一维水质模型对河流污染物扩散的简单模拟

程序中输入文件 ＤＩＦＦ１．ＩＮＰ 中未考虑化学反应项 。用
ＬＷ－Ｌｉｍ 格式解方程，固定△ｘ，取△ｘ＝０．５，ｕ＝１，不同的 α 值对
应不同的△（ｔ 见下表），计算结果如图所示，为不同时间步长下
计算的 ｔ＝６．３ 时刻的距离浓度曲线。
△t
值计算表（△x=0.5，u=1，α=
u△t △x
）
α
０．１
０．３
63
０．５
０．７
０．９
△ｔ
０．０５
０．１５
０．２５
０．３５
０．４５
t=6.3 时刻，不同△t 计算的距离浓度曲线图
由图可以看出，浓度曲线均呈相似的形状，但峰值因步长 的不同而略有不同，步长越小，计算循环次数越多，计算结果越 精确，浓度曲线峰值较低，峰形较长步长的峰形略显矮胖。
收稿日期：2009- 09- 08
△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△
（上接第 55 页）
式中：ｕ 表示断面平均流速，ｕ＝ ＱＡ（ｍ／ｓ）。
初始浓度以公式计算，即
□ □ □ Ｃ（ｘ，０）＝１０ ５△ｘ＜ｘ＜１５△ｘ
Ｃ（ｘ，０）＝１０ｓｉｎ２
πｘ ２０△ｘ
４０△ｘ＜ｘ＜６０△ｘ
场设备利用率。加强监督现场设备的维修保养，避免因不正当 使用造成机械设备的停置或损耗。做好上机员工与辅助生产员 工的协调与配合，提高机械台班产量。
（四）安全管理 安全就是效益是企业生存的保障，减少了安全生产事故， 也就减少了直接或间接的经济损失。 建立、完善以项目经理为首的安全生产领导组织，有组织、 有领导地开展安全管理活动，承担组织、领导安全生产的责任。 建立各级人员安全生产责任制度，明确各级人员的安全责任。 抓制度落实、抓责任落实，定期检查安全责任落实情况。 （五）质量管理 项目成本与其产品的质量水平存在着密切的相互依存关 系。在施工过程中努力寻找各种降低成本、提高工效的新工艺、 新技术、新材料。严把质量关，减少返工浪费。在施工中严格做 到：按图施工，按合同施工，按规范施工，严把质量关，减少返工 造成人工和材料的浪费；控制间接费及其它直接费；精简管理 机构，减少管理层次，节约施工管理费。 三、结束语 成本控制工作不仅要从技术下功夫，更要建立以项目经理 为主的统一领导的机制。作为项目经理，首先要全面了解、掌握 各专业的工序、设计的要求。由专人统一指挥，解决各施工班组 的协调工作，这样才有可能保证施工的每一个环节实施成本最 低化且有序到位，达到可能实现最低目标成本的要求。 收稿日期：2009- 07- 14
坠Ｃ 坠ｘ
＝Ｅ
坠２Ｃ 坠ｘ２
＋∑Ｓｉ
（２）
Ｅ 为分子扩散系数、紊动扩散系数、和离散系数之和。
稳态均匀河段河流一维水质迁移转化基本方程：
ｕ
坠Ｃ 坠ｘ
＝Ｅ
坠２Ｃ 坠ｘ２
＋∑Ｓｉ
（下转第 63 页）
55
Байду номын сангаас
《河南水利与南水北调》2 0 0 9 年 第 9 期
工程建设与管理 HENAN
此作为作业队伍人工费结算依据。 （二）材料管理 １．材料用量控制 对于有消耗定额的材料，项目以消耗定额为依据，实行限
四、一维对流扩散方程计算结果及分析
对于中小河流的较长河段，污染物在横向和垂向的浓度梯
度可忽略时，常用一维水质模型描述污染物在水流方向上的浓
度变化。污染物由排污断面到垂向和横向两者都达到均匀混合
所需距离，对顺直河段可用下式估算：
Ｌｘ＝α
ＵＬｔ Ｋｙ
（１）
式中：Ｌｘ 为垂向和横向都达到均匀 混 合 时 的 距 离（ｍ）；
关键词：水质模型；数值模拟；一维对流扩散；逆风格式
一、水质模型的概念及研究意义 水是人类生命之源，同时也是关系到国计民生的重要资 源。合理进行水环境规划管理、水污染综合防治是环境工作者 的重要任务之一，水质数学模型（简称水质模型）是水环境污染 治理规划决策分析中不可缺少的重要工具。 水质模型，是描述参加水循环的水体中各水质组分所发生 的物理、化学、生物和生态学等诸多方面变化规律和相互影响 关系的数学方法。研究水质模型的目的，主要是为了描述污染 物在水体中的迁移转化规律，为水环境保护服务。它可用于水 质模拟和水质评价，进行水质预报和预警预测，制订污染物排 放标准和水质规划，是水污染防治的重要工具。 二、水质模型简介 水质模型是描述水体（河流、湖泊等）水质要素（ＢＯＤ，ＤＯ 等）在其他因素（物理、化学、生物等）作用下随时间和空间变化 关系的数学表达式，经过近百年发展，水质模型已经相当成熟。 污染物进入水体后随水流迁移，在迁移过程中受水力学、水文、 物理、化学、生物、生态、气候等因素影响，引起污染物的输移、 混合、分解、稀释和降解。建立水质模型的目的就是力图把这些 互相制约因素的定量关系确定下来，对水质进行预报，为水质 规划、控制和管理服务。 水质模型按其建模方法和求解特点可分为确定性模型和随 机模型；按模型描述的系统是否具有时间稳定性可分为稳态模 型和动态模型；按系统内参数的空间分布特性可分为一维、二维 和三维模型，如果参数在 ３ 个方向上都均匀分布，水体处于完全 混合状态，这种模型为零维模型；按水质参数的转移特性可分为 随流模型、扩散模型和随流扩散模型；按反应动力学性质可分为 纯转移模型、纯反应模型、转移及反应模型和生态模型。现代科 学技术的进步和环境学科的发展为我们进行水环境管理提供了 科学理论和依据，并用来指导我们进行科学决策。 三、污染物扩散阶段 污染物进入河流后，与河水的混合一般分为 ３ 个阶段：第
《河南水利与南水北调》2 0 0 9 年 第 9 期
水文与水资源 HENAN
一维水质模型对河流污染物 扩散的简单模拟
□常建中（郑州水文水资源勘测局）
摘 要：利用一维水质数学模型模拟污染物扩散情况，以此进行水质预报和预警预测，制订污染物排放标准和水质规划，有效 地防治水污染。文中一维水质模型用 LW- Lim 进行离散，然后借助二维水质模拟软件，考虑一维扩散条件下进行数值计算，揭示污 染物扩散趋势和影响范围。
额发料制度。项目各工长只能在规定限额内，分期分批领用。需 要超过限额领用的材料，必须先查明原因，经过一定审批手续 方可领料。对于没有消耗定额的材料，则实行计划管理和按指 针控制的办法，根据上期实际耗用，结合当月具体情况和节约 要求，制定领用材料标准，据以控制发料。超过标准的材料，必 须经过一定的审批手续方可领用。
一阶段，污水在离开排放口以后，以射流（维持运动的主要动力
是初始动能）或浮射流（动力是污水和受纳河水的密度差及初
始动能）方式与周围水体掺混及扩散，这个阶段又称初始稀释
阶段。第二阶段，从污水在排放口附近初始稀释至污水扩散到
全河宽有一个较长过程。在这段过程中，污水仅占据河宽的部
分空间，形成所谓的污染带。大多数河流的宽度比深度要大得
２．材料价格控制 买价控制：买价的变动主要是由市场因素引起的。但在内部 控制方面，应事先对供货商进行考察，建立合格供货商台账。采 购材料时，必须在合格供货商名册中，选定供货商，实行货比三 家。在保质、保量的前提下，选取最低买价。同时，实行项目监 督，项目部对材料部门采购的物资，有权过问与询价。对买价过 高的物资，可以根据成本预算处理。此外，材料部门对项目所需 的物资，可以分类批量采购，以降买价。 损耗控制：要求项目现场材料验收人员，及时严格办理验收 手续，准确计量，以防止将损耗或短缺部分计入材料成本内。 （三）机械管理 机械费用主要由台班数量和台班单价 ２ 方面决定，为有效 控制台班费用支出。主要控制目的是合理地安排施工生产，督 促项目加强设备租赁计划管理，减少因安排不当引起的设备闲 置。项目也需协助机械设备的调度工作，尽量避免怠工，提高现
多，所以污水很快在垂向完全混合，浓度分布均匀。接着，污水
主要向河宽横向紊动扩散。如果污水是动力惰性物质，与周围
水体密度相同，紊动扩散主要在纵向和横向进行，则此阶段的
扩散可视为二维扩散问题。第三阶段，这是污水在横断面上近
似均匀混合后的下游分散阶段，沿纵向的随流分散占主导地
位，可作为一维纵向分散问题看待。
Ｌｔ＝０．５～０．７Ｂ，Ｂ 为河流平均宽度（ｍ）；Ｕ 为水流平均流速（ｍ／ｓ）； Ｋｙ 为河流横向扩散系数（ｍ２／ｓ）。
此式说明，当污染物流出距离超过 Ｌｘ 时，污染物在垂向和
横向上都达到均匀混合，届时可用经典的一维对流扩散方程来
描述污染物沿水流方向的浓度变化。
一维水质迁移转化基本方程：
坠Ｃ 坠ｔ
＋ｕ