河流纳污能力计算优秀PPT.ppt

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1、河流纳污能力计算你现在浏览的是第一页，共58页主要内容主要内容 主要技术问题主要技术问题二二 案例分析案例分析三三一计算步骤计算步骤你现在浏览的是第二页，共58页一、计算步骤一、计算步骤1.水域概化水域概化2.水文资料调查及设计水文条件的确定水文资料调查及设计水文条件的确定3.水质控制节点的确定水质控制节点的确定4.确定水质模型及其计算参数确定水质模型及其计算参数5.计算分析计算分析6.成果合理性分析成果合理性分析你现在浏览的是第三页，共58页一、计算步骤一、计算步骤水域概化：将天然水域（河流、水库）概化成计算水域，例天然河道可水域概化：将天然水域（河流、水库）概化成计算水域，例天然河道可概化

2、成顺直河道，动态水流简化为稳态水流等。水域经适当概化后，才概化成顺直河道，动态水流简化为稳态水流等。水域经适当概化后，才能够利用数学模型来描述其水质变化规律。同时，支流、排污口、取水能够利用数学模型来描述其水质变化规律。同时，支流、排污口、取水口等影响水环境的因素也要进行相应概化，若排污口距离较近，可把多口等影响水环境的因素也要进行相应概化，若排污口距离较近，可把多个排污口简化成一个集中的排污口。个排污口简化成一个集中的排污口。水文资料调查及设计水文条件的确定：收集研究水域水下地形、水文站的水文资料调查及设计水文条件的确定：收集研究水域水下地形、水文站的水文资料（河宽、水深、流速、流量、坡度和

3、弯曲系数）等，明确每一个水文资料（河宽、水深、流速、流量、坡度和弯曲系数）等，明确每一个河段或水库的水文设计条件。对没有资料的河段，采取水文比拟等方法确河段或水库的水文设计条件。对没有资料的河段，采取水文比拟等方法确定其水文条件。定其水文条件。1 12 2你现在浏览的是第四页，共58页一、计算步骤一、计算步骤水质控制节点的确定：根据水功能区划和水域内的水质敏感点位置水质控制节点的确定：根据水功能区划和水域内的水质敏感点位置分析，确定水质控制断面的位置和控制标准。对于大江大河（和大分析，确定水质控制断面的位置和控制标准。对于大江大河（和大型水库），则需根据水体的功能用途和环境管理的要求，确定混合

4、型水库），则需根据水体的功能用途和环境管理的要求，确定混合区的控制边界及水质保护目标。区的控制边界及水质保护目标。确定水质模型及其计算参数：根据实际情况选择零维、一维或二维水质模确定水质模型及其计算参数：根据实际情况选择零维、一维或二维水质模型，在进行各类数据资料的一致性分析的基础上，确定模型所需的各项参型，在进行各类数据资料的一致性分析的基础上，确定模型所需的各项参数。数。3 34 4你现在浏览的是第五页，共58页一、计算步骤一、计算步骤计算分析：以控制节点的水质目标为约束条件，（采用试算法）计算分析：以控制节点的水质目标为约束条件，（采用试算法）对选定的水质模型进行反解（即逐步调整功能区内

5、各入河排污口对选定的水质模型进行反解（即逐步调整功能区内各入河排污口的入河通量，直到控制节点的水质预测浓度达标为止），即可计的入河通量，直到控制节点的水质预测浓度达标为止），即可计算出该水域的水环境容量。当计算水域内有多个入河排污口时，算出该水域的水环境容量。当计算水域内有多个入河排污口时，试算过程应从现状入河量开始，原则上各入河口按同样的缩放系试算过程应从现状入河量开始，原则上各入河口按同样的缩放系数逐步调整其入河排污量。数逐步调整其入河排污量。5 5成果合理性分析：在水环境容量模型计算的基础上，结合上下游关系、左成果合理性分析：在水环境容量模型计算的基础上，结合上下游关系、左右岸关系、水质

6、评价和污染源调查结果、混合区范围等因素，进行合理性右岸关系、水质评价和污染源调查结果、混合区范围等因素，进行合理性分析。此外，应结合水功能区水质评价和污染源调查分析，建立污染源与分析。此外，应结合水功能区水质评价和污染源调查分析，建立污染源与水质目标之间的输入响应关系，进行参数的校核和反馈调整，核定控制单水质目标之间的输入响应关系，进行参数的校核和反馈调整，核定控制单元内允许纳污量。元内允许纳污量。6 6你现在浏览的是第六页，共58页二、主要技术问题二、主要技术问题1 1、河流简化与模型选取、河流简化与模型选取2 2、排污口概化、排污口概化3 3、混合区的确定、混合区的确定4 4、计算单元和控

7、制节点、计算单元和控制节点(断面断面)5 5、模型参数、模型参数你现在浏览的是第七页，共58页1 1、河流简化与模型选取、河流简化与模型选取p水质数学模型水质数学模型有零维模型、一维模型、二维模型等。有零维模型、一维模型、二维模型等。p对每个水功能区，应根据其空间形态、水文、水质特征对每个水功能区，应根据其空间形态、水文、水质特征选择合适的水环境容量计算模型。选择合适的水环境容量计算模型。二、主要技术问题二、主要技术问题你现在浏览的是第八页，共58页1 1、河流简化与模型选取、河流简化与模型选取二、主要技术问题二、主要技术问题p断面宽深比大于等于断面宽深比大于等于2020时，简化为矩形河段；时

8、，简化为矩形河段；p小河可以简化为矩形平直河流；小河可以简化为矩形平直河流；p大中河流中，当河段弯曲系数小于等于大中河流中，当河段弯曲系数小于等于1.31.3时，可简化为顺直时，可简化为顺直河段，否则视为弯曲河流；河段，否则视为弯曲河流；p河道特征和水力条件有显著变化的河段，应在显著变化处分段。河道特征和水力条件有显著变化的河段，应在显著变化处分段。你现在浏览的是第九页，共58页你现在浏览的是第十页，共58页 根据广东省根据广东省河流水功能区的河道特征和水文水质特征，分河流水功能区的河道特征和水文水质特征，分二种情况选用不同的纳污能力计算模型：二种情况选用不同的纳污能力计算模型：p狭长河道：当

9、河流宽度小于狭长河道：当河流宽度小于200m时，单向河流使用一维断面平时，单向河流使用一维断面平均衰减模型，感潮河段使用潮平均一维衰减模型，感潮河网采用均衰减模型，感潮河段使用潮平均一维衰减模型，感潮河网采用一维潮平均有限分段水质模型。一维潮平均有限分段水质模型。p大江大河：当河流宽度大于大江大河：当河流宽度大于200m时，单向河流选用二维垂向平均时，单向河流选用二维垂向平均衰减模型，感潮河段使用潮平均二维衰减模型。衰减模型，感潮河段使用潮平均二维衰减模型。p西江、东江、北江等河流的流量较大，稀释扩散能力强，虽然平均西江、东江、北江等河流的流量较大，稀释扩散能力强，虽然平均水质良好，但由于靠近

10、岸边水流相对平缓，在排污口下游一定范围水质良好，但由于靠近岸边水流相对平缓，在排污口下游一定范围内形成污染带，宜采用二维污染带模型来计算控制排放量。内形成污染带，宜采用二维污染带模型来计算控制排放量。你现在浏览的是第十一页，共58页图图 河流一维模型概化示意图河流一维模型概化示意图 p节点指河流上排污口、取水口、干支流汇合口等造成河道流节点指河流上排污口、取水口、干支流汇合口等造成河道流量、水质发生突变的点，水量与污染物在节点前后满足物质量、水质发生突变的点，水量与污染物在节点前后满足物质平衡规律。平衡规律。p河段指河流被节点分成的若干段，每个河段内污染物的自河段指河流被节点分成的若干段，每个

11、河段内污染物的自净规律符合一阶反应定律。净规律符合一阶反应定律。一维水质模型由河段和节点两部分组成：一维水质模型由河段和节点两部分组成：河流一维水质模型河流一维水质模型你现在浏览的是第十二页，共58页图图 河流一维模型概化示意图河流一维模型概化示意图 p在节点处，要利用节点均匀混合模型进行节点前后的物质在节点处，要利用节点均匀混合模型进行节点前后的物质守恒分析，确定节点后的河段流量和污染物浓度。守恒分析，确定节点后的河段流量和污染物浓度。p节点后的河段以节点平衡后的流量和污染物浓度为初始节点后的河段以节点平衡后的流量和污染物浓度为初始条件，按照一级降解公式计算到下一个节点前的污染物条件，按照一

12、级降解公式计算到下一个节点前的污染物浓度。浓度。你现在浏览的是第十三页，共58页图图 河流一维模型概化示意图河流一维模型概化示意图 考虑干流、支流、取水口、排污口均在同一节点的最复杂情考虑干流、支流、取水口、排污口均在同一节点的最复杂情况，水量平衡方程为：况，水量平衡方程为：Q干流混合后干流混合后Q干流混合前干流混合前Q支流支流Q排污口排污口Q取水口取水口 污染物平衡方程为：污染物平衡方程为：你现在浏览的是第十四页，共58页图图 河流一维模型概化示意图河流一维模型概化示意图 对河段：对河段：你现在浏览的是第十五页，共58页2、排污口概化、排污口概化 对有排污口的水功能区或河段，污水排放流量较大

13、的排污口对有排污口的水功能区或河段，污水排放流量较大的排污口作为独立的排污口处理；其他排污口，可进行适当简化：作为独立的排污口处理；其他排污口，可进行适当简化：（1）若排污口距离较近，可把多个排污口简化成一个集中的）若排污口距离较近，可把多个排污口简化成一个集中的排污口。排污口。概化后的排污口位置为：概化后的排污口位置为：x=(Q1C1x1+Q2C2x2+QnCnxn)/(Q1C1+Q2C2+QnCn)（2）距离较远并且排污量比较小的分散排污口，可概化为非点源入河，）距离较远并且排污量比较小的分散排污口，可概化为非点源入河，仅影响水域水质本底值，不参与容量优化分配计算。仅影响水域水质本底值，不

14、参与容量优化分配计算。上界上界下界下界上界上界下界下界1#1 2 3x你现在浏览的是第十六页，共58页3 3、混合区的确定、混合区的确定图图 污水与河流的混合过程：污水与河流的混合过程：（a）河中排放；（）河中排放；（b）岸边排放）岸边排放(a)你现在浏览的是第十七页，共58页n混合区定义混合区定义p在排污口下游自排污口至功能区控制点或控制断面之间的，使在排污口下游自排污口至功能区控制点或控制断面之间的，使污染物得以进行初始混合与稀释后达到水域功能区水质标准的污染物得以进行初始混合与稀释后达到水域功能区水质标准的区域称为混合区。区域称为混合区。p混合区是污染物自排放口至功能区控制断面达标的过渡

15、区，混合区是污染物自排放口至功能区控制断面达标的过渡区，是允许超标的区域。是允许超标的区域。p混合区越小，意味着控制越严格，混合区消失，意味着不许混合区越小，意味着控制越严格，混合区消失，意味着不许排放或意味着排放口排出的水质与功能区的水质相等。排放或意味着排放口排出的水质与功能区的水质相等。你现在浏览的是第十八页，共58页n混合区的三要素混合区的三要素（1）位置：重要的功能区均应加以保护，其范围内不允许混合区存位置：重要的功能区均应加以保护，其范围内不允许混合区存在。在。（2）大小：排污口所在水域形成的混合区不应影响邻近功能区水大小：排污口所在水域形成的混合区不应影响邻近功能区水质；河流混合

16、区范围质；河流混合区范围不允许超过不允许超过12km2。（3）形状：河流混合区一般为岸边窄长水域距下游控制断面）形状：河流混合区一般为岸边窄长水域距下游控制断面有足够的安全距离，且不超过河宽的有足够的安全距离，且不超过河宽的1/3；河流混合区；河流混合区长度不允许超过长度不允许超过12001500m。整个河段的封闭性混合区是不允许的整个河段的封闭性混合区是不允许的你现在浏览的是第十九页，共58页p确定某入河排放口的混合区长度时，以不影响邻近功能区（控制确定某入河排放口的混合区长度时，以不影响邻近功能区（控制断面）和对岸水质达标为原则，并留有有足够的安全距离，且不断面）和对岸水质达标为原则，并留

17、有有足够的安全距离，且不得超过河宽的得超过河宽的1/3；p对工业排放口，混合区长度控制在对工业排放口，混合区长度控制在5001000m；p对城市污水处理厂排放口，混合区长度控制在对城市污水处理厂排放口，混合区长度控制在3000m内；内；p在同一连续区段中，所有混合区长度总和小于对应大江大在同一连续区段中，所有混合区长度总和小于对应大江大河岸线总长的河岸线总长的8%。根据西江、北江、东江流域水质保护规划的研究成果，混根据西江、北江、东江流域水质保护规划的研究成果，混合区的确定如下：合区的确定如下：你现在浏览的是第二十页，共58页n混合区浓度计算混合区浓度计算图图 河流污染带计算坐标示意图河流污染

18、带计算坐标示意图(a)(b)采用二维混合模式：采用二维混合模式：图图 岸边排放混合区示意图岸边排放混合区示意图你现在浏览的是第二十一页，共58页图图 某排污口某排污口COD浓度场分布示意图浓度场分布示意图岸边排放，其浓度场的等浓度线沿水流方向成细长半椭圆状岸边排放，其浓度场的等浓度线沿水流方向成细长半椭圆状结构。结构。横断面分区及控制方法：即以任何一个断面（横断面分区及控制方法：即以任何一个断面（x，0）点为控制点）点为控制点时，其上游为相应水质标准的污染带混合区，下游为功能区。时，其上游为相应水质标准的污染带混合区，下游为功能区。n污染带的等浓度线结构及功能分区方法污染带的等浓度线结构及功能

19、分区方法你现在浏览的是第二十二页，共58页图图 某排污口某排污口COD浓度场分布示意图浓度场分布示意图纵向断面分区及控制方法：纵向断面分区及控制方法：如果由于某种需要规定在如果由于某种需要规定在B的水质达到指定标准的水质达到指定标准Cs，根，根据污染带浓度变化规律可以确据污染带浓度变化规律可以确定定BB区域是污染带混合区，区域是污染带混合区，BB以外的区域是水功能控以外的区域是水功能控制区。制区。污染带的等浓度线结构及功能分区方法污染带的等浓度线结构及功能分区方法只要水质标准和控制点确定之后，其混合区、功能区和等浓度线即随只要水质标准和控制点确定之后，其混合区、功能区和等浓度线即随之确定，应当

20、指出所谓功能区和混合区是针对某一水质标准相对而言之确定，应当指出所谓功能区和混合区是针对某一水质标准相对而言的概念。的概念。你现在浏览的是第二十三页，共58页4 4、计算单元和控制节点、计算单元和控制节点(断面断面)p原则上以水功能区为基本单元；原则上以水功能区为基本单元；p由于容量计算模型中河道流量、流速等参数都是取常数，而天由于容量计算模型中河道流量、流速等参数都是取常数，而天然河流的中上述参数是沿程变化的；然河流的中上述参数是沿程变化的；p如果河流的长度较大，当以控制断面达标为约束条件反算容量如果河流的长度较大，当以控制断面达标为约束条件反算容量时，必然出现长距离的超标河段。时，必然出现

21、长距离的超标河段。p为了避免长距离的河段超标以及反映河流参数的沿程变化，为了避免长距离的河段超标以及反映河流参数的沿程变化，将河道参数沿程变化较大或空间距离较长的水功能区划分成将河道参数沿程变化较大或空间距离较长的水功能区划分成若干个计算单元。若干个计算单元。你现在浏览的是第二十四页，共58页 计算单元是容量计算模型应用的单元对象，即以河段长度和重要计算单元是容量计算模型应用的单元对象，即以河段长度和重要的取水口、排水口、河道条件变异区等重要敏感的断面划分节点并确的取水口、排水口、河道条件变异区等重要敏感的断面划分节点并确定计算单元。定计算单元。p有较大的支流汇入或河道发生分流，导致河段流量等

22、参数发生突变；有较大的支流汇入或河道发生分流，导致河段流量等参数发生突变；p有较大的入河排放口汇入；有较大的入河排放口汇入；p有重要的饮用水源吸水口；有重要的饮用水源吸水口；p计算单元长度不超过计算单元长度不超过10km；p一个水功能区划分为多个计算单元时，各个计算单元的水质目标均一个水功能区划分为多个计算单元时，各个计算单元的水质目标均采用本功能区水质目标。采用本功能区水质目标。4 4、计算单元和控制节点、计算单元和控制节点(断面断面)你现在浏览的是第二十五页，共58页4 4、计算单元和控制节点、计算单元和控制节点(断面断面)p控制断面是指能反映水环境功能区水质，或反映污染源对水域水质的控制

23、断面是指能反映水环境功能区水质，或反映污染源对水域水质的影响，或反映功能区执行标准变化的代表性断面。影响，或反映功能区执行标准变化的代表性断面。p各控制断面以水功能区划以及广东省跨市河流水质达标管理办法各控制断面以水功能区划以及广东省跨市河流水质达标管理办法规定的水质标准上限值为容量计算的依据。规定的水质标准上限值为容量计算的依据。你现在浏览的是第二十六页，共58页4 4、计算单元和控制节点、计算单元和控制节点(断面断面)p一般情况下，可以直接将水功能区内的常规监测断面或下游边界作一般情况下，可以直接将水功能区内的常规监测断面或下游边界作为纳污能力计算的控制节点。为纳污能力计算的控制节点。p如

24、果某一功能区内存在多个常规性监测断面，可以选取最高如果某一功能区内存在多个常规性监测断面，可以选取最高级别的监测断面、最有代表性的监测断面或者最能反映最大级别的监测断面、最有代表性的监测断面或者最能反映最大取水量取水口水质的监测断面作为控制节点。取水量取水口水质的监测断面作为控制节点。p如果功能区没有常规性监测断面，可以选择功能区的下断面或者重如果功能区没有常规性监测断面，可以选择功能区的下断面或者重要的取水点作为控制节点。要的取水点作为控制节点。p对于高功能水域、重要水域以及距离较长的水域，根据需要，一个对于高功能水域、重要水域以及距离较长的水域，根据需要，一个功能区内应设置多个断面来控制功

25、能区的水质，作为水环境容量计功能区内应设置多个断面来控制功能区的水质，作为水环境容量计算的约束条件。算的约束条件。你现在浏览的是第二十七页，共58页 （1 1）控制断面不能设在排污混合区内：一般的水功能区都允许）控制断面不能设在排污混合区内：一般的水功能区都允许有排污口存在，排污口下游必然存在一段由排放浓度过渡到功能区有排污口存在，排污口下游必然存在一段由排放浓度过渡到功能区标准的排污混合区。因此，控制断面要避开混合区或过渡区，以反标准的排污混合区。因此，控制断面要避开混合区或过渡区，以反映水体的客观情况。映水体的客观情况。（2 2）控制断面要反映敏感点的水质：大部分水功能区内都有饮用）控制断

26、面要反映敏感点的水质：大部分水功能区内都有饮用水取水口或鱼类索饵、产卵活动区存在，控制断面设置应考虑这些敏水取水口或鱼类索饵、产卵活动区存在，控制断面设置应考虑这些敏感点的水质保护，以保证功能区真正达标。感点的水质保护，以保证功能区真正达标。（3 3）控制断面要保证出境水质达标：除了保证本水功能区的水质）控制断面要保证出境水质达标：除了保证本水功能区的水质达标外，还应保证出境提供给下游地区的水质达到功能区要求。达标外，还应保证出境提供给下游地区的水质达到功能区要求。在控制断面的选取时应注意的几个问题在控制断面的选取时应注意的几个问题你现在浏览的是第二十八页，共58页5 5、模型参数、模型参数模

27、型参数清单模型参数清单平均流量 流入边界水质浓度类类 别别数数 据据注注 释释水文水文参数参数流速流速 u流量流量Q横向扩散系数横向扩散系数 Ey河流比降河流比降 J或糙率或糙率 n感潮河段应分别取涨潮期感潮河段应分别取涨潮期和退潮期的平均值，可由和退潮期的平均值，可由潮汐河网动态水动力模型潮汐河网动态水动力模型提供提供河道河道参数参数河段长度河段长度 x河段平均宽度河段平均宽度 B河段平均水深河段平均水深 H与设计流量对应的数据与设计流量对应的数据水质水质参数参数污染物衰减系数污染物衰减系数k允许混合区纵向范围允许混合区纵向范围 Xs允许混合区横向向范围允许混合区横向向范围 Ys允许混合区边

28、界的水质目标允许混合区边界的水质目标C(Xs,Ys)污染源污染源数据数据污水流量污水流量QE污水水质浓度污水水质浓度 CE你现在浏览的是第二十九页，共58页5 5、参数的确定、参数的确定 国内外对国内外对BOD的衰减系数研究较多，对的衰减系数研究较多，对COD降解系数降解系数kc和氨氮降解和氨氮降解系数系数kn的研究成果并不多见。原则上，的研究成果并不多见。原则上，COD的降解系数约为的降解系数约为BOD的的6070%。你现在浏览的是第三十页，共58页表表 广东省部分河流广东省部分河流COD、氨氮降解系数、氨氮降解系数 单位：单位：1/d项目名称项目名称承担单位承担单位kckn珠江三角洲水环境

29、容量与水质规划珠江三角洲水环境容量与水质规划华南环境科学研究所华南环境科学研究所0.080.450.070.15西江流域水质保护规划西江流域水质保护规划华南环境科学研究所华南环境科学研究所0.10.07韩江流域水质保护规划韩江流域水质保护规划华南环境科学研究所华南环境科学研究所0.150.1东江流域水污染综合防治研究东江流域水污染综合防治研究华南环境科学研究所华南环境科学研究所0.10.40.060.2北江流域水质保护规划北江流域水质保护规划华南环境科学研究所华南环境科学研究所0.080.10.10.15珠江流域水环境管理对策研究珠江流域水环境管理对策研究华南环境科学研究所华南环境科学研究所0

30、.070.60.030.3广东省水资源保护规划要点广东省水资源保护规划要点广东省水利厅广东省水利厅0.18无无广州佛山跨市水污染综合整治方案广州佛山跨市水污染综合整治方案中山大学中山大学0.20.050.1鉴江水质保护规划鉴江水质保护规划中山大学中山大学0.20.1练江流域水质保护规划练江流域水质保护规划广东省环境监测中心站广东省环境监测中心站0.30.550.10.35广东省地表水环境容量核定广东省地表水环境容量核定技术报告技术报告华南环境科学研究所河流河流0.10.20.050.1库湖库湖0.050.10.05你现在浏览的是第三十一页，共58页三、案例分析三、案例分析案例案例1：单一河道水

31、功能区纳污能力计算：单一河道水功能区纳污能力计算案例案例2 2：河流多个水功能区纳污能力计算：河流多个水功能区纳污能力计算案例案例3：混合区纳污能力计算：混合区纳污能力计算你现在浏览的是第三十二页，共58页案例案例1：单一河道水功能区纳污能力计算：单一河道水功能区纳污能力计算假设某水功能区被（假设某水功能区被（n-1）个节点）个节点细分为细分为n个河段，由公式计算出第个河段，由公式计算出第i 河段的水环境容量为：河段的水环境容量为：图图 河段一维问题示意图河段一维问题示意图QR,CRQE，CECSx，kC0三、案例分析三、案例分析 如只划分了一个河段，排污口与控制断面之间水域的纳如只划分了一个

32、河段，排污口与控制断面之间水域的纳污能力：污能力：你现在浏览的是第三十三页，共58页图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布示意图按照上述方法沿程计算整个功能区的沿程污染物浓度变化规律。按照上述方法沿程计算整个功能区的沿程污染物浓度变化规律。对排污口节点对排污口节点i有：有：对第对第i个河段有：个河段有：QRiCRiCi+1Ci+2i-1ii+1CsQEiCEiQEi+1CEi+1QEi+2CEi+2C0i你现在浏览的是第三十四页，共58页若以下界处作为功能区考核的断面，如功能区水质目标是若以下界处作为功能区考核的断面，如功能区水质目标是类，类，COD标准值为标准值为20mg/L，则计

33、算结果超过，则计算结果超过类水质标准要求，就要类水质标准要求，就要通过削减每一个排污口的排污量来重新计算。通过削减每一个排污口的排污量来重新计算。图图 水功能区内沿程污染物浓度变化曲线图水功能区内沿程污染物浓度变化曲线图你现在浏览的是第三十五页，共58页为了简化计算过程，原则上每个排污口按相同的缩放系数调整排污量，为了简化计算过程，原则上每个排污口按相同的缩放系数调整排污量，也可以根据各个排污口污染负荷削减的技术经济可行性，不等比例地也可以根据各个排污口污染负荷削减的技术经济可行性，不等比例地进行调整。进行调整。当控制断面的模拟结果满足水质标准时，各个排污口的排污量之和，当控制断面的模拟结果满

34、足水质标准时，各个排污口的排污量之和，即就是该功能区内的水环境容量值。即就是该功能区内的水环境容量值。图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布示意图QRiCRiCi+1Ci+2i-1ii+1CsQEiCEiQEi+1CEi+1QEi+2CEi+2C0i你现在浏览的是第三十六页，共58页图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布示意图例：某河道水质、水文和排污口的基本数据如图所示。如果在例：某河道水质、水文和排污口的基本数据如图所示。如果在末断面末断面 COD的浓度不能超过的浓度不能超过30mg/l，试求该河道，试求该河道COD的的环境容量？环境容量？（单位：（单位：Cmg/l/l

35、，Qm3/s，kd-1，t=x/ud）QR=25CR=18C2CsQE1=2CE1=250QE2=1.5CE2=200C1k1=0.25t1=0.5k2=0.20t2=0.8你现在浏览的是第三十七页，共58页图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布示意图对排污口对排污口1的节点有：的节点有：对第对第i个河段有：个河段有：QR=25CR=18C2C3QE1=2CE1=250QE2=1.5CE2=200C1k1=0.2t1=0.5k2=0.2t2=0.8C12C23对末断面有：对末断面有：你现在浏览的是第三十八页，共58页图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布示意图QR=25CR

36、=18C2C3QE1=2CE1=250QE2=1.5CE2=200C1k1=0.20t1=0.5k2=0.22t2=0.8C12C23你现在浏览的是第三十九页，共58页图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布示意图QR=25CR=18C2C3QE1=2CE1=250QE2=1.5CE2=200C1k1=0.20t1=0.5k2=0.22t2=0.8C12C23假设每个排污口按同比例削减假设每个排污口按同比例削减%，使，使C330mg/L，即：，即：解得解得18.6%。该河道的纳污能力为：该河道的纳污能力为：你现在浏览的是第四十页，共58页图图 单一河道排污口分布示意图单一河道排污口分布

37、示意图QR=25CR=18C2C3QE1=2CE1=250QE2=1.5CE2=200C1k1=0.20t1=0.5k2=0.22t2=0.8C12C23如每个排污口按同比例削减如每个排污口按同比例削减18.6%，则：，则：你现在浏览的是第四十一页，共58页表表 河开发利用区及水文、水质参数值河开发利用区及水文、水质参数值水功能一级区水功能一级区水功能二级区水功能二级区L(km)u(m/s)Q(m3/s)CODC0(mg/L)Cs(mg/L)k(1/d)河开发利用河开发利用区区河饮用水源河饮用水源区区80.110.520200.2河工业、景河工业、景观用水区观用水区80.110.520300.

38、2河过渡区河过渡区40.110.530200.2案例案例2 2：河流多个水功能区纳污能力计算：河流多个水功能区纳污能力计算 图图 河道功能区分布示意图河道功能区分布示意图QC0CsCsCs123你现在浏览的是第四十二页，共58页 将河段内的多个排污口概化为一个集中的排污口。假设该集中点源的将河段内的多个排污口概化为一个集中的排污口。假设该集中点源的实际自净长度为河段长的一半，设河段长度为实际自净长度为河段长的一半，设河段长度为L，则污染物自净长度为，则污染物自净长度为L/2。l排污口概化排污口概化 一般情况下，污染物是沿河岸分多处排放，即每一河段（或河流）内一般情况下，污染物是沿河岸分多处排放

39、，即每一河段（或河流）内可能存在多个污染源（排放口）。从理论上讲，应计算每一个排污口所排可能存在多个污染源（排放口）。从理论上讲，应计算每一个排污口所排放的污染物对河流水质的影响结果。但从规划角度而言，规划的远期水平放的污染物对河流水质的影响结果。但从规划角度而言，规划的远期水平年期间各排污口的设置位置具有不确定性。年期间各排污口的设置位置具有不确定性。X=0X=L/2图图 排污口概化示意图排污口概化示意图你现在浏览的是第四十三页，共58页 假定污水量与河道流量相比可以忽略不计，则对于下游控制断面，其污染物浓假定污水量与河道流量相比可以忽略不计，则对于下游控制断面，其污染物浓度为：度为：（2

40、2）水质模型）水质模型 根据控制断面处的水质保护目标，对上式根据控制断面处的水质保护目标，对上式进行反解，即可求出该河段的纳污能力：进行反解，即可求出该河段的纳污能力：若排污口在上游断面，计算公式为：若排污口在上游断面，计算公式为：CRQRX=LX=L/2X=0你现在浏览的是第四十四页，共58页水功能一级区水功能一级区水功能二级区水功能二级区L/2L河开发利用河开发利用区区河饮用水源区河饮用水源区1228.21347.3河工业、景观用河工业、景观用水区水区4860.75332.2河过渡区河过渡区0(-2548.1)0(-2668.8)表表 COD纳污能力计算结果纳污能力计算结果 单位：单位：t

41、/a图图 河道沿程污染物浓度变化曲线河道沿程污染物浓度变化曲线你现在浏览的是第四十五页，共58页处理方法之一：每个排污口（河段）按相同的缩放系数调整排污量，处理方法之一：每个排污口（河段）按相同的缩放系数调整排污量，约减约减52%。表表 河开发利用区河开发利用区COD纳污能力纳污能力 单位：单位：t/a水功能一级区水功能一级区水功能二级区水功能二级区C0(mg/L)Cs(mg/L)W(t/a)河开发利用河开发利用区区河饮用水源区河饮用水源区2017.8（20）589.5河工业、景观河工业、景观用水区用水区18.122.0（30）2333.1河过渡区河过渡区22.020.00合计合计/3199.

42、7你现在浏览的是第四十六页，共58页 有一河道近似为均匀流，河长有一河道近似为均匀流，河长x=30km，河宽，河宽B=200m，流量，流量QR=120m3/s，断面平均流速，断面平均流速u=0.30m/s，污染物的衰减系数，污染物的衰减系数k=0.12/d，横向混合系数，横向混合系数Ey=38m2/s，若上游来水氨氮浓度，若上游来水氨氮浓度CR=0.6mg/L，离起始断面离起始断面1.0km处（混合区长度）的污染物浓度不能超过处（混合区长度）的污染物浓度不能超过1.5mg/L，试求混合区污染物允许排放强度试求混合区污染物允许排放强度(岸边污染物水环境容量）。岸边污染物水环境容量）。图图 COD

43、浓度场分布示意图浓度场分布示意图图图 污水与河流的混合过程污水与河流的混合过程案例案例3：混合区纳污能力计算：混合区纳污能力计算你现在浏览的是第四十七页，共58页岸边连续排放情况下的解为：岸边连续排放情况下的解为：反演上式得水环境容量值：反演上式得水环境容量值：图图 岸边排放混合区示意图岸边排放混合区示意图你现在浏览的是第四十八页，共58页你现在浏览的是第四十九页，共58页案例案例4：潮汐河网纳污能力计算：潮汐河网纳污能力计算感潮河网一维水环境数学模型感潮河网一维水环境数学模型（1 1）潮汐河网水动力模型控制方程为）潮汐河网水动力模型控制方程为:式中：式中：x为沿河道中泓线的坐标为沿河道中泓线

44、的坐标(m)；u为断面平均流速为断面平均流速(m/s)；Q为潮为潮量量(m3/s)；A为过水断面面积为过水断面面积(m2)；t为时间为时间(s)；z为潮位为潮位(m)；g为重力加速度为重力加速度(m/s2)；为水体有效粘滞系数为水体有效粘滞系数(m2/s)；n为糙率；为糙率；R为水力半径为水力半径(m)。你现在浏览的是第五十页，共58页感潮河网一维水环境数学模型感潮河网一维水环境数学模型（2 2）水质模型的控制方程为：）水质模型的控制方程为：式中：式中：K为衰减系数（为衰减系数（1/s）；）；SE是外部的源或汇项，由于外部是外部的源或汇项，由于外部某种作用使单位水体的某种污染物在单位时间内的变

45、某种作用使单位水体的某种污染物在单位时间内的变化量，化量，mg/（Ls）。）。在稳态情况下，对上式进行有限分段离散求解，可得：在稳态情况下，对上式进行有限分段离散求解，可得：你现在浏览的是第五十一页，共58页 式中：式中：fi为第为第i分段的值；分段的值；fi,j为第为第i分段与第分段与第j分段的平均值。分段的平均值。图图 河段划分示意图河段划分示意图根据感潮河网所有控制断面处的水质目标根据感潮河网所有控制断面处的水质目标Csi，i=1，n，采用，采用试算法对上述模型进行反解，即可求出潮汐河网区入河排污口组合试算法对上述模型进行反解，即可求出潮汐河网区入河排污口组合的环境容量。的环境容量。上式

46、实际上是一个递推演算公式，上式实际上是一个递推演算公式，根据河网边界处的水质浓度（边根据河网边界处的水质浓度（边界条件），可推算出任何位置的界条件），可推算出任何位置的水质浓度。水质浓度。你现在浏览的是第五十二页，共58页 佛山水道水环境容量计算佛山水道水环境容量计算图图 佛山水道水道位置示意图佛山水道水道位置示意图你现在浏览的是第五十三页，共58页表表 佛山水道污染源入河量（以概化排污口为单元）佛山水道污染源入河量（以概化排污口为单元）排污口名称排污口名称废污水废污水(万万m3)COD(万万t)排污口名称排污口名称废污水废污水(万万m3)COD(万万t)马廊窦马廊窦616.1748.0 谢边

47、涌谢边涌803.7963.6 罗村涌罗村涌1450.41368.5 水头涌水头涌545.3493.7 南北大涌南北大涌1374.91154.5 花地涌花地涌917.91038.2 九江基涌九江基涌 3480.92526.9 石岸涌石岸涌524.5518.6 佛山涌佛山涌8142.94584.7 三洲涌三洲涌1082.2547.9 叠窖叠窖 731.4 617.2 合计合计19670.214561.9 你现在浏览的是第五十四页，共58页方法一：将佛山水道划分成方法一：将佛山水道划分成28个微段，个微段，COD衰减系数取为衰减系数取为0.13 d-1，如每段的水质均要求达到，如每段的水质均要求达到

48、类标准，上、下边界分别取功能区水类标准，上、下边界分别取功能区水质目标，按下式计算得氨氮的环境容量为质目标，按下式计算得氨氮的环境容量为7499.4t/a。你现在浏览的是第五十五页，共58页p通过试算获得水环境容量的方法。在设计条件下，以污染源位置、通过试算获得水环境容量的方法。在设计条件下，以污染源位置、排污量作为模型的输入条件，得到水体水质的输出结果，当控制排污量作为模型的输入条件，得到水体水质的输出结果，当控制断面水质达到水质目标时，各个排污口的排污量之和，就是计算断面水质达到水质目标时，各个排污口的排污量之和，就是计算单元的水环境容量值。单元的水环境容量值。p通常条件下，可以调整设计条

49、件得到多个水环境容量值，通过分通常条件下，可以调整设计条件得到多个水环境容量值，通过分析各个排污口污染负荷削减的技术经济可行性，从一组水环境容析各个排污口污染负荷削减的技术经济可行性，从一组水环境容量结果中确定合理的水环境容量。量结果中确定合理的水环境容量。方法二：采用模型试错法方法二：采用模型试错法你现在浏览的是第五十六页，共58页p选取罗沙、街边、佛山大道、中山桥、叠窖、横滘、石岸闸选取罗沙、街边、佛山大道、中山桥、叠窖、横滘、石岸闸外、三洲闸外等外、三洲闸外等8个水质控制断面。个水质控制断面。p利用河网一维水质计算模型试算，当水质控制断面的模拟浓度均利用河网一维水质计算模型试算，当水质控制断面的模拟浓度均满足满足V类水质标准时，所有概化排污口氨氮的排放量之和即类水质标准时，所有概化排污口氨氮的排放量之和即为佛山水道的水环境容量，计算结果为为佛山水道的水环境容量，计算结果为14523.2t/a。你现在浏览的是第五十七页，共58页你现在浏览的是第五十八页，共58页