水质数学模型分类

水质数学模型分类 按上游来水和排污随时间的变化情况: 动态模式、稳态模式 按水质分布状况: 零维、一维、二维和三维 按模拟预测的水质组分: 单一组分、多组分耦合模式 水质数学模式的求解方法及方程形式 解析解模式、数值解模式 河流水质模型 • 河流完全混合模式、一维稳态模式、S-P模式(适用于河流的充分混合段) • 托马斯模式(适用于沉降作用明显河流的充分混合段) • 二维稳态混合模式与二维稳态混合衰减模式(适用于平直河流的混合过程 ) 段 • 弗罗模式与弗-罗衰减模式(适用于河流混合过程段以内断面的平均水质) • 二维稳态累积流量模式与二维稳态混合衰减累积流量模式(适用于弯曲河 ) 流的混合过程段 • 河流pH模式与一维日均水温模式 河流完全混合模式 c,(cQ，cQ)/(Q，Q)pphhph C ,废水与河水完全混合后污染物的浓度，mg/L Qh ,排污口上游来水流量，m3/s Ch,上游来水的水质浓度，mg/L Qp ,污水流量，m3/s Cp ,污水中污染物的浓度， mg/L 适用条件:(1)废水与河水迅速完全混合后的污染物浓度计算;(2)污染物是持久性污染物，废水与河水经一定的时间(距离)完全混合后的污染物浓度预测。 河流为恒定流动;废水连续稳定排放 一维稳态模式 C 为污染物的浓度; Dx 为纵向弥散系数， ux 断面平均流速; K 为污染物衰减系数 模型的适用对象:污染物浓度在各断面上分布均匀的中小型河流的水质预测 BOD,DO耦合模型(S,P模型) 适用条件:河流充分混合段，污染物为耗氧有机物，需要预测河流溶解氧 状态;河流为恒定流动，污染物连续稳定排放 氧垂曲线与临界点(最大氧亏值处) S-P模式的适用条件: ?河流充分混合段; ?污染物为耗氧性有机污染物; ?需要预测河流溶解氧状态; ?河流恒定流动; ?连续稳定排放 河流的简化: 2 , 矩形平直河流、矩形弯曲河流、非矩形河流 , 具体简化方法如下: , 河流断面宽深比?20时，可视为矩形河流; , 大中河流断面上水深变化很大且评价等级较高(如一级评价)时，可以视 为非矩形河流并应调查其流场,，其他情况均可简化为矩形河流; , 大中河流中，预测河段弯曲较大(如其最大弯曲系数,1.3)时，可视为弯 曲河流，否则可以简化为平直河流; , 小河可以简化为矩形平直河流; , 河流水文特征或水质有急剧变化的河段，可在急剧变化之处分段，各段分 别进行简化 , 对于江心洲等按以下原则进行简化 , ?评价等级为3级时，江心洲、浅滩等均可按无江心洲、浅滩情况对待; , ?评价等级为2级时，江心洲位于充分混合段，可以按无江心洲对待; , ?评价等级为1级且江心洲较大时，可分段进行简化，江心洲较小时可不 考虑，江心洲位于混合过程段，可分段进行简化。 , 人工控制河流根据水流情况可以视其为水库，也可以视其为河流，分段进 行简化。 可简化为矩形平直河流、矩形弯曲河流和非矩形河流。 大中河流各端面水深变化很大且评价等级很高时，可视为非矩形河流并应调查其流场; 河流水质水文有急剧变化处，可分段分别进行预测;河网应分段进行预测 排放规律可简化为:连续恒定排放、非连续恒定排放 排放形式可简化为:点源、面源 无组织排放可简化为面源;多个间距很近的排放口排水时，也可简化为面源; 排入小湖库的所有排放口可简化为一个; 3 排入河流或大湖库的两个排污口距离较近时，可简化为一个;距离较远时则 应分别考虑 河口的简化 河流交汇处 河流感潮河段 河口 河口外滨海段 湖、库汇合处 河流感潮段 受潮汐作用影响较明显的河段。可以将落潮时最大断面平均流速与涨潮时最小断面平均流速之差等于0.05m/s的断面作为其与河流的界线 简化方法: 除个别要求很高(如一级评价)的情况外，河流感潮段一般可按潮周平均、 高潮平均和低潮平均三种情况，简化为稳态进行预测; 河流汇合部分可以分为支流、汇合前主流、汇合后主流三段分别进行环境影 响预测。小河汇入大河时，把小河看成点源; 河流与湖泊、水库的汇合部分可以按照河流与湖泊、水库两部分分别预测其 环境影响; 河口断面沿程变化较大时，可以分段进行环境影响预测; 河口外滨海段可视为海湾。 湖、库的简化 简化为大湖(库)、小湖(库)、分层湖(库) 简化方法 4 评价等级为1级时，中湖(库)可以按大湖(库)对待，停留时间较短时也 可以按小湖(库)对待; 评价等级为3级时，中湖(库)可以按小湖(库)对待，停留时间很长时也 可按大湖(库)对待; 评价等级为2级时，如何简化视具体情况而定; 水深,10m且分层期较长(如大于30天)的湖泊、水库可视为分层湖(库); 湖、库的简化 串联型湖泊可以分为若干区，各区分别按上述情况简化; 不存在大面积回流区和死水区且流速较快，水力停留时间较短的狭长湖泊可 简化为河流。其岸边形状和水文特征值变化较大时还可以进一步分段; 不规则形状的湖泊、水库可根据流场的分布情况和几何形状分区; 自顶端入口附近排入废水的狭长湖泊或循环利用湖水的小湖，可以分别按各 自的特点考虑。 污染源简化 污染源包括排放方式和排放规律的简化 点源 连续恒定排放 排放方式 排放规律 面源 非连续恒定排放 在预测中，通常可以把排放规律简化为连续恒定排放。 对于点源排放位置的处理，有如下情况: 排入河流的两排放口的间距较小时，可以简化为一个排放口，其位置假设在 两排放口之间，其排放量为两者之和; 排入小湖(库)的所有排放口可以简化为一个排放口，其排放量为所有排放 量之和; 5 排入大湖(库)的两排放口的间距较小时，可以简化为一个排放口，其位置 假设在两排放口之间，其排放量为两者之和; 无组织排放可以简化为面源，从多个间距很近的排放口分别排放污水时，可 以简化为面源。 河流混合过程段长度 预测范围内河段分充分混合段、混合过程段和排污口上游河段。 充分混合段:污染物浓度在断面上均匀分布的河段。当断面上任意一点的浓度与断面平均浓度之差小于平均浓度的5,时，可以认为达到均匀分布。 混合过程段:指排放口下游达到充分混合以前的河段。 , 适用于符合一维动力学降解规律的一般污染物，如氰、酚、有机毒物、重 金属、BOD、COD等单项指标的污染物。 1、水库环境影响评价工程分析的主要内容, 答:?施工期的环境影响 A(水环境影响源:砂石骨料废水、混凝土拌和废水、汽车保养与机修废水、生活污水 B(大气污染源:爆破、砂石骨料加工、运输、燃油机械 C(声污染源:爆破、砂石骨料加工、运输、振动机械 D(固体废物:生活垃圾 E(生态影响源:施工占地和工程开挖对农业生态环境、林业生态环境的影响;产生的弃渣可能造成水土流失。 E(社会环境:施工运输车辆的增加对交通环境的影响;人员的增加可能引起疾病 ?运行期的环境影响 占地与淹没导致的土地利用方式的改变、生物量变化、生态变化、建筑物阻隔、水资源分布改变等。移民安置可能带来的环境和生态破坏。 2、公路环境影响评价工程分析的主要内容, 答:1(建设项目的基本情况的全面介绍:地理位置、路线方案起讫点名称及主要控制点、建设规模、技术标准、预测交通量、工程内容(技术指标与技术工程数量、筑路材料与消耗量、路基工程、路面工程、桥梁涵洞、交叉工程、措线设施)、建设进度汁划、占地面积、总投资额。 2(重点工程的详细描述:如重点工程名称、规模、分布，永久占地和临时占地类型及数量，临时占地应包括取上场、弃土场、综合施工场地(可能包括拌和场和料扬)、桥梁施工场、施工 6 便道等、占用基本农田的数量。 3(施工场地、料场占地和分布;取、弃土量与取、弃土场设置，施工方式。 4(服务区设置情况(规模)。 5(拆迁安置及环境敏感点分布，包括砍伐树林种类与数量。 6(工程项目全过程的活动，主要考虑施工期、运行期，一定要给出各环境要素污染源强。 7(根据以上要求对路线比较方案进行描述，重点考虑工程路线是否涉及敏感区及少占用耕地的方案比选。 6、河流水质模型适用条件 答:a、完全混合模式的适用条件:河流充分混合段;持久性污染物;河流为恒定流;废水连续稳定排放。 b、一维稳态模式的适用条件:河流充分混合段;非持久性污染物;河流为恒定流;废水连续稳定排放。 c、二维稳态混合模式的适用条件:平直河流、断面形状规则的河流混合过程段;持久性污染物;河流为恒定流;连续稳定排放;对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式。 d、二维稳态混合累积流量模式的适用条件:弯曲河流、断面形状不规则河流的混合过程段;持久性污染物;河流为恒定流;连续稳定排放;对于非持久性污染物，需采用相应的衰减模式。 e、S-P模式的适用条件:河流充分混合段;污染物为耗氧性有机污染物;需要预测河流溶解氧状态;河流为恒定流;污染物连续稳定排放。 f、河流混合过程段计算模式:适用于排污口下混合过程段长度的界定。一般情况下，评价河段分为:排污口上游河段、充分混合段、混合过程段; 通过混合过程段长度计算，来判断预测河段的水质混合情况，合理选择水质预测模型。 一维水质模型c=c*exp(-kx/86400u)用于预测( ) 0 A 密度小于或等于1的可溶解性化学品; B 重金属 C 考虑吸附态 D 密度大于1的化学品 答案:先来看模型的适用条件:“溶解态，在横向方向上达到完全混合”。以上明确后，我们不妨用排除法来看:1、吸附态要用到分配系数，不符合。C先被淘汰;2、“密度大于1的化学品”。条件不足，是否可溶呢,如是可溶解的当然符合条件，反之则要考虑沉降。D淘汰;3、“重金属”。属于持久性污染物，完全混合河段适用完全混合模式(表6-1)，而不是一维稳态模式。故而B也不符;4、“密度小于或等于1的可溶解性化学品”，属于非持久性污染物，在完全混合河段适用一维稳态模式(表6-1)。符合条件。综上所述，正确答案为A。 监测点位数 (2)监测点位数 一级评价项目，监测点应包括评价范围内有代表性的环境空气保护目标，点位不少于10个; 7 二级评价项目，监测点应包括评价范围内有代表性的环境空气保护目标，点位不少于6个。对于地形复杂、污染程度空间分布差异较大，环境空气保护目标较多的区域，可酌情增加监测点数目。 三级评价项目，若评价范围内已有例行监测点位，或评价范围内有近3年的监测资料，且其监测数据有效性符合本导则有关规定，并能满足项目评价要求的，可不再进行现状监测，否则，应设置2,4个监测点。 (3)公路、铁路等项目 应分别在各主要集中式排放源(如服务区、车站等大气污染源)评价范围内，选择有代表性的环境空气保护目标设置监测点位。 (4) 城市道路项目 可不受上述监测点设置数目限制，根据道路布局和车流量状况，并结合环境空气保护目标的分布情况，选择有代表性的环境空气保护目标设置监测点位。 (5)监测布点原则 监测点的布设，应尽量全面、客观、真实反映评价范围内的环境空气质量。依项目评价等级和污染源布局的不同，按照以下原则进行监测布点: ?一级评价项目 a) 以监测期间所处季节的主导风向为轴向，取上风向为0?，至少在约0?、45?、90?、135?、180?、225?、270?、315?方向上各设置1个监测点，在主导风向下风向距离中心点(或主要排放源)不同距离，加密布设1,3个监测点。 具体监测点位可根据局地地形条件、风频分布特征以及环境功能区、环境空气保护目标所在方位做适当调整。各个监测点要有代表性，环境监测值应能反映各环境空气敏感区、各环境功能区的环境质量，以及预计受项目影响的高浓度区的环境质量。 b) 各监测期环境空气敏感区的监测点位置应重合。预计受项目影响的高浓度区的监测点位，应根据各监测期所处季节主导风向进行调整。 ?二级评价项目 a) 以监测期间所处季节的主导风向为轴向，取上风向为0?，至少在约0?、90?、180?、270?方向上各设置1个监测点，主导风向下风向应加密布点。具体监测点位根据局地地形条件、风频分布特征以及环境功能区、环境空气保护目标所在方位做适当调整。各个监测点要有代表性，环境监测值应能反映各环境空气敏感区、各环境功能区的环境质量，以及预计受项目影响的高浓度区的环境质量。 b) 如需要进行2期监测，应与一级评价项目相同，根据各监测期所处季节主导风向调整监测点位。 ?三级评价项目 8 a) 以监测期所处季节的主导风向为轴向，取上风向为0?，至少在约0?、180?方向上各设置1个监测点，主导风向下风向应加密布点，也可根据局地地形条件、风频分布特征以及环境功能区、环境空气保护目标所在方位做适当调整。各个监测点要有代表性，环境监测值应能反映各环境空气敏感区、各环境功能区的环境质量，以及预计受项目影响的高浓度区的环境质量。 b) 如果评价范围内已有例行监测点可不再安排监测。 ?城市道路评价项目 对于城市道路等线源项目，应在项目评价范围内，选取有代表性的环境空气保护目标设置监测点。监测点的布设还应结合敏感点的垂直空间分布进行设置。 ?监测点位置的周边环境条件 环境空气质量监测点位置的周边环境应符合相关环境监测技术的规定。 a.监测点周围空间应开阔，采样口水平线与周围建筑物的高度夹角小于30?; b.监测点周围应有270?采样捕集空间，空气流动不受任何影响; c.避开局地污染源的影响，原则上20米范围内应没有局地排放源; d.避开树木和吸附力较强的建筑物，一般在15,20米范围内没有绿色乔木、灌木等。 最后还应注意监测点的可到达性和电力保证。 污染物扩散浓度估算 (1)有效源高的计算 烟囱的有效高度简称有效源高。 烟囱里排出的烟气，常常会继续上升，经过一段距离之后会逐渐变平。因此新的最终高度比烟囱更高，这种现象称为烟气抬升。 由于烟气的抬升作用，相当于烟囱的几何高度增加了。因此，烟囱的有效高度等于烟囱的几何高度与烟气的抬升高度之和。若用H表示烟囱的有效高度，HS表示几何高度，?H表示烟气的抬升高度，则: H= HS+?H 烟气抬升的原因有二:一是烟气在烟囱内向上运动，具有一定的初始动量，使它离开烟囱后继续上升，这叫做动力抬升;二是由于烟气的温度高于周围空气的温度而产生一定的浮力，在浮力作用下而上升，这称为浮力抬升或热力抬升。动力抬升取决于烟气出口的流速和烟囱出口的内径，而浮力抬升高度主要取诀于烟气与周围炉温差。此外，烟囱出口处的平均凤速、大气稳定度等因素对烟气的抬升高度都有影响。 有效源高是大气污染物扩散计算中的重要参数，正确地估算烟囱的有效高度，对大气环境质量控制和烟囱的几何高度的设计都具有重要意义。 几种常用的烟气抬升高度计算公式。、 ?霍兰德(Holland)公式，此公式适应于中性大气条件。 9 ?布里吉斯公式: Lx是表示在整个测量时间内，x%的时间所超过的噪声级。例如，L10=70dBA，是表示在整个测量时间内有10%的时间，其噪声级超过70dBA，其余90%的时间则噪声级低于70dBA;同理，L50=60dBA是表示有50%的时间噪声级低于60dBA，L90=50dBA表示有90%的时间噪声级超过50dBA，只有10%的时间噪声级低于50dBA。因此L90相当于本底噪声级，L50相当于中值噪声级，L10相当于峰值噪声级。具体关系有:。 L10——测定时间内，10%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均峰值。 L50——测量时间内，50%的时间超过的噪声级，相当于噪声的平均值。 L90——测量时间内，90%的时间超过的噪声级，相当于噪声的背景值。 画出累积分布曲线，然后从图中求得;另一种简便方法是将测定的一组数据(例如100个)，从大到小排列，第10个数据即为L10，第50个数据为L50，第90个数据即为L90。 10