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黄河干流宁夏段水质模型构建与研究成果

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:图6.5-1为一维河流模型概化示意图。图6.5-1一维河流模型概化示意图点源排放:在这个河段上有n个点源排污口,第i个排污口的污水流量为Qi,污染物浓度为Ci,距离河流下游断面的距离为xi。

黄河干流宁夏段水质模型构建与研究成果

6.5.2.1 模型构建

根据清水沟的自然条件,可采用一维河流水质模型进行计算,其数学方程如下:

C(X)=C0e-Kx/u

式中,u为河流断面平均流速,m/s;K为污染物综合降解系数;C0为代表x=0处污染物浓度,mg/L;C(X)为代表x=x处污染物浓度。

点源排放对控制断面的贡献满足线性叠加的原理,而非点源可以看做由无限个小的点源组成。因此对非点源的排放,可以在计算河段上进一步细分为较小的单元(如以100 m为一段)并估算污染物入河量,并按照一维河流水质模型来计算非点源对控制断面的浓度贡献。

在距离河流控制断面x处的非点源入河量为:dWj=Pdx。

它对控制断面的贡献为(Pdx)e-Kx/u

假设一维河流在起始断面的流量和污染物浓度分别为Q0(L3T-1)和C0(ML-3),起始断面的河段长度为x0(L),流速和污染物综合降解系数在整个河段上保持不变,分别为u(LT-1)和K(T-1)。下游断面为控制断面,流量为Qs(L3T-1),污染物浓度为Cs(ML-3)。

图6.5-1为一维河流模型概化示意图

图6.5-1 一维河流模型概化示意图

点源排放:在这个河段上有n个点源排污口,第i个排污口的污水流量为Qi(L3T-1),污染物浓度为Ci(ML-3),距离河流下游断面的距离为xi(L)。

非点源排放:该河流区域内存在非点源入河量,在一维情况下,非点源入河量以线源的形式入河。假设线源强度为P(ML-1T-1),整个河流的线源入河量为WL=Px0(MT-1)。

取水口:在整个河段上有m个取水口,第j个取水口的取水量为qj(L3T-1)。

支流:支流的性质同点源排污口,统一算入点源排污口中,可采用支流上最近监测断面的数据来代表支流水质。(www.xing528.com)

降解系数:本研究采用试验计算的河流自净系数作为污染物综合降解系数。

设计流速:河流的设计流速为对应设计流量条件下的流速。计算河段的平均流速取实测的平均值。

6.5.2.2 河流自净能力

受污染水体依靠自身的物理、化学、生物作用使水质向原有状态恢复的功能称为水体的自净作用。河流中的水体对有限的污染物具有自我净化能力,当排入河流中的污染负荷量不超过河流的自净能力时,河流本身经过物理、化学和生物净化过程,水质可以逐步恢复到污染前的状态;但当排污量超过河流的自身净化能力时,河流便不能全部消化这些污染物,从而导致排入河流中的污染物出现累积,并造成河流水质污染。河流自净能力是评判河流可以吸纳多少污染负荷量的标准,同时也是估算河流水环境承载能力的关键参数之一。

根据课题组对典型河段上下游断面进行了水质和流速监测,其水质化验结果见表6.5-1所示。第二污水处理厂排污口至新华桥河段的平均流速约为0.85 m/s。

根据河段上下断面监测的TN、TP资料,并利用公式

LB=LAexp(-Kt)

推求得到水体综合自净系数为:

式中,LA为上断面水质浓度,mg/L;LB为下断面水质浓度,mg/L;K为水体自净系数,d-1;t为水力停留时间,d。

分别将CODMn、TN、TP上下断面的水质及水力停留时间带入上式可得CODMn、TN、TP两指标的自净系数分别为:

KCODMn=0.2 d-1

KTN=0.15 d-1

KTP=0.04 d-1

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