河流纳污能力计算一维模型主要参数的取值分析

河流纳污能力计算一维模型主要参数的取值分析

彭振华;尤爱菊;徐海波

【摘要】According to the calculation criteria of watershed environmental capacity,a one dimensional model is recommended for most of medium or small rivers. The estimation of two important coefifcients in the

model,which are river flow velocity and pollutant comprehensive degeneration coefifcient,are basically unreliable due to the insufifcient data. Based on the ifeld observation and the calculation of the river environmental capacity of Yongkang city,the method to determine these two important coefifcients in the model and the range of these two coefifcients will be discussed and analyzed in this study in order to construct a one dimensional model representing the river environmental capacity of Yongkang city.%根据水域纳污能力计算规程，中小型河流纳污能力

的计算推荐采用河流一维水质模型。由于基础观测资料普遍不足，模型的河流流速、污染物综合衰减系数2个重要参数的取值往往缺少可靠依据。以浙江省永康市水

域纳污能力的计算为例，基于现有水文、水质观测成果，对河流流速和污染物综合衰减系数的取值方法和取值范围进行分析探讨。

【期刊名称】《浙江水利科技》

【年(卷),期】2016(044)006

【总页数】4页(P46-49)

【关键词】纳污能力;一维水质模型;河流流速;降解系数

【作者】彭振华;尤爱菊;徐海波

【作者单位】浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020;浙江省水利河口研究院，浙江杭州 310020;浙江省水利河口研究院，浙江杭州 310020

【正文语种】中文

【中图分类】X522

水功能区纳污能力的核定是落实纳污红线监督管理制度的基础和依据。GB 25173 — 2010《水域纳污能力计算规程》（以下简称《计算规程》）规定了纳污能力计算模型的选择原则和基本方法，指出对于多年平均流量小于150.00 m3/s的中小

型河段，可采用河流一维模型计算。参照《计算规程》，各单元河段纳污能力计算的一维模型公式如下：

式（1）～（2）中：Cx为流经x距离后的污染物浓度，mg/L；C0为初始断面污染物浓度，mg/L；x为沿河段的纵向距离，m；u为河道断面平均流速，m/s；K 为污染物综合衰减系数。M为纳污能力，g/s；Cs为水质目标浓度，mg/L；Q为初始断面流量，m3/s；Qp为废污水排放流量，m3/s。

上述参数中，水质目标浓度Cs根据管理目标设定；初始断面污染物浓度C0可根

据上游水功能区水质目标或实测源头水质数据确定；各河段流量Q可根据区间汇

水面积，采用水文比拟法计算；废污水排放流量Qp可采用实测数据，或根据社会生产基础数据估算。由于普遍缺少基础观测资料，不同河段的流速u和污染物综

合衰减系数K，取值往往缺乏可靠依据。本文以浙江省永康市水域纳污能力计算为例，基于现有水文、水质资料，对流速u和污染物衰减系数K的取值方法和取值

范围进行分析探讨。

研究范围涉及永康市境内5条主要河流，分别为南溪、李溪、华溪、酥溪和永康

江，共划分为6个河流型水功能区，在永康江干流设有1个流量监测站。主要河

流水系和现设流量站的位置见图1。

除永康江干流外，其它河流、河段均没有设置流量监测，设计流量下的流速u的

取值难以确定。对于无监测资料河段的流速，目前一般借用其它河段流量站的流量—流速拟合关系式计算，影响流速的因素包括流量、底坡、糙率等，对不同河段

直接采用单个流量站实测流量—流速关系，往往存在较大偏差。本文尝试采用明

渠均匀流公式计算河流各河段流速的近似值。

根据《计算规程》，河段弯曲系数≤1.3时，可简化为顺直河段。因此将本次计算

范围内的各河流，按弯曲系数≤1.3的原则细分成多个单元河段，每个单元河段均

简化为顺直河道，采用明渠均匀流公式近似计算各单元河段流速，并采用实测流量流速数据进行检验。

2.1 流速计算公式推算

明渠均匀流计算公式如下：

式（3）～（4）中:u为断面平均流速，m/s；n为河床糙率；R为水力半径，m；i为底坡；Q为流量，m3/s；A为过水断面面积，m2；b为水面宽度，m；h为

平均水深，m。

研究范围内绝大部分河段的断面为矩形或梯形，河流平均宽度20.00 ～ 130.00 m，正常水位下平均水深为2.00 ～ 6.00 m。根据《计算规程》，设计水文条件应选

择90%保证率最枯月平均流量或近10 a最枯月平均流量。经分析，设计水文条件下的流量仅为多年平均流量的1/30 ～ 1/15，水位低，过水断面宽浅，因此可用

平均水深近似代替水力半径[1 - 2]：

则式(3)可改写为：

研究范围内大部分河道的底部为梯形或接近梯形的U形，均简化为梯形，则河道

断面水面宽度与平均水深的关系式可表示为：