水环境容量

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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