水质模型

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点源一维模型的应用条件
• 如果河段长度大于下列计算的结果时， 可以采用一维模型进行模拟：
(0.4 B 0.6a)uB L (0.058H 0.0065B) gHI
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混合过程段长度计算 [重点]
混合过程段的长度可由下式估算 ：
(0.4 B 0.6a)uB L (0.058H 0.0065B) gHI
一般用于持久性污染物
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稳态条件下的河流的零维模型
C0 C0 C x 1 kt 1 k( ) 86400u
式中：C－流出河段的污染物浓度，mg/L; C0-完全混合模型计算出的浓度值， mg/L; x－河段长度，m。 k-污染物的衰减速率常数 1/d； u－河水的流速，m/s; t－两个断面之间的流动时间。
答案：21 mg/L
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2、一维模型
适用于符合一维动力学降解规 律的一般污染物，如氰、酚、有机 毒物、重金属、BOD、COD等单项指 标的污染物。
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一维模型适用条件
一维模型适用的假设条件是横向 和垂直方向混合相当快，认为断面中 的污染物的浓度是均匀的。或者是根 据水质管理的精确度要求允许不考虑 混合过程而假设在排污口断面瞬时完 成充分混合。
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稳态条件下基本模型的解析解
• 什么是稳态？
在环境介质处于稳定流动状态和污染 源连续稳定排放的条件下，环境中的污染 物分布状况也是稳定的。这时，污染物在 某一空间位置的浓度不随时间变化，这种 不随时间变化的状态称为稳定。
参看P119+120
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1、零维模型
式中，L－混合过程段长度； B－河流宽度； A－排放口距岸边的距离（0=<a<0.5B）; u－河流断面平均流速； 当河段长度大 H－平均水深； 于L，可采用0 g －重力加速度， 9.81 m/s2 ； 维或一维模型 I－河流坡度。
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采用几 维模型 的依据
例题
某河流预测河段平均宽度50.0米，平均水深＝1.2 米，河底坡度0.90/00，平均流速0.1m/S，排放口 到岸边距离0米，混合过程段长度是多少米？
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例题2：河流的零维模型 P135 4
• 有一条比较浅而窄的河流，有一段长1km的河 段，稳定排放含酚废水1.0m3/s;含酚浓度为 200mg/L，上游河水流量为9m3/s，河水含酚浓 度为0，河流的平均流速为40km/d，酚的衰减 速率常数k＝2 1/d，求河段出口处的河水含酚 浓度为多少？
• 零维是一种理想状态，把所研究的 水体如一条河或一个水库看成一个 完整的体系，当污染物进入这个体 系后，立即完全均匀的分散到这个 体系中，污染物的浓度不会随时间 的变化而变化。
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河流零维模型的应用条件
对于较浅、较窄的河流，如果不考虑 污染物的降解项时，当满足符合下面两个 条件之一的环境问题可化为零维模型： （1）河水流量与污水流量之比大于20； （2）不需要考虑污水进入水体的混合距离。
水质模型按 空间维数分类
零维水质模型
一维水质模型
二维水质模型
三维水质模型
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水质模型维数的选择
• • • • 零维：3个方向都不考虑 一维：仅考虑纵向 二维：考虑纵向、横向 三维：3个方向都考虑
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污水注入点
完全混合点
背景段
混合段
均匀混合段
L
混合段总长度 污水注入点 背景段 均匀混合段 既是污水注入点，也是完全混合点
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河流的一维模型 [考虑弥散的一维稳态模型]
u C C0 exp[ (1 m) x] 2D
4k1D m 1 86400u 2
• 式中：C－下游某一点的污染物浓度， mg/L ； C0－完全混合断面的污染物浓度， mg/L；
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完全混合模型适用条件
• 稳态：河流；排污 • 下游某点废水和河水在整个断面上 达到了均匀混合 • 持久性的污染物 • 该河流无支流和其他排污口进入
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例题1：完全混合模型 P135 3
• 计划在河边建一座工厂，该厂将以2.83m3/s的 流量排放废水，废水中总溶解固体（总可滤残 渣和总不可滤残渣）浓度为1300mg/L，该河流 平均流速为0.457m/，平均河宽为13.72m，平均 水深为0.61m，总溶解固体浓度为310mg/L，如 果该工厂的废水排入河中能与河水迅速混合， 那么总溶解固体的浓度是否超标（设标准为 500mg/L）？
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一维模型适用的两种条件
适用1
背景段
污水注入点
混合段
完全混合点
均匀混合段
L
混合段总长度
适用2
背景段
CE QE CPQP C0 QE QP
均匀混合段
污水注入点
既是污水注入点，也是完全混合点
瞬间完全混合
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CE QE CPQP C0 QE QP
(0.4 50 0.6 0) 50 0.1 （米） 2463 L＝ (0.0581.2 0.0065 50) 9.8 1.2 0.0009
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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河流的一维模型
可根据河流水流特点分两种情况，即不 考虑弥散作用和考虑弥散作用。
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瞬间完全混合
污水注入点
背景段 混合段
没有完全混合点
L
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混合段总长度
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河流的混合稀释模型
在最早出现的水质完全混合断面，有：
ChQh CP QP C QE QP
式中：Qh－河水流量， m3/s； Ch－河水背景断的污染物浓度， mg/L； CP－废水中污染物的浓度， mg/L； QP－废水的流量， m3/s； C－完全混合的水质浓度， mg/L。
水质模型分类
• 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、迁移等 变化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间 、空间的定量关系。 • 水质模型的分类：
1、按水域类型：河流、河口、河网、湖泊
2、按水质组分：单一组分、耦合组分（BOD-DO模型）、 多重组分（比较复杂，如综合水生态模型）
3、按水力学和排放条件：稳态模型、非稳态模型