水环境模型PPT课件

一般用于持久性污染物
2020/12/9
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稳态条件下的河流的零维模型
C C0
C0
1kt 1k( x )
86400u
式中：C－流出河段的污染物浓度，mg/L; C0-完全混合模型计算出的浓度值， mg/L; x－河段长度，m。 k-污染物的衰减速率常数 1/d； u－河水的流速，m/s; t－两个断面之间的流动时间。
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适用1 适用2
一维模型适用的两种条件
污水注入点
完全混合点
背景段
混合段
均匀混合段
L
混合段总长度
污水注入点
C0
CEQE QE
CPQP QP
背景段
均匀混合段2020/1源自/9既是污水注入点，也是完全混合点
瞬间完全混合
C0
CEQE QE
CPQP QP
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点源一维模型的应用条件
• 如果河段长度大于下列计算的结果时， 可以采用一维模型进行模拟：
水质模型维数的选择
• 零维：3个方向都不考虑 • 一维：仅考虑纵向 • 二维：考虑纵向、横向 • 三维：3个方向都考虑
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河流的混合稀释模型
在最早出现的水质完全混合断面，有：
C ChQh CPQP QE QP
式中：Qh－河水流量， m3/s； Ch－河水背景断的污染物浓度， mg/L； CP－废水中污染物的浓度， mg/L； QP－废水的流量， m3/s； C－完全混合的水质浓度， mg/L。
• 水质模型的分类：
1、按水域类型：河流、河口、河网、湖泊 2、按水质组分：单一组分、耦合组分（BOD-DO模型）、
多重组分（比较复杂，如综合水生态模型） 3、按水力学和排放条件：稳态模型、非稳态模型
水质模型按 空间维数分类
零维水质模型 一维水质模型 二维水质模型 三维水质模型
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答案：考虑弥散作用，1.19mg/L; 忽略弥散作用，1.19mg/L。
可以看出，在稳态条件下，忽略弥散系数与考 虑弥散系数的差异很小，常可以忽略。
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河流的一维模型 [忽略弥散的一维稳态模型]
x CC0exp(k186400u)
• 式中：C－下游某一点的污染物浓度，mg/L； C0－完全混合断面的污染物浓度，mg/L ； u－河水的流速，m/s； k1－污染物降解的速率常数（1/d）； x－下游某一点到排放点的距离，m。
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例题3：河流的一维模型 P135 5
• 一个改扩工程拟向河流排放废水，废水量为 0.15 m3/s，苯酚浓度为30mg/L,河流流量 为5.5 m3/s，流速为0.3 m/s，苯酚背景浓 度为0.5mg/L，苯酚的降解系数k＝0.2/d， 纵向弥散系数D为10 m2/s。求排放点下游 10km处的苯酚浓度。
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河流的一维模型 [考虑弥散的一维稳态模型]
u CC0exp[2D(1m)x]
m
1
4k1D 86400u2
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• 式中：C－下游某一点的污染物浓度， mg/L ； C0－完全混合断面的污染物浓度， mg/L； u－河水的流速，m/s； D－x方向上的扩散系数， m2/s ； k1－污染物降解的速率常数（1/d）； x－下游某一点到排放点的距离，m。
L (0.4B0.6a)uB (0.058H0.0065B) gH I
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混合过程段长度计算 [重点]
混合过程段的长度可由下式估算 ：
L (0.4B0.6a)uB (0.058H0.0065B) gH I
采用几 维模型 的依据
式中，L－混合过程段长度； B－河流宽度； A－排放口距岸边的距离（0=<a<0.5B）;
当河段长度大 于L，可采用0 维或一维模型
u－河流断面平均流速； H－平均水深； g－重力加速度， 9.81 m/s2 ； I－河流坡度。
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例题
某河流预测河段平均宽度50.0米，平均水深＝1.2 米，河底坡度0.90/00，平均流速0.1m/S，排放口 到岸边距离0米，混合过程段长度是多少米？
第二节 常用的河流水质模型
– 河流水质模型简介 – 河流的混合稀释模型 – 河流水质零维模型 – 河流水质一维模型 – 河流水质二维模型 – S-P 模型
了解 重点
了解 难点.重点
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水质模型分类
• 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、迁移等 变化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间 、空间的定量关系。
L＝
(0 .4 5 0 0 .6 0 ) 5 0 0 .1
24 （米6 ） 3
(0 .0 5 1 .2 8 0 .00 5 6 ) 0 5 9 .8 1 .2 0 .0009
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河流的一维模型
可根据河流水流特点分两种情况，即不 考虑弥散作用和考虑弥散作用。
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完全混合模型适用条件
• 稳态：河流；排污 • 下游某点废水和河水在整个断面上
达到了均匀混合 • 持久性的污染物 • 该河流无支流和其他排污口进入
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稳态条件下基本模型的解析解
• 什么是稳态？ 在环境介质处于稳定流动状态和污染
源连续稳定排放的条件下，环境中的污染 物分布状况也是稳定的。这时，污染物在 某一空间位置的浓度不随时间变化，这种 不随时间变化的状态称为稳定。
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2、一维模型
适用于符合一维动力学降解规律 的一般污染物，如氰、酚、有机毒 物、重金属、BOD、COD等单项 指标的污染物。
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一维模型适用条件
一维模型适用的假设条件是横向和 垂直方向混合相当快，认为断面中的 污染物的浓度是均匀的。或者是根据 水质管理的精确度要求允许不考虑混 合过程而假设在排污口断面瞬时完成 充分混合。
参看P119+120
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1、零维模型
• 零维是一种理想状态，把所研究的 水体如一条河或一个水库看成一个 完整的体系，当污染物进入这个体 系后，立即完全均匀的分散到这个 体系中，污染物的浓度不会随时间 的变化而变化。
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河流零维模型的应用条件
对于较浅、较窄的河流，如果不考虑污染 物的降解项时，当满足符合下面两个条件 之一的环境问题可化为零维模型： （1）河水流量与污水流量之比大于20； （2）不需要考虑污水进入水体的混合距离。