中国环境科学研究院
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包络线方程可得到稳定排放负荷下，河流流 量范围内每点浓度的最大值
2019/2/7
9
饮用水源地允许纳污量分析方法
水质模拟－上包线示意
临界流量
11 13 14 16 17 18 20 21 22 23 24 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 Q=7 Q=19 Q=27 Q=18 Q=44 上包线
大肠菌群（5－10月） DO(枯水时段、高水温时段） 富营养化（春、秋）
2019/2/7
设计水文条件 4
饮用水源地允许纳污量分析方法
河流非保守物质设计水文条件研究
7Q10及30Q10 设计流量的问题
用算术平均代替调和平均误差大 危险时段无法确定（流量大，有的断面反而危险）
河流非保守物质模拟的常规技术－一维稳态
多日算术平均浓度
n 1n M 1 kx C C ) a i exp( n n1 Q Q 1 i i
2019/2/7
设计水文条件
6
饮用水源地允许纳污量分析方法
非保守物质设计水文条件的安全性分析
设计流量加大，下游浓度抬升可能导致下游高功能区超标 4.5 4.0 3.5 3.0 浓度
2019/2/7
12
饮用水源地允许纳污量分析方法
浓度包络线进行容量规划可以避免安全性问题
浓度包络线模式
250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
M=1 M=3 M=5 M=7 M=9 M=11 M=13 M=15
Q=10 Q=20 Q=30
2.5 2.0
1.5 1.0 0.5 0.0 0 5 10 15 距离(km) 20 25 30
7
2019/2/7
饮用水源地允许纳污量分析方法
环境容量的概念
单水质目标（如一个湖泊以混合均匀浓度为水 质目标），一般可以采用先计算容量，再以小 于等于容量的条件分配总量的方式进行水环境 规划，其隐含的充分必要条件是：纳污总量小 于容量则水体一定达标。 多水质目标（如一个水体有多个功能区）条件 下，纳污总量与环境容量的关系为必要条件： 纳污总量大于容量则一定有功能区超标，而纳 污总量小于容量则水体不一定达标。
重现期y（年）与保证率P(%) 关系
重现期选择： 生物安全一 般取三年； 人类健康安 全根据污染 物类型确定
1 y 0.5 P0.5
2019/2/7
设计水文条件 3
饮用水源地允许纳污量分析方法
控制时段选择
径流量的年内变化 污染源污水量的年内时间变化 点源与非点源比例的关系可能形成的控制时段变 化 环境功能要求的控制时段
浓度
100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 距离 31 34 37 40 43 46 49 52 55
2019/2/7
10
37
1
5
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饮用水源地允许纳污量分析方法
水质模拟－上包线示意
12 10 8 6 4 2 0 0 10
饮用水源地允许（限制）负荷估算要点
富
国
贵阳论坛www.gywoo.com
中国环境科学研究院 2007.4
1 2019/2/7
饮用水源地允许纳污量分析方法
饮用水源地污染限制负荷计算方法设计要点
－水质目标选择 －设计水文条件选择 －计算模型选择 －容量规划方法选择
2019/2/7
2
饮用水源地允许纳污量分析方法
浓度
距离（km）
2019/2/7 13
190
饮用水源地允许纳污量分析方法
谢谢各位专家
谢谢各位
2019/2/7
14
饮用水源地允许纳污量分析方法
水系环境容量局部累加估算的局限性
上下游功能区不和谐将导致计算的反复 上下游功能区不和谐处理繁复 多个水质指标功能区协调困难 可行性差 感潮河段无法应用
2019/2/7
容量分析
8
饮用水源地允许纳污量分析方法
单源包络线方程
原模型：
M M M a C exp( k t ) exp( kx / u ) exp( bkx / Q ) i i i Q Q Q i i i
包络模型：
M M C m ax 1 /a 1 /a （abkex) Q e xm ax
2019/2/7
15
饮用水源地允许纳污量分析方法
河流混合区分析方法
简单方法
– 传统污染物：1/2河宽稀释流量，零维模型 – 有毒污染物：1/3河宽稀释流量，零维模型
模拟方法：
–
远区计算法：
平面二维解析法 平面二维累积流量法
近区计算法：
–
二维或三维紊流模型(κ-ε模型等) 稀释模型（UM、UPLUM、COMMIX、JETLAG等）
2019/2/7
16
饮用水源地允许纳污量分析方法
水质模拟－上包线模式
一维水质方程与流量及距离的关系
旧模型：
40.00
新模型： 30.00
49 43 37 31 25 19 13
浓度 20.00
7 1
距离 流量
10.00
10 40 70 100 55
0.00
2019/2/7
17
浓度
QS
20
30
流量
40
50
60
固定点位设计流量QS小于峰值流量Qmax
2019/2/7
时按容量总量分配方案执行存在超标危险
11
饮用水源地允许纳污量分析方法
总量分配合理性指数TCRI
TCRI
C
i
i
1 ， C i为权重系数， i i单项指标值，
为 0 － 1 之间的无量纲值，数值 越大合理。
Fra Baidu bibliotek 水文条件分析技术 （淡水稀释＋自净容量－ 4B3及30B10 ）
准动态可以解决稳态模型误差大形成的安全问题，但不能解决危险 时段的选择问题
2019/2/7
设计水文条件 5
饮用水源地允许纳污量分析方法
非保守物质稳态水文参数平均方法
调和平均流量
单日浓度
M M kx C kx / u ) exp( ) i exp( i Q Q Q i i i
2019/2/7
9
饮用水源地允许纳污量分析方法
水质模拟－上包线示意
临界流量
11 13 14 16 17 18 20 21 22 23 24 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
200.00 180.00 160.00 140.00 120.00 Q=7 Q=19 Q=27 Q=18 Q=44 上包线
大肠菌群（5－10月） DO(枯水时段、高水温时段） 富营养化（春、秋）
2019/2/7
设计水文条件 4
饮用水源地允许纳污量分析方法
河流非保守物质设计水文条件研究
7Q10及30Q10 设计流量的问题
用算术平均代替调和平均误差大 危险时段无法确定（流量大，有的断面反而危险）
河流非保守物质模拟的常规技术－一维稳态
多日算术平均浓度
n 1n M 1 kx C C ) a i exp( n n1 Q Q 1 i i
2019/2/7
设计水文条件
6
饮用水源地允许纳污量分析方法
非保守物质设计水文条件的安全性分析
设计流量加大，下游浓度抬升可能导致下游高功能区超标 4.5 4.0 3.5 3.0 浓度
2019/2/7
12
饮用水源地允许纳污量分析方法
浓度包络线进行容量规划可以避免安全性问题
浓度包络线模式
250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180
M=1 M=3 M=5 M=7 M=9 M=11 M=13 M=15
Q=10 Q=20 Q=30
2.5 2.0
1.5 1.0 0.5 0.0 0 5 10 15 距离(km) 20 25 30
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2019/2/7
饮用水源地允许纳污量分析方法
环境容量的概念
单水质目标（如一个湖泊以混合均匀浓度为水 质目标），一般可以采用先计算容量，再以小 于等于容量的条件分配总量的方式进行水环境 规划，其隐含的充分必要条件是：纳污总量小 于容量则水体一定达标。 多水质目标（如一个水体有多个功能区）条件 下，纳污总量与环境容量的关系为必要条件： 纳污总量大于容量则一定有功能区超标，而纳 污总量小于容量则水体不一定达标。
重现期y（年）与保证率P(%) 关系
重现期选择： 生物安全一 般取三年； 人类健康安 全根据污染 物类型确定
1 y 0.5 P0.5
2019/2/7
设计水文条件 3
饮用水源地允许纳污量分析方法
控制时段选择
径流量的年内变化 污染源污水量的年内时间变化 点源与非点源比例的关系可能形成的控制时段变 化 环境功能要求的控制时段
浓度
100.00 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 距离 31 34 37 40 43 46 49 52 55
2019/2/7
10
37
1
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饮用水源地允许纳污量分析方法
水质模拟－上包线示意
12 10 8 6 4 2 0 0 10
饮用水源地允许（限制）负荷估算要点
富
国
贵阳论坛www.gywoo.com
中国环境科学研究院 2007.4
1 2019/2/7
饮用水源地允许纳污量分析方法
饮用水源地污染限制负荷计算方法设计要点
－水质目标选择 －设计水文条件选择 －计算模型选择 －容量规划方法选择
2019/2/7
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饮用水源地允许纳污量分析方法
浓度
距离（km）
2019/2/7 13
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饮用水源地允许纳污量分析方法
谢谢各位专家
谢谢各位
2019/2/7
14
饮用水源地允许纳污量分析方法
水系环境容量局部累加估算的局限性
上下游功能区不和谐将导致计算的反复 上下游功能区不和谐处理繁复 多个水质指标功能区协调困难 可行性差 感潮河段无法应用
2019/2/7
容量分析
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饮用水源地允许纳污量分析方法
单源包络线方程
原模型：
M M M a C exp( k t ) exp( kx / u ) exp( bkx / Q ) i i i Q Q Q i i i
包络模型：
M M C m ax 1 /a 1 /a （abkex) Q e xm ax
2019/2/7
15
饮用水源地允许纳污量分析方法
河流混合区分析方法
简单方法
– 传统污染物：1/2河宽稀释流量，零维模型 – 有毒污染物：1/3河宽稀释流量，零维模型
模拟方法：
–
远区计算法：
平面二维解析法 平面二维累积流量法
近区计算法：
–
二维或三维紊流模型(κ-ε模型等) 稀释模型（UM、UPLUM、COMMIX、JETLAG等）
2019/2/7
16
饮用水源地允许纳污量分析方法
水质模拟－上包线模式
一维水质方程与流量及距离的关系
旧模型：
40.00
新模型： 30.00
49 43 37 31 25 19 13
浓度 20.00
7 1
距离 流量
10.00
10 40 70 100 55
0.00
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浓度
QS
20
30
流量
40
50
60
固定点位设计流量QS小于峰值流量Qmax
2019/2/7
时按容量总量分配方案执行存在超标危险
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饮用水源地允许纳污量分析方法
总量分配合理性指数TCRI
TCRI
C
i
i
1 ， C i为权重系数， i i单项指标值，
为 0 － 1 之间的无量纲值，数值 越大合理。
Fra Baidu bibliotek 水文条件分析技术 （淡水稀释＋自净容量－ 4B3及30B10 ）
准动态可以解决稳态模型误差大形成的安全问题，但不能解决危险 时段的选择问题
2019/2/7
设计水文条件 5
饮用水源地允许纳污量分析方法
非保守物质稳态水文参数平均方法
调和平均流量
单日浓度
M M kx C kx / u ) exp( ) i exp( i Q Q Q i i i