地表水环境影响预测公式

一、掌握常用河流水质预测模式的运用

掌握利用数学模式预测各类地面水体水质时，模式的选用原则按不同的分类依据，水环境预测模型种类如下图所示：

除此之外，按水质数学模式的求解方法及方程形式划分为解析解和数值解模式。

（1）在水质混合区进行水质影响预测时，应选用二维或三维模式；在水质分布均匀的水域进行水质影响预测时，选用零维或一维模式。

（2）对上游来水或污水排放的水质、水量随时间变化显著情况下的水质影响预测，应选用动态或准稳态模式：其他情况选用稳态模式。

（3）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的水质影响预测，二维以下一般采用解析解解模式；三维或非连续恒定点源排污（瞬时排放、有限时段排放）的水质影响预测，一般采用数值解模式。

（4）稳态数值解水质模式适用于非矩形河流、水深变化较大的湖（库）和海湾水域连续恒定点源排污的水质影响预测。

（5）动态数值解水质模式适用于各类恒定水域中的非连续恒定排放或非恒定水域中的各类污染源排放。

（6）单一组分的水质模式可模拟的污染物类型包括：持久性污染物、非持久性污染物和废热（水温变化预测）；多组分耦合模式模拟的水质因子彼此间均存在一定的关联，如S－P模式模拟的DO和BOD。

常用的河流水质模式及其选择表

常用河流水质数学预测模式有：1.河流稀释混合模式

2.河流的一维稳态水质模式

3.Streeter-Phelps模式

4.河流二维稳态水质模式

5.常规污染物瞬时点源排放水质预测模式、

6.有毒有害污染物（比重≤1）瞬时点源排放预测模式

1.河流稀释混合模式（1）点源：河水、污水稀释混合方程。对于点源排放持久性污染物，河水与污水完全混合、反映河流稀释能力的方程为：

式中：C—污水与河水混合后的浓度，mg／L；

C p—排放口处污染物的排放浓度，mg／L；

Q p—排放口处的废水排放量，mg／s。

C h—河流上游某污染物的浓度，mg／L；

Q h—河流上游的流量，mg／s；h

u

B

Q

h

⋅

⋅

=

河流完全混合模式的适用条件：

①河流充分混合段；

②持久性污染物；

③河流为恒定流动；

④废水连续稳定排放

（2）非点源方程：对于沿程有非点源（面源）分布入流的情形，可按非点源方程计算河段污染物的浓度：

式中：

W s—沿程河段内（x＝0到x＝x s）非点源汇入的污染物总负荷量，kg/d；Q—下游x距离处河段流量，m3/s；

Q s—沿程河段内（x＝0到x＝x s。）非点源汇入的水量，m3/s；

x s—控制河段总长度，km；

x—沿程距离（0≤x≤x s），km。

（3）考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型

当需要区分溶解态和吸附态的污染物在河流水体中的指标耦合，应加入分配系数的概念。

分配系数K p的物理意义是在平衡状态下，某种物质在固液两相间的分配比例。

c

X

K

p

=

式中：

c——溶解态浓度，mg/L；

X ——单位质量固体颗粒吸附的污染物质量，mg/mg ；

K p ——分配系数，L/mg 。

对于有毒有害污染物，在已知其在水体中的总浓度的情况下，溶解态的浓

度可用考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型计算：

6

101-⨯⋅+=S K c c p T 式中：

c ——溶解态浓度，mg/L ；

c T ——总浓度，mg/L ；

S ——悬浮固体浓度，mg/L ；

K p ——分配系数，L/mg 。

2.河流的一维稳态水质模式 对于溶解态污染物，当污染物在河流横向方向上达到完全混合后，描述污

染物的输移、转化的微分方程为：

（6-6）

式中：

A ——河流横断面面积：

Q ——河流流量；

c ——水质组分浓度；

D L ——综合的纵向离散系数；

S L ——直接的点源或非点源强度：

S B

——上游区域进入的源强； S K ——动力学转化率，正为源，负为汇。

设定条件：稳态（

＝0），忽略纵向离散作用，则上述微分方程的解为：

)86400exp(

0x u

K C C -⋅= 非持久性污染物，一阶反应动力学反应衰减规律

式中： K —一阶反应动力学速度，1/d ；（耗氧系数K1，复氧系数K2，沉降系数

K3，

（K1+K2），（K1+K3），对于持久性污染物，在沉降作用明显的河流中，

可以采用综合消减系数K 替代（K1+K3），这些K 都可以往里面带，很重

要的公式，只要是非持久性污染物，衰减的都是exp这个模式的）

c0—初始浓度，mg/L；

u—河流流速，m/s；

x—沿河流方向距离，m；

c—位于污染源（排放口）下游x处的水质浓度，mg/L。

3.Streeter

-Phelps模式

S－P模式是研究河流溶解氧与BOD关系的最早的、最简单的耦合模型。

它的基本假设为：

①河流为一维恒定流，污染物在河流横断面上完全混合；

②氧化和复氧都是一级反应，反应速率常数是定常的，氧亏的净变化仅是水

中有机物耗氧和通过液-气界面的大气复氧的函数。

Streeter-Phelps模式：

其中，

式中：

Q p——废水排放量，m3/s；

Q h——河流流量，m3/s；

D——亏氧量即DO f-DO，mg/L；

D0——计算初始断面亏氧量，mg/L；

D p——上游来水中溶解氧亏值，mg/L；

D h——污水中溶解氧亏值，mg/L；

u——河流断面平均流速，m/s；

X——沿程距离，m；

c——沿程浓度，mg/L。

DO f——溶解氧浓度，mg/L；

DO f——饱和溶解氧浓度，mg/L；

K1——耗氧系数，1/d；

K2——复氧系数，1/d。

①河流充分混合段；

②污染物为耗氧性有机污染物；

③需要预测河流溶解氧状态；

④河流为恒定流动；