S-P水环境模型 蒋强1212020302
水质模型简介及实例应用
水质模型简介及实例应用
谢新宇;闫妍
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)025
【摘要】在环境影响评价中,水质模型是水环境影响预测的有效工具,它可以模拟和预测污染物在水体中随时间和空间迁移转化的过程.文章简要描述了水质模型所经历的发展阶段、分类标准和几种常见模型,并分别应用S-P模型和完全混合模型对某造纸项目的地表水环境进行了预测,旨在说明正确选择水质模型是作出准确预测结果的重要前提,同时也是改善河流水质,保护生态环境的途径之一.因此,对我国环境工作者科学地选择、使用水质模型具有一定的参考价值.
【总页数】2页(P451-452)
【作者】谢新宇;闫妍
【作者单位】河北科技师范学院生命科技学院,河北,昌黎,066600;秦皇岛思泰意达科技发展有限公司,河北,秦皇岛,066004
【正文语种】中文
【中图分类】X8
【相关文献】
1.BOD-DO水质模型多参数识别反问题的水质模型多参数识别反问题的演化算法演化算法
2.松花江水质模型简介
3.国外城市非点源径流水质模型简介
4.遗传和模
拟退火算法在水质模型参数确定中的应用简介5.星湖水动力条件及水质模型的研究Ⅱ.水质模型
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教案--第5章 水质预测模型
h
28
一维模型稳态解
一维稳态模型的解：二阶线性偏微分方程
Dx
2C x 2
ux
C x
kC
0
Dx2 ux k 0
C Ae 1x Be 2x
X＜0
X≥0
h
29
一维模型稳态解
对于不受潮汐影响的内陆河，扩散、离散相对于移流作用很小，即Dx近似 为0，所以，排污对于上游（x＜0）的浓度变化没有影响，引起排污口下游 河流污染物浓度的变化为：
ISE值是负值或越大，说明拟建项目排污对该项水质参数的污染影响越大。
h
3
第1节 预测条件的确定
预测范围和预测点位的确定
预测范围与地表水环境现状调查的范围相同或略小（特殊情况也 可略大）。预测点的数量和位置应根据受纳水体和建设项目的特 点、评价等级以及当地的环保要求确定。
h
4
预测点的确定
➢ 已确定的敏感点；
河流混合过程段长度可由下式计算（理论公式）：
河中心排放 岸边排放
x=0.1uxB2/Ey x=0.4uxB2/Ey
u x——x方向流速，m/s； B ——河流宽度，m； Ey——横向扩散系数，m2/s。
h
19
常用河流水质数学模型与适用条件
河流混合过程段长度
*河流混合过程段长度可由下式估算（经验公式）：
➢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；
➢小河可以简化为矩形平直河流；
➢河流水文特征或水质有急剧变化的河段，可在急剧变化之处分段，各段分别进 行简化。
h
6
河流简化
➢对于江心洲等按以下原则进行简化 ①评价等级为3级时，江心洲、浅滩等均可按无江心洲、浅滩情况对待； ②评价等级为2级时，江心洲位于充分混合段，可以按无江心洲对待； ③评价等级为1级且江心洲较大时，可分段进行简化，江心洲较小时可 不考虑，江心洲位于混合过程段，可分段进行简化。 人工控制河流根据水流情况可以视其为水库，也可以视其为河流，分 段进行简化。
环境影响评价 水环境影响评价水质模型
持久性污染物；
河流为非恒定流动；
连续稳定排放；
对于非持久性污染物，需要采用相应的衰减模式。
4、 河流混合过程段与水质模式选择
预测范围内的河段可以分为充分混合段，混合过程段和上游河
段。
充分混合段：是指污染物浓度在断面上均匀分布的河段，当断
面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5%时， 可以认为达到均匀分布。
①岸边排放
c(x, q)
ch
H
cpQp
M q x
exp
q 22 4M qx
exp
(2Qh q)2 4M q x
式中：q=Huy
Mq=H2uMy c(x,q)－(x,q)处污染物垂向平均浓度，mg/L； Mq－累积流量坐标系下的横向混合系数； 适用条件：
弯曲河流、断面形状不规则河流混合过程段；
，
t
0 e t
eQ V K1 t 0
如 t 0
,则 t
1
ln 1
溶解氧模型
dDO dt
Q V
(DO0
DO)
K2
DOs
DO
R
其中
R rA B
（上模型方程没有考虑浮游植物的增氧量和排入湖或库的废水 带入的氧量。）
习题：P101： 3
4－4 水质模型的标定
混合系数估值
经验公式 • 流量恒定、河宽大、水较浅、无河湾的顺直河流：
M y xu
exp(
uy2 4M y x
)
exp
u2B
4M y
y x
2
2、非岸边排放
c(x,
y)
exp
K
x 86400u
c h
S-P模型的应用
S-P 模型的应用S-P 模型可以说是河流水质模型中使用最广泛、研究最深入的数学模型。
通常可使用该模型进行以下计算（以下只有第1、6两个应用可以使用数值解）：1、 求x 处的DO 和BOD 浓度只需直接使用S-P 模型的解析解或数值解即可。
2、 求最小溶解氧值o c除了O'Connor 修正式，其它S-P 模型都可用直接使用解析式求出溶解氧浓度最小处的x c 、Dc 和o c 。
对O'Connor 修正式，由计算机用迭代法求出x c 、Dc 和o c 。
由S-P 模型或其修正式，下列式子是成立的：（1）),,,(00c D u K f x c= （2）),,,,(00c D u K x f o c c =（3）),,,,(00D u K o x f c =3、 已知排放口下游全部河段允许的最小溶解氧值o min ,求允许的BOD 最大起始浓度c 0,max此问题相当于：求起始浓度c 0,max ，使最小溶解氧值o c 等于控制值o min 。
可以由计算机使用迭代法求出。
方法如下：第一步，取x=1000,o=o min 代入),,,,(00D u K o x f c =求得c 0。
第二步，取),,,(00c D u K f x c=求出x c 。
第三步，如果x c =x,则说明o c =o min ，则c 0,max =c 0,计算结束。
否则取取x=x c ,o=o min 代入),,,,(00D u K o x f c =求得c 0,再返回第二步。
4、 已知排放口下游L 长度的河段内允许的最小溶解氧值o min ,求允许的BOD 最大起始浓度c 0,max与上一问题不同，只要能保证在排放口下游的L 长度内溶解氧不低于o min 即可，至于在L 长度之外的河段，则不管有没有低于o min 。
可用下面的方法迭代求出：第一步，以o=o min ,x=L 代入),,,,(00D u K o x f c =求出c 0,再由),,,(00c D u K f x c =求出x c 。
S-P水环境模型 蒋强1212020302
2.S-P 模型
S-P 模型的基本方程为：
x c c 0 exp K1 86400 u
DO=DOf-D
D
K 1c 0 K 2 K1
x x x exp K 2 D 0 exp K 2 exp K1 86400 u 86400 u 86400 u
D 0 K 2 K 1 1 c K 0 1
【实验结果与数据处理】
见附表
3.S-P 模型的临界点
根据 S-P 模型绘制的溶解氧沿程变化曲线称为氧垂曲线，如图所示。氧垂曲线的最低点 C 称为临界氧亏点，临界氧亏点的亏氧量称为最大亏氧量 Dc。沿河水流动方向，最大亏氧量 Dc 和临界氧亏点距污水排放口的距离 xc：
xc
86400 u K2 ln K 2 K1 K1
实验原理streeterphelps模型简称sp模型是研究河流水质最早的数学模型建立了河流中主要的耗氧过程bod耗氧与复氧过程大气复氧之间的耦合关系sp模型迄今仍得到广泛的应用也是研究各种修正模型和复杂模型的基础
环境工程学实验报告
实验题目 班级
S-P 水环境模型 资 环 12 级3班
组别
日期
2014/11/13 实验型
4组
姓名
蒋强
类型
【实验目的】
一、掌握建立 S-P 水环境模型的重要意义、目的和方法。 二、熟悉利用 excel 进行 S-P 水环境模型计算的方法。
【实验原理】
Streeter-Phelps 模型（简称 S-P 模型）是研究河流水质最早的数学模型，建立 了河流中主要的耗氧过程（BOD 耗氧）与复氧过程（大气复氧）之间的耦合关系， S-P 模型迄今仍得到广泛的应用，也是研究各种修正模型和复杂模型的基础。
基于改进的S-P模型河道降解及纳污能力研究
基于改进的Ｓ－Ｐ模型河道降解及纳污能力研究张静（辽宁省朝阳水文局，辽宁朝阳１２２０００）中图分类号：Ｘ５２ 文献标志码：Ｂ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５３６６．２０２０．０６．１０摘要：结合改进的Ｓ－Ｐ模型对朝阳地区河道降解及纳污能力进行计算。
结果表明：应用改进的Ｓ－Ｐ模型进行计算，朝阳地区主要污染物降解系数计算误差平均降低１２．７％和１６．２％。
相比于现状年，通过采取水环境保护治理措施，朝阳地区远景年和规划年ＢＯＤ５纳污能力提升率为３４．９％～７５．８％，ＣＯＤ纳污能力提升率为２３．４％～８５．３％。
关键词：改进的Ｓ－Ｐ模型；污染物降解；计算精度；纳污能力 当前，河道水环境保护是社会关注的热点。
河道降解及纳污是河道水环境保护规划治理的重要指标。
在河道降解及纳污计算研究成果中，Ｓ－Ｐ模型由于计算不同类别河道降解物浓度，在河道降解及纳污能力计算中应用效果较好，但是传统的Ｓ－Ｐ模型在河道水质边界处理中存在临界负值，使得其计算精度不足。
为此有学者针对传统Ｓ－Ｐ模型的局限性，进行相应的改进，并将其应用于河道降解及纳污能力计算中。
结合改进的Ｓ－Ｐ模型对朝阳地区水功能区水质特征进行河道降解及纳污能力的计算，研究成果对于同类型河道生态保护具有重要的参考价值。
１ 改进的Ｓ－Ｐ模型原理Ｓ－Ｐ模型采用非线性模型对污染物降解浓度进行演算，详见公式（１）、（２）。
Ｌｔ＋ｖ Ｌ ｘ＝－Ｋ１ＬＣ（１） Ｃｔ＋ｖ Ｃ ｘ＝－Ｋ１ＬＣ＋Ｋ２（Ｃｓ－Ｃ）（２）式中：ｘ为河流降解段主要计算的污染物浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｋ１、Ｋ２为河流污染物降解参数；ＣＳ为河流水体的降解浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｃ为水体中有机物溶解状态的浓度，ｍｇ／Ｌ；ν为水流流速，ｍ／ｓ；ｔ为演算时间段，ｈ。
改进的模型对其临界负值进行改进计算，采用特征值进行判定，见公式（３）。
Ｃｓ＝Ｃｓ－（Ｃｓ－Ｃ０）ｅ－ｋ２ｘｃ／ｖ＋Ｋ１Ｌ０Ｋ１－Ｋ２（ｅ－ｋ１ｘｃ／ｖ－ｅ－ｋ２ｘｃ／ｖ）≤０（３）式中：Ｌ０为河段起算的初始距离长度，ｋｍ；Ｃ０为污染物降解的初始计算浓度；ｘｃ为污染物降解衰减的水体溶解氧的浓度，ｍｇ／Ｌ。
S-P概化模型在临沂水功能区纳污能力分析中的应用
排 污 口排 放 方 式的 前提 下 ， 量分析 计 算 出水功 能 区纳 污能 力 ， 定 为水 功 能 区污染 物 总量控 制和 水质 管理 提供 科 学依 据 。 关 键词 ： 维 水质模 型 ； 污能 力 ； 一 纳 水功 能 区 ； 临沂 市 中图分 类号 ： ３ ．１ Ｘ ２０ ２ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０４ ６３ （Ｏｒ）３０２ —３ １０ —９３２Ｃ ０ —０７ ０ ７
Ａｐｐｉａ ｉｎ ｆＳ－ ｇ ｎ ｒ ｌｚ ｄ ｍ ｏ ｅ ｏ ａ ｌｓｓｏ ） ｒ ｅ ｖｒ ｎｍ ｅ ｔｌｃ ｐａ ｉ ｉ ｌ ｔｏ ｏ Ｐ ｅ ｅ ａｉｅ ｄ ｌｔ ｎａｙ ｉ ｆ、ｒ ｅ ｎ ｉｏ ｃ ｌ ａ ｎ ａ ａ ｃｔ ｎ ｙ
Ｌｉ ｙ ） ｒ ｆ ｎｃ ｉ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ、 Ｉ ｌ ｕ ｔｏ ｒ ａ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｂ ｓ ｄｏ ｅｃ ｎ ｉ ｏ ｆ ａｅ ｎ ｔ ｎａｅ ｉｙ ｉ ｎ ｅｓ ｌ ｅ 一 － ａｅ ｕ ｌ ｄ ｌ ｈｅ ｂ ｔ ｃ ： ａｅ ｎ ｔ ｏ ｄｔ ｎｏ ｔ ｆ ｃｉ ｒａｉ Ｌｎ ｉ ｔ ａ ｄｔ ｉ ｉ ｄ １Ｄ Ｓ Ｐ ｗ ｔｒｑ ａｉ ｍｏ ｅ，ｔ ｒ ｈ ｉ ｗ ｒｕ ｏ ｎ Ｃｙ ｈ ｍｐ ｆ ｉ ｙ ｔ ｒｌｔ ｎ ｈｐ ｂ ｔｅ ｎｔｅｄｓｈ ｒｅｏ ａｅ ｏ ｔ ｎ ｔ ｄｗ ｔｒｑ ａｉ ａ ｓ ｂｉｈ ．Ｕ ｄ ｒｔｅｃ ｎ ｉｏ ｕｒｎ ｅａｉ ｓ ｉ ｅｗ ｅ ｉ ａｇ ｆ ｔｒ ｎａ ａ ａｅ ｕ ｌ ｗ ｓｅｔ ｌ ｅ ｏ ｈ ｃ ｗ ｃ ｍｉｎ ａ ｎ ｙ ｔ ａ ｓｄ ｎ ｅ ｄｔ ｎｏ ｃｒｅ ｔ ｈ ｏ ｉ ｆ ｓ ｔ，ｗａｅ ａｉ ｏ ｌ ｄ ｓ ｎ ｄ ｗ ｔｒｑ ａ ｔ ， ｂ ｃ ｇｏ ｎ ｏ ｄｔ ｎ ｏ ａｅ ａｉ ， ｔｅ ｌｃｔ ｎ ｏ ｉ ｈ ｒｅ ｔｅ ａ ｔｒｑ ｌ ｇ ａ， ｅｉ ｅ ａｅ ｎ ｉ ｕ ｙ ｔ ｇ ｕ ｙ ｔ ａ ｋ ｒｕ ｄ ｃ ｎ ｉｏ ｗ ｔｒｑ ｌ ｉ ｆ ｕ ｙ ｔ ｈ ｏ ａｉ ｄｓ ａｇ ｏ ｆ ｃ ｏ ｔ ｌ ｄ ｔｅｗ ｙｏ ｉ ｈ ｒｅ ｔｅ ｗ ｔｒｅ ｖｒｎ ｎａ ａ ａ ｉ ｆａ ｃｒ ｉ ａｅ ｎ ｔ ｎ ａｅ ａ ｅ ｃ ｃｌｔ ｕｆ ｌ ａ ａ ｆｄｓ ａｇ ， ｈ ａｅ ｎ ｉ ｍｅ ｔｌｃｐ ｃｔ ｏ ｅｔ ｎ ｗ ｔｒｆ ｃｉ ｒａ ｃｌ ｂ ａ ｕａｅ ａ ｓｎ ｈ ｃ ｏ ｙ ａ ｕ ｏ ｌ ｌ ｄ
地表水水质模型概述
地表水水质模型概述冯启申;朱琰;李彦伟【摘要】近些年来,我国水环境问题日益凸显,借助水质模型对水污染问题进行研究,并为相关管理和规划提供技术支持已经成为水环境研究的热点.本文阐述了地表水水质模型的概念、发展以及分类,介绍了几种当前比较成熟的地表水水质模型,并对地表水水质模型的未来发展做了展望.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2010(017)002【总页数】4页(P1-4)【关键词】地表水;水质模型;S-P模型【作者】冯启申;朱琰;李彦伟【作者单位】河海大学水文水资源学院,南京,210098;河海大学水文水资源学院,南京,210098;河海大学水文水资源学院,南京,210098【正文语种】中文【中图分类】X143;P333地表水水质模型［1］是描述各种污染物质在地表水体中混合和输运、在时间和空间上的迁移转化规律以及各影响因素相互关系的数学方程，它是地表水环境污染治理规划决策分析的重要工具和有效手段，在地表水质预测、水环境容量研究中起着重要作用。
地表水水质模型是一种数学描述，在其对地表水水质进行研究分析的过程中涉及到许多物理、化学和生物过程，因而比较复杂，研究过程中需要根据需求选择因子与研究方法，建立不同的模型。
最近几十年来，各种地表水水质模型不断涌现，发展日臻成熟，为地表水水质的研究工作提供了基础。
随着人工神经网络技术、3S技术以及虚拟技术等的不断发展以及与地表水水质模型的进一步结合，极大地促进了地表水水质研究技术和水环境管理技术的发展，为水环境规划与管理工作提供了强有力的技术保障和支持。
1.1 地表水水质模型的发展1925年，Streeter和Phelps建立了S-P模型，从此人们对地表水水质的研究开始借助和发展地表水水质模型，到现在的80余年中，地表水水质模型的研究内容与方法已经不断深化与完善。
地表水水质模型的发展大体可分为如下3个阶段［2］：（1）第一阶段（20世纪20年代中期到70年代初期），是地表水水质模型发展的初级阶段。
河流水质模型05
ux
ux
K N L N 0[e x K N px)(ex K p2x ()]
K NK 2
ux
ux
李光炽
水质模型
DD 0exp K u2 x(x)Kc K K cL 3c 0K2[ex K pcu (xK 3x)exp K ux2(x)]
KNLN0 [ex K pNx ()exp K2(x)]
由此可解得C为
C C0
1 K1V /Q
或
C C0
1 K1t
其中t=V／Q，称滞留时间。
水质模型
李光炽
水质模型
李光炽
水质模型
将零维模型应用于实际河流的稳态水质模型 或预测时，首先需要将河流分成若干河段， 每一河段再划分为长度为x的若干微段，每 一个微段即视为一个完全混合的反应器
C m C m 1 /1 ( K 1 x /u ) C 0 /1 ( K 1 x /u ) m
李光炽
水质模型
ux ddLx(K1K3)L
uxd dO xK1LK2(O sO ) 以上修正式也称Thomas修正式。其中K3为负值 时表示BOD沉淀物的再悬浮。K3的量值一般在 －0.36～0.36d－1之间变化。
李光炽
水质模型
当边界条件为 x 0， L L0 ， O O0 时，
李光炽
水质模型
(2)从竖向充分混合起至河流横向开始充分混 合为止。天然河流的河床一般是宽浅型的， 宽深比大于10。达到横向混合所需要的河段 长度比达到竖向混合所需要的河段长度大得 多，河越宽则所需距离就越大，可达几公里、 几十公里，对于大河甚至达上百公里。
李光炽
水质模型
(3)从横断面上开始充分混合以后的阶段。在 这个阶段，河流断面上各点水质浓度的偏差 远比各横断面间的断面平均浓度偏差小。因 此，一般只需考虑断面平均浓度沿河流纵向 的变化就可以了。 从排放口至第三混合阶段开始之间的距离L可 按下式估算：
第七章 水质模型
QUAL2K相对于QUAL2E模型而言，它不仅适用于混合的枝状河 流系统，而且允许多个排污口、取水口的存在以及支流汇入和流
出，尤其对藻类、营养物质、光三者之间的相互作用进行了矫正，
并在模拟过程对输入和输出等程序有了进一步改进，主要增强功
能包括计算功能的扩展、新反应因子的增加,如藻类BOD、反硝
化作用和固着植物引起的DO变化。对于任意一种水质组分,有:
水质模型研究的深 化、完善与广泛。 考虑水质模型与面 源模型的对接,并 采用多种新技术方 法,如:随机数学、 模糊数学、人工神 经网络、专家系统 等。
四、建立水质模型的基本步骤
调查研究，获取资料 模型的一般性质研究 初步建立模型 模型验证 模型应用
§6-2 河流水质模型
一、BOD-DO耦合模型（S-P模型）及其修正模型
k1 x / u
S-P适用的5个条件
a、河流充分混合段； b、污染物为耗氧性有机污染物； c、需要预测河流溶解氧状态； d、河流为恒定流动； e、污染物连续稳定排放。
25 20 15 10
L mg/L DOmg/L
DOmg/L
L mg/L
5 0 0
氧垂曲线示意图
2
4
6
8
10 X km
(四)奥康纳模型
LC u (k1 k3 ) LC x LN u k N LN x D u k1 LC k N LN k 2 D x
kN—硝化BOD耗氧系数，1/d；
( k1 k3 ) x / u L L e 其解析解为: C 0C kN x /u L L e N 0N k1 L0 ( k1 k3 ) x / u k2 x / u k2 x / u D D e ( e e ) 0 k2 k1 k3 k L N 0 N (e k N x / u e k2 x / u ) k2 k N
基于水动力–水质模型的玄武湖水治理研究
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(10), 1253-1262Published Online October 2023 in Hans. https:///journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2023.1210146基于水动力–水质模型的玄武湖水治理研究黄洪，马斌，张卓，王兴贤西京学院土木工程学院，陕西西安收稿日期：2023年9月19日；录用日期：2023年10月10日；发布日期：2023年10月20日摘要随着现代化进程的不断加快和经济的快速发展，许多环境问题越来越突出，人们日常生活、生产及生态用水需求愈来愈大，中国水资源人均可支配量少且分布不均。
人工湖在城市建设和在社会发展进程中有发挥着十分重要的作用，但因其自我修复的能力太差又缺乏科学有效的管理和保护，导致许多人工湖的污染严重、水质差，这对人们的生活质量和可持续发展产生了严重影响。
本文依托玄武湖水利风景区2021年度生态补偿项目及南京市玄武湖北湖东部疏浚及生态修复工程项目，以玄武湖为研究对象，对玄武湖的工程概况并通过选择pH值、溶解氧指数(DO)、生化需氧量指数(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷指数(TP)和高猛酸盐指数等6个常见水质指标对其进行检测仿真研究，然后建立了玄武湖的二维水动力和水质模型，对玄武湖及相似湖泊的水管理与管理具有良好的参考价值，对水生态文明城市建设具有参考价值。
关键词水治理工程，水动力模型，ECO Lab水质模型Research on Water Treatment of XuanwuLake Based on Hydrodynamic-Water Quality ModelHong Huang, Bin Ma, Zhuo Zhang, Xingxian WangSchool of Civil Engineering, Xijing College, Xi’an ShaanxiReceived: Sep. 19th, 2023; accepted: Oct. 10th, 2023; published: Oct. 20th, 2023AbstractWith the continuous acceleration of modernization and rapid economic development, many envi-黄洪等ronmental problems have become more and more prominent, people’s demand for water for daily life, production and ecology is getting greater and larger, and the per capita disposable amount of water resources in China is small and unevenly distributed. Artificial lakes play a very important role in urban construction and social development, but because of their poor self-healing ability and lack of scientific and effective management and protection, many artificial lakes have serious pollution and poor water quality, which has a serious impact on people’s quality of life and sus-tainable development. Relying on the 2021 ecological compensation project of Xuanwu Lake Wa-ter Conservancy Scenic Area and the dredging and ecological restoration project in the eastern part of Nanjing Xuanwu Lake North Lake, this paper takes Xuanwu Lake as the research object, and selects the engineering overview of Xuanwu Lake and selects six common water quality indi-cators, including pH, dissolved oxygen index (DO), biochemical oxygen demand index (COD), am-monia nitrogen (NH3-N), total phosphorus index (TP) and hyperviolent acid index, and then estab-lishes a two-dimensional hydrodynamic and water quality model of Xuanwu Lake. It has good ref-erence value for water management and management of Xuanwu Lake and similar lakes, and has reference value for the construction of water ecological civilization city.KeywordsWater Treatment Projects, Hydrodynamic Model, ECO Lab Water Quality ModelThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言水动力学是一门研究流体表面等流动状态和运动规律及其与边界面之间相互作用的学科。
水环境数学模型-第五章-河流水质模型
河流水质模型是近十几年来研究得比较广泛且较深入的课题，并将研究 的水质模型比较成功地用于河流、流域的水质规划和管理。如 QUAL-Ⅱ是应 用得较成功的一个例子。目前使用的许多水质模型是在 S-P 模型的基础上加 以修正而获得的。 水质模型可用于估计在稳态条件下，即水质和水量不随时间变化的条件 下水质的变化行为。 同时亦可用于估计动态条件或随时间而改变时水质状况。 我们可用许多参数，如 BOD、DO、SS，大肠杆菌以及其他影响水质的因素来 描述和评价水体的质量。本章以 S-P 方程开始介绍各种类型的水质模型，同 时介绍若干计算实例以及确定模型中各参数的方法。通过本章介绍，使读者 能掌握模型的一般解法和使用条件，同时能较好地掌握模型中参数识别的各 种方法。 5.1 Streeter-Phelps 模型的基本形式
在稳态条件下，
డ
ݑడ௫ ൌ ܦడ௫ మ െ ܭଵ ܮ ܭଶ ሺܱ௦ െ ܱሻ ሺܲ െ ܴሻ
డை
డమ ை
（5-14）
ݑడ௫ ൌ െሺܭଵ ܭଷ ሻ ܮ ܵ ⁄ܣ
（5-15）
ݑ
డ௫
డ
ൌ െሺܭଵ ܭଷ ሻ ܮ ܵ ⁄ܣ
ಽ BOD： ܮൌ ܮ ܨଵ ቂ ൗሺܭଵ ܭଷ ሻቃ ሺ1 െ ܨଵ ሻ
ቀ݁ ିሺభ ାయ ೠ െ ݁ ିమ ೠ ቁ
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（5-23）
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DO： ቂ
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ܦ ൌ ܦ ܨଶ െ ሺ
（5-25）
或
భ ௌಽ ቃ ሺ1 మ ሺభ ାయ ሻ భ
水环境评价模型综述
水环境评价模型综述
潘日华
【期刊名称】《广东化工》
【年(卷),期】2010(037)005
【摘要】水环境评价模型是用数学的手段来建立水环境中污染变化的规律.文章对水环境评价模型进行了概述.主要分为两大类,一类是确定性水质模型,包括:QUAL水质模型、WASP模型、MIKE模型、非点源污染模型、SWMM模型、HSPF模型、SWAT模型;另一类是不确定性水质模型,包括:马尔可夫模型、灰色模型、人工神经网络模型、层次分析模型.水环境评价模型的综述主要为环评工作者提供水质环评
方法做参考.
【总页数】3页(P299-300,310)
【作者】潘日华
【作者单位】茂名市环境科学研究所,广东,茂名,525000
【正文语种】中文
【中图分类】X
【相关文献】
1.构建辽河流域水环境安全监控与监测体系为水环境改善提供科技支撑r——水专项"辽河流域水环境安全监控与监测体系建设"课题成果综述 [J], 辽河流域水环境
安全监控与监测体系建设课题组
2.基于模糊综合评价模型的郑州市东风渠水环境质量评价研究 [J], 张二丽;汪太行;王玉龙;冯宇
3.关于流域水环境生态安全评价模型的探讨 [J], 王群
4.关于流域水环境生态安全评价模型的探讨 [J], 王群
5.Markov约束下受污染水环境生态风险评价模型研究 [J], 谢巍
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汉江下游河段水质生态模型及数值模拟
。河流因其ຫໍສະໝຸດ Ξ 收稿日期 :2001 - 10 - 26 ; 修回日期 :2002 - 01 - 07 基金项目 : 湖北省自然科学基金 (2001ABB048) 资助项目 . ) ,女 ,四川省绵阳人 ,讲师 ,博士生 ,主要从事环境生态学 、 作者简介 : 彭 虹 (1966～ 水环境学方面的研究 .
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自身特点 ,发生富营养化现象很少见 ,因而研究河流 水质问题时很少考虑生态因素 。 1981 年 Patteron 提 出了适用于动态水体中的藻类生长 、 溶解氧和营养 物质 变 化 的 生 态 模 型 , Riley 和 Stefan ( 1988 ) 及 Hamitton 和 Schladow ( 1997 ) [ 7 ] 对此模型进行了发 展和完善 。Monzur Alam L mteaz 和 Takashi Asae2
Cz Kpz + C4 C8 f ( C4 )
- K12θ 12
T - 20
f ( C6 ) C1 f ( C6 ) C 1
( 8)
( 2) 磷循环 :
S K3 = K83θ 83
T - 20
S K2 = K12θ 12
T - 20
- G Pl C4 ( 1 - PN H4 ) A N C
( 9)
物理意义 水位 断面面积 流量 断面平均水深 糙率 水质成分 边界负荷强度 浮游植物内出生率 浮游动物捕食率 水体中氨氮含量 水体中有机磷含量 BOD 含量 水体中有机氮含量 浮游植物光合作用饱和光强 水体消光系数 温度系数 浮游植物非捕食死亡率 浮游动物捕食率温度系数 内源性氮 有机磷对无机磷转化率系数 个水质成分有效沉降率 植物生长摄取氮米氏常数 复氧系数 复氧系数 磷相对碳的转化率 复氧系数 藻类的氮碳比 硝化反应极限半饱和常数 硝化系数 有机氮的矿化系数 浮游植物呼吸作用的氧碳比 死亡浮游植物转化无机氮的化率
水环境系统模型PPT课件
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二维流场中的分布特征 对于二维稳态的污染物分布，如果令
即在排污点下游X断面上污染物在横向 呈正态分布。
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三、天然水体水质数学模型（考虑多污染指标因
素）
1、河流中的基本水质问题。
一是由其自身的运动变化规律决定的， 如：放射性物质的蜕变。
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另一种是在环境因素的作用下，由 于化学的或生物的反应而不断衰减。如： 可生化降解的有机物在大气或水体中的微 生物作用下的氧化分解过程。试验和实际 观测数据都证明，该衰减符合一级反应动 力学规律，即：
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2、环境质量基本模型（现象模型中扩散方程的进一步简
Kc——BOD降解速度常数，与温度有 关。
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K K θ ， c，T=
T-20 c，20
θ在1.047左右（T=100~350C）
系来估K计c可。由试验室中测定生化需氧量和时间关
生
河流中BOD衰 物降解还包括沉
减速 淀作
度常 用（
数KsK）r故不：仅
包括
Kr=Kc+Ks， Kr可由下式估算：
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（二）一维河流水质模型的解析解 1、稳态模型：
（C为对时间对断面的平均值） 若边界条件为：
C |x=0=C0
C |x =∞=C0
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则解为：
一般来说，非潮汐河流其弥散作用影 响很小，即Dx=0，则控制方程为：
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2、瞬时源一维方程解析解：（非稳态） 对于瞬时突然排放污染物的情况，方
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DO f
486 31.6 T
式中：c—河流的 BOD 沿程浓度，mg/L； co—计算初始断面的 BOD 浓度，mg/L； k1—河流的 BOD 衰减(耗氧)速度常数，1／d； x—河流的沿程距离，m； u—河流断面平均流速，m／s； D—河流的亏氧量，mg/L； DO—计算初始断面的亏氧量，mg/L； DO—河流的溶解氧浓度，mg/L； DOf—河流的饱和溶解氧浓度，mg/L； k2—河流的复氧速度常数，1／d； T—河水的温度，℃。
D 0 K 2 K 1 1 c K 0 1
【实验结果与数据处理】
见附表
环境工程学实验报告
实验题目 班级
S-P 水环境模型 资 环 12 级3班
组别
日期
2014/11/13 实验型
4组
姓名
蒋强
类型
【实验目的】
一、掌握建立 S-P 水环境模型的重要意义、目的和方法。 二、熟悉利用 excel 进行 S-P 水环境模型计算的方法。
【实验原理】
Streeter-Phelps 模型（简称 S-P 模型）是研究河流水质最早的数学模型，建立 了河流中主要的耗氧过程（BOD 耗氧）与复氧过程（大气复氧）之间的耦合关系， S-P 模型迄今仍得到广泛的应用，也是研究各种修正模型和复杂模型的基础。
【实验器材】
电脑一台、Office 软件
【实验步骤】
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.河流稀释混合模式
水质完全混合数学表达式：
c0 D0
Qpcp Qh ch Qp Qh Qp Dp Qh Dh Qp Qh
3
式中：Qp—污水排放量，m /s； cP—污染物排放浓度，mg/L； DP—污水中溶解氧亏量，mg/L； Qh—上游来水流量，m /s； ch—上游来水污染物浓度，mg/L； Dh—上游来水中溶解氧亏量，mg/L；
3
2.S-P 模型
S-P 模型的基本方程为：
x c c 0 exp K1 86400 u
DO=DOf-D
D
K 1c 0 K 2 K1
x x x exp K 2 D 0 exp K 2 exp K1 86400 u 86400 u 86400 u
3.S-P 模型的临界点
根据 S-P 模型绘制的溶解氧沿程变化曲线称为氧垂曲线，如图所示。氧垂曲线的最低点 C 称为临界氧亏点，临界氧亏点的亏氧量称为最大亏氧量 Dc。沿河水流动方向，最大亏氧量 Dc 和临界氧亏点距污水排放口的距离 xc：
xc
86400 u K2 ln K 2 K1 K1