河流水质数学模型.pptx

河流水质数学模型一、河流概况1、地表水环境质量标准2、2011年十大水系水质类别比例3、河流中有机污染物得相关情况
3、1氧平衡指标
氧平衡指标就是影响水体水质变化得一个关键性指标,它表示水体中溶解氧得情况,水体中有机物得含量不易直接测定,一般以有机物在氧化过程中所消耗得溶解氧或氧化剂得含量来间接反映有机物得数量与危害程度。
常用得氧平衡指标有溶解氧(DO)、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总需氧量(TOD)。
(1)溶解氧
溶解氧就是指溶解于水中得游离氧,常以DO来表示,就是反映水体中存在氧得数量指标。天然水体中溶解氧数量一般以5~10mg/L,受到严重污染得水体,溶解氧含量几乎接近于零,水质将严重恶化,因为当好氧有机物排入水体后,会被好氧微生物分解,使水体中溶解氧急剧下降,造成水体中溶解氧得缺乏,如果水体中溶解氧耗尽,有机物又会被厌氧微生物分解,发生腐败现象,产生甲烷、硫化氢等恶臭物质,因此掌握水体中溶解氧得含量对分析水质污染、自净能力都有重要意义。
(2)生化需氧量
生化需氧量(BOD)就是水样中得有机物在生物化学分解过程中所消耗氧得量。它就是以水样在一定温度(20℃)下,在密闭容器中保存一定时间(一般为五日)后溶解氧得减少量来表示,五日得BOD值记为BOD5。3、2耗氧有机物及来源
耗氧有机物主要就是指溶解性与颗粒性碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等有机物。这类有机物在水中可被微生物利用与分解,转化为二氧化碳、水与氮。由于在被微生物分解得过程中消耗水体中大量得溶解氧,因此被称为耗氧有机物。3、3水体得耗氧与复氧

(1)影响水体中氧消耗得主要因素
①水中有机物在微生物作用下发生碳化分解与硝化分解;
②底泥有机物耗氧;
③水生生物得呼吸作用;
④其她还原性物质得氧化作用。
(2)影响复氧与增氧得因素
①水流中得氧;
②大气复氧,即大气中得氧在水体中得溶解与扩散;
③自养型水生植物光合作用产生得氧。二、河流水环境容量模型大家学习辛苦了，还是要坚持1、可概化为零维得河水完全混合基本方程
在河流就是稳态,排污一定,污染物在河段内均匀混合,污染物为持久性、不分解、不沉淀,河流无支流与其它排污口时,通常采用完全混合模型,模型公式如下:

式中:C一污水与河水混合后得浓度(mg／L);
cp一河流上游某污染物浓度(mg／L);
Qp一河流上游流量(m／s);
Qh一排放口处污水量(m／s);
ch一排放口污染物浓度(mg／L)。

2、一维情况下河流水环境容量模型
设河流中污染物一维对流弥散方程为

(1)

式中ks为弥散系数(表征流动水体中污染物在沿水流方向弥散得速率系数);k1为污染物得降解系数;C为排污口下游处得浓度解(mg／L);X为沿河段得纵向距离m;u为河水流速(m/s)。2、1稳态解
稳态就是指均匀河段定常排污条件,即过水断面、流速、流量等都不随时间变化,
此时(1)式变化为

通过解析得稳态解为
当x≥0时,

当x＜0时,

C0为污染物进入河水完全混合得初始浓度(mg／L);
2、2不考虑弥散作用得稳态解
当不考虑弥散作用,即弥散系数ks=0时,(1)式变化为

解上述方程得

3、二维情况下河流水环境容量模型
一个均匀河段得起始断面,从排污口连续稳定得向河流排放污水,由于河流水深相对很浅,近似假定污水排入后即刻在水深方向均匀混合,这种情况下,

二维稳态污染物质弥散方程为

均匀河段,在水深变化不大得情况下,横向流速v=0,纵向弥散项远小于对流项,可以忽略,则上式可简化为
三、河流水质模型1、河段划分
河流作为地球上分布最广泛得一种水体,其最显著得特点就就是其在三维空间尺度上存在着巨大得差异,并且其沿程得水文条件一般变化都较大。上述环境质量基本模型都就是建立在均匀流场这一基本假设基础上得,而从河流全程这一宏观角度上瞧,几乎没有一条河流可称得上就是均匀流场,因此,只能通过将河流分段,使每一河段尽量满足流态稳定这一基本条件,分别建立单一河段得水质模型,再将各河段模型通过质量平衡原则联系在一起,这样就可以组建整条河流得水质联立模型。河段划分
河段划分得主要原则就就是保持所分割得河段中水质参数不变。河段得划分就是通过在适当得位置设置计算断面实现得。断面设置得方法就是:
①在河流断面形状变化处,例如由宽变窄处或由窄变宽处,由深变浅处或由浅变深处,这些河段得变化会引起流速及水质参数得变化;
②支流或污水汇入处,由于流量得输入会导致流速得变化,也会导致污染物浓度得变化;
③取水口处,由于水量得变化导致水流速度得变化;
④其她,例如现有得或历史得水文、水质监测断面处,在这些地方设置断面,可以共享有关得水文、水质资料;在码头、桥涵附近设立断面可以便于采样作业等。
一维河流概化示意图