第4章 地表水环境影响评价(三)

[e(K1K3 )t
(K1 K3)
eK2t ]
eK2t D0
式中，K3表示由沉降作用去除BOD的速度常数。
S-P修正模型——托马斯模型
例题 某河段流量Q=216×104m3/d，流速v=46km/d，
水温T=13.6℃，K1=0.94d-1，K2=1.82d-1，K3=0.17d-1。河段始端排放废水Q1=10×104m3/d， BOD5为500mg/L，溶解氧为0，上游河水BOD5为 0，溶解氧为8.95mg/L。求该河段x=6km处河水 的BOD5和氧亏值。
S-P修正模型——托马斯模型
解：河段始端混合河水的BOD5和DO为
BOD0

216 0 10500 216 10

22.124mg / L
DO0

2168.95 10 0 216 10
8.554mg / L
饱和溶解氧DOs
DOs

468 31.6 T

468 31.6 13.6
经验数据
水质模型中各类参数，如扩散系数、湍流系数、 弥散系数等，可参考相关文献资料。
K1V
对上式积分可得：
t
{W Q K1V

exp[
(Q V

K1 )t ]}
污染物平衡时浓度：
e

W
V
污染物达到指定ρ t所需时间tβ
设 t p ，
则
t

V Q K1V
ln(1 )
无污染物输入时浓度变化
无污染物输入时，W=0，则浓度随时间变化为
D

K2
K1 BOD0
[e(K1 K3 )t
(K1 K3)
eK2t ]
eK2t D0

0.94 22.124
(0.940.17) 6
1.826
1.826
[e
46 e 46 ] 1.8e 46
1.82 (0.94 0.17)
3.714mg / L
混合系数估值 经验公式 对于流量恒定、无河湾的垂直河段，如果河宽 很大，而水深较浅时，有
垂向混合系数 横向混合系数 纵向混合系数
Ez z Hu *
Ey y Hu* Ex x Hu *
泰勒公式 适用于河流与河口
Ey (0.058H 0.0065B)(gHI)1 2, B / H 100
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第三节 湖泊（水库）水质模型
湖泊水流状态
湖流
指湖水在水力坡度、密度梯度和风力等作用下 产生沿一定方向的缓慢流动。
混合
在风力和水力坡度作用下产生的湍流混合和由 湖水密度差引起的对流混合作用。
湖泊水流状态
波动
主要由风引起的，又称风浪。
波漾
在复杂的外力作用下，湖中水位有节奏的升降 变化。
湖泊水库的基本特征
水流速度慢，复氧能力
较弱；
污染物在水中的停留时
间较长；
水域相对封闭，易发生
富营养化；
水温和水质竖向分层，
会出现“翻池”现象。
完全混合模型
污染物混合和降解模型
对于停留时间长、水质基本处于稳定状态的中 小型湖泊和水库，可以采用沃兰伟德模型：
V
d
dt
W0
Q
爱尔德公式
适用于河流
Ex 5.93H (gHI )1 2
示踪试验
示踪试验法是向水体中投放示踪物质，追踪测 定其浓度变化据此计算所需要的各环境水力学参 数的方法。
对示踪物质的要求： ① 在水体中不沉降、不降解，不产生化学反应； ② 测定简单准确； ③ 经济； ④ 对环境无害。 常用示踪物质有无机盐、荧光染料和放射性同位素。
r
t
(E q ) 1
H r
r
r

E
2r
r 2
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第四节 水质模型的标定
常用的参数主要有：水文参数、弥散参数、 耗氧系数和沉降系数等。
参数的估算是建设项目环境影响预测的重要 环节，估算结果是否正确直接影响模式的精度， 可以采用实测、应用经验公式计算或借用类似水 体的经验数据等。
间，有机物降解进一步消耗水中的溶解氧。
河口河网水质模型
河口模型比较复杂，求解也较困难。 一维河口水质模型如下：
Ex

d dx
(
d
dx
)

d dx
(ux

)

r

s

0
河网计算比较复杂，一般是将环状河网中过 水量很小的河流忽略，将环状河网简化为树枝状 河网。然后采用水力学模型和水质模型耦合的计 算模型进行动态模拟。
S-P修正模型——托马斯模型
托马斯模型考虑了悬浮物沉降作用对BOD去 除的影响，适用于沉降作用明显的河流。托马斯 模型可写作：
d BOD
dt

(K1 K3 )BOD
dD
dt
K1BOD K2D
其解析式为：
e BOD
(K1K3 )t BOD0
D

K2
K1 BOD0
t

e(Q V K1 ) 0

0et
污染物浓度达到初始浓度之比为δ（即ρt/ρ0= δ ）时所需时间
11
t


ln

溶解氧模型
dDO
dt

(Q V
)
(
DO0
DO ) K2 (DOs
DO) R
卡拉乌舍夫扩散模型
对于水域宽阔的大湖，考虑稀释扩散现象的卡 拉乌舍夫模型如下：
QUAL-2E模型
QUAL-2E模型是美国环保局80年代在QUAL-2 基础上开发的多参数水质模型。
它可以模拟15种以上不同的水质组分变化，包 括水温、藻类叶绿素a、有机磷、溶解态磷、有机 氮、氨氮、亚硝态氮、硝氮等。
河口
河口是指河流流入海洋、湖泊或其它河流的 河段，分为入海河口、入湖河口、支流河口。
河口与河流的界限 在环境影响预测中，一般取落潮时最大断面平
均流速与涨潮时最小断面平均流速之差等于 0.05m/s的断面作为河口与河流的界限。
河口示例 长江口
河口示例
瓯江口
苕溪口
河口河网水质模型
潮汐对河口水质的影响：
海潮带来大量溶解氧，与水流强烈混合，使污染
物的分布趋于均匀；
潮流的顶托作用，延长了污染物在河口的停留时
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10.354mg / L
初始氧亏值D0
D0 10.354 8.554 1.8mg / L
S-P修正模型——托马斯模型
该河段6km处河水BOD5为
BOD

e(K1K3 )t BOD0

( 0.940.17 )6
22.142e 46
20.01mg / L
该河段6km处河水氧亏值为