環(huán)境規(guī)劃課件 水環(huán)境容量計(jì)算

水環(huán)境容量計(jì)算1a排放方式自凈稀釋W(xué)自凈W稀釋W(xué)水環(huán)境容量:反映流域的自然屬性〔水文特性〕，又反映人類對(duì)環(huán)境的需求〔水質(zhì)目標(biāo)〕水環(huán)境容量=稀釋容量〔W稀釋〕+自凈容量〔W自凈〕兩局部稀釋容量:在給定水域的來水污染物濃度低于出水水質(zhì)目標(biāo)時(shí)，依靠稀釋作用到達(dá)水質(zhì)目標(biāo)所能承納的污染物量自凈容量:由于沉降、生化、吸附等物理、化學(xué)和生物作用，給定水域到達(dá)水質(zhì)目標(biāo)所能自凈的污染物量2a水環(huán)境容量根本特征資源性水環(huán)境容量是一種自然資源—能容納一定量的污染物也能滿足人類生產(chǎn)、生活和生態(tài)系統(tǒng)的需要；水環(huán)境容量是有限的可再生自然資源。區(qū)域性受各類區(qū)域的水文、地理、氣象條件等因素的影響，不同水域?qū)ξ廴疚锏奈锢?、化學(xué)和生物凈化能力存在明顯的差異，導(dǎo)致水環(huán)境容量有明顯的地域性特征。系統(tǒng)性河流、湖泊等水域一般處在大的流域系統(tǒng)中，水域與陸域、上游與下游、左岸與右岸構(gòu)成不同尺度的空間生態(tài)系統(tǒng)，因此，在確定局部水域水環(huán)境容量時(shí)，必須從流域的角度出發(fā)，合理協(xié)調(diào)流域內(nèi)各水域的水環(huán)境容量。

3a

影響要素水域特性幾何特征〔岸邊形狀、水底地形、水深或體積〕；水文特征〔流量、流速、降雨、徑流等〕；化學(xué)性質(zhì)〔pH值，硬度等〕；物理自凈能力〔揮發(fā)、擴(kuò)散、稀釋、沉降、吸附〕；化學(xué)自凈能力〔氧化、水解等〕；生物降解〔光合作用、呼吸作用〕。環(huán)境功能要求不同功能區(qū)劃，對(duì)水環(huán)境容量的影響很大：水質(zhì)要求高的水域，水環(huán)境容量?。凰|(zhì)要求低的水域，水環(huán)境容量大；4a

影響要素污染物質(zhì)不同污染物本身具有不同的物理化學(xué)特性和生物反響規(guī)律，不同類型的污染物對(duì)水生生物和人體健康的影響程度不同。不同的污染物具有不同的環(huán)境容量；排污方式一般來說，在其他條件相同的情況下集中排放的環(huán)境容量比分散排放小瞬時(shí)排放比連續(xù)排放的環(huán)境容量小岸邊排放比河心排放的環(huán)境容量小因此，限定的排污方式是確定環(huán)境容量的一個(gè)重要確定因素。5a計(jì)算步驟1水域概化將天然水域〔河流、湖泊水庫〕概化成計(jì)算水域根底資料調(diào)查與評(píng)價(jià)水域水文資料〔流速、流量、水位、體積等〕水域水質(zhì)資料〔多項(xiàng)污染因子的濃度值〕收集水域內(nèi)的排污口資料〔廢水排放量與污染物濃度〕支流資料〔支流水量與污染物濃度〕取水口資料〔取水量，取水方式〕污染源資料等〔排污量、排污去向與排放方式〕并進(jìn)行數(shù)據(jù)一致性分析，形成數(shù)據(jù)庫。6a計(jì)算步驟2選擇控制點(diǎn)〔或邊界〕根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)劃和水域內(nèi)的水質(zhì)敏感點(diǎn)位置分析，確定水質(zhì)控制斷面的位置和濃度控制標(biāo)準(zhǔn)。如存在污染混合區(qū)，那么需根據(jù)環(huán)境管理的要求確定污染混合區(qū)的控制邊界。建立水質(zhì)模型選擇零維、一維或二維水質(zhì)模型，并確定模型所需的各項(xiàng)參數(shù)。容量計(jì)算分析應(yīng)用設(shè)計(jì)水文條件和上下游水質(zhì)限制條件進(jìn)行水質(zhì)模型計(jì)算，利用試算法〔根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整污染負(fù)荷分布反復(fù)試算，直到水域環(huán)境功能區(qū)達(dá)標(biāo)為止〕或建立線性規(guī)劃模型〔建立優(yōu)化的約束條件方程〕等方法確定水域的水環(huán)境容量。環(huán)境容量確定在容量計(jì)算分析根底上，扣除非點(diǎn)源污染影響局部，那么為實(shí)際環(huán)境管理可利用的水環(huán)境容量。7a設(shè)計(jì)條件計(jì)算單元水環(huán)境容量計(jì)算單元的劃分，采用節(jié)點(diǎn)劃分法從保證重要水域水體功能角度出發(fā)，以大中城市及重要工業(yè)區(qū)、工業(yè)企業(yè)生活等重要和敏感的區(qū)域或斷面作為劃分節(jié)點(diǎn)，把河道劃分為假設(shè)干較小的計(jì)算單元進(jìn)行水環(huán)境容量計(jì)算。8a控制點(diǎn)

一般情況下，計(jì)算單元內(nèi)可以直接按照水環(huán)境功能區(qū)上下邊界、監(jiān)測斷面等設(shè)置控制點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)。某一功能區(qū)劃水域內(nèi)存在多個(gè)常規(guī)性監(jiān)測斷面，選取最高級(jí)別的監(jiān)測斷面最有代表性的監(jiān)測斷面最能反映最大取水量取水口水質(zhì)的監(jiān)測斷面。功能區(qū)劃水域沒有常規(guī)性監(jiān)測斷面，可以選擇功能區(qū)的下斷面或者重要的用水點(diǎn)作為控制節(jié)點(diǎn)。

9a控制斷面的選取要注意以下幾個(gè)問題斷面不要設(shè)在排污混合區(qū)內(nèi)〔由排放濃度過渡到功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的排污混合區(qū)或過渡區(qū)〕；斷面一定要反映敏感點(diǎn)的水質(zhì)。大局部水環(huán)境功能區(qū)內(nèi)都允許有取水口〔飲用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水〕或魚類索餌、產(chǎn)卵等活動(dòng)區(qū)存在，斷面設(shè)置應(yīng)考慮這些敏感點(diǎn)的水質(zhì)保護(hù)，以保證功能區(qū)真正達(dá)標(biāo)。斷面要保證出境水質(zhì)達(dá)標(biāo)。10a水文條件河流指河段內(nèi)的水位、流速和流量等條件；湖庫指湖庫的水位、庫容和流入流出條件；一般條件下，水文條件年際、月際變化非常大。各流域一般可選擇30Q10〔近10年最枯月平均流量〕作為設(shè)計(jì)流量條件，30V10〔近10年最枯月平均庫容〕作為湖庫的設(shè)計(jì)庫容。以下幾類情況，可分別概化為：海河、黃河等北方各流域由于枯水月流量太小或可能斷流，可同時(shí)選擇90Q10〔近10年最枯季平均流量〕或90V10〔近10年最枯季平均庫容〕作為參考設(shè)計(jì)水文條件。長江、珠江等干流河面較寬〔＞200m〕，污染物擴(kuò)散一般僅在岸邊進(jìn)行，不影響到河流對(duì)岸。設(shè)計(jì)水文條件可選擇30Q10或30V10，然后根據(jù)環(huán)境管理的需求確定混合區(qū)范圍進(jìn)行岸邊環(huán)境容量計(jì)算，以混合區(qū)水環(huán)境容量作為可以實(shí)際利用的水環(huán)境容量數(shù)據(jù)。11a其他河段設(shè)計(jì)流量的計(jì)算選取枯水期月平均流量作為計(jì)算樣本有閘壩控制的河段，關(guān)閘時(shí)間較長時(shí)，可以考慮近10年平均水位下的水體容積作為設(shè)計(jì)流量或最小下泄流量。對(duì)于一般湖泊或水庫，分別按照近10年最低月平均水位水位相應(yīng)的蓄水量和死庫容的蓄水量確定設(shè)計(jì)流量。有條件的地區(qū)，可對(duì)豐平枯水期特征明顯的河流，以及按照最枯流量計(jì)算沒有水環(huán)境容量的情況，按照分水期進(jìn)行水環(huán)境容量的計(jì)算〔需要注明對(duì)應(yīng)的水期月份〕，匯總得到全年的水環(huán)境容量。水文條件12a邊界條件控制因子：COD和氨氮主要控制因子.湖庫增加總磷、總氮和葉綠素a指標(biāo);質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)省界斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以國家制定的流域規(guī)劃確定的目標(biāo)和省界功能區(qū)水質(zhì)目標(biāo)為依據(jù),省內(nèi)斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)以水環(huán)境功能區(qū)劃為水環(huán)境容量計(jì)算的依據(jù)，跨市、縣界的功能區(qū)協(xié)調(diào)方案由各省解決。需要國家協(xié)調(diào)省際水環(huán)境功能區(qū)目標(biāo)差異和目標(biāo)水質(zhì)的，可以提交總局和技術(shù)指導(dǎo)組解決。設(shè)計(jì)流速：河流的設(shè)計(jì)流速為對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)流量條件下的流速。13a本底濃度參考上游水環(huán)境功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，以對(duì)應(yīng)國家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的上限值〔到達(dá)對(duì)應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的最大值〕為本底濃度〔來水濃度〕對(duì)于跨界水環(huán)境功能區(qū)本底濃度需要考慮國家和省〔直轄市、自治區(qū)〕政府部門規(guī)定的出、入斷面濃度限值。水質(zhì)目標(biāo)值水環(huán)境功能區(qū)相應(yīng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類別的上限值為水質(zhì)目標(biāo)值。單位時(shí)間一般指一年。最枯月或最枯季的環(huán)境容量換算為全年，作為功能區(qū)的年環(huán)境容量。排放濃度采用mg/l單位，流量采用m3/s單位，計(jì)算結(jié)果是瞬時(shí)允許污染物流量〔mg/s〕,需換算成年容量。邊界條件14a排污方式

當(dāng)排污口污水排放流量較大〔根據(jù)各區(qū)域特征確定〕現(xiàn)狀排污口，必須作為獨(dú)立的排污口處理。其他排污口，可以適當(dāng)簡化。假設(shè)排污口距離較近，可把多個(gè)排污口簡化成集中的排污口

排污口概化的重心計(jì)算：X=〔Q1C1X1+Q2C2X2+····QnCnXn〕/(Q1C1+Q2C2+····QnCn)X：概化的排污口到功能區(qū)劃下斷面或控制斷面的距離；Qn：第n個(gè)排污口〔支流口〕的水量；Xn：第n個(gè)排污口〔支流口〕到功能區(qū)劃下斷面的距離；Cn：第n個(gè)排污口〔支流口〕的污染物濃度；15a上界

下界

上界

123

下界

1#

排污口概化示意圖

16a距離較遠(yuǎn)并且排污量均比較小的分散排污口，可概化為非點(diǎn)源入河，僅影響水域水質(zhì)本底值，不參與排污口優(yōu)化分配計(jì)算。17a水質(zhì)模型模型的類型零維模型一維模型：二維模型：18a零維模型

對(duì)河流，表現(xiàn)形式為河流稀釋模型；對(duì)于湖泊與水庫，主要有盒模型符合以下兩個(gè)條件之一的環(huán)境問題可概化為零維問題：河水流量與污水流量之比大于10~20；不需考慮污水進(jìn)入水體的混合距離；19a常用零維模型解決的問題對(duì)河流不考慮混合距離的重金屬污染物、局部有毒物質(zhì)等其它保守物質(zhì)的下游濃度預(yù)測與允許納污量的估算；有機(jī)物降解性物質(zhì)的降解項(xiàng)可忽略時(shí)，可采用零維模型；對(duì)于有機(jī)物降解性物質(zhì)，當(dāng)需要考慮降解時(shí)，可采用零維模型分段模擬，但計(jì)算精度和實(shí)用性較差，最好用一維模型求解。對(duì)湖泊、水庫不存在分層現(xiàn)象、無須考慮混合區(qū)范圍的富營養(yǎng)化問題和熱污染問題；可依流場、濃度場等分布規(guī)那么進(jìn)行分盒的湖泊和水庫，其環(huán)境問題均可按零維盒模型處理。20a定常設(shè)計(jì)條件下河流稀釋混合模型點(diǎn)源，河水、污水稀釋混合方程

C—完全混合的水質(zhì)濃度〔mg/L〕；Qp,Cp—上游來水設(shè)計(jì)水量〔m3/s〕與設(shè)計(jì)水質(zhì)濃度〔mg/L〕；QE,CE—污水設(shè)計(jì)流量〔m3/s〕與設(shè)計(jì)排放濃度〔mg/L〕；對(duì)于可概化為完全均勻混合類的排污情況，排污口與控制斷面之間水域的允許納污量計(jì)算公式為：單點(diǎn)源排放： 式中：WC—水域允許納污量(g/L)；

S—控制斷面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)21a多點(diǎn)源排放

式中：QEi——第i個(gè)排污口污水設(shè)計(jì)排放流量(m3/s)；

n——排污口個(gè)數(shù)22a考慮吸附態(tài)和溶解態(tài)污染指標(biāo)耦合模型

定常設(shè)計(jì)條件下河流稀釋混合模型對(duì)于需要區(qū)分出溶解態(tài)濃度的污染物，可用下式計(jì)算

式中：C—溶解態(tài)濃度(mg/L)；

Cr—總濃度(mg/L)；

SS—懸浮固體濃度(mg/L)；

Kp—分配系數(shù)(L/mg)。23a概率分布設(shè)計(jì)條件下的河流稀釋混合模型

概率稀釋模型把定常稀釋模型中的大輸入變量Qp、Cp、QE、CE等設(shè)定為獨(dú)立的隨機(jī)變量，并服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，估算污水、河水混合濃度的概率分布。其根本表達(dá)式為：過矩量近似法或求積法，可以對(duì)公式進(jìn)行求解。得出河水濃度的概率分布圖

排放濃度與超標(biāo)率（Pr）關(guān)系在超標(biāo)率計(jì)算時(shí)，假定排污總量中排污水量不變，改變排污濃度,在給定達(dá)標(biāo)率〔或超標(biāo)率〕的條件下反推，乘以排污水量，可求出允許納污量。24a湖泊、水庫的盒模型

以年為時(shí)間尺度來研究湖泊、水庫的富營養(yǎng)化過程時(shí)，可把湖泊看作一個(gè)完全混合反響器，這樣盒模型的根本方程為V—湖泊中水的體積〔m3〕；Q—平衡時(shí)流入與流出湖泊的流量〔m3/a〕；CE—流入湖泊的水量中水質(zhì)組分濃度〔g/m3〕；C—湖泊中水質(zhì)組分濃度〔g/m3〕；Sc—如非點(diǎn)源一類的外部源和匯〔m3〕；r(c)—水質(zhì)組分在湖泊中的反響速率。25a如果反響器中只有反響過程，那么Sc=0，那么公式變?yōu)椋汉础⑺畮斓暮心Ｐ?/p>

當(dāng)反響器內(nèi)的反響符合一級(jí)反響動(dòng)力學(xué)，且是衰減反響時(shí)，那么公式又變?yōu)橐韵滦问?/p>

K是一級(jí)反響速率常數(shù)〔1/t〕26a湖泊、水庫的盒模型

當(dāng)反響器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，dC/dt=0，可得到下式t=V/Q,t為停留時(shí)間

27a類別數(shù)據(jù)注釋水力數(shù)據(jù)

河流流量Q設(shè)計(jì)流量如7Q10橫截面積A水深H由于稀釋容量的原因，流量的正確估計(jì)很重要。由于模型是在設(shè)計(jì)條件下進(jìn)行的，因而設(shè)計(jì)流量的計(jì)算是必需的。當(dāng)河流被視為完全混合反應(yīng)時(shí)，應(yīng)計(jì)算A,H.

湖泊水力停留時(shí)間tw平均深度H水體容積V湖泊表面積Atw是湖泊等滯流水體模型的一個(gè)重要參數(shù)，由V/Q計(jì)算污染源數(shù)據(jù)污水流量QE污水外排濃度CE懸浮固體濃度SS

背景濃度CpQE

、CE指設(shè)計(jì)條件下的外排流量和濃度考慮溶解態(tài)和顆粒態(tài)污染物時(shí)需使用SS值，常用于重金屬零維模型數(shù)據(jù)和參數(shù)總結(jié)表28a一維模型

對(duì)于河流而言，一維模型假定污染物濃度僅在河流縱向上發(fā)生變化，主要適用于同時(shí)滿足以下條件的河段：寬淺河段；污染物在較短的時(shí)間內(nèi)根本能混合均勻；污染物濃度在斷面橫向方向變化不大，橫向和垂向的污染物濃度梯度可以忽略。29a在忽略離散作用時(shí)，一維穩(wěn)態(tài)衰減規(guī)律的微分方程為：

式中：u—河流斷面平均流速，m/s；

x—沿程距離，km；

K—綜合降解系數(shù)，1/d；

C—沿程污染物濃度，mg/L；

C0—前一個(gè)節(jié)點(diǎn)后污染物濃度，mg/L30a二維模型當(dāng)水中污染物濃度在一個(gè)方向上是均勻的，而在其余兩個(gè)方向是變化的情況下，一維模型不再適用，必須采用二維模型C〔x,z〕——排污口對(duì)污染帶內(nèi)點(diǎn)〔x,z〕處濃度奉獻(xiàn)值，mg/L；m——河段入河排污口污染物排放速率，g/s；u——污染帶內(nèi)的縱向平均流速，m/s；h——污染帶起始斷面平均水深，m；Ey——橫向擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；x——敏感點(diǎn)到排污口縱向距離，m；z——敏感點(diǎn)到排污口所在岸邊的橫向距離，m；K——污染物降解系數(shù)，1/s；C0——上游來水中污染物濃度，mg/L；π——圓周率。31a適合于飲用水水源地河段的納污能力計(jì)算實(shí)際上，污水進(jìn)入水體后，不能在短距離內(nèi)到達(dá)全斷面濃度混合均勻的河流均應(yīng)采用二維模型。實(shí)際應(yīng)用中，水面平均寬度超過200m的河流均應(yīng)采用二維模型計(jì)算。32a二維模型分類按河流水文特征分：靜止水體二維水質(zhì)模型；平流段二維水質(zhì)模型；感潮段二維水質(zhì)模型；潮汐河網(wǎng)二維水質(zhì)模型。

按河流水文特征分：〔1〕瞬時(shí)投放瞬時(shí)岸邊投放水質(zhì)模型；瞬時(shí)江心投放水質(zhì)模型?！?〕連續(xù)投放點(diǎn)源岸邊連續(xù)投放水質(zhì)模型；點(diǎn)源江心連續(xù)投放水質(zhì)模型；線源岸邊連續(xù)投放水質(zhì)模型；線源江心連續(xù)排放水質(zhì)模型。按投放方式分解析解二維水質(zhì)模型數(shù)值解二維水質(zhì)模型從解的形式分：33a幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解方程形式1解析解靜止水體〔如水庫、湖泊〕的突發(fā)性事故的中心排放情況濃度預(yù)測。適用條件34a方程形式2解析解適用條件

按理論上來說，只適用于無限空間點(diǎn)源的瞬時(shí)投放，但實(shí)際應(yīng)用中也可以應(yīng)用到大江大河江心事故性排放的濃度估計(jì)

幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解35a方程形式3解析解1適用條件可引用到大江大河江心事故性排放的濃度場預(yù)測幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解解析解2一側(cè)有邊界的可引用到大江大河岸邊事故性排放的濃度場預(yù)測。

適用條件36a方程形式4解析解適用條件一般河流不考慮降解情況下的二維濃度場計(jì)算幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解37a方程形式5解析解適用條件用于預(yù)測有限空間突發(fā)性線源排放情況的濃度場預(yù)測幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解38a方程形式6解析解1適用條件無邊界影響的點(diǎn)源連續(xù)排放，適于大江河江心點(diǎn)源連續(xù)排放濃度場計(jì)算幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解解析解2無對(duì)岸影響的岸邊排放，適用于大江河岸邊點(diǎn)源連續(xù)排放濃度場計(jì)算

解析解3有對(duì)岸影響的岸邊排放，適用于小河岸邊點(diǎn)源連續(xù)排放濃度場計(jì)算

適用條件39a湖庫模型

當(dāng)以年為時(shí)間尺度來研究湖泊、水庫的富營養(yǎng)化過程時(shí)，往往可以把湖泊看作一個(gè)完全混合反響器。這樣的根本方程為當(dāng)所考慮的水質(zhì)組分在反響器內(nèi)的反響符合一級(jí)反響動(dòng)力學(xué)，而且是衰減反響時(shí)，那么上式變?yōu)橐韵滦问?/p>

當(dāng)反響處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，dC/dt=0，那么40a非點(diǎn)源模型

模型名稱開發(fā)時(shí)間最新版本發(fā)布時(shí)間參數(shù)形式空間尺度時(shí)間尺度時(shí)間步長模型結(jié)構(gòu)AGNPS19871998分散參數(shù)流域開始為單次暴雨，后發(fā)展為長期連續(xù)1dSCS水文模型；通用土壤流失方程；氮、磷和COD負(fù)荷，不考慮污染物平衡HSPF19761996

(v.11)集中參數(shù)流域長期連續(xù)1min到1d斯坦福水文模型；侵蝕模型考慮雨滴濺蝕、徑流沖刷侵蝕和沉積作用；污染物包括氮、磷和農(nóng)藥等，考慮復(fù)雜的污染物平衡ANSWERS19771996分散參數(shù)流域開始為單次暴雨，后發(fā)展為長期連續(xù)暴雨期為60s，非暴雨期為1d水文模型考慮降雨初損、入滲、坡面流和蒸發(fā)；侵蝕模型考慮濺蝕、沖蝕和沉積；早期并不考慮污染物遷移，后補(bǔ)充了氮、磷子模型，復(fù)雜污染平衡41a方程形式3解析解1適用條件可引用到大江大河江心事故性排放的濃度場預(yù)測幾種二維水質(zhì)模型和相應(yīng)的解析解解析解2一側(cè)有邊界的可引用到大江大河岸邊事故性排放的濃度場預(yù)測。

適用條件42aCREAMS1979—集中參數(shù)農(nóng)田小區(qū)長期連續(xù)1dSCS水文模型，Green-Ampt入滲模型，蒸發(fā)；侵蝕模型考慮濺蝕、沖蝕、河道侵蝕和沉積；氮、磷負(fù)荷，簡單污染物平衡GLEAMS1986—集中參數(shù)農(nóng)田小區(qū)長期連續(xù)1d水文和侵蝕子模型與CREAMS相同；污染物更多考慮農(nóng)藥地下遷移過程CNS1981—集中參數(shù)農(nóng)田小區(qū)長期連續(xù)水文1d污染物1monSCS水文模型，入滲、蒸發(fā)，融雪；改進(jìn)通用土壤流失方程；氮、磷負(fù)荷，簡單污染物平衡EPIC1983—集中參數(shù)農(nóng)田小區(qū)長期連續(xù)1dSCS水文模型，入滲，蒸發(fā)，融雪；改進(jìn)通用土壤流失方程；氮、磷負(fù)荷，復(fù)雜污染物平衡SEDIMOT1984—集中參數(shù)流域單次暴雨3minSCS水文模型，坡面流，河道流；侵蝕部分有兩個(gè)模型，MUSLE和SLOSS；無污染物遷移子模型

非點(diǎn)源模型概述

43a模型名稱開發(fā)時(shí)間最新版本發(fā)布時(shí)間參數(shù)形式空間尺度時(shí)間尺度時(shí)間步長模型結(jié)構(gòu)AGNPS19871998分散參數(shù)流域開始為單次暴雨，后發(fā)展為長期連續(xù)1dSCS水文模型；通用土壤流失方程；氮、磷和COD負(fù)荷，不考慮污染物平衡HSPF19761996

(v.11)集中參數(shù)流域長期連續(xù)1min到1d斯坦福水文模型；侵蝕模型考慮雨滴濺蝕、徑流沖刷侵蝕和沉積作用；污染物包括氮、磷和農(nóng)藥等，考慮復(fù)雜的污染物平衡ANSWERS19771996分散參數(shù)流域開始為單次暴雨，后發(fā)展為長期連續(xù)暴雨期為60s，非暴雨期為1d水文模型考慮降雨初損、入滲、坡面流和蒸發(fā)；侵蝕模型考慮濺蝕、沖蝕和沉積；早期并不考慮污染物遷移，后補(bǔ)充了氮、磷子模型，復(fù)雜污染平衡

非點(diǎn)源模型概述

44aSWRRB19841993集中參數(shù)流域長期連續(xù)1dSCS水文模型，入滲，蒸發(fā)，融雪；改進(jìn)通用土壤流失方程；氮、磷負(fù)荷，復(fù)雜污染物平衡ROTO1990—集中參數(shù)大流域長年連續(xù)1d河流水文和泥沙演算，水庫水文和泥沙演算CNPS1996—分散參數(shù)流域長期連續(xù)1dSCS水文模型，入滲、蒸發(fā)；改進(jìn)通用土壤流失方程；氮、磷負(fù)荷，簡單污染物平衡SWAT19962000集中參數(shù)流域長期連續(xù)1dSCS水文模型，入滲，蒸發(fā)，融雪；改進(jìn)通用土壤流失方程；氮、磷負(fù)荷，復(fù)雜污染物平衡LOAD1996—分散參數(shù)流域長期連續(xù)1d產(chǎn)流系數(shù)法計(jì)算徑流量；無侵蝕模型；統(tǒng)計(jì)模型計(jì)算BOD、TN、TP負(fù)荷

非點(diǎn)源模型概述

45a參數(shù)推求方法1)降解系數(shù)確定方法水團(tuán)追蹤試驗(yàn)選擇適宜的河段，布設(shè)監(jiān)測斷面，確定試驗(yàn)因子。測定排污口污水流量、污染物濃度〔試驗(yàn)因子〕，測定試驗(yàn)河段的水溫、水面寬、流速等。根據(jù)流速，計(jì)算流經(jīng)各監(jiān)測斷面的時(shí)間，按計(jì)算的時(shí)間在各斷面取樣分析，并同步測驗(yàn)各監(jiān)測斷面水深等水文要素。整理分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算確定污染物降解系數(shù)。46a實(shí)測資料反推法用實(shí)測資料反推法計(jì)算污染物降解系數(shù)首先要選擇河段，分析上、下斷面水質(zhì)監(jiān)測資料，其次分析確定河段平均流速，利用適宜的水質(zhì)模型計(jì)算污染物降解系數(shù)，采用臨近時(shí)段水質(zhì)監(jiān)測資料驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果，確定污染物降解系數(shù)。河段選擇時(shí)，為減少隨機(jī)因素對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，應(yīng)盡量選擇沒有排污口、支流口的河段作為計(jì)算河段，這樣可排除入河污染物量和入河水量隨機(jī)波動(dòng)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果的影響。K=〔LnC1-LnC2〕u/l其中：C1、C2分別為河段上、下斷面污染物濃度，L為上下斷面距離，U為流速。47a類比法國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)提及的局部河流污染物降解系數(shù)見表在國內(nèi)外的24條河流中，BOD5降解系數(shù)K值的下限或變化范圍≤-1的有17條，占70.8%。根據(jù)以往的研究成果可知，CODcr降解系數(shù)比BOD5要小，約為BOD5降解系數(shù)的60%~70%。約有70%以上的河流其CODcr降解系數(shù)在0.20~0.25d-1分析借用對(duì)于以前在環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境規(guī)劃、科學(xué)研究、專題分析等工作中可供利用的有關(guān)數(shù)據(jù)、資料經(jīng)過分析檢驗(yàn)后采用。48a序號(hào)K值(d-1)國家河流研究人10.3~0.4美國Willamette河Revette20.5美國Bagmati河Davis30.14~2.1美國Mile河Cump40.039~5.2美國Holston河Kittrell50.32美國SanAntonio河Texas60.42~0.98英國Trent河Collinge70.56英國Tame河Garland80.18英國Thames河Wood90.53日本Yomo河田村坦之100.23日本寢屋川杉木昭典110.19波蘭Odra河Mamzack120.1~2.0德國Necker河Hahn130.01~1.0法國Vienne河Chevereau140.2墨西哥Lerma河Banks150.15以色列Alexander河Aefi160.3~1.0中國黃河

170.1~0.13中國漓江葉長明180.35中國沱江夏青190.015~0.13中國第一松花江

200.14~0.26中國第二松花江

210.2~3.45中國圖門江

221.7中國渭河

230.88~2.52中國江蘇清安河

240.5~1.4中國丹東大沙河

49a2)不同水期、最枯月之間降解系數(shù)關(guān)系水體溫度高，降解系數(shù)大，不同水溫條件下K值估算關(guān)系式式中：KT——T℃時(shí)的K值，d-1T——水溫，℃；

K20——20℃時(shí)的K值，d-1。50a河流水環(huán)境容量計(jì)算方法河流概化1不考慮混合區(qū)的水環(huán)境容量污染物進(jìn)入河流后，在一定范圍內(nèi)經(jīng)過平流輸移、縱向離散和橫向混合后到達(dá)充分混合，根據(jù)水質(zhì)管理的精度要求允許不考慮混合過程而假定在排污口斷面瞬時(shí)完成均勻混合，可按一維問題概化計(jì)算條件，建立水質(zhì)模型。51a河流一維水質(zhì)模型由河段和節(jié)點(diǎn)兩局部組成，節(jié)點(diǎn)指河流上排污口、取水口、干支流集合口等造成河道流量發(fā)生突變的點(diǎn)，水量與污染物在節(jié)點(diǎn)前后滿足物質(zhì)平衡規(guī)律〔忽略混合過程中物質(zhì)變化的化學(xué)和生物影響〕。河段指河流被節(jié)點(diǎn)分成的假設(shè)干段，每個(gè)河段內(nèi)污染物的自凈規(guī)律符合一階反響規(guī)律。52a上界

下界

j#

k#

節(jié)點(diǎn)i

河段i

河流一維模型概化示意圖

功能區(qū)內(nèi)有i個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么將河流分成i＋1個(gè)河段。在節(jié)點(diǎn)處，要利用節(jié)點(diǎn)均勻混合模型進(jìn)行節(jié)點(diǎn)前后的物質(zhì)守恒分析，確定節(jié)點(diǎn)后的河段流量和污染物濃度。節(jié)點(diǎn)后的河段要以節(jié)點(diǎn)平衡后的流量和污染物濃度為初始條件，按照一維降解規(guī)律計(jì)算到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)前的污染物濃度。53a節(jié)點(diǎn)平衡方程Q干流混合后＝Q干流混合前＋Q支流＋Q排污口－Q取水口考慮干流、支流、取水口、排污口均在同一節(jié)點(diǎn)的最復(fù)雜情況，水量平衡方程為污染物平衡方程為〔忽略混合過程的不均勻性〕：5