式中:M—功能区纳污能力(t/a);Q0—功能区设计流量(m3/s);Qw—功能区入河污水流量(m3/s);Cs—功能区水质目标值(mg/L);C0—初始浓度值(上一功能区的水质目标值);k—污染物衰减系数(L/d);x—纵向距离(km);u—设计流量下的平均流速(m/s)。
2.主要参数的选取污染物的衰减系数k最难以确定,k的取值对纳污能力的计算影响很大。
在实际工作中主要采用实例法或经验公式法。
(1)实测法选取一个河道顺直、水流稳定、无支流汇入、无排水口的河段,分别在河段上游(A点)和下游(B点)布设采样点,监测污染物浓度值,同时测定水文参数以确定断面平均流速。
综合衰减系数(K)按下式就算:式中:v—断面平均流速;x—上下断面的距离;CA—上断面污染物浓度;CB—下断面污染物浓度。
河流水环境容量一维计算方法
河流水环境容量一维计算方法:
1. 使用容量一维模型:首先采用容量一维模型来计算河流水环境容量,该模型考虑了水体中不同介质的影响。
2. 确定经济参数:根据水体的特性确定经济参数,比如流量、泥沙的
质量,用这些参数来测定水体的环境容量。
3. 采集水文资料:根据实际情况采集水文相关资料,如温度、污染物
浓度等,并将其输入计算模型中。
4. 计算模型参数:根据输入的水文资料,计算当前水体以及其介质的
状况下,确定其容量一维模型参数。
这些参数可以帮助我们来确定水
体环境质量。
5. 计算水体环境容量:根据掌握的容量一维模型参数,就可以进行模
型计算,计算出河流水环境的容量。
6. 计算水体资源效益:在得出水环境容量的基础上,可以通过计算水
体资源效益,来评估水体环境经济利用价值。
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。
入河排污口设置论证概述与案例分析以江苏一鸣生物股份有限公司入河排污口设置论证为例,选择CODcr和氨氮为评价因子,采用一维水质模型来计算河段的纳污能力,通过预测污染物排放量、污染物浓度沿程变化及其对下游河段影响范围,分析入河排污口排污对水功能区水质、水生态及第三者权益的影响,从而论证入河排污口设置的合理性,并提出合理建议。
为建设项目入河排污口设置论证工作提供了一个典型的范例。
标签:入河排污口;设置论证;纳污能力;水功能区;合理性1、项目概述基于市场前景,江苏一鸣生物股份有限公司在原厂区内改扩建食品添加剂项目,项目建成后具备年产100 t ε—聚赖氨酸的生产能力。
由于根思乡工业集聚区内无污水处理厂,所以经厂内污水处理站处理后的尾水需经排污口入河排放。
依据《水利部关于加强入河排污口的监督管理工作》文件及相关的法律法规要求,对该项目入河排污口设置进行论证。
项目尾水排放口位于两泰官河上,南距余庄桥约300 m,地理坐标为东经119°59′59″,北纬32°14′34″。
排放管DN800,管轴线标高约1.69 m。
排污口类型为企业排污口,排放方式为连续排放。
按照《入河排污口设置论证基本要求(试行)》的规定:原则上以受入河排污口影响的主要水域和其影响范围内的第三方取、用水户为本项目论证的工作范围。
根据项目周边河流、水系的实际情况,本项目论证范围定为排污口上游两泰官河与古马干河交界至排污口下游两泰官河与如泰运河交界,约9.1 km河段。
1.1 排污口排入水体基本情况尾水排放口所在河道为两泰官河,目前水质类别以Ⅲ类为主。
两泰官河是泰兴市骨干河道之一,北起鸭子河,南至如泰运河,全长23.4 km,流域面积约为211.4 km2,是一条可通航的内河航道,途经泰兴市济川街道、滨江、根思、宣堡等乡镇。
河道功能为灌溉、排水、航运。
目前两泰官河并未被划分在确定的水功能区,根据《江苏省地表水(环境)功能区划》,排污口所在水域附近水功能区为农业、工业用水区,其2020年水质目标均为《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ類水。
厦门市河流纳污能力核算与排污控制措施探讨厦门市河流纳污能力核算与排污控制措施探讨【摘要】加强厦门市主要河流水资源保护和生态相关的科学研究。
主要包括河流水环境与生态保护对策研究、非点源污染物量化与控制技术研究、水体污染控制与生态修复技术研究、水资源保护监督管理对策措施研究,为流域水资源和水环境保护提供技术支撑。
为了确保厦门市主要河流恢复良好的水质状况,必须在按照水功能区纳污能力进行流域水污染控制的同时,加大流域水污染治理的力度,使河流水质到达水质目标的要求。
【关键词】厦门;河流;QUAL2E模型;纳污;排污1、前言厦门地区属南亚热带海洋性季风气候,温湿多雨,年平均气温20.3℃,日最高气温38.5℃,极端最低气温-1℃,多年平均相对湿度为78%。
全市多年平均降雨量1388mm,80%左右的降雨量集中在3~9月份,其中6月降水量多,占全年降水量的20%,全年大于等于25mm的降水日数平均为13.6天。
全市多年平均年径流深等值线600~1100mm,多年平均水面蒸发量等值线1100~1500mm,陆面蒸发量等值线650~700mm。
厦门市主要河流为同安区的东西溪和官浔溪、集美区的后溪、翔安区的九溪等四条流域。
纳污能力的研究方法有很多,笔者利用厦门市主要河流特征以及水文、水质资料,选择QUAL2E模型计算水体纳污能力。
QUAL2E模型可以同时考虑点源和非点源污水入流对河流造成的影响,也可研究单一河道和枝状河系及沿程流量变化情况,模型参数易确定,计算精度较高。
2、QUAL2E模型QUAL2E是一个完整具弹性的一维、稳态河流水质模型。
QUAL2E的根本理论为一维传流、扩散质量传输等式,其中包括了传流、延散、溶解、物质反响和相互作用、其他来源及消失项。
在QUAL2E模型中,河段划分为假设干个计算单元,计算单元长度随流程距离而变化,对中小型河流而言,流程越短,计算单元的长度越小,那么每单元与实际情况愈接近,模拟愈精确。
基于动态规划的河流纳污能力优化计算张晓;罗军刚;陈晨;解建仓【摘要】[目的]将动态规划引入河流纳污能力计算,以解决传统算法中水质目标质量浓度难以确定、纳污能力可能出现负值及纳污能力难以达到最大的问题.[方法]在传统纳污能力算法的基础上,以河流纳污能力最大为目标,提出了基于动态规划的纳污能力优化算法,并以渭河干流陕西段为例进行实例检验.[结果]利用建立的基于动态规划的河流纳污能力优化算法,计算得到渭河干流陕西段的纳污能力结果为59 618.88 t/年,传统算法的结果为58 377.45 t/年,表明优化算法较传统算法可以得到更优的纳污能力,而且优化算法计算所得的纳污能力为水域纳污能力定义中所强调的“最大数量”,同时优化算法可以得到确切的水质目标质量浓度且可以避免纳污能力出现负值.[结论]基于动态规划的河流纳污能力优化算法具有一定的合理性和可行性,为纳污能力计算研究提供了一种新思路.【期刊名称】《西北农林科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(042)010【总页数】7页(P218-224)【关键词】河流;纳污能力;动态规划;优化算法【作者】张晓;罗军刚;陈晨;解建仓【作者单位】西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048;西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程重点实验室,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TV213.4;X522水域纳污能力[1](也称水环境容量)是指在设计水文条件下,满足计算水域的水质目标要求时,该水域所能容纳的某种污染物的最大数量。
潘建波等[2]运用一维水体纳污计算模型对松花江流域的水体纳污能力进行了计算分析;刘伟等[3]提出基于MIKE11模型的河流水功能区纳污能力计算方法,并将其应用于松花江流域;周洋等[4]利用一维稳态水质模型和水环境容量模型,采用段首控制高功能区和段末控制低功能区相结合的方法计算了渭河陕西段纳污能力;徐仲翔等[5]在WASP7.3模型的基础上,提出河流纳污能力的解析公式法,并用于兰江流域COD的水体纳污能力的计算。
基于一维水质模型的淮北市区纳污能力计算柏菊;王振龙【摘要】通过对淮北市水功能区基本情况的分析,利用一维水质模型的概化,分析了模型参数的确定方法,建立了河流纳污能力模型,定量计算出水功能区纳污能力.【期刊名称】《安徽水利水电职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(011)001【总页数】3页(P10-12)【关键词】纳污能力;淮北市;水功能区;一维水质模型【作者】柏菊;王振龙【作者单位】安徽省水利水资源重点实验室,安徽,蚌埠,233000;安徽省水利水资源重点实验室,安徽,蚌埠,233000【正文语种】中文【中图分类】TV21淮北市地表水系较发育,区内河流属淮河洪泽湖水系,自北向南依次分布有闸河、龙岱河、萧濉新河、王引河、南沱河、浍河、澥河等自然和人工河流,主干河道总长378km,两岸配套大沟140多条。
区内均为季节性河流,一般偏旱~干旱年份及枯水季节常常干枯见底,偏丰~丰水年分及汛期洪水泛滥,洪涝旱灾较为严重。
根据淮北市地表水的特点和现状,结合有关规划,在遵循地表水功能区划分的原则与技术导则的基础上,将淮北市的地表水体划分为24个水功能区单元,其中属开发利用区类的20个(其中工业用水区9个,农业用水区6个,景观用水区4个,过渡区1个),缓冲区3个,保护区1个。
1 纳污能力分析计算1.1 模型的选择淮北市的地表水域有河道、大沟、水库和采煤沉陷区3种,其中水库和采煤沉陷区规划年作备用水源地使用,并且本身自净能力很小,目前只有周边少许面源污染进入,无点源排放,规划年不增设点源排放口,不计算其纳污能力。
淮北市有100多条大沟,有些大沟汇流面积较大且常年有水,对污染物有一定的降解能力,本次纳污能力计算考虑河道的开发利用区和主要大沟的纳污能力。
由于淮北市河道多为单一顺直小型河道,水流扩散条件相对简单,故污染物扩散过程模拟一维对流推移自净平衡方程。
污染物一般是沿岸多处排放的,本次计算过程中将计算河段内的多个排污口概化成一个集中的排污口,且位于河段中点处,相当于一个集中点源,则纳污能力可用下式表示:其中,Q为河段流量,m3/s;W为控制断面河段纳污能力,t/a;Cs为控制断面水质标准,mg/L;C0为上断面入流水质标准,mg/L;u为河段污染带内平均流速,m/s;L为河段长度,km;K为衰减系数,1/d。
基于一维水动力水质模型的纳污能力分段核定研究——以江门市江海区礼乐河为例张家鸣;刘继艳【摘要】为了解区域河流的水环境承载能力,江门市江海区礼乐河建立了一维水动力水质模型,以COD和氨氮为控制指标,通过布置控制断面及排污口概化,采用模型试错方法分段核定了江海区礼乐河的纳污能力,并对水质目标协调性、核定成果应用等有关问题进行了探讨.结果表明,在协调好上下游河道水质管理目标的前提下,江海区礼乐河具有一定的纳污能力,该结果可在一定程度上指导江海区水污染整治工作的开展.【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2017(038)007【总页数】4页(P85-88)【关键词】纳污能力;分段核定;一维水动力水质模型;礼乐河【作者】张家鸣;刘继艳【作者单位】江门市科禹水利规划设计咨询有限公司,广东江门529050;江门市科禹水利规划设计咨询有限公司,广东江门529050【正文语种】中文【中图分类】X131.2GB/T 25173—2010《水域纳污能力计算规程》对水域纳污能力的定义如下:“在设计水文条件下,满足计算水域的水质目标要求时,该水域所能容纳的某种污染物的最大数量”。
目前,水质模型在长江、松花江、珠江等流域的水域纳污能力计算上得到广泛应用[1-3]。
国内关于水质模型的研究包括计算方法的研究、排污口概化方式的影响分析、模型参数取值的影响分析等方面[4-6]。
随着社会对水环境质量的日益重视,江门市在水资源保护领域做了一定的工作,目前已经有一些研究报告对市内的一些河流的纳污能力进行分析[7-8],但基本上都是针对整段河流来核定,概化方式比较简单,未能做到分段核定,核定的成果没能反映出纳污能力在河流的上、中、下游的不同河段的分布特征,对实际工作的指导作用有限。
通过分段核定河流纳污能力,可以给出更加细化的成果,可使区域的水资源保护工作更加具有针对性。
本文采用模型方法对江门市江海区礼乐河两类主要的污染物COD和氨氮的纳污能力进行分段核定,并对有关问题进行探讨。
河流纳污能力计算
对宽深比不大的河流, 污染物质在较短的时间内, 基本上能在断
面内均匀混合。污染物浓度在断面上横向变化不大, 可用一维水质模
型模拟污染物沿河流纵向的迁移问题。
污染源集中概化点的位置确定在污染源比较集中的地方,一般情
况下, 污染源比较分散, 可认为这个点在河段的1 /2处。值得注意的
是,对于有较大支流汇入的河段,计算更为复杂,要考虑到汇入支流的
水质水量情况, 计算公式要调整。
污染源中断面概化得纳污能力计算公式:
W=(Cs/exp(-kL/u)一C0exp(-kL/2u))*Q
式中:
W一纳污能力,g/s;
Cs一规划河段水质标准,mg/L;
C。一河段上游来水水质,mg/L;
Q一功能区段设计流量,m3/s;
u一河段平均设计流速,km/d;
k一污染物衰减系数,d-1;
L一功能区段长,km。
利用水质模型进行纳污能力计算时,将污染物在水环境中的物理
降解、化学降解和生物降解概化为综合衰减系数。
考虑到综合衰减系数对纳污能力计算结果影响很大。可采用以下
方法进行CODcr和HN3一综合衰减系数的测定。
选取河道顺直、水流稳定、中间无支流汇入、无排污口的河段,
分别在河段上游A(点)和下游B(点)布设采样点,监测污染物浓度值,
并同时测验水文参数以确定断面平均流速。综合衰减系数(K)按下式
计算:
K=u/Δx*lnCA/CB
式中,u为断面平均流速,m/s;
Δx为上下断面之间距离,m;
CA为上断面污染物浓度,mg/L;
CB为下断面污染物浓度,mg/L。
根据上述各设计条件和参数对纳污能力计算的影响分析,在实际
计算中应注意选择合适的设计条件和参数。
a) 污染源概化选择。在实际计算中, 采用哪一种概化要根据其实际的
排污口的位置分布和污染负荷分布做出合适的选择,对于污染源分布
比较均匀的河段可采用均匀概化或集中点为中点的集中点概化;对于
污染源比较集中的河段可采用集中点概化,集中点要根据集中排放的
位置来确定。
b) 设计流量和流速的确定。对于有流量和流速资料的河段,根据相关
规范计算确定;对于只有流量资料的河段,可以根据流量和河流断面形
状计算流速;对于无资料的河段,应根据相应条件推算。由于流速对计
算结果影响很大,在确定流速时应尽量准确,减少人为性误差。
c) 上游本底浓度的选取。计算现状纳污能力时,可根据实际监测数据
适当选取。计算规划纳污能力时,可根据规划条件和相关规范,并结合
现状水质状况来适当选取。
d) 综合衰减系数的确定。k的影响因子较多,受当地自然条件、水体
污染程度、流速、气温等因素的影响,其值较难确定,迄今还没有成熟
的经验公式可以借用。对有实验资料的河段,可采用实验所确定的k
值范围适当选取。