专题_湖泊污染负荷计算

W PCA
W 降水污染负荷量， kg P 降水量，m m A 湖面面积，km2 C 降水中污染物浓度， m g/ L
降水年总负荷量，为各次降水污染负荷量之和。
3.4、湖面降水入湖污染负荷
湖面水体区域安装n个降尘采样器，一年内收集采样器内粉尘1~2次，测其重量， 分析污染物成分。将n个采样器求出的平均值作为湖泊的降尘污染负荷。
公式

G3 G G1 G2 G4
进料量G
工 艺 过 程
产品G1 副产品G2
流失量G3
回收量G4
该产品年产量， t/a
1.3 生活污染源负荷量计算 比较可靠地方法是实测法，在生活污水排放口采样分析污染物成分、浓度并测 量流量。测量方法与工业污染相同。 在无条件进行实测排水量时，可参照下面两种方法估计： 比率法 蒸发率法 从生活用水量中扣除耗损和蒸发 量后估算生活污水量。
2
Q K S V L V t
(1-2)
c 、容积法：适用于小流量和间歇性排放。
Q
Q 废水流量，m3 / s V 容器体积，m3 t 接流时间，s
V t
(1-3)
1.1.2 根据用水量推算
无固定污水排放口，难以实测时：
a 、机泵推算
Q Agt
Q 废水排放量，m 3 / d
1、计算湖泊允许负荷量技术要点 1.1、建立湖泊水质浓度与其影响因素之间的定量关系 a 、制作水质模型：通过现场调查和实验，制定出湖泊水质模型。 b、应用通用水质模型：无条件建立水质模型地区，应用通用模型，实测资 料验证，推出湖泊允许负荷依据。 c 、建立经验相关：由实测资料建立湖泊水质浓度与影响因素相关曲线。 1.2、确定湖泊水质标准和设计水请。 1.3、计算湖泊允许负荷量。 2、湖泊允许负荷量计算模型 2.1、营养盐允许负荷量经验模型： 在均匀浓度条件下，湖泊容积稳定时，可根据学者Vollenweidor 提出的大湖总磷 浓度模型方程求得的经验模型来计算湖泊N、P营养盐的允许负荷量。 下表给出不同学者提出的水质模型和允许负荷量模型。
根据土地利用类型分为城镇地表径流和非城镇地表径流。（单位负荷法和模拟法） 2.1城镇地表径流污染负荷 a 、单位负荷法：分别计算各土地类型单位面积单位时间产生的污染负荷，再求和。
L Li X i Ai
i 1 i 1
n
n
（1-4）
L 各土地类型总污染负荷 量，kg / a Li 第i种土地类型污染负荷量 ，kg / a X i 第i种土地类型单位负荷， kg /(km2 a) Ai 第i种土地类型的总面积， km2
e
at
Pi 第i天农药量 P0 初始农药量 a 农药降解率
3、流域入湖污染负荷及其计算
根据排放方式不同，入湖污染物分两类：直接排放和间接排放。 考虑全流域污染负荷对湖泊水质的影响，把湖体作为一个封闭水域。计算负荷量。 3.1、地表径流入湖污染负荷 入湖地表径流指入湖的河道径流和间歇性溪沟，以及不流入河网的坡面的区间 径流的总和。 n W Qi Ci / 1000
i 地形地貌参数（由经验 统计获得）
b 、模拟法：
对水文循环的模拟（非点源污染形成与水文循环的早期阶段和初期阶段地表径流有关）。
方法 集中参量法
把整个集水面积（或一个大部分）看 做一个单元，将其特性参数用经验公 式简化后，表示成一个均匀系统。再 根据模型对实测资料的响应，确定单 元系数和系统参量。模型验证后，便 得到一种反映不同水文和气象条件下 的输出值。 灵活、易行，适用于大系统； 但带有一定经验性，当系统参量（如 集水面积等）改变时，需重新计算系 统变量。
X i i Fi i P
i 污染物浓度参数， kg /(cm km2 ) i 地面清扫频率参数，
P 年降水量，cm / a Fi 人口密度参数。
年负荷污染物浓度参数： i 土地 类型 生活区 商业区 工业区 其他 人口密度参数F： 污染物浓度参数/ kg/(cm﹒km2)
3.2、地下径流入湖污染负荷 指直接流入湖泊的地下水。 地下径流入湖污染物浓度为：
W Qi Ci / 1000
i 1
n
W 通过地下径流入湖的污 染物量，kg / a Qi i湖区入湖地下径流量， m3 / a Ci i湖区地下径流污染物平 均浓度，m g / L n 地表径流条数
例如农田地表径流： 农业主要污染源：农药、化肥、泥沙和动物排泄物。分别按以下估算。 农药、化肥 通过单位面积农田施加量估算 农药在土壤中指数衰减：
Pi P0
泥沙和悬浮物 结合土地面积与侵 蚀模型估算。产生 率由实测或实验所 得。
动物排泄物（按人计算） 每人每天产生BOD75g， 总固体250g 。
分散参量法
将集水面积分成性质相近、面积较小的 单元，各单元分别模拟，然后将各单元 结果相加，得出总的输出结果。
过程
优缺点
可以任意改变系统参量，适用于较小的系 统； 但每个单元需要较详细的系统参量，需要 大容量计算机。
c 、估算法： 准确性要求不高，或无法直接获取污染物量时，通过采用某些与污染物产生量 有关而又易得的数据资料进行估算。
U gHS , 剪切流速, m / s S (Y / Ycr ) 1, 能量梯度坡降， m/m
2.2非城镇地表径流污染负荷
主要指：农田、牧场、林区、矿山等土地类型的地表径流。 a 、单位负荷法 样区污染负荷量：
Li j Q(t ) C (t )dt
0 t
Li j 第j样区第j场暴雨流失的污染物量 ，kg t 暴雨历时, min Q 暴雨径流量随时间变化 函数，t C 径流中污染物浓度随时 间变化函数， t
在缺乏资料或不具备条件时，可采用单位负荷法估算污水的总负荷量。即通过调 查确定每人每日排污量，再乘以人口数，计算污水总负荷。
2、非点源污染负荷及其计算
非点源污染负荷定量化有两种途径：
对受纳水体所接受的污染物量进行观测、分析和计算，推算汇水区域污染物输出量。 对非点源污染物输出的主要过程（降雨、地表径流等）的模拟，计算污染物输出量。
BOD5
35 141 53 5
SS
720 980 1290 12
PO4-P
1.5 3.3 3.1 0.4
N
5.8 13.1 12.2 2.7
土地类型 F
生活区 0.142+D0.54p
商业区 1.0
工业区 1.0
其他 0.142
Dp-人口密度（人/km2）
b 、模拟法：为了获得准确的污染物负荷量，常采用模型模拟污染物输出过程 常用模型有雅林方程和萨特冲刷函数。
Q V S
Q 废水流量, m3 / s V 断面水流平均流速， m/ s S 废水过流断面面积， m2 / s


(1-1)
b 、浮标法：对于非满流下水管道，向废水中投加浮标，观测其流速。
Q 废水流量，m 3 / s S 水流断面面积，m V 水面流速，m / s L 上、下游断面距离， m t 浮标流过上下断面时间 ，s K 浮标系数。 (0.3-1.0m深普通污水K=0.55~0.75;深水草污水渠K=0.45~0.65;宽浅污水渠K=0.8~0.9)
1.2 工业污染源负荷量计算
工业污染源负荷量计算有实测法、物料平衡法和单位负荷法
测量方 法
实测法
G Q/C
G 废水中某种污染物的绝 对排放量 Q 废水排放量 C 该污染物实测平均或 流量加权平均浓度

物料平衡法
单位负荷法
G K / 1000
G 废水中某污染物年排放 量， t/a K 排放系数，kg / t
模型 公式
雅林方程
1 P 106 ( s 1) DU 0.635S 1 ln(1 aS) aS
萨特冲刷函数
dp K u P 积分 dt
Pt P （ 0 1 e
K u rt
)
表达天然降雨冲刷街道的地表径流 流量与携带泥沙量关系。适于完全 紊流。
1 n Li W A Ci n i 1 Ai
Li 第i个采样器采集到的降尘 量，kg Ai 第i个采样器的地面积， m2 Ci 第i个采样器降尘中污染物 含量，kg / kg A 湖面面积，m 2
3.5、船舶运输产生的入湖污染负荷 指水面航行的各类船只向湖泊排放的各类污染物： 石油类、生活污水类、生活及其他固体垃圾类等。
的含油量；n，m为船 只总数和全年航行次数。
3.6、养殖投饵的污染负荷
指人工投放饵料与养殖产生的水体污染负荷。
以网箱养鱼为例。 水体负荷量为：
源负荷量=总投饵量×饵料中TN(TP)含有率－鱼类增加重量×鱼类TN(TP)含有率
饵料中TN(TP)含有率，通过对饵料实测得到； 鱼类TN(TP)含有率，一般去25%和0.22%。
P 每单位宽度流量的颗粒 运输量，g / m s
认为：路边污染物冲刷量与路边污染 物总量和降雨强度乘积成正比。模型 用于城市径流模型较为广泛。
p 残余固体物质总量
s 颗粒密度，g / cm
D 颗粒直径，m
3
降雨强度
K u 冲刷系数 P0 路边最初积聚固体质量 Pt t时间后降雨搬运的物质 量
Li Lij / Ai
j 1
n
Li 第i样区单位面积年流失的 污染物量，kg /(km2 a ) Ai 第i样区面积, km2 n 年降雨次数
综合区年流失污染量：
L Li F ii
i 1
m
L 综合区年流失污染物量 ，kg / a m 综合区内土地类型 F i第i样土地类型总面积， km2
Qi 地下径流量可以通过：选择与区内自然地理条件相似（水文地址、气象、地
貌等），具有长期实测资料的流域作参考，由单位面积径流量和区间面积。 求出区间入湖地下径流；采用地下水运动方程，计算地下水量；由水量平衡 方程来求。
Ci 地下径流污染物浓度：通过打井等途径，采集井水进行水质化验。
3.3、湖面降水入湖污染负荷 由降水量和降水中污染物浓度计算出。
3.7、厂矿、宾馆排放污染负荷 沿湖厂矿、宾馆排放的入湖污染负荷为废水重量与平均浓度的乘积。
W Qi Ci / 1000
i 1
n
Qi 第i排污单位排放入湖废水 量，m3 Ci 第i排污单位排放污染物浓 度，m g / L
二、主要污染物允许入湖负荷量
湖泊允许负荷量是实行湖泊污染物总量控制的依据。
Q W (1 )
Q 生活污水量 W 生活用水量
应用
生活污水与其他污水混杂难以 实测时。
Q K
Q 生活污水量 K 生活污水占废水总排放 量比率 0.（工业区） 1 ~ 0.（居民区）常取 9 0.2 ~ 0.3
公式
废水总排放量
损失率（一般 0.02 ~ 0.04）
i 1
W 通过地表径流入湖的污 染物量，kg / a Qi 入湖径流量， m3 / a Ci 地表径流污染物平均浓 度，m g / L n 地表径流条数
在缺少实验资料时，采用径流系数等值图和该区域监测的径流浓度计算：
W X i ai Ai Ci / 1000
i 1
n
Ai 径流等值线所占面积， m2 X i Ai上的降水量， m m/ a Ci Ai上的径流污染物浓度， m g/ L ai 单位换算系数
b 、耗电量推算
Q gw
Q 废水排放量， m3 / d
废水排放量占用水量比 例
g 单位时间机泵抽水量， m3 / h t 每日机泵开的时例
g 每100KW h电抽水量，m 3 / 100KW h
抽水日用电量， 100KW h
湖泊污染负荷计算方法
水体富营养化
一、入湖污染负荷及其计算
1、点源污染负荷及其计算
2、非点源污染负荷及其计算 3、流域入湖污染负荷及其计算
二、主要污染物允许入湖负荷量 三、主要污染物削减负荷量
一、入湖污染负荷及其计算
1、点源污染负荷及其计算
包括工业污染源和生活污染源 1.1 工业污水量计算 1.1.1 实测法 a 、流速仪测定： 水深大于30cm、流速不小于0.05m/s。
含油污水负荷量
生活污水负荷量 估算 主要来自人类粪便、 厨房废水个洗浴水。
垃圾污染负荷量 分为生活垃圾和货物垃圾。 生活垃圾：旅客0.5kg/（d人）， 船员2kg/（d人）； 货物：离散货物每100t产生20kg 包装材料100t产生1t。
W Wij
i 1 j 1
n
m
Wij 为第i船只第j次排污