地表水环境影响预测公式共19页

一、掌握常用河流水质预测模式的运用

上游、下游、重要水工建筑物附近、水文站附近、例行水质监测断面均是预测关心点。

（5）流动及混合输移进行水质预测要求河流流量平衡。因此，需要考虑较重要的支流和污染源的流量。在某种情况下还要考虑地下水排泄和地表水补给对河流流量的影响。

（6）模型中的变量和动力学机构一般水质模型按照污染物分为四类：

①持久性污染物（在环境中难降解、毒性大、易长期积累的有毒物质）

②非持久性污染物；③酸和碱（以PH表征）；④废热（以温度表示）

对于非持久性污染物，一般采用一阶反应动力学来反应衰减规律。对持久性污染物，在沉降作用明显的河段，可近似采用非持久性污染物预测模式

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

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，m 3/s ；

Q s —沿程河段内（x ＝0到x ＝x s 。）非点源汇入的水量，m 3/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）

c 0—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：

——废水排放量，m3/s；

Q

p

——河流流量，m3/s；

Q

h

D——亏氧量即DO

-DO，mg/L；

f

——计算初始断面亏氧量，mg/L；

D

D

——上游来水中溶解氧亏值，mg/L；

p

——污水中溶解氧亏值，mg/L；

D

h

u——河流断面平均流速，m/s；X——沿程距离，m；

c——沿程浓度，mg/L。

——溶解氧浓度，mg/L；

DO

f

DO

——饱和溶解氧浓度，mg/L；

f

——耗氧系数，1/d；

K

1

——复氧系数，1/d。

K

2

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；