技术方法学习资料:常用河流水质预测模式的运用
地面水水质变化的预测方法,可分为四大类:数学模式法、物理模型法、类比分析法和专业判断法。
常用的河流水质模式及其选择见下表:
河流及污染物特征 | 适用的水质模式 |
1.持久性污染物(连续排放) | |
完全混合河段 | 河流完全混合模式 |
横向混合过程段 | (1)河流二维稳态混合模式(直角坐标系) |
(2)河流二维稳态累积流量模式(累积流量坐标) | |
沉降作用明显河段 | 河流一维稳态模式,沉降作用近似为dc/dt=-K3c(K3为沉降速率) |
2.非持久性污染物(连续排放) | |
完全混合河段 | 河流一维稳态模式,一级动力方程dc/dt=-K1c(K1为降解速率) |
横向混合过程段 | (1)河流二维稳态混合衰减模式(直角坐标系) |
(2)河流二维稳态累积流量衰减模式(累积流量坐标) | |
沉降作用明显河段 | 河流一维稳态模式,沉降作用近似为dc/dt=-(K1 K3)c |
3.溶解氧 | 河流一维DO-BOD耦分模式(如S-P模式) |
4.瞬时源(或有限时段源) | |
中、小河流 | 河流一维准稳态模式(流量定常—污染负荷变化) |
大型河流 | 河流二维准稳态模式 |
混合过程段长度的计算公式:L=(0.4B-0.6a)Bu/[(0.058H 0.0065B)(gHi)½]
式中:L—混合过程段长度,m;B—河流宽度,m;a—排放口距岸边的距离,m;u—河流断面平均流速,m/s;H—平均水深,m;g—重力加速度,9.81 m/s2;i—河流坡度。
河流水质数学模式预测方法:
1.河流稀释混合模式
(1)点源:河水、污水稀释混合方程:c= (cpQp chQh)/(Qp Qh)
式中:c—污水与河水混合后的浓度,mg/L;cp—排放口处污染物的排放浓度,mg/L;Qp—排放口处的废水排放量,m3/s.ch—河流上游某污染物的浓度,mg/L;Qh—河流上游的流量,m3/s.
(2)非点源方程:对于沿程有非点源(面源)分布入流的情形,可按下式计算河段污染物的浓度:
c=(cpQp chQh)/Q Ws/86.4Q ;Q=Qp Qh Qsx/xs
式中:Ws—沿程河段内非点源汇入的污染物总负荷量,kg/d;Q—下游x距离处河段流量,m3/s;Qs—沿程河段内非点源汇入的水量,m3/s;xs—控制河段总长度,km;x—沿程距离(0≤x≤xs),km.
(3)考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型。当需要区分溶解态和吸附态的污染物在河流水体中的指标耦合,应引入分配系数(Kp)。其物理意义是在平衡状态下,某种物质在固液两相间的分配比例。式中:Kp =X/c c—溶解态浓度,mg/L;X—单位质量固体颗粒吸附的污染物质量,mg/mg;Kp—分配系数,L/mg.对于有毒有害污染物,在已知其在水体中的总浓度的情况下,溶解态的浓度计算:c= cT/(1 KpS×10-6)
式中:c—溶解态浓度,mg/L;cT—总浓度,mg/L;S—悬浮固体浓度,mg/L;Kp—分配系数,L/mg.