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【水質(zhì)模型的空間維數(shù)】：①大多數(shù)的河流水質(zhì)預(yù)測評價采用一維穩(wěn)態(tài)模型。②大中型河流中的廢水排放，橫向濃度梯度(變化)較明顯，需要采用二維模型進行預(yù)測評價。③一般不采用三維模型。④在混合過程段下游河段(x>L)，可以采用一維模型;在混合過程段(x≤L)，應(yīng)采用二維模型。⑤不考慮混合距離的重金屬污染物、部分有毒物質(zhì)及其他保守物質(zhì)的下游濃度預(yù)測，可采用零維模型。⑥對于有機物降解性物質(zhì)，當需要考慮降解時，可采用零維模型分段模型，但計算精度和實用性較差，最好用一維模型求解。

混合過程段長度的計算公式：L=(0.4B-0.6a)Bu/[(0.058H+0.0065B)(gHi)½]

式中：L—混合過程段長度，m;B—河流寬度，m;a—排放口距岸邊的距離，m;u—河流斷面平均流速，m/s;H—平均水深，m;g—重力加速度，9.81 m/s2;i—河流坡度。

河流水質(zhì)數(shù)學(xué)模式預(yù)測方法：

1.河流稀釋混合模式

⑴點源：河水、污水稀釋混合方程：c= (cpQp+chQh)/(Qp+Qh)

式中：c—污水與河水混合后的濃度，mg/L;cp—排放口處污染物的排放濃度，mg/L;Qp—排放口處的廢水排放量，m3/s。ch—河流上游某污染物的濃度，mg/L;Qh—河流上游的流量，m3/s。

⑵非點源方程：對于沿程有非點源(面源)分布入流的情形，可按下式計算河段污染物的濃度：

c=(cpQp+chQh)/Q+Ws/86.4Q ;Q=Qp+Qh+Qsx/xs

式中：Ws—沿程河段內(nèi)非點源匯入的污染物總負荷量，kg/d;Q—下游x距離處河段流量，m3/s;Qs—沿程河段內(nèi)非點源匯入的水量，m3/s;xs—控制河段總長度，km;x—沿程距離(0≤x≤xs)，km。

⑶考慮吸附態(tài)和溶解態(tài)污染指標耦合模型。當需要區(qū)分溶解態(tài)和吸附態(tài)的污染物在河流水體中的指標耦合，應(yīng)引入分配系數(shù)(Kp)。其物理意義是在平衡狀態(tài)下，某種物質(zhì)在固液兩相間的分配比例。式中：Kp =X/c c—溶解態(tài)濃度，mg/L;X—單位質(zhì)量固體顆粒吸附的污染物質(zhì)量，mg/mg;Kp—分配系數(shù)，L/mg。對于有毒有害污染物，在已知其在水體中的總濃度的情況下，溶解態(tài)的濃度計算：c= cT/(1+KpS×10-6)

式中：c—溶解態(tài)濃度，mg/L;cT—總濃度，mg/L;S—懸浮固體濃度，mg/L;Kp—分配系數(shù)，L/mg。

2.河流的一維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模式。對于溶解態(tài)污染物，當污染物在河流橫向方向上達到完全混合后，描述污染物的輸移、轉(zhuǎn)化的微分方程為：

(6-6)

式中：A—河流橫斷面面積：Q—河流流量;c—水質(zhì)組分濃度;DL—綜合的縱向離散系數(shù);SL—直接的點源或非點源強度：SB—上游區(qū)域進入的源強; SK—動力學(xué)轉(zhuǎn)化率，正為源，負為匯。

設(shè)定條件：穩(wěn)態(tài)(∂/∂t=0)，忽略縱向離散作用，上述微分方程的解：c=c0exp[-Kx/(86400u)] (6-7)

式中：c0—初始濃度，按點源河流完全混合模式求得，mg/L;u—河流流速，m/s;x—從計算初始點到下游計算斷面的距離，m;c—計算斷面的污染物濃度，mg/L。

3.Streeter-Phelps模式。是研究河流溶解氧與BOD關(guān)系的最早的、最簡單的耦合模型。它的基本假設(shè)為：河流為一維恒定流，污染物在河流橫斷面上完全混合;氧化和復(fù)氧都是一級反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)是定常的，氧虧的凈變化僅是水中有機物耗氧和通過液-氣界面的大氣復(fù)氧的函數(shù)。Streeter-Phelps模式：

c=c0exp[-K1x/(86400u)]

D=[K1c0/(K2-K1)]{exp[-K1x/(86400u)]-exp[-K2x/(86400u)]}+D0exp[-K2x/(86400u)] (6-8)

其中，c0= (cpQp+chQh)/(Qp+Qh) (6-9) D0= (DpQp+DhQh)/(Qp+Qh) (6-10)

式中：Qp—廢水排放量，m3/s;Qh—河流流量，m3/s;D—虧氧量即DOf-DO，mg/L;D0—計算初始斷面虧氧量，mg/L;Dp、Dh—污水、上游來水中溶解氧虧值，mg/L;u—河流斷面平均流速，m/s;X—沿程距離，m;c—沿程濃度，mg/L。DO、DOf—溶解氧、飽和溶解氧濃度，mg/L;K1、K2—耗氧、復(fù)氧系數(shù)，1/d。 臨界氧虧點xC的位置為：

4.河流二維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)模式

⑴二維穩(wěn)態(tài)水質(zhì)方程：①順直均勻河流。②用累積流量坐標表示的二維水質(zhì)方程。

⑵連續(xù)點源的河流二維水質(zhì)模式。在EIA中，若要求預(yù)測不同水期的水質(zhì)影響時，需要根據(jù)具體情況分析是采用岸邊排放模式還是離岸排放模式進行預(yù)測計算。

5.常規(guī)污染物瞬時點源排放水質(zhì)預(yù)測模式

⑴瞬時點源的河流一維水質(zhì)模式;⑵瞬時點源的河流二維水質(zhì)模式。

6.有毒有害污染物(比重≤1)瞬時點源排放預(yù)測模式

(八)了解湖泊、河口、近海水質(zhì)預(yù)測模式的運用

1.湖泊(水庫)水EI預(yù)測方法

⑴湖泊、水庫水質(zhì)箱模式

⑵湖泊、水庫富營養(yǎng)化預(yù)測模型(磷負荷模型):

①Vollenweider(沃倫偉德)負荷模型;②Dillon(迪龍)負荷模型。

2.河口、海灣水EI預(yù)測方法

⑴潮汐河流一維水質(zhì)預(yù)測模式：①一維的潮汐河流水質(zhì)方程;②一維潮平均的水質(zhì)方程。

⑵海灣二維水質(zhì)預(yù)測模式：①海灣潮流模式;②海灣二維水質(zhì)模式。

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