河流纳污能力计算方法比较

控制断面设定、 不同稀释容量分配情景下的河流纳污能力计算方法， 比较其结果的差异性。以温州市飞云江 河段 为例 ， 分析 不 同计 算方 法对 河流 纳 污能 力计算 结 果 的影 响 ， 出各 种 方 法的优 缺 点 及 适 用性 ． 提 为河 流 纳
污能 力研 究提供 技 术依 据
关 键词 ： 污 口概化 ； 污能 力 ； 制 断 面 ； 排 纳 控 稀释 容 量分 配 ； 系数 分 配 法 中图分 类号 ： ２ Ｘ６ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ４ ６ ３ （０ １０ —０ ５ ０ １０ — ９ ３ ２ １ ） ０ ０ —５ ４
河段 上 水动 力条 件 和 污 染 源 的分 布不 同 ， 河段 的 各
均 匀概 化法 即认 为将 计算 河段 内的多个 排 污 口 均匀 地 概化在 河 段 内 ， 现 污 染 物 在河 段 内均 匀 分 实 布， 其概 化示 意 图见 图 ２ 。
０
纳污能力有很大差异。河流纳污能力与污染物的排 放位置及排放方式有关 ， 限定 的排放方式是确定河 流 纳 污能 力 的一个 重要 确定 因素 ｌ 。从管 理 角度 上 ８ ｊ
Ｃｏ ａ ｉｏ ｆｗａ ｅ ｎ ｉｏ ｍ ｅ ｔｃ ｐ ｃｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｎ ｍ ｅｈ ｄ ｏ ｖ ｒ ｓ ｓｅ ｍｐ ｒｓ ｎ ｏ ｔｒ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ａ ｉ ｃ ｌｕａ ｉ ｔ ｏ ｓ ｆ ｒａ ｆ ｅ ｙ ｔｍ ｙ ｏ ｉ
ＬＵ Ｙｕ．ＳＵ ｏ ｌＩ Ｂａ －ｉｌ
算 中受 污染源 概化 、 计流 量和 流速 、 设 上游 污染 物 浓
方式 对水 体纳 污 能力 计 算 的影 响 ， 比较 了这 种 影 并 响与 来水保 证 率 和综 合 衰 减 系 数 之 间 的关 系 ， 彦 王 红ｌ对水体纳污能力 的影 响参数进行 了敏感 性分 ４ Ｊ 析， 张文 志Ｌ对 一维 水质 模 型 中污 染源 概化 、 ５ Ｊ 设计 流
目标 质量 浓 度 ， ｇＬ 为 计 算 河段 的长 度 ， ｐ 为 ａ ｒ／ ； ｍ； 河段设 计 流 量 ， ３ｓ ｍ／。式 中其 他参 数 意 义 与公 式 （） １
相 同。
式 中 ： 为流经 距 离 后 的污染 物 质 量 浓 度 ， ｇ Ｌ ｆ Ｏ ｍ／ ； ． 为计 算 河 段 上 游 断 面 来 水 的 污 染 物 质 量 浓 度 ， ０ 。
（ ｏｅｅｏ ａ ｒ ｃ ｎｅ，Ｂ ｏ ｇＮ ｒ ａ ｎ ｅ ｉ ，Ｂ ｉ ｇ １０ ７ ，Ｃ ｉ ） Ｃ ｌｇ Ｗ ｔ ｉ ｃ ｌ ｆ ｅ Ｓ ｅ ｓ ｅｉ ｏ ｌ ｉ ｎｔ ＇ ｎ ｍ Ｕ ｖ ｙ ｅ ｎ ０ ８ ５ ｈｎ ａ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｂａ ｅ ｎ ｈ ｙ ｒ ｌｇｃ ｃ ｎ ｉｉｎ ｔａ ｔ ｓ ｄ ｏ ｔ ｅ ｈ ｄｏｏ ｉａ ｏ ｄ ｔ ｓ，ｗａｅ ｑ ａｉｙ ａ ｇ ｔ ， ａ ｄ ｎ － ｉ ｎ ｉｎ ｗａｅ ｑ ａｉ ｍｏ ｅｉｇ ｌ ｏ ｔｒ ｕ ｌ ｔｒ ｅｓ ｔ ｎ ｏ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｌ ｔｒ ｕ ｌ ｔ ｙ ｄｌ ｎ
考虑 ， 水域 特征 和 污染 物 降解 特 性 较 难 进 行 人 为 规 划， 但稀 释 容量 在各 个 河 段 的空 间分 配 及 污 染 物排
图 ２ 均 匀 排 放 河 段 排 污 １概 化 示 意 图 ： ３
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在 河段 内选 择一 微小 河段 ｄ 其 位置 距 河段 段 ，
放方式则可以通过规划得 到合理设置。 目前 ， 在河 流纳 污能 力计 算 中对 于 污染 物 排 放 方 式 如 何 选 取 、 水质 目标如何合理分配 ， 以及管理者如何设定控制
１ １ 一维水 质模 型 ．
度、 污染 物综 合 降解 系 数等设 计 条件 和参 数 的影 响。 李红亮等ｌ分析了水域纳污能力影响因素， ２ Ｊ 并列 出 了几 种河 流水 质模 型 。劳 国 民＿分析 了污 染源 概化 ３ ｊ
对于污染物在河流横断面上均匀混合 的中、 小
基金项 目： 国家 “ 十一 五” 科技重大专项水体污染控制与治理项 目（０ ９） ７２＿ｏ ） ２ ０Ｚ（ ５６０５ ０ 作者简介 ： 路雨 （９５ ）男 ， １８ 一 ， 北京人 ， 硕士研究 生 ， 主要研究方 向为水环境模拟和 污染控制 。Ｅｍ ｉ ｈｌｅｌ＠１６ ｅｍ －ａｌ ｏ ｓ ： ｍ ｙ ２ ．ｏ 通讯作者 ： 苏保林 ， ， 男 副教授 。Ｅｍａ ：ｕｌ ｎ ．ｄ ．ｎ — ｉ ｓｂ＠ｂｕ ｅｕ ｃ ｌ
Ｍ ： 一Ｋ ￣ ｏｘ （ Ｑ ＬＰ －ｐ ｅｐ －Ｋ
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均匀 概化 河段 纳污 能 力 的计 算公 式 为［ ： ３ ］
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２ 排 污 口概 化
通 常 情况 下 ， 同一 个 水 功 能 区划 相 应 的河 段 对 而 言， 污染物 排放 口不 规 则 地 分 布 于 河 流 的不 同断 面， 功能 区控 制 断 面 的平 均 浓 度 将 由所 有 排 污 口污
首距 离 为 ， 此 微 段 污 染 物输 运 至 ：Ｌ处 的剩 则
余质量为 ｄ 上游各微段质量降解到 ＝Ｌ断面处 ｍ，
的总 质量 迭加 设 为 ｍ， 则
ｄ ： ｅ ｐ 一Ｋ ｍ （
ｍ ：
） ｄ
（） ３
ｊｍ ［ ｅ（Ｋ ］（ ＝ １ ｘ一 ） ４ Ｌ ｄ 一ｐ ）
河流 纳 污 能 力 计 算 方 法 比较
路 雨， 苏保林
１０ ７ ） ０ ８５ （ 京 师 范 大 学 水 科 学研 究 院 ， 京 北 北
摘 要 ： 一定 水文设 计 条件 和水 质 目标前提 下 ， 在 根据 一 维 河流水 质模 型理 论 ， 讨基 于不 同排 污 口位置 、 同 探 不
ｗａｅ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ａ ｉ ｒ ｎ ｙ ｅ ｔ ｒｅ ｖｒ ｍｅ ｔｃ ｐ ｃｔ ｗｅ ａ ａ ｚ ｄ，ａ ｅ ａ ｖ ｔｇ ｓ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉｉ ｆｔｅ ｅ ｍｅｈ ｓｗｅ ｅ ｏ ｙ ｅ ｌ ｎｄ ｔ ｄ ａ ａ ｅ ，ｄ ｓ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｎ ｐ ｌｃ ｂ ｌｙ ｏ ｈ ｓ ｔｏ ｒ ｈ ｎ ｔ ｄ ｃ ｍｐａｅ ｏ ｒ ｄ．Ｔ ｓ ｐ ｏ ｉ ｅ ｈ ｅ ｈ ｉａ ａ ｉ ｒｃ ｌｕ ａｉｎ ｏ ｔｒｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ａ ｉｙ ｉ ｖ ｒ ｓ ｓｅ ． ｈｉ ｒｖｄ ｓ ｔｅ ｔｃ ｎｃ ｂ ｓｆ ａｃ ｌｔ ｆｗａｅ ｎ ｉ ｍｅ ｔｃ ｐ ｃｔ ｎ ｒ ｅ ｙ ｔｍｓ ｌ ｓ ｏ ｏ ｏ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ：ｇ ｎ ｒ ｉａ ｉｎ ｏ ｅ ｇ ｕ ｌｔ ｙ ｗｏ ｄ ｅ ｅａ ｚ ｔ ｆ ｓｗａ ｅ ｏ ｔｅｓ；ｗａｅ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ａ ｉ ｌ ｏ ｔｒ ｅ ｖｒ ｍｅ ｔｃ ｐ ｃｔ ｏ ｙ；ｃ ｎ ｒｌｃ ｏ ｓｓ ｃｉｎ；ａｌｃ ｔｏ ｆｄ ｌｔｏ ｏ ｔ ｒｓ —ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｏ ａｉｎ ｏ ｉ ｉｎ ｕ ｃ ｐ ｃｔ ａａｉ ｙ；ｃ ｅ ｃｅ ｔａ ｌｃ ｔ ｎ ｍｅｈ ｏ ｆ ｉｎ ｏ ａｉ ｔｏ ｉ ｌ ｏ ｄ
ｈ ｏ ｙ ｉ ｅｅ ｔ ｔｒｅ ｖｒ ｍｅ ｔ ｐ ｃｔ ｃ ｌｕ ａｉ ｔ ｏ ｓｆｒａｆ ｅ ｙ ｔｍ ｅ ｅｅ ａ ｎ ｄ ｂ ｏ ｓｄ ｒ ｉ ｅｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ，ｄｆ ｒ ｎ ａｅ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ａ ｉ ａｃ ｌｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｖ ｒｓｓｅ ｗ ｒ ｘ ｍｉ ｅ ｙ ｃ ｎ ｉ ｅｉｇ ｄ ｆ ｒ ｎ ｆ ｗ ｏ ｃ ｙ ｏ ｉ ｎ ｆ
ｓ ｗａ ｅ ｏ ｔｅ ｏ ｉｉｎ ，ｓ ｌｃ ｉｎ ｆｃ ｎ ｒｌｃ ｏ ｓｓ ｃｉｎ ｎ ｄ ａｌｃ ｔ ｎ ｆｄ ｌｔｏ ａ ａ ｉ ｅ ｇ ｕ ｌｔｐ ｓｔ ｓ ｅｅ ｔ ｓ ｏ ｏ ｔｏ ｒｓ —ｅ ｔ ｓ，ａ ｏ ａｉ ｓ ｏ ｉ ｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｏ ｏ ｏ ｌ ｏ ｕ ｙ．Ｔｈ ｏ ｇ ａ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｒｕ ｈ ａ ｃ ｔ ｄ ｆ ｓ
量和流速 、 上游本底浓度等设计条件 和参数对结果 的影 响 进 行 了分 析 ， 并讨 论 如 何 确定 设 计 条件 和 参 数， 阎非等＿提出了排污 口 ６ Ｊ 权重法来计算河流纳污能 力， 为河流综合 管理提供新 的思路 。周孝 德等 ［提 出 ］
了针对 控制断 面的段首控制 法 、 尾控 制法 和功能 区 段 段尾 控制法 ， 并分析 比较 了其优 缺点 。
ｈ ｅ ｕ ｊ ｉ ｎｈｕＣｔ ｈ ｉ ｅｃｓｏ ｔｅｄ ｆ ｎ ｌ ｌｉ ｍ ｔ ｄ ｎｔｅｃ ｕ ｔ ｒ ｌ ｆ ｔｅＦ ｉ ｎｉ ｇＲｖｒｎＷｅｚｏ ｉ ．ｔ ｎ ｕｎｅ ｆ ｈ ｉｅｅｔ ａ ｕａｏ ｅ ｏ ｓｏ ｈ ａｃｌｅ ｅｕ ｓｏ ｙ ａ ｎ ｅｉ ｙ ｅ ｆ ｌ ｆ ｒ ｃ ｃ ｔｎ ｈ ｌ ａｄ ｓｔ
断面 上均存 在 不 同 考 虑 ， 而 导致 不 同 的研 究 者 使 从 用 同样数 据却 得 到不 同 的纳污 能力 计算 结果 。笔 者 针对 污染 物 的排 放 方式 、 制 断 面位 置 选 择 及 稀 释 控 容量 的合 理分 配 分 别 进行 比较 研 究 ， 以更 好 地 解 决 河 流纳 污能力 计算 上 所 面Ｉ 临的有关 问题 。
ａ Ｌ ｒ ／ ； 为沿 河 段 的纵 向距 离 ， ｕ为 设 计 流 量 下 ｇ ｍ；
的断 面 平 均 流 速 ， ／ ； 为 污 染 物 综 合 衰 减 系 ｍｓＫ
数 ， ～。 Ｓ
如果计算 功能 区河段过长 ， 要把功 能 区河段 则需
分成若干个计算河段 ， 在每一个细分的计算河段应用 公式 （） 计算 纳 污能 力 ， 后再 相 加得 到整 个 功能 ２来 然
１ 研 究概 况
水 域 纳 污 能力 是 指 在设 计 水 文 条件 下 ， 种 污 某 染 物在 满足 水 功能 区水 质 目标 情 况下 能容 纳 的该 种 污染 物 的最 大数 量 … １。河 流纳 污 能力 随规 划设计 目 标 的变化 而变 化 ， 映 了特 定 水 体 污染 物 排 放 量 与 反 水质 保 护 目标 之 间 的动态 输入 响应 关 系 。其 大小 与 水体 特 征 、 质 目标及 污染 物特 性 等有关 ， 实 际计 水 在
）
（） ５
１一 ｅ ｐ 一 Ｋ ） ｘ（
区河 段的纳 污能力 ， 这样 的概化处理更 符合实 际。
２ ２ 均 匀概化 ．
１２ 纳污 能 力计算 的 影响 因素 及存 在 问题 ． 影 响纳 污 能力 的 因素 有很 多 ， 主要 包 括 水 域特 征、 污染 物 的降 解 特 性 以 及排 放 方 式 等 方 面 。水 域 特 征 主要包 括 流 速 、 量 等设 计 水 文条 件 。 由于各 流
第 ２ 卷第 ４期 ７
２１ 年 ７ ０１ 月
水
资
源
保
护
Ｖ １ ２ ｏ． ｏ ．７Ｎ ４
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Ｊ１ ０ １ ｕ ．２ ｌ
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・
５ ・
型河 段 ， 可采 用河 流一 维水 质模 型计 算纳 污 能力 ， 其
计 算 公式 为 ：
＝ Ｐｅｐ ｏｘ
＝ Ｉ Ｑｅｐ Ｋ （ ｘ （ ）一／ Ｑｅｐ 一Ｋ ） ９ ｘ（ ） （） ０ ２
（ ） 一
（ １ ）
式 中 ： 为污染 物纳 污能 力 ，／ ； 为下游 断 面水 质 ｇ ｓｐ