【2019年整理】第三节河流水质模型3

*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；

A ' D D y (i, j1),ij
(i, j1),ij
(i, j1),ij (i, j1),ij
A ' D D y ij,(i, j1)
ij,(i, j1)
ij,(i, j1) ij,(i, j1)
由纵向弥散作用输入、输出该单元的 BOD 总量为
D' (i1, j),ij
(Li1, j
Kd Ka
Kd
B
Ks
P Kd
1 exp(Kat)
D0
exp(Kat)
4.2. 4．O’Connr(欧康奈尔)模型
dLC dt
(Kd
Ks )LC
dLN dt
K N LN
D t
Kd LC
K N LN
KaD
LC LC0 exp (Kd Ka )t)
LN LN0 exp(KNt)
D
Ka
Kd L0 (Kd
(q j
D' (i, j1),ij
D' ij,(i, j1)
D' (i1, j),ij
D' ij,(i1, j)
VijKdij )Lij
(Di'j,(i1, j) )Li1, j
gk ,k m Li, j1 g L k ,k 1 i1, j gk ,k Li, j g L k ,k 1 i1, j
Kr
1 t
ln
LA LB
Kr Kd Ks
Kd
KC
ux H
3．水体的耗氧与复氧过程
1）耗氧过程 (1) 河水中碳化合物的氧化分解引起耗氧；
x LC LC0 exp(Krt) LC0 exp(Kr ux )

C uC C Dx s t x x x
• 忽略弥散所用，可得 L L Streeter-Phelps模式 u K1L
x t O O u K1L K 2 (Os O ) x t D D u K1L K 2 D x t
C0
C2 Δx
C3
C4 Δx
Ci
C0 k1V 1 Q
i

C0 k1 x 1 u
i
C1
C2
C3
C4
C5
图6-2 由多个零维静态单元河段组成的顺直河流水质模型
2.一维水质模型
一维河流静态水质模型基本方程
dC d C ux Dx KC 2 dx dx
K1 Lx 1 (1 x ) Lx u K1 K2 Dx 1 Lx x (1 x ) D x u u
例题2
• 一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量q＝ 0.15m3/s，苯酚浓度为30μg/L，河流流量Q＝ 5.5m3/s，流速u＝0.3m/s，苯酚背景浓度为 0.5 μg /L，苯酚的降解（衰减）系数K＝0.2d-1，纵向分 散系数Dx＝10m2/s，横向剪切分散系数Dy＝1 m2/s ，河道宽100m。求排放点下游10km处的苯酚浓度
这两个方程式是耦合的。当边界条件
时，S-P模式的解析解为:
L L0 , x 0 O O0 , x 0
L L0e k1x /u k1L0 k2 x / u k1 x / u k2 x / u (e e ) D D0e k2 k1
1. 均匀流场中的扩散方程
C 2C C Dx ux 2 t x x

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河流简化
矩形平直河流、矩形弯曲河流、非矩形河流 具体简化方法如下： ➢河流断面宽深比≥20时，可视为矩形河流；
➢大中河流断面上水深变化很大且评价等级较高（如一级评 价）时，可以视为非矩形河流并应调查其流场？，其他情况 均可简化为矩形河流；
➢大中河流中，预测河段弯曲较大（如其最大弯曲系数＞1.3） 时，可视为弯曲河流，否则可以简化为平直河流；
第5章 地表水环境预测与影响评价
水质预测模型 ➢河流水质模型 ➢河口水质模型 ➢湖库水质模型 ➢水污染负荷预测 地表水影响评价
1
第1节 预测条件的确定
预测时段
地表水环境预测应考虑水体自净能力不同的各个时段（水 期）。通常将其划分为自净能力最小、一般、最大三个阶 段（如：枯水期、平水期、丰水期）。 ✓ 一、二级评价，应分别预测水体自净能力最小和一般两个 时段的环境影响。冰封期较长的水域，当其水体功能为生 活饮用水、食品工业用水水源或渔业用水时，还应预测冰 封期的环境影响。 ✓ 三级评价或二级评价时间较短时，可以只预测自净能力最 小时段的环境影响。
按水力学和排放条件分：稳态模型 非稳态模型
按水质模型的空间维数分类： 零维模型 一维模型 二维模型 三维模型
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第2节 河流水质模型
➢河流完全混合模型、一维稳态模型、S-P模型（适用 于河流的充分混合段） ➢托马斯模型（适用于沉降作用明显的河流充分混合 段） ➢二维稳态混合模式和二维稳态衰减模式（适用于平 直河流的混合过程段） ➢二维稳态累积流量模式和二维稳态衰减累积流量模 式（适用于弯曲河流的混合过程段）
简化方法 ➢评价等级为1级时，中湖（库）可以按大湖（库）对待，停 留时间较短时也可以按小湖（库）对待；
➢评价等级为3级时，中湖（库）可以按小湖（库）对待，停 留时间很长时也可按大湖（库）对待；