环境评价教程 计算题 - 图文

生态评价课上所留习题

3-4已知某一高架连续点源，在沿轴线地面最大浓度模式中，σy=σz=0.07,ū＝5.0m/s,排烟有效源高He＝180m,排烟量为4.1×10∧4m3/h,排烟中SO2浓度为1000㎝3/m3,试问该高架点源在轴线上最大浓度为多少？ 【解】：先求出在排烟4.1×10∧4m3/h中的SO2的量，即

／

Q=（4.1×10∧4／3600）（103106）=1.139×10-2㎡／s 由于平均风速ū＝5.0m/s,He=180m,σz/σy=1.00,

根据 C（x,0,0)=Q／(πuσyσz)-1exp[-He2／(2σz2)]

将σy=σz代入上式，并令?C／?σz=0，即可得到出现轴线最大浓度点的σz值；（σz）max=He／√2.并将之带人上式的，地面轴线最大浓度为

﹣

Cmax=2Q／(πeuHe2)×σz/σy=(2)(1.130×10－2)／（3.14)(2.72)(5.1)(1802)＝0.016×106=0.016(cm3/m3)

3-5位于北纬40°，东经120°的某城市远郊区(丘陵)有一火力发电厂，烟囱高度H＝120m，烟囱排放口的直径D＝1.5m，排放SO2的源强Q＝800kg/h，排气温度Ts＝413K，烟气出口Vs＝18m/s。8月中旬某日17点(北京时间)，云量5/4，气温303K，地面10m高处的风速2.8m/s。试求： (1)地面轴线最大浓度及其出现距离； (2)地面轴线1500m处的浓度。 【解】 1、确定稳定度

σ＝[0.006918－0.39912cos?0﹢0.070257sin?0－0.006758cos2?0－0.006758cos2?0＋0.000907sin2?0－0.002697cos3?0＋0.001480sin3?0]180／π＝14° 由下式计算太阳高度角

h0＝arcsin[sin40°sin14°＋cos40°cos(15×17＋120－300)]＝20.36° 根据h0=20.36°及云量5/4，查表得太阳辐射等级为﹢1；根据太阳辐射等级及地面风速2.8m/s,查表得党史的大气稳定度为C类。 2、校正风速

查表得C类稳定度的风指数p＝0.20,有下式计算烟囱出口处风速： U2＝U1(Z2／Z1)p＝2.8（120/10）0.29＝4.6m/s 3、计算有效源高

先算实际排烟率Qv和烟气热释放率Qh

Qv＝(πD2／4)Vs=3.14×1.5 2／4×18＝31.8㎡／s Qh=3.5PuQv／ΔT／Ts=2996.5kJ/s

Ts－Ta≥35K,查表得：n0＝0.33，n1=3/5,n2=2/5

﹣

ΔH=n0Qnh1Hn2u1＝59.35 He＝H＋ΔH=180

4、计算地面轴线最大浓度及出现的距离 Cm＝2Q／(eπuHe2P1)

σ﹣σ

Xm=(He／γ2)1/2(1＋α1／α2)[1/(22)]

﹣α／α﹙＋α／α﹙－α／α

P1＝(2γ1×γ212)／(1＋α1／α2）?112﹚×He﹙1－α1／α2﹚e?112﹚ 代入上式得 Xm=1213.7m Cm=0.253mg/m3

5、地面轴线1500m处 的浓度 查表得σy=221.5,σz=169.6

﹣

C﹙1500,0,0,180﹚=Q﹙πuσyσz﹚1exp[﹣y2／﹙2σ2y﹚－He2／﹙2σz2﹚]=0.233mg/m3

3-6某市学院路街道为南北走向，高峰时期车流量为2600辆每小时，车行速度平均40km/h，在此车速下，

平均每辆车每一秒钟排出碳氢化合物量为2.5×10-2 g/s，试问在某一阴天17点，吹东风，风速为3m/s位于学院路下风向300m处大气中碳氢化合物浓度为多少？

【解】 该市学院路是一条交通繁忙的街道，在交通高峰期每小时车流量竟达2600辆，马路两侧的污染物浓度基本上处于稳定状态。故学院路汽车尾气可认为是无限线源污染。可按下式计算 C﹙x,y,0,H﹚=﹣2QL／√2πσz usinφexp[﹣1/2﹙H/σz﹚2]

﹣

线源排放强度QL=[车流量／平均车速]×单位时间排放量=[2600／40×1000]×2.5×102=

﹣

1.6×103[g/﹙m·s﹚]

查表可知阴天的大气稳定度为D级，位于下风向300m 处的垂直扩散参数。 σz=12,1m

由于风向垂直于无限线源，两者夹角φ=90°即sinφ=1

式子中H是汽车尾气排放管距离地面的高度，大约为0.4m.讲上述各参数值及平均风速ū=3m/s带入公式得

﹣

C﹙300,0,0,4﹚=﹣2×1.6×103／√2π×3×12.1 exp[﹣1/2﹙0.4/12.1﹚2]

﹣

=3.5×105﹙g/m3﹚

3-7 晚秋某一晴天下午16时，在150米长垃圾沟里焚烧垃圾，焚烧时有有机物气体随烟气逸散，逸散速度90g/s，焚烧时风向与垃圾沟垂直，风速为3m／s，试计算在垃圾沟下风向400m处地面有机物的浓度。 【解】：依题意焚烧垃圾沟只有150m长，可以认为是有限线源污染，秋末一晴天下午16时焚烧垃圾，这时的日照强度较弱，平均风速为3m/s，查表可知此时大气稳定度应为C级（弱不稳定）;下风向x=400m处的扩散参数由P.S表算得：δy=43.3m，δz=26m。 线源的强度QL

QL=90/150=1.6[g/(m.s)]

变量P的积分上下限：P1=y1/δy=-75/43.3=-1.732 P2=y2/δy=75/43.3=1.732

将以上数据代入风向垂直有线长线源大气扩散模式中，则：

3-8某城区中以边长1524的正方形区域进行SO2排放编目，每个区域的排放估计为6000mg／s，假定下面一组条件：大气稳定度为E类，南风，风速为2.5m／s．区内源的平均有效高度是20m，预测该区在其北面相邻区域中心造成的浓度是多少?

【解】 查表，在E类大气稳定度时γ1和α1有两组值： 1~1000m，γ1=0.0864001 α1=0.920818 >1000m，γ1=0.101947 α1=0.896864? δy0=L/4.3=1524/4.3=354（m） 求出虚拟距离Xy

1/0.920818 1/896864

对于X+Xy=1524+8867=10391m处。E类大气稳定度时的δy值： Δy=γ1

对于x=1524m，查表，在E类大气稳定度下，下风距离1000~10000m栏目内查到： γ2 =0.433384， α2=0.565188

则： δz=γ2x∧α2=0.433384*1524∧0.565184=27m

C=(Q/пUδyδz)* exp[-1/2(H/δz)2]=(6000/3.14*2.5*408*27)*exp(-20∧2/2*27∧2)=0.053(mg/m3)

4-1、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v为0.457m/s，平均河宽W为13.72m，平均水深h为0.61 m，总溶解固体浓度cp为310mg/L,问该工厂的废水排入河后，总溶解固体的浓度是否超标？（设标准为500mg/L） 【解】Cp=310mg/l 河流的流量为：Qp=v×w×h=0.475×13.72×0.61=3.82m3/s Ch=1300mg/l，Qh=2.83 m3/s

根据完全混合模型，混合后的浓度为： C=(CpQp+ChQh)/(Qp+Qh)=（310×3.82＋1300×2.83）/(3.82＋2.83)=731mg/L 因为总溶解固体标准为500mg/L，所以河水中总溶解固体超标。

4-2、有一条比较窄的河流，有一段1km的河段，稳定排放酚废水Qh=1.0m3/s，含酚浓度 为Ch=200mg/L,上游河水流量为Qp=9m3/s，河水含酚浓度为Cp=0，河流的平均流速为v=40km/d,酚的衰减速率系数为k=21/d，求河段出口处的含酚浓度为多少mg/L？ 【解】河段起始断面河水含酚浓度为

Co=(cpQp+chQh)/(Qp+Qh)=(9╳0+1╳200)/(9+1)=20 mg/L 河段出口处含酚浓度为：t=1/40=(d)

C=Co/(1+k(v/Q))=20/(1+2(1/40))=19.05(mg/L)

4-3、一个改扩工程拟向河流排放废水，废水量Qh＝0.15m3/s，苯酚浓度为Ch＝30mg/L，河流流量Qp=5.5m3/s，流速Vx＝0.3m/s。苯酚背景浓度为Cp＝0.5mg/L，苯酚的降解系数K＝0.2d-1，纵向弥散系数Dx＝10m2／s。求排放点下游10km处的苯酚浓度。 【解】

①起始点处完全混合后的初始浓度

②考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度得

③忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度得

由此看出，在稳定状态下，忽略弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异很小，常可以忽略。

4-4、一个拟建工厂的废水将排人一条比较清洁的河流。河流的BOD5＝2.0mg/L．溶解氧浓度是8.0mg/L，水温22℃，流量为7.1m3/s；工业废水的BOD5＝800mg/L，水温31℃，流量为3.5m3/s，排出前废水经过曝气使溶解氧浓度达到6mg/L。废水和河水在排放口附近迅速混合，混合后河道中平均水深达到0.91m，

河宽为15.2m，河流的溶解氧标准为5.0mg/L，各个常数经测定为k1 (20℃)＝0.23d-1，k2 (20℃)＝3.0d-1，θ1=1.05， θ2=1.02

如果以20℃作为基准，则任意温度时的大气耗氧、复氧速率系数可以写为

k1,T?k1,20?1T?20T?20k2,T?k2,20?2

在101kpa压力下，淡水中的饱和溶解氧浓度可以用下式计算：

请计算工厂排出废水的最高允许BOD5？ 【解】 混合后的流量Q=7.1+3.5=10.6m3/s vx=10.6/(0.91×15.2)=0.76(m/s) 起始水温：T=（(22×7.1)+(31×3.5)）/10.6=25.0℃ 起始溶解氧：C(O0)= （(8×7.1)+(6.0×3.5)）/10.6=7.33 mg/L 25℃饱和溶解氧：C（Os)=486/(31.6+25)=8.38mg/L 起始氧亏：D0=8.38-7.33=1.05 mg/L 25 ℃:k1=0.23(1.05)25-20=0.29(d-1)；k2=3.0(1.02)25-20=3.3(d-1) 最大允许氧亏：Dmax=8.38-5.00=3.38mg/L 求解方程组： 1.05(3.3?0.29)13.3tc?ln{[1?] 3.3?0.290.290.29C0 0.29C0?0.29tcDc?(e)?0.0879Loe?0.29tc 3.3用试算法 查表河流起始BOD Lo=47.4(mg/L) 起始点混合后的 ×BOD5~20=L0(1-e-5k1)=47.4(1-e-50.23t)=32.4(mg/L) 工厂排出废水最大允许 BOD5=(32. 4 ×10.6—2.0 ×7.1) /125=93.2(mg/L) 应削减（800-93.2)/800×100%=88%

5-1估算一块在沙壤土上开垦出来的草地的年平均侵蚀量。设土壤含有机物2%，坡度10%，斜坡长45m，降雨系数Re=30作物沿等高线成行播种。

【解】：查表Ke=0.24，计算LI*SI=1.67，查表得苜蓿项CI=0.02，查表P=0.60，则E=0.247*30*0.24*1.67*0.02*0.60=0.036（kg/(m2*a)）=0.36(t/(hm2*a))

5-2如果上例的地区是一块裸土，则预测的侵蚀率是Re=30，Ke=24，LI*SI=1.67，CI=1，P=1，则E=0.247*30*0.24*1.65*1*1=2.94（kg/(m2*a)）=29.4(t/(hm2*a)) (2)一次降雨的样方流失量

在调查时可取一个典型地块（样方）作研究，可按式（5-13）的USLE修正式计算。E=11.8HrψQrKeLISICIP(kg/m2) 式中 Hr—降雨量，mm；ψ—径流系数；Qr—峰值径流量，m3/s (3)通用的土壤流失方程评价拟建项目的影响

该方程还可以用估算侵蚀率的差异。对一个地区一种给定的土壤，Re和Ke值为恒定，Li*Si通常也是恒定的。因此，一个项目的年侵蚀率可用式（5-14）估算。

E1?E0*C1*P1 式中

C0*P0E0——项目建设前的侵蚀率，1/（hm2*a）；E1——项目建设后的侵蚀率，1/（hm2*a）；

C0，C1——项目建设前、后的作物系数；P0，P1——项目建设前、后的实际侵蚀控制系数。 (4)被侵蚀掉土壤的沉积

从集水区地表上被侵蚀下来的土壤和杂物并非全部顺流而下进入河渠，其中相当一部分在地表坡度平缓处或河水流速缓慢的河底沉积下来。在下游一给定点上的沉积率可由式（5-15）计算。D?Y*100% 式中 TD，Y，T——分别为沉积率、沉积物生成量(t/hm2*a)和集水区内总侵蚀物量(t/hm2*a)。

一条河下游的水库、湖泊等都是重要的沉积区。水库截留沉积物的效率为沉积物的沉淀量与输入的沉积量之比值。

5-3一项大型工程施工破坏了两块地的植被，使土地裸露。设两块地的Re均为45kg/（m2*a）地块（1）面积为A1=3hm2的砂壤土，波长λ=150，坡度S=5%，土中有机质含量2%，草皮覆盖率10%，无侵蚀控制措施；地块（2）面积A2=2hm2，壤土，λ=70，坡度S=10%，土中有机质含量3.5%，裸土且无侵蚀控制措施。求每块地的年平均土壤流失率，以及两块地的土壤总流量。 【解】：对于地块1，砂壤土且土中有机质含量2%，则根据表5-5，K=0.24，

LS=（0.00761+0.00537*5+0.000761*52）*（150）0.5=0.655，裸土C=1.00，P=1.00， 地块1年平均土壤流失率E1=RKLSCP=45*0.24*0.655*1*1=7.07 t/(hm2*a) 同理对于地块2，壤土且土中有机质含量3.5%，K=0.24，

LS=（0.00761+0.00537*10+0.000761*102）*（70）0.5=1.15 裸土且无侵蚀控制措施，则C=1.00，P=1.00，地块2年平均土壤流失率 E2=45*0.24*1.15*1*1=12.42 t/(hm2*a) 两块地的年土壤总流量=E1*A1+E2*A2=46.05 t/a

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