水环境容量
更新时间:2024-03-21 14:43:01 阅读量: 综合文库 文档下载
水域纳污能力计算: 1、河流纳污能力计算 1.1、河道类型划分:
Q≥150m3/s为大型河段、15—150m3/s为中型河段、Q≤15m3/s为小型河段。 1.2、河道特征和水文过程简化: (1)宽/深≥20时简化为矩形河段,(2)弯曲系数≤1.3时简化为顺直河道,(3)河道特征和水力条件有显著变化的河段在显著变化处分段。
1.3、设计水文条件:
常年河流采用90%保证率最枯月平均流量或近10年最枯月平均流量作为设计流量、季节性/冰封河流采用不为0的最小月平均流量为样本参照常年河流计算设计流量、流向不定的水网地区/潮汐河流采用90%保证率流速为0时的低水位水量为设计流量、有水利工程的河段采用最小下泄流量或生态基流为设计流量。
1.4 河流模型 (1)零维模型:
污染物在河段内均匀混合,适用于水网地区的河段或小型河段。根据入河污染物的分布情况划分不同浓度的均匀混合段,分段计算水域纳污能力。
C?(Cp?Qp?C0?Q)/(Qp?Q)
C—污染物浓度(mg/L)
Cp—排放的废污水污染物浓度(mg/L) Qp—废污水排放流量(m3/s)
C0—初始断面污染物浓度(mg/L) Q—初始断面入流流量(m3/s)。
M?(Cs?C0)?(Q?Qp)
M—水域纳污能力(g/s)
Cs—水质目标浓度值(mg/L)。 (2)一维模型
污染物在河流横断面上均匀混合,适用于Q<150m3/s的中小型河段。
Cx?C0?e?Kxu
x—沿河段的纵向距离(m)
Cx—流经x距离后的污染物浓度(mg/L) u—设计流量下河道断面的平均流速(m/s) K—污染物综合衰减系数(1/s)
M?(Cs?Cx)?(Q?Qp)
排污口位于河段中部(x=L/2)时,
Cx?L?C0?e?KLum?Ku??e QLm—污染物入河速率(g/s)
Cx=L—水功能区下段面污染物浓度(mg/L) (3)二维模型
污染物在河段横断面上非均匀混合,适用于Q≥150m3/s的大型河段。污染物连续恒定排放、横断面为矩形的河段可利用模型的解析解计算水域纳污能力。
u?C??C?(Ey)?KC ?x?y?yEy—污染物横向扩散系数(m2/s) y—计算点到岸边的横向距离(m) 河道断面为矩形时:
C(x,y)m?[C0??eh?Eyxv?vy2?4xEy]?e?K?xv
M?[Cs?C(x,y)]?Q
C(x,y)—计算水域代表点的污染物平均浓度(mg/L) v—设计流量下计算水域的平均流速(m/s)。
以岸边污染物浓度作为下游控制断面的控制浓度(y=0)时:
C(x,0)?K?m?(C0?)?ev
h?EyxvxM?[Cs?C(x,0)]?Q
h—设计流量下计算水域的平均水深(m)。 (4)河口一维模型:
适用于受潮汐影响的河口水域。 ?C?C??C?ux??(Ex?)?K?C ?t?x?x?xux—水的纵向流速(m/s) Ex—纵向离散系数(m2/s) 如污染物排放不随时间变化 涨潮(x<0,自x=0处排入):C(x)上? M?Q上(Cs?C(x)上)落潮(x>0):C(x)下? M?Q下(Cs?C(x)下)2、湖库纳污能力计算
2.1、湖库分类
平均水深≥10m:水面面积大于25km2为大型湖库、水面面积2.5—25km2为中型湖库、水面面积小于2.5km2为小型湖库。平均水深<10m:水面面积大于50km2为大型湖库、水面面积5—50km2为中型湖库、水面面积小于5km2为小型湖库。
CpQp(Q?Qp)N?euxx(1?N)2ExCpQp(Q?Qp)N?eux(1?N)2Ex?C0
?C0
富营养化指数≥50的湖库宜采用富营养化模型计算湖库纳污能力。
平均水深<10m、水体交换系数<10的湖库宜采用分层模型计算湖库纳污能力。
珍珠串型湖库分为若干区段,分别计算湖库纳污能力。
入湖库排污口较分散,可根据排污口分布简化:均匀混合型湖库、大型湖库简化为一个排污口计算湖库纳污能力。
2.2 湖库模型
(1)湖库均匀混合模型 主要适用于中小型湖库
C(t)?Qm?m0m?m0?Kht?(Ch?)?e,其中Kh?L?K
VKhVKhVKh—中间变量(1/s)
Ch—湖库现状污染物浓度(mg/L) m0—湖库入流污染物排放速率(g/s) V—设计水文条件下的湖库容积(m3) QL—湖库出流量(m3/s) t—计算时间段长(s)
C(t)—计算时间段t内的污染物浓度(mg/L)
流入和流出湖库的水量相同时,小型湖库的水域纳污能力计算公式:
M?(Cs?C0)V
(2)湖库非均匀混合模型
主要适用于大中型湖库。污染物仅出现在排污口附近水域。
M?(Cs?C0)?eK?hLr22Qp?Qp
Φ—扩散角,由排污口附近地形决定,排污口在开阔的岸边垂直排污时Φ=π、湖库中排放时Φ=2π。
hL—扩散区湖库平均深度(m)
r—计算水域外边界到排污口的距离(m) (3)湖库富营养化模型
富营养化湖库采用狄龙模型、水流交换能力弱的湖库湾水域采用合田健模型。
狄龙模型:
P?Lp(1?Rp)?h,Rp?1?W出,??Qa/V W入P—湖库中氮/磷的平均浓度(mg/L) Lp—年湖库氮/磷单位面积负荷(g/m2·a) β—水力冲刷系数(1/a) Qa—湖库年出水量(m3/a)
Rp—氮、磷在湖库中的滞留系数(1/a) W出—年出湖库的氮、磷量(t/a)
W入—年人湖库的氮、磷量(t/a) 氮、磷的水域纳污能力:
MN?Ls?A,Ls?PshQa
(1?Rp)VMN—氮或磷的水域纳污能力(t/a)
Ls—单位湖库水面积氮或磷的水域域纳污能力(mg/m2·a) A—湖库水面积(m2)
Ps—湖库中氮或磷的年平均控制浓度(g/m3) 合田健模型:
MN?2.7?10?6Cs?H(Qa/V?10/Z)?S
H—湖库平均水深(m)
Z—湖库计算水域的平均水深(m)
S—不同年型平均水深相应的计算水域面积(km2) (4)湖库分层模型
适用于具有水温分层的湖库,按照分层期和非分层期分别计算纳污能力。 分层期(0 CE(1)CPEQPE/VE(CPEQPE/VE?KhECM(1?t))?KhEt ???eKhEKhECPHQPH/VE(CPHQPH/VE?KhECM(1?t))?KhHt ??eKhEKhE其中CH(1)?KhE?QPEKQK,KhH?PH? ?VE86400VH86400非分层期(t1 CM(1)CPQP/V(CPQP/V?KhCT(1))?Kht???e KhKhQpV?K 86400其中CM(0)?Ch,Kh?CE—分层湖库上层污染物平均浓度(mg/L) CPE—向分层湖库上层排放的污染物浓度(mg/L) QPE—排入分层湖库上层的废水量(m3/s) VE—分层湖上层体积(m3) KhE、KhH—中间变量 CM—分层湖非分层期污染物平均浓度(mg/L) t1—分层期天数(d) t2—分层期起始时间到非分层期结束的天数(d) CH—分层湖库下层污染物平均浓度(mg/L) CPH—向分层湖库下层排放的污染物浓度(mg/L) QPH—排入分层湖库下层的废水量(m3/s) VH—分层湖下层体积(m3) Kh—中间变量 CT—分层湖库上下层混合后的污染物平均浓度(mg/L) Ch—湖库中污染物现状浓度(mg/L)
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