教案第5章水質(zhì)預(yù)測模型

1、教案第5章水質(zhì)預(yù)測模型第第1節(jié)節(jié) 預(yù)測條件的確定預(yù)測條件的確定 l預(yù)測時段預(yù)測時段 地表水環(huán)境預(yù)測應(yīng)考慮水體自凈能力不同的各個時段（水地表水環(huán)境預(yù)測應(yīng)考慮水體自凈能力不同的各個時段（水期）。通常將其劃分為自凈能力最小、一般、最大三個階期）。通常將其劃分為自凈能力最小、一般、最大三個階段（如：枯水期、平水期、豐水期）。段（如：枯水期、平水期、豐水期）。一、二級評價，應(yīng)分別預(yù)測水體自凈能力最小和一般兩個一、二級評價，應(yīng)分別預(yù)測水體自凈能力最小和一般兩個時段的環(huán)境影響。冰封期較長的水域，當其水體功能為生時段的環(huán)境影響。冰封期較長的水域，當其水體功能為生活飲用水、食品工業(yè)用水水源或漁業(yè)用水時，還應(yīng)預(yù)測

2、冰活飲用水、食品工業(yè)用水水源或漁業(yè)用水時，還應(yīng)預(yù)測冰封期的環(huán)境影響。封期的環(huán)境影響。三級評價或二級評價時間較短時，可以只預(yù)測自凈能力最三級評價或二級評價時間較短時，可以只預(yù)測自凈能力最小時段的環(huán)境影響。小時段的環(huán)境影響。第第1節(jié)節(jié) 預(yù)測條件的確定預(yù)測條件的確定 l預(yù)測水質(zhì)參數(shù)的篩選預(yù)測水質(zhì)參數(shù)的篩選對河流，可按下式將水質(zhì)參數(shù)排序后從中選取預(yù)測對河流，可按下式將水質(zhì)參數(shù)排序后從中選取預(yù)測水質(zhì)因子。水質(zhì)因子。ISE=CpQp(Cs-Ch)QhISE-水質(zhì)參數(shù)的排序指標水質(zhì)參數(shù)的排序指標Cp-建設(shè)項目水污染物的排放濃度，建設(shè)項目水污染物的排放濃度，mg/LCs-水污染物的評價標準限值，水污染物的評價

3、標準限值，mg/LCh-評價河段污染物的濃度，評價河段污染物的濃度，mg/LQp-建設(shè)項目的廢水排放量，建設(shè)項目的廢水排放量，m3/sQh-評價河段的流量，評價河段的流量，m3/sISE值是負值或越大，說明擬建項目排污對該項水質(zhì)參數(shù)值是負值或越大，說明擬建項目排污對該項水質(zhì)參數(shù)的污染影響越大。的污染影響越大。第第1節(jié)節(jié) 預(yù)測條件的確定預(yù)測條件的確定 l預(yù)測范圍和預(yù)測點位的確定預(yù)測范圍和預(yù)測點位的確定預(yù)測范圍與地表水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查的范圍相同或略預(yù)測范圍與地表水環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查的范圍相同或略小（特殊情況也可略大）。預(yù)測點的數(shù)量和位置小（特殊情況也可略大）。預(yù)測點的數(shù)量和位置應(yīng)根據(jù)受納水體和建設(shè)項目的特點

4、、評價等級以應(yīng)根據(jù)受納水體和建設(shè)項目的特點、評價等級以及當?shù)氐沫h(huán)保要求確定。及當?shù)氐沫h(huán)保要求確定。預(yù)測點的確定預(yù)測點的確定 已確定的敏感點；已確定的敏感點； 環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測點；環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測點； 水文條件和水質(zhì)突變處的上、下游；水文條件和水質(zhì)突變處的上、下游； 水源地，重要水工建筑物及水文站附近；水源地，重要水工建筑物及水文站附近； 在河流混合過程段選擇幾個代表性段面；在河流混合過程段選擇幾個代表性段面； 排污口下游可能超標的點位附近。排污口下游可能超標的點位附近。矩形平直河流、矩形彎曲河流、非矩形河流矩形平直河流、矩形彎曲河流、非矩形河流具體簡化方法如下：具體簡化方法如下：河流斷面寬深比河流斷面

5、寬深比20時，可視為矩形河流；時，可視為矩形河流；大中河流斷面上水深變化很大且評價等級較高（如一級評大中河流斷面上水深變化很大且評價等級較高（如一級評價）時，可以視為非矩形河流并應(yīng)調(diào)查其流場？，其他情況價）時，可以視為非矩形河流并應(yīng)調(diào)查其流場？，其他情況均可簡化為矩形河流；均可簡化為矩形河流；大中河流中，預(yù)測河段彎曲較大（如其最大彎曲系數(shù)）大中河流中，預(yù)測河段彎曲較大（如其最大彎曲系數(shù)）時，可視為彎曲河流，否則可以簡化為平直河流；時，可視為彎曲河流，否則可以簡化為平直河流；小河可以簡化為矩形平直河流；小河可以簡化為矩形平直河流；河流水文特征或水質(zhì)有急劇變化的河段，可在急劇變化之河流水文特征或水

6、質(zhì)有急劇變化的河段，可在急劇變化之處分段，各段分別進行簡化。處分段，各段分別進行簡化。河流簡化河流簡化對于江心洲等按以下原則進行簡化對于江心洲等按以下原則進行簡化評價等級為評價等級為3級時，江心洲、淺灘等均可按無江心級時，江心洲、淺灘等均可按無江心洲、淺灘情況對待；洲、淺灘情況對待；評價等級為評價等級為2級時，江心洲位于充分混合段，可以級時，江心洲位于充分混合段，可以按無江心洲對待；按無江心洲對待；評價等級為評價等級為1級且江心洲較大時，可分段進行簡化，級且江心洲較大時，可分段進行簡化，江心洲較小時可不考慮，江心洲位于混合過程段，江心洲較小時可不考慮，江心洲位于混合過程段，可分段進行簡化?？煞?/p>

7、段進行簡化。人工控制河流根據(jù)水流情況可以視其為水庫，也可人工控制河流根據(jù)水流情況可以視其為水庫，也可以視其為河流，分段進行簡化。以視其為河流，分段進行簡化。河流簡化河流簡化河流感潮段河流感潮段河口的簡化河口的簡化河口河口河流交匯處河流交匯處河流感潮河段河流感潮河段河口外濱海段河口外濱海段湖、庫匯合處湖、庫匯合處簡化方法：簡化方法：除個別要求很高（如一級評價）的情況外，河流感潮段一除個別要求很高（如一級評價）的情況外，河流感潮段一般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三種情況，簡化為穩(wěn)般可按潮周平均、高潮平均和低潮平均三種情況，簡化為穩(wěn)態(tài)進行預(yù)測；態(tài)進行預(yù)測；河流匯合部分可以分為支流、匯合前主流、匯

8、合后主流三河流匯合部分可以分為支流、匯合前主流、匯合后主流三段分別進行環(huán)境影響預(yù)測。小河匯入大河時，把小河看成點段分別進行環(huán)境影響預(yù)測。小河匯入大河時，把小河看成點源；源；河流與湖泊、水庫的匯合部分可以按照河流與湖泊、水庫河流與湖泊、水庫的匯合部分可以按照河流與湖泊、水庫兩部分分別預(yù)測其環(huán)境影響；兩部分分別預(yù)測其環(huán)境影響；河口斷面沿程變化較大時，可以分段進行環(huán)境影響預(yù)測；河口斷面沿程變化較大時，可以分段進行環(huán)境影響預(yù)測；河口外濱海段可視為海灣。河口外濱海段可視為海灣。河口的簡化河口的簡化簡化方法簡化方法評價等級為評價等級為1級時，中湖（庫）可以按大湖（庫）對待，停級時，中湖（庫）可以按大湖（庫

9、）對待，停留時間較短時也可以按小湖（庫）對待；留時間較短時也可以按小湖（庫）對待；評價等級為評價等級為3級時，中湖（庫）可以按小湖（庫）對待，停級時，中湖（庫）可以按小湖（庫）對待，停留時間很長時也可按大湖（庫）對待；留時間很長時也可按大湖（庫）對待；評價等級為評價等級為2級時，如何簡化視具體情況而定；級時，如何簡化視具體情況而定；水深水深10m且分層期較長（如大于且分層期較長（如大于30天）的湖泊、水庫可天）的湖泊、水庫可視為分層湖（庫）；視為分層湖（庫）；湖、庫的簡化湖、庫的簡化簡化為簡化為大湖（庫）、小湖（庫）、分層湖（庫）大湖（庫）、小湖（庫）、分層湖（庫）串聯(lián)型湖泊可以分為若干區(qū)，各

10、區(qū)分別按上述情況簡化；串聯(lián)型湖泊可以分為若干區(qū)，各區(qū)分別按上述情況簡化；不存在大面積回流區(qū)和死水區(qū)且流速較快，水力停留時間不存在大面積回流區(qū)和死水區(qū)且流速較快，水力停留時間較短的狹長湖泊可簡化為河流。其岸邊形狀和水文特征值變較短的狹長湖泊可簡化為河流。其岸邊形狀和水文特征值變化較大時還可以進一步分段；化較大時還可以進一步分段；不規(guī)則形狀的湖泊、水庫可根據(jù)流場的分布情況和幾何形不規(guī)則形狀的湖泊、水庫可根據(jù)流場的分布情況和幾何形狀分區(qū)；狀分區(qū)；自頂端入口附近排入廢水的狹長湖泊或循環(huán)利用湖水的小自頂端入口附近排入廢水的狹長湖泊或循環(huán)利用湖水的小湖，可以分別按各自的特點考慮。湖，可以分別按各自的特點考

11、慮。湖、庫的簡化湖、庫的簡化污染源包括污染源包括排放方式排放方式和和排放規(guī)律排放規(guī)律的簡化的簡化污染源簡化污染源簡化排放方式排放方式點源點源面源面源排放規(guī)律排放規(guī)律連續(xù)恒定排放連續(xù)恒定排放非連續(xù)恒定排放非連續(xù)恒定排放在預(yù)測中，通?？梢园雅欧乓?guī)律簡化為連續(xù)恒定排放。在預(yù)測中，通?？梢园雅欧乓?guī)律簡化為連續(xù)恒定排放。對于點源排放位置的處理，有如下情況：對于點源排放位置的處理，有如下情況：排入河流的兩排放口的間距較小時，可以簡化為一個排放口，排入河流的兩排放口的間距較小時，可以簡化為一個排放口，其位置假設(shè)在兩排放口之間，其排放量為兩者之和；其位置假設(shè)在兩排放口之間，其排放量為兩者之和；排入小湖（庫）的

12、所有排放口可以簡化為一個排放口，其排排入小湖（庫）的所有排放口可以簡化為一個排放口，其排放量為所有排放量之和；放量為所有排放量之和；排入大湖（庫）的兩排放口的間距較小時，可以簡化為一個排入大湖（庫）的兩排放口的間距較小時，可以簡化為一個排放口，其位置假設(shè)在兩排放口之間，其排放量為兩者之和；排放口，其位置假設(shè)在兩排放口之間，其排放量為兩者之和；無組織排放可以簡化為面源，從多個間距很近的排放口分別無組織排放可以簡化為面源，從多個間距很近的排放口分別排放污水時，可以簡化為面源。排放污水時，可以簡化為面源。污染源簡化污染源簡化預(yù)測方法與水質(zhì)數(shù)學(xué)模型預(yù)測方法與水質(zhì)數(shù)學(xué)模型預(yù)測方法預(yù)測方法數(shù)學(xué)模式法：數(shù)學(xué)

13、模式法：給出定量的預(yù)測結(jié)果。一般情況此方法較給出定量的預(yù)測結(jié)果。一般情況此方法較簡單，應(yīng)首先考慮。簡單，應(yīng)首先考慮。物理模型法：物理模型法：此方法能反映比較復(fù)雜的水環(huán)境特點，且此方法能反映比較復(fù)雜的水環(huán)境特點，且定量化程度較高，再現(xiàn)性好。但需要有相應(yīng)的試驗條件和定量化程度較高，再現(xiàn)性好。但需要有相應(yīng)的試驗條件和較多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且制作模型要耗費大量的人力、物力和較多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，且制作模型要耗費大量的人力、物力和時間。時間。類比分析法：類比分析法：此種預(yù)測方法屬于定性或半定量性質(zhì)。此種預(yù)測方法屬于定性或半定量性質(zhì)。專業(yè)判斷法：專業(yè)判斷法：定性地反映建設(shè)項目的環(huán)境影響。定性地反映建設(shè)項目的環(huán)境影響。

14、水環(huán)境影響預(yù)測模型水環(huán)境影響預(yù)測模型 水質(zhì)模型的分類水質(zhì)模型的分類 按時間特性分類按時間特性分類 動態(tài)模型動態(tài)模型 靜態(tài)模型靜態(tài)模型 按水域類型分：按水域類型分：河流水質(zhì)模型河流水質(zhì)模型 河口水質(zhì)模型河口水質(zhì)模型(受潮汐影響受潮汐影響) 湖泊水質(zhì)模型湖泊水質(zhì)模型 水庫水質(zhì)模型水庫水質(zhì)模型 海灣水質(zhì)模型海灣水質(zhì)模型 按描述水質(zhì)組分的多少分類：按描述水質(zhì)組分的多少分類： 單一組分模型單一組分模型 多組分水質(zhì)模型多組分水質(zhì)模型 按水質(zhì)組分分類分：按水質(zhì)組分分類分： 耗氧有機物模型耗氧有機物模型(BODDO模型模型) 單一組分的水質(zhì)模型單一組分的水質(zhì)模型 難降解有機物水質(zhì)模型難降解有機物水質(zhì)模型 重金

15、屬遷移轉(zhuǎn)化水質(zhì)模型重金屬遷移轉(zhuǎn)化水質(zhì)模型按水力學(xué)和排放條件分：按水力學(xué)和排放條件分：穩(wěn)態(tài)模型穩(wěn)態(tài)模型 非穩(wěn)態(tài)模型非穩(wěn)態(tài)模型按水質(zhì)模型的空間維數(shù)分類：按水質(zhì)模型的空間維數(shù)分類： 零維模型零維模型 一維模型一維模型 二維模型二維模型 三維模型三維模型第第2 2節(jié)節(jié) 河流水質(zhì)模型河流水質(zhì)模型河流完全混合模型、一維穩(wěn)態(tài)模型、河流完全混合模型、一維穩(wěn)態(tài)模型、S-P模型（適用模型（適用于于河流的充分混合段河流的充分混合段）托馬斯模型（適用于托馬斯模型（適用于沉降作用明顯沉降作用明顯的河流的河流充分混合充分混合段）段）二維穩(wěn)態(tài)混合模式和二維穩(wěn)態(tài)衰減模式（適用于二維穩(wěn)態(tài)混合模式和二維穩(wěn)態(tài)衰減模式（適用于平平直

16、河流的混合過程段直河流的混合過程段）二維穩(wěn)態(tài)累積流量模式和二維穩(wěn)態(tài)衰減累積流量模二維穩(wěn)態(tài)累積流量模式和二維穩(wěn)態(tài)衰減累積流量模式（適用于式（適用于彎曲河流的混合過程段彎曲河流的混合過程段）均勻混合段均勻混合段混合段混合段背景段背景段污水注入點污水注入點完全混合點完全混合點L混合段總長度混合段總長度均勻混合段均勻混合段背景段背景段污水注入點污水注入點瞬間完全混合瞬間完全混合既是污水注入點，也是完全混合點既是污水注入點，也是完全混合點混合段混合段背景段背景段污水注入點污水注入點沒有完全混合點沒有完全混合點L混合段總長度混合段總長度1. *河流混合過程段長度河流混合過程段長度預(yù)測范圍內(nèi)河段分預(yù)測范圍內(nèi)

17、河段分充分混合段充分混合段、混合過程段混合過程段和和排污口上游河段排污口上游河段。充分混合段充分混合段：污染物濃度在斷面上均勻分布的河段。當斷面上任：污染物濃度在斷面上均勻分布的河段。當斷面上任意一點的濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的意一點的濃度與斷面平均濃度之差小于平均濃度的5時，可以時，可以認為達到均勻分布。認為達到均勻分布?；旌线^程段混合過程段：指排放口下游達到充分混合以前的河段。：指排放口下游達到充分混合以前的河段。河流混合過程段長度可由下式計算（理論公式）：河流混合過程段長度可由下式計算（理論公式）：河中心排放河中心排放 x=0.1uxB2/Ey岸邊排放岸邊排放 x=0.4uxB

18、2/Ey u xx方向流速，方向流速，m/s； B 河流寬度，河流寬度，m； Ey橫向擴散系數(shù)，橫向擴散系數(shù)，m2/s。 常用河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型與適用條件常用河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型與適用條件 河流混合過程段長度河流混合過程段長度12(0.40.6 )(0.0580.0065 )()Ba BuxHB gHI*河流混合過程段長度可由下式估算（經(jīng)驗公式）：河流混合過程段長度可由下式估算（經(jīng)驗公式）：式中，式中，B河流寬度，河流寬度，m； a排放口距岸邊的距離，排放口距岸邊的距離，m； u河流斷面的平均流速，河流斷面的平均流速，m/s； H平均水深，平均水深，m；2； I河流坡度，河流坡度，。常用河流水質(zhì)數(shù)學(xué)

19、模型與適用條件常用河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模型與適用條件例題例題1： 一河段的一河段的K 斷面處有一岸邊污水排放口穩(wěn)定地向河流排放斷面處有一岸邊污水排放口穩(wěn)定地向河流排放污水，其河水特征為：污水，其河水特征為：B=50.0m， H 均均=1.2m，u=0.1m/s，I=9，試計算混合過程污染帶長度。，試計算混合過程污染帶長度。 解解: 混合過程段長度：混合過程段長度： 12(0.40.6 )(0.0580.0065 )()(0.4 50.00.6 0) 50.0 0.1(0.058 1.20.0065 50.0) 9.8 1.2 9Ba BuxHB gHI 779.0m所以混合過程段長度為所以混合過程段長

20、度為779.0m。穩(wěn)態(tài)條件下基本模型的解析解穩(wěn)態(tài)條件下基本模型的解析解l什么是穩(wěn)態(tài)？什么是穩(wěn)態(tài)？ 1、河流河床截面積、流速、流量不隨時間變化、河流河床截面積、流速、流量不隨時間變化 2、污染物的輸入量、彌散系數(shù)不隨時間變化、污染物的輸入量、彌散系數(shù)不隨時間變化 3、河流無支流和其他排污口廢水進入、河流無支流和其他排污口廢水進入 河流的充分混合模型河流的充分混合模型hhPPEPC QC QCQQ式中：式中：Q Qh h河水流量，河水流量， m m3 3/s/s； C Ch h河水背景斷的污染物濃度，河水背景斷的污染物濃度， mg/Lmg/L； C CP P廢水中污染物的濃度，廢水中污染物的濃度，

21、 mg/Lmg/L； Q QP P廢水的流量，廢水的流量， m m3 3/s/s； C C完全混合的水質(zhì)濃度，完全混合的水質(zhì)濃度， mg/Lmg/L。完全混合模型適用條件完全混合模型適用條件l穩(wěn)態(tài)：河流為恒定流（流量、流速不隨時間變化）穩(wěn)態(tài)：河流為恒定流（流量、流速不隨時間變化）l廢水連續(xù)穩(wěn)定排放廢水連續(xù)穩(wěn)定排放l下游某點廢水和河水在整個斷面上達到了均勻混合下游某點廢水和河水在整個斷面上達到了均勻混合l持久性的污染物持久性的污染物l該河流無支流和其他排污口進入該河流無支流和其他排污口進入 例題：完全混合模型例題：完全混合模型l計劃在河邊建一座工廠，該廠將以計劃在河邊建一座工廠，該廠將以2.83

22、m3/s2.83m3/s的流量的流量排放廢水，廢水中總?cè)芙夤腆w（總可濾殘渣和總不排放廢水，廢水中總?cè)芙夤腆w（總可濾殘渣和總不可濾殘渣）濃度為可濾殘渣）濃度為1300mg/L1300mg/L，該河流平均流速為，該河流平均流速為0.457m/0.457m/，平均河寬為，平均河寬為13.72m13.72m，平均水深為，平均水深為0.61m0.61m，總?cè)芙夤腆w濃度為總?cè)芙夤腆w濃度為310mg/L310mg/L，如果該工廠的廢水排，如果該工廠的廢水排入河中能與河水迅速混合，入河中能與河水迅速混合，那么總?cè)芙夤腆w的濃度那么總?cè)芙夤腆w的濃度是否超標（設(shè)標準為是否超標（設(shè)標準為500mg/L500mg/L）

23、？）？零維模型穩(wěn)態(tài)解零維模型穩(wěn)態(tài)解QkVQCC/0穩(wěn)態(tài)條件下的河流的零維模型穩(wěn)態(tài)條件下的河流的零維模型0011()8 6 4 0 0CCCxktku式中：式中：C流出河段的污染物濃度，流出河段的污染物濃度，mg/L; C0-完全混合模型計算出的濃度值，完全混合模型計算出的濃度值， mg/L; x河段長度，河段長度，m。 k-污染物的衰減速率常數(shù)污染物的衰減速率常數(shù) 1/d； u河水的流速，河水的流速，m/s; t兩個斷面之間的流動時間。兩個斷面之間的流動時間。例題：河流的零維模型例題：河流的零維模型l3 3/s;/s;含酚濃度為含酚濃度為200mg/L200mg/L，上游河水流量為，上游河水流

24、量為9m9m3 3/s/s，河水含酚濃度為河水含酚濃度為0 0，河流的平均流速為，河流的平均流速為40km/d40km/d，酚，酚的衰減速率常數(shù)的衰減速率常數(shù)k k2 2 1/d1/d，求河段出口處的河水，求河段出口處的河水含酚濃度為多少？含酚濃度為多少？答案：21 mg/L一維模型適用條件一維模型適用條件 l河流充分混合段（河流橫斷面上達到完全混合）；河流充分混合段（河流橫斷面上達到完全混合）；l非持久性污染物（溶解態(tài)污染物）；非持久性污染物（溶解態(tài)污染物）；l河流為恒定流；河流為恒定流；l廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。 l適用于適用于符合一維動力學(xué)降解規(guī)律符合一維動力學(xué)降解規(guī)律的一般

25、污染物，如氰、酚、有機毒的一般污染物，如氰、酚、有機毒物、重金屬、物、重金屬、BODBOD、CODCOD等單項指標的污染物。等單項指標的污染物。河流一維模型河流一維模型l當污染物在河流橫向上達到完全混合后，分析污當污染物在河流橫向上達到完全混合后，分析污染物在縱向即水流方向輸移、轉(zhuǎn)化的變化情況時用染物在縱向即水流方向輸移、轉(zhuǎn)化的變化情況時用一維模型一維模型一維穩(wěn)態(tài)模型的解一維穩(wěn)態(tài)模型的解：二階線性偏微分方程二階線性偏微分方程022kCxCuxCDxx02kuDxxxxBeAeC21X0X0一維模型穩(wěn)態(tài)解一維模型穩(wěn)態(tài)解對于不受潮汐影響的內(nèi)陸河，擴散、離散相對于移流作對于不受潮汐影響的內(nèi)陸河，擴散

26、、離散相對于移流作用很小，即用很小，即Dx近似為近似為0，所以，排污對于上游（，所以，排污對于上游（x0）的濃度變化沒有影響，引起排污口下游河流污染物濃度的濃度變化沒有影響，引起排污口下游河流污染物濃度的變化為：的變化為：uxkCxC10exp)(一維模型穩(wěn)態(tài)解一維模型穩(wěn)態(tài)解河流的一維模型河流的一維模型 考慮彌散的一維穩(wěn)態(tài)模型考慮彌散的一維穩(wěn)態(tài)模型l式中：式中：C C下游某一點的污染物濃度，下游某一點的污染物濃度， mg/L mg/L ； C C0 0完全混合斷面的污染物濃度，完全混合斷面的污染物濃度， mg/Lmg/L； u u河水的流速，河水的流速，m/sm/s； D Dx x方向上的擴散

27、系數(shù)，方向上的擴散系數(shù)， m m2 2/s /s ； k k1 1污染物降解的速率常數(shù)（污染物降解的速率常數(shù)（1/d1/d）；）； x x下游某一點到排放點的距離，下游某一點到排放點的距離，m m。0exp(1) 2uCCm xD124186400k Dmu河流的一維模型河流的一維模型 忽略彌散的一維穩(wěn)態(tài)模型忽略彌散的一維穩(wěn)態(tài)模型l式中：式中： C C下游某一點的污染物濃度，下游某一點的污染物濃度，mg/Lmg/L； C C0 0完全混合斷面的污染物濃度完全混合斷面的污染物濃度，mg/L mg/L ； u u河水的流速，河水的流速，m/sm/s； k k1 1污染物降解的速率常數(shù)（污染物降解的

28、速率常數(shù)（1/d1/d）；）； x x下游某一點到排放點的距離下游某一點到排放點的距離，m m。01exp()86400 xCCku例題：河流的一維模型例題：河流的一維模型l一個改擴工程擬向河流排放廢水，廢水量為一個改擴工程擬向河流排放廢水，廢水量為0.15 m0.15 m3 3/s/s，苯酚濃度為，苯酚濃度為30mg/L,30mg/L,河流流量為河流流量為5.5 5.5 m m3 3/s/s，流速為，流速為0.3 m/s0.3 m/s，苯酚背景濃度為，苯酚背景濃度為0.5mg/L0.5mg/L，苯酚的降解系數(shù)，苯酚的降解系數(shù)k k0.2/d0.2/d，縱向彌，縱向彌散系數(shù)散系數(shù)D D為為10

29、 m10 m2 2/s/s。求排放點下游。求排放點下游10km10km處的苯處的苯酚濃度。酚濃度。答案：考慮彌散作用，答案：考慮彌散作用，1.19mg/L; 忽略彌散作用，忽略彌散作用，1.19mg/L。 可以看出，在穩(wěn)態(tài)條件下，忽略彌散系數(shù)與考可以看出，在穩(wěn)態(tài)條件下，忽略彌散系數(shù)與考慮彌散系數(shù)的差異很小，常可以忽略。慮彌散系數(shù)的差異很小，?？梢院雎?。河流一維河流一維BOD-DO模型模型l反應(yīng)耗氧有機物和水中溶解氧狀況反應(yīng)耗氧有機物和水中溶解氧狀況l預(yù)測某一時刻水中剩余預(yù)測某一時刻水中剩余BOD濃度和氧虧值。濃度和氧虧值。水體的耗氧與復(fù)氧過程水體的耗氧與復(fù)氧過程l耗氧過程：耗氧過程：BOD耗氧

30、耗氧 （CBOD、NBOD耗氧）耗氧）底泥耗氧（沉積底泥耗氧、底泥再懸浮耗氧）底泥耗氧（沉積底泥耗氧、底泥再懸浮耗氧）水生植物呼吸耗氧水生植物呼吸耗氧l復(fù)氧過程：復(fù)氧過程：大氣復(fù)氧大氣復(fù)氧藻類光合作用復(fù)氧藻類光合作用復(fù)氧臨界氧虧臨界氧虧最大氧虧最大氧虧污水排入污水排入河流河流DO濃度濃度氧垂曲線氧垂曲線距離或時間距離或時間飽和飽和DO濃度濃度BOD曲線曲線水質(zhì)最差點水質(zhì)最差點虧氧量為飽和溶解氧濃度與實際溶解氧濃度之差虧氧量為飽和溶解氧濃度與實際溶解氧濃度之差Streeter Phelps (S-P)模式模式建立建立S-P模式的基本假設(shè)：模式的基本假設(shè)：（1）河流中的）河流中的BOD衰減和溶解氧

31、的復(fù)氧都是一級反應(yīng)；衰減和溶解氧的復(fù)氧都是一級反應(yīng)；（2）反應(yīng)速度是定常的；）反應(yīng)速度是定常的；（3）河流中的耗氧是由）河流中的耗氧是由BOD衰減衰減引起的，而河流中的溶解引起的，而河流中的溶解氧來源則是氧來源則是大氣復(fù)氧大氣復(fù)氧。 S-P模式的適用條件：（模式的適用條件：（1）河流充分混合段河流充分混合段； （2）污染物為耗氧有機污染物污染物為耗氧有機污染物； （3）需要預(yù)測河流溶解氧狀態(tài)；）需要預(yù)測河流溶解氧狀態(tài)； （4）河流為恒定流動；）河流為恒定流動； （5）污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。）污染物連續(xù)穩(wěn)定排放。l基本形式基本形式DkLkdtdDLkdtdL211Streeter Phelps (

32、S-P)模式模式Streeter Phelps (S-P)模式模式D虧氧量，即飽和溶解氧濃度與溶解氧濃度的差值，虧氧量，即飽和溶解氧濃度與溶解氧濃度的差值，mg/L；cBODBOD的濃度，的濃度，mg/L；K1耗氧系數(shù)，耗氧系數(shù)，1/d；K2大氣復(fù)氧系數(shù)，大氣復(fù)氧系數(shù)，1/d；x從計算初始點到下游計算斷面的距離，從計算初始點到下游計算斷面的距離，m0011 exp()exp()86400BODBODBODxccK tcKu01120221exp()exp()exp()864008640086400BODK cxxxDKKDKKKuuu氧垂公式氧垂公式Streeter Phelps (S-P)模

33、式模式0pphhBODphc Qc QcQQ0pphhphD QD QDQQCBOD0計算初始斷面的計算初始斷面的BOD濃度，濃度，mg/L;D0計算初始斷面虧氧量，即斷面計算初始斷面虧氧量，即斷面DO濃度與濃度與DOf之差，之差，mg/L；Dh上游來水中溶解氧的氧虧值，上游來水中溶解氧的氧虧值，mg/L；Dp污水中溶解氧的氧虧值，污水中溶解氧的氧虧值，mg/L；00221211186400ln(1)cBODDKKKuxKKKcK0022121111ln(1)cBODDKKKtKKKcKStreeter Phelps (S-P)模式模式計算最大氧虧點臨界點計算最大氧虧點臨界點tc由起始點到達臨

34、界點的流行時間由起始點到達臨界點的流行時間。xc臨界點到計算初始點的距離，臨界點到計算初始點的距離，m。Streeter Phelps (S-P)模式模式 S-P模式在水質(zhì)影響預(yù)測中應(yīng)用最廣，也可用于計算河模式在水質(zhì)影響預(yù)測中應(yīng)用最廣，也可用于計算河段的最大容許排污量。段的最大容許排污量。 在在S-P模式基礎(chǔ)上，結(jié)合河流自凈過程中的不同影響因素，模式基礎(chǔ)上，結(jié)合河流自凈過程中的不同影響因素，人們提出了一些修正型。例如人們提出了一些修正型。例如托馬斯托馬斯引入懸浮物沉降作用對引入懸浮物沉降作用對BOD衰減的影響；衰減的影響；多賓斯坎普多賓斯坎普提出了考慮底泥耗氧和光合提出了考慮底泥耗氧和光合作用

35、復(fù)氧的模型；作用復(fù)氧的模型；奧康納奧康納進一步考慮含氮污染物的影響；進一步考慮含氮污染物的影響；1989年美國年美國EPA推出了推出了QUAL2E，這是一維水質(zhì)模型，全，這是一維水質(zhì)模型，全面考慮河流自凈的機理，可以模擬面考慮河流自凈的機理，可以模擬15種以上不同的水質(zhì)參數(shù)種以上不同的水質(zhì)參數(shù)的變化，如水溫、有機磷、有機氮、腸桿菌等。的變化，如水溫、有機磷、有機氮、腸桿菌等。托馬斯托馬斯(Thomas)BOD-DO模型模型l在在S-P模型的基礎(chǔ)上增加沉淀、絮凝、沖刷和再懸浮過模型的基礎(chǔ)上增加沉淀、絮凝、沖刷和再懸浮過程對程對BOD去除的影響，引入了去除的影響，引入了BOD沉浮系數(shù)沉浮系數(shù)k3，

36、BOD變化速度為變化速度為k3L。l托馬斯采用以下的基本方程組：托馬斯采用以下的基本方程組：l沉浮系數(shù)沉浮系數(shù)k3 對于沖刷、再懸浮過程，對于沖刷、再懸浮過程，k3 0。DkLkdxdDuLkkdxdLu2131)(托馬斯托馬斯(Thomas)BOD-DO模型模型uxkkCCBODBOD)(exp310)exp()(exp)exp()(2312311200uxkuxkkkkkCkuxkooooBODssl對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，多賓斯對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上，多賓斯-坎普提出坎普提出了兩條新的假設(shè)：了兩條新的假設(shè)：l考慮地面徑流和底泥釋放考慮地面徑流和底泥釋放BOD所

37、引起的所引起的BOD變化速率，該速率變化速率，該速率以以 R表示。表示。l考慮藻類光合作用和呼吸作用以及地面徑流所引起的溶解氧變考慮藻類光合作用和呼吸作用以及地面徑流所引起的溶解氧變化速率，該速率以化速率，該速率以 P表示。表示。l多賓斯多賓斯坎普采用以下基本方程組：坎普采用以下基本方程組：P PD Dk kL Lk kdxdxdDdDu uR R)L)Lk k(k(kdxdxdLdLu u2 21 13 31 1多賓斯多賓斯坎普坎普(DobbInsCamp)BOD-DO模型模型l對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上對一維靜態(tài)河流，在托馬斯模型的基礎(chǔ)上, 奧康納提奧康納提假設(shè)條件為，總假設(shè)條件

38、為，總BOD是碳化和硝化是碳化和硝化BOD兩部分之和，兩部分之和，即即L=Lc+Ln，則托馬斯修正式可改寫為：，則托馬斯修正式可改寫為： kn 硝化硝化BOD衰減速度常數(shù)，衰減速度常數(shù)， 1/d ； kn 硝化硝化BOD衰減速度常數(shù)，衰減速度常數(shù)，1/d ； Lc0, 河流河流x=0 處，含碳有機物處，含碳有機物BOD濃度，濃度，mg/L。 Ln0, 河流河流x=0 處，含氮有機物處，含氮有機物BOD濃度，濃度，mg/L。DkLkLkdxdDuLkdxdLuLkkdxdLunncnnncc2131)(模型模型該模型的解析解為：該模型的解析解為：uxkuxkuxknnnuxkuxkksuxknn

39、uxkkcceDeekkLkeekkkLkDeLLeLLnsns/0/20/1201/0/022211模型模型河流二維水質(zhì)模型河流二維水質(zhì)模型l當考慮污染物在河寬方向上的變化情況時，需要當考慮污染物在河寬方向上的變化情況時，需要利用河流二維水質(zhì)模型。利用河流二維水質(zhì)模型。l 模型類別模型類別二維穩(wěn)態(tài)混合模式二維穩(wěn)態(tài)混合模式二維穩(wěn)態(tài)衰減模式二維穩(wěn)態(tài)衰減模式平直、斷面形狀規(guī)則河段平直、斷面形狀規(guī)則河段彎曲、斷面形狀不規(guī)則河段彎曲、斷面形狀不規(guī)則河段二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式二維穩(wěn)態(tài)衰減累積流量模式二維穩(wěn)態(tài)衰減累積流量模式河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式 適用條件：適用

40、條件： （1）平直、斷面形狀規(guī)則平直、斷面形狀規(guī)則河段河段混合過程段混合過程段； （2）持久性污染物持久性污染物； （3）河流為恒定流動；）河流為恒定流動； （4）連續(xù)穩(wěn)定排放；）連續(xù)穩(wěn)定排放； 河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式 c (x ,y)(x, y)點污染源垂直平均濃度，點污染源垂直平均濃度，mg/L； H平均水深，平均水深，m； B河流寬度，河流寬度，m； a排放口與岸邊的距離，排放口與岸邊的距離，m； My橫向混合系數(shù)，橫向混合系數(shù)，m2/s； x, y笛卡兒坐標系的坐標，笛卡兒坐標系的坐標，m； x -預(yù)測點離排預(yù)測點離排 放點的縱向距離，放點的縱向距離，m ；y -預(yù)測

41、點離排放口的橫向距離，預(yù)測點離排放口的橫向距離，m；岸邊排放：岸邊排放：xMyBuxMuyxuMHQccyxcyyyPPh422exp)42exp(),(河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式 c (x ,y)(x, y)點污染源垂直平均濃度，點污染源垂直平均濃度，mg/L； H平均水深，平均水深，m； B河流寬度，河流寬度，m； a排放口與岸邊的距離，排放口與岸邊的距離，m； My橫向混合系數(shù)，橫向混合系數(shù)，m2/s； x, y笛卡兒坐標系的坐標，笛卡兒坐標系的坐標，m；非岸邊排放：非岸邊排放：xMyaBuxMyauxMuyxuMHQccyxcyyyyPPh4222exp422exp)42

42、exp(2),(河流二維穩(wěn)態(tài)衰減模式河流二維穩(wěn)態(tài)衰減模式 適用條件：適用條件： （1）平直、斷面形狀規(guī)則平直、斷面形狀規(guī)則河段河段混合過程段混合過程段； （2）非非持久性污染物持久性污染物； （3）河流為恒定流動；）河流為恒定流動； （4）連續(xù)穩(wěn)定排放；）連續(xù)穩(wěn)定排放； （5）對于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。）對于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。河流二維穩(wěn)態(tài)衰減模式河流二維穩(wěn)態(tài)衰減模式岸邊排放岸邊排放xMyBuxMuyxuMHQccuxKyxcyyypph4)2(exp4exp86400exp),(221非岸邊排放非岸邊排放x-預(yù)測點離排放點的距離，預(yù)測點離排放點的距離，m；

43、y-預(yù)測點離排放口的橫向距離，預(yù)測點離排放口的橫向距離，m；C-預(yù)測點預(yù)測點(x，y)處污染物的濃度，處污染物的濃度，mg/L；cp-污水中污染物的濃度污水中污染物的濃度mg/LQp-污水流量，污水流量，m3/s；ch-河流上游污染物的濃度河流上游污染物的濃度(本底濃度本底濃度)，mg/L；H-河流平均水深，河流平均水深，m； My-河流橫向混合河流橫向混合(彌散彌散)系數(shù)，系數(shù)，m2/s；u-河流流速，河流流速，m/s；B-河流平均寬度，河流平均寬度，m；-圓周率。圓周率。 本式要求河流在截面上近似矩形。本式要求河流在截面上近似矩形。河流二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式河流二維穩(wěn)態(tài)混合累積流量模式適

44、用條件適用條件：（1）彎曲河流、斷面形狀不規(guī)則河段彎曲河流、斷面形狀不規(guī)則河段混合過程段混合過程段； （2）持久性污染物持久性污染物； （3）河流為恒定流動；）河流為恒定流動； （4）連續(xù)穩(wěn)定排放連續(xù)穩(wěn)定排放； （5）對于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。）對于非持久性污染物，需采用相應(yīng)的衰減模式。岸邊排放：岸邊排放：c（x, q）（x,q）處污染物垂向平均濃度，）處污染物垂向平均濃度，mg/L；Mq累積流量坐標系下的橫向混合系數(shù)；累積流量坐標系下的橫向混合系數(shù)；x,q累積流量坐標系的坐標；累積流量坐標系的坐標；總總 結(jié)結(jié) 在利用數(shù)學(xué)模式預(yù)測河流水質(zhì)時，充分混在利用數(shù)學(xué)模式預(yù)測河流水質(zhì)時，

45、充分混合段可以采用一維模式或零維模式預(yù)測斷面平合段可以采用一維模式或零維模式預(yù)測斷面平均水質(zhì)；混合過程段需采用二維模式進行預(yù)測均水質(zhì)；混合過程段需采用二維模式進行預(yù)測。練練 習(xí)習(xí) 1l一河段的一河段的K斷面處有一岸邊污水排放口穩(wěn)定地斷面處有一岸邊污水排放口穩(wěn)定地向河流排放污水，其污水特征為：向河流排放污水，其污水特征為：Qp=19440m33/s，BOD5（h）=6.16mg/L，B=50.0m，H均均=1.2m，u=0.1m/s，I=9，K1=0.3 1/d，試計算混合過程污染帶長度。如，試計算混合過程污染帶長度。如果果忽略污染物質(zhì)在該段內(nèi)的降解忽略污染物質(zhì)在該段內(nèi)的降解和沿程河流和沿程河流

46、水量的變化，在距完全混合斷面水量的變化，在距完全混合斷面10km的下游的下游某段處，河流中某段處，河流中BOD5濃度是多少？濃度是多少？ 練練 習(xí)習(xí) 2l一家食品加工廠產(chǎn)生廢水一家食品加工廠產(chǎn)生廢水4800m3/d,廢水中主要含廢水中主要含BOD5。處理后，。處理后，BOD5的排放濃度為的排放濃度為30mg/L。該股。該股廢水用管道引到一條較為平直的小河排放。排入小河廢水用管道引到一條較為平直的小河排放。排入小河后，該股廢水中的后，該股廢水中的BOD5的耗氧率為的耗氧率為0.48 1/d。排污。排污口設(shè)在距離小河左岸口設(shè)在距離小河左岸10m處。小河的平均寬度為處。小河的平均寬度為60m，平均水

47、深平均水深4.79m,斷面平均流速斷面平均流速0.1m/s,平均水面坡降平均水面坡降為為2.7。試預(yù)測該股廢水對小河排污口下游。試預(yù)測該股廢水對小河排污口下游3000m處水質(zhì)的影響程度。處水質(zhì)的影響程度。 河口水質(zhì)模型河口水質(zhì)模型 河口是指入海河流受到潮汐作用的一段水體，它河口是指入海河流受到潮汐作用的一段水體，它表現(xiàn)出明顯的時變特征。表現(xiàn)出明顯的時變特征。l一維穩(wěn)態(tài)模型一維穩(wěn)態(tài)模型l該模型在河口斷面面積定常，淡水流量穩(wěn)定的情該模型在河口斷面面積定常，淡水流量穩(wěn)定的情況下，可以得到解析解：況下，可以得到解析解：0kCCudxddxdCdxdDxxl排放口上游（排放口上游（ x0 ）：）：204

48、112expxxxxukDDxuCC204112expxxxxukDDxuCC河口水質(zhì)模型河口水質(zhì)模型 C0 是在是在 x=0 處（排放口）的污染物濃度，可以用下處（排放口）的污染物濃度，可以用下式計算：式計算： 上式中的上式中的 W 為單位時間內(nèi)排放的污染物總量；為單位時間內(nèi)排放的污染物總量； Q 為為淡水的平均流量；淡水的平均流量； Dx 是縱向彌撒系數(shù)。是縱向彌撒系數(shù)。QWukDQWCxx2041河口水質(zhì)模型河口水質(zhì)模型水質(zhì)模型參數(shù)的確定方法水質(zhì)模型參數(shù)的確定方法水質(zhì)模型參數(shù)確定的方法類別：水質(zhì)模型參數(shù)確定的方法類別：實驗室測定法實驗室測定法公式計算法（包括經(jīng)驗公式、模型求解等）公式計算

49、法（包括經(jīng)驗公式、模型求解等）現(xiàn)狀實測法現(xiàn)狀實測法示蹤劑法示蹤劑法（1）實驗室測定法）實驗室測定法 K1=K1 +(0.11+54 I )u/H式中：式中：K1耗氧系數(shù)，耗氧系數(shù)，1/d； K1試驗室測定的耗氧系數(shù)，試驗室測定的耗氧系數(shù)，1/d； I河流底坡或地面坡度，河流底坡或地面坡度，； u河水流速，河水流速，m/s； H平均水深，平均水深，m。 在實際應(yīng)用中，在實際應(yīng)用中， K1 仍然寫作仍然寫作 K1耗氧系數(shù)耗氧系數(shù)K1單獨估值方法單獨估值方法1186400lnlnAABBccuKtcxc（2）兩點法）兩點法(現(xiàn)場實測法現(xiàn)場實測法)式中：式中：c A、c B為為A、B斷面上污染物的平均

50、濃度，斷面上污染物的平均濃度， x為為A、B斷面間的距離。斷面間的距離。耗氧系數(shù)耗氧系數(shù)K1單獨估值方法單獨估值方法復(fù)氧系數(shù)復(fù)氧系數(shù)K2的單獨估值方法的單獨估值方法經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法（1）奧康納多賓斯，簡稱奧多公式：）奧康納多賓斯，簡稱奧多公式：1/61zcHn1/22(20)3/2()294mD uKHcz170.50.252(20)1.25824mDIKHcz17cz謝才系數(shù)謝才系數(shù)I河流坡度河流坡度n河床糙率河床糙率H平均水深，平均水深，m。Dm分子擴散系數(shù)分子擴散系數(shù)00.671.852(20)5.34CuKH0.6962(20)1.6735.03CuKH0.6H8m（2）歐文斯等人

51、經(jīng)驗式）歐文斯等人經(jīng)驗式 （3）丘吉爾經(jīng)驗式）丘吉爾經(jīng)驗式 復(fù)氧系數(shù)復(fù)氧系數(shù)K2的單獨估值方法的單獨估值方法經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法K1 、K2的溫度校正的溫度校正K1或或2（T）K1或或2（20）（T-20）溫度常數(shù)溫度常數(shù)的取值范圍的取值范圍對于對于K1， (1)泰勒法求泰勒法求Ey(適用于河流適用于河流)Ey=(0.058H+0.0065B)(gHI)1/2 B/H100式中：式中：B河流寬度；河流寬度； g重力加速度；重力加速度；(2)愛爾德法求愛爾德法求Ex(適用于河流適用于河流)Ex=5.93H(gHI)1/2混合（擴散）系數(shù)的經(jīng)驗公式混合（擴散）系數(shù)的經(jīng)驗公式混合（擴散）系數(shù)的示蹤試

52、驗測定法混合（擴散）系數(shù)的示蹤試驗測定法示蹤物質(zhì)有：示蹤物質(zhì)有：p 無機鹽類（無機鹽類（ NaCl、LiCl）p 熒光染料（如工業(yè)堿性玫瑰紅）熒光染料（如工業(yè)堿性玫瑰紅）p 放射性同位素等。放射性同位素等。示蹤物質(zhì)應(yīng)滿足以下要求：示蹤物質(zhì)應(yīng)滿足以下要求： 具有在水體中不沉降、不降解、不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)具有在水體中不沉降、不降解、不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng) 測定簡單準確，測定簡單準確， 經(jīng)濟經(jīng)濟 對環(huán)境無害對環(huán)境無害 示蹤物質(zhì)的投放有瞬時投放、有限時段投放和連續(xù)恒定投放。示蹤物質(zhì)的投放有瞬時投放、有限時段投放和連續(xù)恒定投放。 向水體中投放示蹤物質(zhì)，追蹤測定其濃度變化，據(jù)以計算向水體中投放示蹤物質(zhì)，追蹤測定其濃度

53、變化，據(jù)以計算所需要的各環(huán)境水力學(xué)參數(shù)的方法。所需要的各環(huán)境水力學(xué)參數(shù)的方法。第第3節(jié)節(jié) 湖泊與水庫水質(zhì)模型湖泊與水庫水質(zhì)模型v湖泊水庫的水質(zhì)特征湖泊水庫的水質(zhì)特征v營養(yǎng)源與營養(yǎng)負荷營養(yǎng)源與營養(yǎng)負荷v湖庫水質(zhì)模型湖庫水質(zhì)模型湖泊水庫的水質(zhì)特征湖泊水庫的水質(zhì)特征l流速小，與河流相比湖泊和水庫中的水流處于相對靜流速小，與河流相比湖泊和水庫中的水流處于相對靜止狀態(tài)；止狀態(tài)；l停留時間長，湖泊與水庫中的水流交換周期比較長，停留時間長，湖泊與水庫中的水流交換周期比較長，屬于靜水環(huán)境；屬于靜水環(huán)境；l水生生態(tài)系統(tǒng)相對比較封閉；水生生態(tài)系統(tǒng)相對比較封閉；l主要水質(zhì)問題是富營養(yǎng)化；主要水質(zhì)問題是富營養(yǎng)化；l水

54、質(zhì)的分層分布。水質(zhì)的分層分布。典型湖泊水溫垂向分層示意圖典型湖泊水溫垂向分層示意圖A A表層表層B B斜溫層斜溫層C C下層下層Z Z夏季夏季 冬季冬季T污染來源與途徑污染來源與途徑 l污染源污染類型污染類型 污染物來源污染物來源 外源污染物外源污染物點源點源工業(yè)廢水工業(yè)廢水 城鎮(zhèn)生活污水城鎮(zhèn)生活污水 固體廢物處置場固體廢物處置場 面源面源礦區(qū)地表徑流礦區(qū)地表徑流 城鎮(zhèn)地表徑流城鎮(zhèn)地表徑流 農(nóng)牧區(qū)地表徑流農(nóng)牧區(qū)地表徑流 大氣降塵大氣降塵 大氣降水大氣降水水體投餌養(yǎng)殖水體投餌養(yǎng)殖 水面娛樂活動廢棄物水面娛樂活動廢棄物 水土流失及土壤侵蝕水土流失及土壤侵蝕 內(nèi)源污染物內(nèi)源污染物 底泥及沉積物底泥及

55、沉積物l污染物入湖途徑污染物入湖途徑點源污染點源污染非點源污染非點源污染地下水地下水河渠河渠降塵降塵降水降水養(yǎng)殖投餌養(yǎng)殖投餌流域入地表面流域入地表面湖泊水庫湖泊水庫 利貝希最小值定律利貝希最小值定律 ( ( 最小量的最小量的 Liebig Liebig 法律法律 ) ) 植物生植物生長取決于外界提供給它的所需養(yǎng)料中數(shù)量最少的一種。長取決于外界提供給它的所需養(yǎng)料中數(shù)量最少的一種。l主要營養(yǎng)源與營養(yǎng)負荷計算主要營養(yǎng)源與營養(yǎng)負荷計算l 地表徑流的營養(yǎng)負荷地表徑流的營養(yǎng)負荷式中：式中：Ijl第第 j 種營養(yǎng)物質(zhì)的負荷，種營養(yǎng)物質(zhì)的負荷， g/a； Ai 第第 i 種土地利用類型的面積，種土地利用類型的

56、面積， m2 ； Eij 第第 i 種土地利用類型的單位面積上第種土地利用類型的單位面積上第 j 種污染物種污染物的流失量，的流失量， g/m2 ； m 土地利用類型的總數(shù)。土地利用類型的總數(shù)。miijijlEAI1營養(yǎng)源和營養(yǎng)負荷營養(yǎng)源和營養(yǎng)負荷l降水的營養(yǎng)負荷降水的營養(yǎng)負荷 式中，式中， Ijp 由降水輸入的第由降水輸入的第 j 種污染物的負荷，種污染物的負荷， g/a；As 湖湖,庫的水面面積，庫的水面面積， m2 ； Cj 第第 j 種種營養(yǎng)物在降水中的含量；營養(yǎng)物在降水中的含量； P 年降水量，年降水量， m/a。l人為因素排放的營養(yǎng)負荷人為因素排放的營養(yǎng)負荷生活污水生活污水 式中，

57、式中， Ijs Ijs 流入湖泊或水庫的污水中含有的第流入湖泊或水庫的污水中含有的第 j j 種營養(yǎng)物的負荷，種營養(yǎng)物的負荷， g/ag/a； S S 產(chǎn)生污水的人數(shù)，產(chǎn)生污水的人數(shù)，人；人； Ejs Ejs 每人每年產(chǎn)生的第每人每年產(chǎn)生的第 j j 種營養(yǎng)物的量，種營養(yǎng)物的量， g/g/人人.a.a。sjjpPACIjsjsSEIl工業(yè)污水工業(yè)污水Ijk 第第 k 種工業(yè)廢水中第種工業(yè)廢水中第 j 種營養(yǎng)物的負荷，種營養(yǎng)物的負荷， g/a； Qk 第第 k 種工業(yè)廢水的排放量，種工業(yè)廢水的排放量， m3/a； Ejk 第第 k 種種廢水中第廢水中第 j 種營養(yǎng)物的含量，種營養(yǎng)物的含量， g/

58、m3 ； n 含第含第 j 種種營養(yǎng)物的污染源數(shù)。營養(yǎng)物的污染源數(shù)。l內(nèi)部營養(yǎng)負荷內(nèi)部營養(yǎng)負荷I ji 湖泊底泥釋放的第湖泊底泥釋放的第 j 種營養(yǎng)物的負荷，種營養(yǎng)物的負荷， g/；A 底泥底泥量，量，m3; Cjn 底泥第底泥第 j 種營養(yǎng)物的含量，種營養(yǎng)物的含量， g/m3 ； kj 底泥釋放第底泥釋放第 j 種營養(yǎng)物質(zhì)的速率常數(shù)。種營養(yǎng)物質(zhì)的速率常數(shù)。nkjkkjkEQI1jnsjjnCAkIl湖泊、水庫的總營養(yǎng)負荷：湖泊、水庫的總營養(yǎng)負荷：l 式中，式中， Ij 湖泊湖泊,水庫第水庫第 j 種污染物的種污染物的總負荷?？傌摵?。jnjkjsjpjljIIIIII湖庫環(huán)境預(yù)測模式湖庫環(huán)境預(yù)

59、測模式l完全混合箱式模型（零維）完全混合箱式模型（零維）l分層湖分層湖(庫庫)箱式模型（零維）箱式模型（零維）l湖泊水質(zhì)擴散模型（一維或二維）湖泊水質(zhì)擴散模型（一維或二維）湖庫完全混合箱式模型湖庫完全混合箱式模型 沃倫威德爾模型沃倫威德爾模型l概述創(chuàng)始創(chuàng)始：沃倫威德爾（：沃倫威德爾（R.A.Vollenweider）在）在 20 世紀世紀 70年代初期研究北美大湖時提出。年代初期研究北美大湖時提出。適用適用：停留時間很長，水質(zhì)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)的湖泊：停留時間很長，水質(zhì)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)的湖泊水庫。水庫。 假定假定：湖泊中某種營養(yǎng)物的濃度隨時間的變化率，是：湖泊中某種營養(yǎng)物的濃度隨時間的變化率，是

60、輸入、輸出和在湖泊內(nèi)沉積的該種營養(yǎng)物量的函數(shù)。輸入、輸出和在湖泊內(nèi)沉積的該種營養(yǎng)物量的函數(shù)。 不足不足：不能描述發(fā)生在湖泊內(nèi)的物理、化學(xué)和生物過：不能描述發(fā)生在湖泊內(nèi)的物理、化學(xué)和生物過程，同時也不考慮湖泊和水庫的熱分層，是只考慮其程，同時也不考慮湖泊和水庫的熱分層，是只考慮其輸入輸入產(chǎn)出關(guān)系的模型。產(chǎn)出關(guān)系的模型。l我國的地面水環(huán)境評價導(dǎo)則建議對小型湖泊我國的地面水環(huán)境評價導(dǎo)則建議對小型湖泊(水庫水庫)的一、二、三級均采用湖泊完全混合平的一、二、三級均采用湖泊完全混合平衡模式。衡模式。l湖水均勻混合，根據(jù)湖泊進出水量的多少和污湖水均勻混合，根據(jù)湖泊進出水量的多少和污染物的性質(zhì)，可建立以下湖泊