水质数学模型分类

水质数学模型分类

按上游来水和排污随时间的变化情况：

动态模式、稳态模式

按水质分布状况：

零维、一维、二维和三维

按模拟预测的水质组分：

单一组分、多组分耦合模式

水质数学模式的求解方法及方程形式

解析解模式、数值解模式

河流水质模型

• 河流完全混合模式、一维稳态模式、S-P 模式（适用于河流的充分混合段） • 托马斯模式（适用于沉降作用明显河流的充分混合段）

• 二维稳态混合模式与二维稳态混合衰减模式（适用于平直河流的混合过程段）

• 弗罗模式与弗-罗衰减模式（适用于河流混合过程段以内断面的平均水质） • 二维稳态累积流量模式与二维稳态混合衰减累积流量模式（适用于弯曲河流的混合过程段）

• 河流pH 模式与一维日均水温模式

河流完全混合模式

C －废水与河水完全混合后污染物的浓度，mg/L

Qh －排污口上游来水流量，m3/s

C h －上游来水的水质浓度，mg/L

Qp －污水流量，m3/s

)

/()(h p h h p p Q Q Q c Q c c ++=

Cp－污水中污染物的浓度，mg/L

适用条件：（1）废水与河水迅速完全混合后的污染物浓度计算；（2）污染物是持久性污染物，废水与河水经一定的时间（距离）完全混合后的污染物浓度预测。河流为恒定流动；废水连续稳定排放

一维稳态模式

C 为污染物的浓度；Dx 为纵向弥散系数，

ux 断面平均流速；K 为污染物衰减系数

模型的适用对象：污染物浓度在各断面上分布均匀的中小型河流的水质预测BOD－DO耦合模型（S－P模型）

适用条件：河流充分混合段，污染物为耗氧有机物，需要预测河流溶解氧状态；河流为恒定流动，污染物连续稳定排放

氧垂曲线与临界点(最大氧亏值处）

S-P模式的适用条件：

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河流恒定流动；

⑤连续稳定排放

河流的简化：

●矩形平直河流、矩形弯曲河流、非矩形河流

●具体简化方法如下：

●河流断面宽深比≥20时，可视为矩形河流；

●大中河流断面上水深变化很大且评价等级较高（如一级评价）时，可以视

为非矩形河流并应调查其流场？，其他情况均可简化为矩形河流；

●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

●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。

可简化为矩形平直河流、矩形弯曲河流和非矩形河流。

大中河流各端面水深变化很大且评价等级很高时，可视为非矩形河流并应调查其流场；

河流水质水文有急剧变化处，可分段分别进行预测；河网应分段进行预测

排放规律可简化为：连续恒定排放、非连续恒定排放

排放形式可简化为：点源、面源

无组织排放可简化为面源；多个间距很近的排放口排水时，也可简化为面源；

排入小湖库的所有排放口可简化为一个；

排入河流或大湖库的两个排污口距离较近时，可简化为一个；距离较远时则应分别考虑

河口的简化

河流感潮段

受潮汐作用影响较明显的河段。可以将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 的断面作为其与河流的界线

简化方法：

除个别要求很高（如一级评价）的情况外，河流感潮段一般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三种情况，简化为稳态进行预测；

河流汇合部分可以分为支流、汇合前主流、汇合后主流三段分别进行环境影响预测。小河汇入大河时，把小河看成点源；

河流与湖泊、水库的汇合部分可以按照河流与湖泊、水库两部分分别预测其环境影响；

河口断面沿程变化较大时，可以分段进行环境影响预测；

河口外滨海段可视为海湾。

湖、库的简化

简化为大湖（库）、小湖（库）、分层湖（库）

简化方法

河口

河流交汇处

河流感潮河段

河口外滨海段

湖、库汇合处

评价等级为1级时，中湖（库）可以按大湖（库）对待，停留时间较短时也可以按小湖（库）对待；

评价等级为3级时，中湖（库）可以按小湖（库）对待，停留时间很长时也可按大湖（库）对待；

评价等级为2级时，如何简化视具体情况而定；

水深＞10m 且分层期较长（如大于30天）的湖泊、水库可视为分层湖（库）； 湖、库的简化

串联型湖泊可以分为若干区，各区分别按上述情况简化；

不存在大面积回流区和死水区且流速较快，水力停留时间较短的狭长湖泊可简化为河流。其岸边形状和水文特征值变化较大时还可以进一步分段； 不规则形状的湖泊、水库可根据流场的分布情况和几何形状分区；

自顶端入口附近排入废水的狭长湖泊或循环利用湖水的小湖，可以分别按各自的特点考虑。

污染源简化

在预测中，通常可以把排放规律简化为连续恒定排放。

对于点源排放位置的处理，有如下情况：

排入河流的两排放口的间距较小时，可以简化为一个排放口，其位置假设在两排放口之间，其排放量为两者之和；

排入小湖（库）的所有排放口可以简化为一个排放口，其排放量为所有排放量之和；

污染源包括排放方式和排放规律的简化

排放方式

点源

面源

排放规律 连续恒定排放

非连续恒定排放