4.2 水质模型及应用

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常用河流水质数学模型与适用条件1

地表水环境简化（P96）
河流简化：矩形平直河流，矩形弯曲河流和非矩形河流。
河流断面宽深比≥20，可视为矩形河流；大中河流预测河段弯曲系数较大（>1.3）视为弯曲河流，否则简化为平直河流；大中河流水深变化很大且评价等级较高（如一级）视为非矩形河流，其他简化为矩形河流；小河一般可简化为矩形平直河流。河流水文、水质有急剧变化河段，在急剧变化之处分段，分别简化。
K1：耗氧系数，单位 1/d； K2：复氧系数，单位 1/d；
4.6 地表水环境影响预测
拟预测水质参数的筛选水体自净的基本原理
√ 地表水环境影响预测的时期和阶段 √ 地表水环境和污染源的简化
地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则常用河流水质数学模型与适用条件水质模型参数的确定方法
第四章地表水环境影响评价
4.1 基本概念 4.2 相关水环境标准 4.3 地表水环境影响评价工作程序 4.4 地表水环境影响评价等级及范围 4.5 地表水环境现状调查与评价 4.6 地表水环境影响预测 4.7 地表水环境影响评价
4.6 地表水环境影响预测
√ *拟预测水质参数的筛选
水体自净的基本原理地表水环境影响预测的时期和阶段地表水环境和污染源的简化地表水环境影响预测的方法水质数学模式的类型与选用原则 *常用河流水质数学模型与适用条件水质模型参数的确定方法
例题3：一河段的K 断面处有一岸边污水排放口稳定地向河流排
放污水，其污水特征为：Qp=19440m3/d，BOD5（p）=81.4mg/L，河水Qh=6.0m3/s，BOD5（h）=6.16mg/L，u=0.1m/s，K1=0.3/d，如果忽略污染物质在混合过程段内的降解和沿程河流水量的变化，

水质模型

2
水质模型的类型
1、从空间维数上零维、一维、二维和三维模型 2、是否含有时间变量可分为动态和稳态模型 3、从模型的数学特征随机性、确定性模型和线性、非线性模型 4、从描述的水体、对象、现象、物质迁移和反应动力学性质可分为河流、湖泊、河口、海湾、地下水模型；溶解氧、温度、重金属、有毒有机物、放射性模型；对流、扩散模型以及迁移、反应、生态学模型等。
第四节水质模型 (Water Quality Model)
1
水质模型（水质模型（water quality model））
水质模型（水质模型（water quality model）根据物质守恒原理用）数学的语言和方法描述参加水循环的水体中水质组分所发生的物理、化学、生物化学和生态学诸方面的变化、生的物理、化学、生物化学和生态学诸方面的变化、内在规律和相互关系的数学模型。规律和相互关系的数学模型。描述环境污染物在水中的运动和迁移转化规律，描述环境污染物在水中的运动和迁移转化规律，为水资源保护服务。它可用于实现水质模拟和评价，进行水质预报保护服务。它可用于实现水质模拟和评价，和预测，和预测，制订污染物排放标准和水质规划以及进行水域的水质管理等，是实现水污染控制的有力工具。水质管理等，是实现水污染控制的有力工具。
4
水质模型的发展阶段
1925-1960，S—P模型，BOD—DO耦合模型，模型，模型耦合模型 1960—1965，新发展，引进空间变量，动力学系数、，新发展，引进空间变量，动力学系数、温度 1965—1970，光和作用、藻类的呼吸作用，沉降，悬，光和作用、藻类的呼吸作用，沉降，浮，计算机的应用 1970 —1975，线性化体系，生态水质模型，有限元模，线性化体系，生态水质模型，型，有限差分技术最近30年最近年，改善模型的可靠性和评价能力

水质预测模型与应用

以及随机误差项的现值和滞后值进行回归所建立的模型。
• p--代表预测模型中采用的时序数据本身的滞后数(lags)
to-Regressive项。
tegrated项。 Average项。
,也叫做AR/Au
• d--代表时序数据需要进行几阶差分化（0,1,2），才是稳定的，也叫In
• q--代表预测模型中采用的预测误差的滞后数(lags)，也叫做MA/Moving
ARIMA （p，d，q）建模步骤
• • •
1.获取被观测系统时间序列数据； 2.对数据绘图，观测是否为平稳时间序列；对于非平稳时间序列要先进行d阶差分运算，化为平稳时间序列； 3.经过第二步处理，已经得到平稳时间序列。要对平稳时间序列分别求得其自相关系数ACF 和偏自相关系数PACF ，通过对自相关图和偏自相关图的分析，得到最佳的阶层 p 和阶数 q
只与上一时刻的位置，
ARIMA （p，d，q）模型的特例
• ARIMA(1,0,0) = first-order autoregressive model • 一阶自回归模型 • p=1,d=0,q=0。说明时序数据是稳定的和自相关的。一个时刻的值只与
上一个时刻的值有关。
自适应变步长BP神经网络（ABPM）应用
• 4.水质预测的神经网络模型
自适应变步长BP神经网络（ABPM）应用
• 上游的水质变化将影响下游的水质变化,以上流断面的水质检测指标为
输入,以表1和2中的13组数据为样本,选取前10组数据用于训练网络,后3 组用于检验,利用训练好的网络模型对主要水质指标(COD、NH+4- N、TN、 TP)分别进行模拟计算。
水质预测模型与应用—渠冰
基于MIKE软件的水体污染扩散模拟—杨昱昊

4.2水质模型及应用讲解

水质模型及应用
胡莺
水质数学模型分类
按上游来水和排污随时间的变化情况：动态模式、稳态模式按水质分布状况：零维、一维、二维和三维按模拟预测的水质组分：单一组分、多组分耦合模式水质数学模式的求解方法及方程形式解析解模式、数值解模式
水质模式中坐标系的建立
以排放点为原点 Z轴铅直向上，X、Y轴为水平方向 X方向与主流方向一致 Y方向与主流垂直
一维稳态模式 P72
对于一般河流，由于推流导致的污染物迁移作用要比弥散作用大得多，可忽略弥散作用：
。
C 为污染物的浓度； Dx 为纵向弥散系数， ux 断面平均流速； K 为污染物衰减系数
模型的适用对象：污染物浓度在各断面上分布均匀的中小
型河流的水质预测 P72例4-2
BOD－DO耦合模型（S－P模型）
• 2、计算最大氧亏处的临界DO浓度和临界点位置
• 3、利用EXCEL求解并绘制出BOD、DO的浓度沿程变化曲线（选作）
托马斯模式 P75
x c exp ( K 1 K 3 ) c0 86400 u x exp ( K 1 K 3 ) 86400 u K 1c 0 x D D exp K 0 2 K 2 ( K1 K 3 ) 86400 u x exp K 2 86400 u K2 K 2 ( K 1 K 3 K 2 ) D0 u xc ln K 2 ( K1 K 3 ) K1 K 3 K 1 ( K 1 K 3 )c 0 c0 (c0 Q p c h Qh ) /(Q p Qh ) D0 ( D0 Q p Dh Qh ) /(Q p Qh )
计算时注意单位换算；以及起始点处假定完全混合后的初始浓度的计算

河流水环境中水质模型的构建与应用研究

河流水环境中水质模型的构建与应用研究概述：河流是地球上重要的水资源之一，也是人类生活和生态系统中必不可少的一部分。

然而，随着工业化和城市化的进程，河流水环境面临着越来越严重的污染问题。

为了更好地管理和保护河流水质，水质模型的构建与应用研究变得尤为重要。

本文将讨论河流水环境中水质模型的构建方法以及它们在应用中的意义。

一、水质模型的构建方法1. 数据收集与处理：构建水质模型的第一步是收集相关的水环境数据。

这包括水质监测数据、气象数据、土地利用数据等。

收集到的数据需要进行处理，例如数据清洗、插值等，以消除噪声和填充缺失值。

2. 模型选择与建立：在水质模型的选择上，常用的方法包括统计模型、物理模型和数据驱动模型。

统计模型通过建立统计关系来描述水质变化的规律；物理模型基于物理过程来模拟水质变化；数据驱动模型则基于大量的输入与输出数据，通过机器学习等方法进行模型构建。

3. 参数估计与校准：在建立模型后，需要进行参数估计与校准。

参数估计即利用已知数据对模型中的未知参数进行估计；校准过程则是比较模型模拟结果与实际观测结果，对模型进行修正和优化。

二、水质模型在应用中的意义1. 环境管理与保护：水质模型可以帮助决策者更好地了解河流水质变化的规律和趋势，为环境管理与保护提供科学依据。

通过模型的构建与应用，可以预测不同污染源的排放对水质的影响，优化环境管理措施，减少污染物的输入和传输，保护河流水质。

2. 水资源规划与管理：水质模型可以用于研究河流水环境的复杂水文过程和污染物迁移过程，为水资源的规划和管理提供指导。

模型可以评估水资源的可持续性，帮助决策者制定合理的水资源分配方案，确保水资源的有效利用与保护。

3. 水灾害防治：水质模型可以用于河流水环境中的洪水预报和水灾害防治。

通过模型的构建与应用，可以对河流水位、溃坝、城市排水系统等情况进行模拟和预测，提前做好灾害预警和防范措施，减少洪水灾害的发生和对人类生命财产的损失。

水质模型及其应用研究进展

维普资讯
第２４卷
第２期
重庆建筑大学学报
１ｆ０ｇｉＪ，￣ｕＵＪＣｈｎｑＪｏａｎｎ
Ｖ０．４Ｎｏ．１２２ＡＤ．Ｏ２ｒ２０
２００２年４月
癣撰ｇ县壮扣
移、转化和归宿研究的不断深入，以及数学手段在水环境研究中应用程度的不断提高＿。水质模型２』
在理论上从最初的质量平衡原理发展到现在的随机理论、灰色理论和模糊理论；实际应用上，在从最初的城市排水工程设计发展到现在的污染物水环境过程模拟、水环境质量评价，污染物水环境行
以Ｓｅｔ－Ｐｅｐ水质模型（ｔｅｒ－ｈｌｓｒｅｓ—Ｐ模型）为代表，后来科学家在其基础上成功地发展了ＢＤ—ＤＯＯ耦台模型，应用于水质预测等方面；９０１６并１６９５年．Ｓ在 —Ｐ模型的基础上又有了新的发展，引进
为预测，水生物污染暴露程度分析和水资源科学管理规划等水环境保护的各个方面；研究方法在
上，从最初的解析解和浓度表达发展到现在的以人工神经网络模拟辅助解析、与地理信息系统及
（Ｌ）结台的数值解和逸度表达法。这些成果都极大地推动了水环境管理技术的现代化ＧＳ相
了空间变量、物理的、动力学系数，度作为状态变量也被引入到一维河流和水库（温湖泊）型，库模水

《水质模型》教学大纲

《水质模型》教学大纲一、课程编号：0102004二、课程名称：水质模型（Water Quality Models）三、学分、学时：1.5学分；24学时四、教学对象：水文与水资源工程专业本科生五、开课单位：水资源环境学院水文系六、先修课程高等数学、工程数学、物理学、水力学、水文学原理、水环境化学、生态学概论等课程七、课程性质、作用、教学目标该课程为“水文与水资源工程专业”的必修课，课程的主要任务是使学生了解污染物在水体中的混合迁移机制，掌握各种不同水体的主要水质数学模型，及模型参数率定、水质预测等内容，为未来从事水资源与水环境领域的工作打下扎实的基础。

八、教学内容基本要求通过课堂教学、课外做练习与查看文献等教学环节，使学生：1.弄清水体污染的基本概念；2.掌握污染物在水体中的混合迁移机制及水质模型的基本方程；3.掌握河流水质模型；4.掌握湖泊与水库的水质模型；5.熟悉水质模型的差分解法6.掌握模型参数估计方法；7.了解面污染源水质模型；8.掌握水质预测方法。

课程主要内容如下：第一章绪论1.1 水污染概念1.2 污染物来源1.3 溶解氧与水体自净1.4 水体自净能力影响因素1.5 水质评价指标与水质预报项目第二章水质预报基础2.1 污染物在河流中的混合迁移2.2 水体中溶解氧的变化2.3 水质模型基本方程第三章河流水质模型3.1一维稳态单变量模型3.2一维稳态双变量模型3.3一维河流的分段水质模拟计算3.4河口水质模型第四章湖泊与水库水质模型4.1零维水质模型4.2冯伦凡德模型4.3分层湖泊水质模型第五章水质模型的差分解5.1差分概述5.2差分解第六章模型参数估计6.1单参数的估计6.2多参数的同时估计第七章面源污染水质模型7.1面源污染的特征和影响因素7.2水质模型的建立7.3模型的率定和验证7.4面污染统计模型第八章水质预测8.1污染物预测8.2地表水环境预测举例九、实践性环节的内容、要求实践性环节主要是配合课程中的重要章节做课外作业，包括结合实际，需上机编程计算的综合性题目，以巩固基本概念和理论知识，培养学生分析问题和解决问题的能力。

swat模型水质模块的改进及其在海河流域中的应用

swat模型水质模块的改进及其在海河流域中的应用下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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水质模型及应用

氧垂曲线与临界点(最大氧亏值处）
饱和溶解氧及氧亏的计算
DOs 468 31.6T
DOs：饱和溶解氧（mg/L）； T：气温（℃）
DDO DsO
D：氧亏值，mg/L； DO：实际的溶解氧值，mg/L
cc0
expK1
x 8640u0
处假定完全混合后的初始浓度的计算
• 1、利用S-P模型算出DO浓度为饱和值80％的位置（即距始端的距离）和该点相应的BOD浓度值。
• 2、计算最大氧亏处的临界DO浓度和临界点位置
• 3、利用EXCEL求解并绘制出BOD、DO的浓度沿程变化曲线（选作）
托马斯模式 P75
c
c0exp
(K1
K3
)
x 86400u
D
K2
K1c0 (K1
K3
)
exp
(K1
K3
)
x 86400u
exp
K2
x 86400u
D0
exp
K2
x 86400u
xc
K2
u (K1
K3
)
ln
K2 K1 K3
K2(K1 K3 K2)D0 K1(K1 K3)c0
c0 (c0Qp chQh )/(Qp Qh )
D0 (D0Qp DhQh )/(Qp Qh )
河流水质模型
• 河流完全混合模式、一维稳态模式、S-P模式（适用于河流的充分混合段）
• 托马斯模式（适用于沉降作用明显河流的充分混合段）
• 二维稳态混合模式与二维稳态混合衰减模式（适用于平直河流的混合过程段）
• 弗罗模式与弗-罗衰减模式（适用于河流混合过程段以内断面的平均水质）
• 二维稳态累积流量模式与二维稳态混合衰减累积

水质模型——精选推荐

第四章水质模型与水环境容量1、污染物质在水中有哪些运动形式？污染物质在水中运动的形式，可以分为两大类：一类是随流输移运动，一类是扩散运动。

在随流输移运动中，污染物服从水体的总体流动特征，产生从一处到另一处的大范围运动（包括主流方向以及垂直主流方向）。

而扩散运动则是使污染物质在水体中得到分散和混和的物理机制，按物理机制的不同，扩散运动包括分子扩散、紊动扩散和剪切流离散。

此外，在工程实际当中遇到的水体大都是具有固体边界的（大面积水体中的局部污染问题除外），而污染物在边界附近，将产生所谓边界反射问题，而且这种反射作用往往对污染物的分布产生重要影响，不可忽略。

2、什么是水质模型和环境容量？水质模型，是一个用于描述物质在水环境中的混合、迁移的，包括物理、化学、生物作用过程的数学方程，该方程（或方程组）用来描述污染物数量与水环境之间的定量关系，从而为水质评价、预测和环境影响分析提供基础的量化依据。

环境对污染物的容纳也有一定限度，这个限度我们称之为环境容量或者环境负荷量，超过了这个限度，环境就可能遭到破坏。

水环境容量则是指在满足一定的水环境质量标准的前提下，水体能够容纳污染物的最大负荷量。

水环境容量的推求同样是以污染物在水体中的输移扩散规律以及水质模型为基础的，是对污染物基本运动规律的实际应用。

水环境容量的计算，从本质上讲就是由水环境标准出发，反过来推求水环境在此标准下所剩的污染物允许容纳余量，其中包含了在总量控制的情况下，对纳污能力的估算和再分配。

3、什么是水质模型？水质模型是一个用于描述污染物质在水环境中的混合、迁移过程的数学方程或方程组。

建立水质模型，首先要针对所研究污染的性质选择合适的变量，明确这些变量的变化趋势以及变量相互作用的实质；然后用数学方程或方程组予以描述，建立模型，利用数学方法求解；最终与实际资料对比、验证，修改、提炼模型，以解决实际问题。

4、分子扩散运动的费克定律有哪些主要内容？（1）费克（fick）第一定律费克（fick）第一定律提出单位时间内，通过单位面积的溶解物质与溶质浓度在该面积法线方向的梯度成比例，扩散强度与污染物自身特性有关。

水质模型及其应用研究进展

水质模型及其应用研究进展随着环境保护意识的不断提高，水质模型的研究与应用逐渐成为水环境管理领域的热点话题。

本文将概述水质模型的概念、定义及其应用背景，并综述近年来水质模型的研究进展，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

水质模型是描述水中污染物传输、转化和降解过程的数学模型，广泛应用于水环境质量评价、污染物排放控制、水处理工艺设计等领域。

随着计算机技术的发展，水质模型的应用逐渐由定性描述向定量预测转变。

本文将从研究现状和模型应用两个方面，探讨水质模型的研究进展及其在实际问题中的应用。

近年来，水质模型的研究取得了长足的进展。

根据模型的原理和应用范围，可将现有的水质模型大致分为三类：物理模型、化学模型和生态模型。

物理模型主要水体中污染物的扩散、对流和吸附等物理过程。

常用的物理模型包括扩散对流方程、表面张力模型等。

这些模型的优势在于能够准确描述污染物的空间分布和动态变化，但往往忽略了污染物的化学和生物过程。

化学模型则重点水中污染物的化学反应过程，如氧化还原反应、络合反应等。

典型的水质化学模型有零维或多维扩散方程，以及基于反应动力学的模型。

化学模型具有较好的理论依据，但对反应机制和动力学参数的要求较高。

生态模型则结合了物理和化学模型的优势，同时考虑了水生生物和环境因素对水质的影响。

典型的生态模型包括河流生态系统模型、湖泊生态系统模型等。

这些模型通过模拟生物群落的结构和功能，能够更全面地评估水环境的质量状况。

然而，生态模型的应用仍面临数据获取和处理等方面的挑战。

为了提高模型的预测精度，研究者们还提出了多种耦合模型，即将不同类型的模型进行组合，以弥补单一模型的不足。

例如，物理-化学耦合模型综合考虑了污染物的物理和化学过程，能够更准确地模拟水质的动态变化。

生态-化学耦合模型、生态-物理耦合模型等也逐渐得到应用。

这些耦合模型的发展为水质模型的未来研究提供了新的方向。

水质模型在实际问题中的应用取得了丰硕的成果。

水质数学模型的研究进展及其应用

２１０１年第２期
ＴＩＡＮＪｍＳＥＮＣＥＩＣｌ＆ＴＣＨＮＬＧＹＥ０Ｏ
８７
周雪丽孙森林张宽义（河北省水利水电勘测设计研究院河北００８）５０１李斌（天津市水利勘测设计院天津３００）０２４
水质数学模型的研究进展及其应用
及气象、文、力、化学、生物、沼、壤、积物、水水水水湖土沉数学、算机等多门学科知识，接为水质评价、测及污染调计直预控与管理提供依据。
２水质模型分类
根据不同的标准，质数学模型可以有不同的分类。水根据研究对象不同，以分为地表水、下水水质数学模可地型。根据所选用的数学１具不同，质模型可以分为确定性模二水型（以数学物理方程为主）随机模型（括统计模型）规划模、包、型（运筹学为主要工具）灰色模型（灰色系统理论为主要以、以工具）模糊模型（、以模糊数学为主要工具，多用于水质质量较评价）不同类型。根据模型表达式对应的空间结构，以分等可为零维（含空间变量）一维、维、不、二三维及高维模型。根据模型表达式是否含有时间变量，以分为稳定模型（含时间变可不
流水质模型的基础之上建立了湖泊水质模型。此后，种水质各模型应运而生。其中最著名的有美国开发的ＥＦＣ、ＫＥ、ＤＭＩ

水质模型简介

污染物质在水体中的运动变化包括平流输移、分散作用输移、反应衰减、底泥与水体之间的相互作用、复氧等。综合描述上述水质运动变化的最基本方程为
对流扩散方程。BOD和DO是2个重要的水质指标, 它们具有耦合关系, 大多数水质
模型以描述 BOD 和 DO 为中心。水质模型通常涉及到解基本方程的技术, 而其结果的可靠性不会超过所使
水质模型常用软件[3]
1.一维模拟软件 WASP（Water Quatity Analysis Simulation program）是美国国家环保局开发的水质模型软件，从20世纪80年代起不断改进，目前最新版本为WASP7.0 2.二维模拟软件 FEWMS（the Finite Element Surface Water Modeling System）最初是为美国联邦高速公路管理开发的平面二维水动力模型，适用于稳态和动态的河流、河口、海港。 3.三维模拟软件 EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）和HEM3D（Hydrodynamic—— Eutrophication—Model —3D）是用于模拟河流、湖泊、水库、湿地、河口和近岸海域的三维水动力及水质模型。
水质模型的发展趋势[3]
1.模型不确定性的分型 2.基于人工神经网络的水质模型
3.,刘雷,蔡哲. 水质数学模型的发展概况[J]. 江西化工,2005,01:42-44+74. [2]李金. 水质模型发展概述[J]. 环境科学与管理,2012,S1:57-60. [3]万金保,李媛媛. 湖泊水质模型研究进展[J]. 长江流域资源与环境,2007,06:805-809. [4]曹晓静,张航. 地表水质模型研究综述[J]. 水利与建筑工程学报,2006,04:18-21+52.

水质模型

水质模型分类
• 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、迁移等变水质模型是一个用于描述物质在水中混合、是一个用于描述物质在水中混合化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、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。间的定量关系。 • 水质模型的分类：水质模型的分类：
1、按水域类型：河流、河口、湖泊（水库）以及地下水水质、按水域类型河流河口、湖泊（水库）河流、模型 2、按水质组分：单一组分、耦合组分（BOD-DO模型）、多、按水质组分：单一组分、耦合组分（模型）、模型）、多重组分（比较复杂，如综合水生态模型）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、按水力学和排放条件：稳态模型、 4、根据研究水质维度：零维、一维、二维、三维水质模型。、根据研究水质维度：零维、一维、二维、三维水质模型。
河流的混合稀释模型
在最早出现的水质完全混合断面，在最早出现的水质完全混合断面，有：
C hQh + C P Q P C = QE + QP
式中：河水流量， /s；式中：Qh－河水流量， m3/s；河水背景断的污染物浓度， mg/L； Ch－河水背景断的污染物浓度， mg/L；废水中污染物的浓度， mg/L； CP－废水中污染物的浓度， mg/L；废水的流量， /s； QP－废水的流量， m3/s；完全混合的水质浓度， mg/L。 C－完全混合的水质浓度， mg/L。
x + D0 exp − K 2 86400u
( 6 ) C s = 4 6 8 /(3 1 .6 + T ) (7 ) D = C s − C (O ) (8 ) D c = C s − C c ( 9 ) D 0 = C s − C 0 (O ) (10)Co = (11)Do = C pQ p + C hQ h Q p + Qh D pQ p + D hQ h Q p + Qh

4.2 水质模型及应用

稳态混合衰减累积流量模式
c pQp x c( x, q) exp K1 ch 86400 u H M q x
c pQp x c( x, q) exp K1 ch 86400 u 2 H M q x
非岸边排放
q Huy
M q H 2uM y
Mq：累积流量坐标系下的横向混合系数； x，q：累积流量坐标系的坐标
河流pH模式
适用于河流充分混合段
河流一维日均水温模式
适用于河流充分混合段
河口水质模型
欧康那河口模式与欧康那河口衰减模式（适用
于中小河口的潮周平均、高潮平均和低潮平均水质） BOD-DO河口耦合模式（与河流S-P模式类似）河口一维动态混合数值模式（一维流场方程和一维水质方程。适用于一维潮汐河口，得到任意时刻浓度分布）河口二维数值模式（适用于潮汐河口混合过程段，得出任意时刻断面不同位置的浓度）
式4-48
M (1 4K1Ex / ux )
2 1/ 2
Qh ：排污口上游来水流量， Ch ：上游来水的水质浓度， Qp ：污水流量， Cp ：污水中污染物的浓度，
BOD-DO河口耦合模式
1 c c0 e 1x 1 1 1x 1 2 x 1 2x D c0 1 e e D0 e 2 2 1 o o D S
计算出每一时间层的水流状态（水位和水量、流速），再用偏心差分法解上式算浓度变化适用条件：河口充分混合段，非持久性污染物，可以预测任意时刻的水质
河口二维动态混合衰减数值模式
湖泊（水库）水质模型
湖泊完全混合平衡模式与湖泊完全混合衰减模式（适用于小湖库，可求稳定的平衡出水浓度）卡拉乌舍夫模式与湖泊推流衰减模式（适用于无

WASP 水质模型功能及应用

较为广泛，能够模拟池塘、小溪、湖泊、水库、河流、河口、海岸等多种水体的稳态和非稳态的水质过程。本文主要介绍了ＷＡＳＰ的组成、原理，并对其优缺点进行了评论，最后还介绍了该模型在国内外的应用及发展前景。
ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｐｒｏｃｅｓｓ．ＴｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅＷＡＳＰｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｒｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＷＡＳＰ；ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｒａｇｍ
ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｐｏｎｄｓ，ｓｔｒｅａｍｓ，ｌａｋｅｓ，ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ，ｒｉｖｅｒｓ，ｅｓｔｕａｉｒｅｓ，ｃｏａｓｔａｌａｎｄｏｔｈｅｒｗａｔｅｒｂｏｄｉｅｓｏｆｓｔｅａｄｙａｎｄｕｎｓｔｅａｄｙ

4.2+水质模型

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。
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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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污水排入
当BOD随污水进入河流后，由于耗氧微生物的生物氧化作用，其浓度逐渐降低，而水中的DO则被消耗，逐渐降低。与此同时，河流还存在着复氧作用，在氧消耗的同时，还不断有氧气进入水体，如下图所示：
饱和DO浓度
最大氧亏
河流DO浓度氧垂曲线
临界氧亏
BOD曲线水质最差点距离或时间
答案：731mg/L，超标0.46倍
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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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采用几维模型的依据
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？
(0.4 50 0.6 0) 50 0.1 2463（米） L＝ (0.058 1.2 0.0065 50) 9.8 1.2 0.0009
C0 C0 C k1V k1x 1 1 Q u

水质模型简介

污染物质在水体中的运动变化包括平流输移、分散作用输移、反应衰减、底泥与水体之间的相互作用、复氧等。综合描述上述水质运动变化的最基本方程为
对流扩散方程。BOD和DO是2个重要的水质指标, 它们具有耦合关系, 大多数水质
模型以描述 BOD 和 DO 为中心。水质模型通常涉及到解基本方程的技术, 而其结果的可靠性不会超过所使
对一维静态河流，在S—P模型的基础上考虑沉淀、絮凝、冲刷和再悬浮过程对BOD去除的影响，引入了BOD沉浮系数k3，
u u
dL (k1 k 3 )L dx dD k1L k 2D dx
QUAL-Ⅱ水质模型
由于排入河流中的污染物质，特别是营养物质，对于水生生物的生存有密切的联系和影
水质模型常用软件[3]
1.一维模拟软件 WASP（Water Quatity Analysis Simulation program）是美国国家环保局开发的水质模型软件，从20世纪80年代起不断改进，目前最新版本为WASP7.0 2.二维模拟软件 FEWMS（the Finite Element Surface Water Modeling System）最初是为美国联邦高速公路管理开发的平面二维水动力模型，适用于稳态和动态的河流、河口、海港。 3.三维模拟软件 EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）和HEM3D（Hydrodynamic—— Eutrophication—Model —3D）是用于模拟河流、湖泊、水库、湿地、河口和近岸海域的三维水动力及水质模型。
式中: L—河水中的BOD值，mg/L； D—河水中的亏氧值，mg/L，是饱和溶解氧浓度 Cs（mg/L）与河水中的实际溶解氧浓度C（mg/L）的差值； k1—河水中BOD衰减(耗氧)速度常数，1／d； k2—河水中的复氧速度常数，1／d； t—河水中的流行时间， d；