湖泊水质预测模式的多样性与适用性

湖泊中污染物种类很多，各湖泊水文条件也不相同，描写湖泊水质的预测模式也是多种多样的。

1.完全混合箱式模型

沃伦威德尔提出的箱式水质模型是湖泊、水库水质模型的先驱。我国的地面水环境评价导则建议对小型湖泊(水库)的一、二、三级均采用湖泊完全混合平衡模式。完全混合平衡模式是将湖泊水体看成一个箱体，箱体内水质是均匀的，箱体内污染物浓度的变化，仅与流进流出的污染物数量有关。并假设进出湖泊的水量是均匀稳定的。因湖水均匀混合，根据湖泊进出水量的多少和污染物的性质，可建立以下湖泊水质预测模型。

(1)持久性污染物情况——湖泊完全混合模式。对于持久性污染物质 (惰性物质)，经历时间t后，湖泊内污染物浓度C (mg/L)可以用质量平衡方程求出：

式中 W0——湖 (库)中现有污染物(除Qp带进湖泊的污染物外)的负荷量，g/d；

Qp——流进湖泊的污水排放量，m3/d；

Qh——流出湖泊的污水排放量，m3/d；

C0——湖 (库)中污染物现状浓度，mg/L；

Cp——流进湖泊的污水排放浓度，mg/L；

V——湖水体积，m3。

在湖泊(水库)的出流、入流流量及污染物质输入稳定的情况下，当时间趋于无穷时，达到平衡浓度，即

(2)非持久性污染物情况——湖泊完全混合衰减模式。对于非持久性污染物质，经历时间t后，湖泊内污染物浓度C (mg/L)可以用完全混合衰减方程表示为：

式中 kh——描述污染物浓度变化的时间常数，d-1；

k1——污染物质按k1的速度作一级降解反应，d-1；

V/Qh——湖水体积与出流流量比，表示湖水的滞留时间。

对照式(7-84)与式(7-82)，其差别在于污染物降解反应速度常数K1。

在湖泊(水库)的出流、入流流量及污染物质输入稳定的情况下，当时间趋于无穷大时，达到平衡浓度，即

式(7-84)～式 (7-86)是环境影响评价技术导则建议的用于小湖 (库)的一级、二级、三级预测的模式。

2.湖泊水质扩散模型

无风浪情况下，污水排入大湖(库)的湖水浓度预测，对一级、二级、三级评价均可采用卡拉乌舍夫湖泊水质扩散模型。污染物守恒模式为：(www.xing528.com)

式中 φ——可根据湖(库)的岸边形状和水流情况确定，湖心排放2π弧度，平直岸边取π弧度；

r0——选取离排放口充分远的某点为参照点，以r0表示排放口到该参照点的距离；

Cr——该点现状的浓度值；

h——湖水平均深度；

r——排放口到考核点的距离；

Er——径向混合系数，m2/s。Er的确定对不同的评价等级有不同要求，一级可以采用示踪试验法，三级可以采用类比调查法，二级可酌情确定。其他符号含义同前。

污染物的降解受湖泊推流衰减模式为：

式中 φ——可根据湖(库)岸边形状和水流状况确定，中心排放取2π弧度，平直岸边取π弧度；

Ch——湖水原有的污染物浓度，在此基础上叠加了一个排入污水经扩散和衰减后的浓度值。

3.湖泊环流二维稳态混合模式

近岸环流显著的大湖(库)可以使用湖泊环流二维稳态混合模式进行预测评价。

污染物守恒的湖泊环流二维稳态模式基本方程是：

污染物非守恒的湖泊环流二维稳态衰减模式基本方程是：

岸边排放

非岸边排放

式中 h——湖水平均深度；

a——排放口到岸边的距离；

Ey——横向混合系数，m2/s；

其他符号含义同前。