当前课程知识点:环境规划 > 第2章 弱水三千取哪瓢?——水环境规划 > 知识点11 在时间的长河中修炼“千里眼”——水环境预测 > 知识点11 在时间的长河中修炼“千里眼”——水环境预测
大家好
上节课我们学习了
水环境现状评价的方法
那么实际上在进行水环境规划的时候
除了需要充分的了解
水环境的过去 现在之外
更需要的是了解
其未来可能的变化
也就是我们今天要学习的
水环境预测方法
水环境的预测也包含了
对水质的预测
和对水污染的预测两个方面
我们首先来看一下水质预测方法
地表水可分为河流 湖泊
河口 海湾等不同的类型
而不同类型的地表水的水质模型
本身也不同
用于河流水质预测的模型
按照不同的适用条件
包括了零维 一维 二维
和BOD-DO的耦合模型等等
这里的BOD是指生物耗氧量
而DO是指溶解氧
而湖泊 河口 海湾的水质模型等等
都比较复杂
在这些模型中
比较常用的是零维和一维的
河流水质模型
我们首先来学习一下零维水质模型
该模型也称完全混合模型
也就是假定排放的污水
进入评价河段后迅速与河水均匀混合
排污口排放的污染物总量
它等于污水中污染物的浓度Cp
乘以污水的流量Qp
而河水中天然含有少量的污染物
它的本底值等于河水中
该污染物的浓度Ch
乘以评价河段的流量Qh
由此可以得到排污之后
河流中污染物的总量
就等于(CpQp+ChQh)
而污水的排放也使河流的流量增加
也就是说排污后的流量
就是污水量Qp与河水的流量Qh之和
那么完全混合之后
河水中污染物的浓度C
就等于排污后污染物的总量
除以排污后的河水的流量
这就是零维水质模型的主要内容
零维水质模型它要求
受纳水体应为浅窄小河
或者是稳态均匀的河段
而污染物呢 应为持久性污染物
并且定常排污
最后还要求废水能够与河水迅速
完全地混合
一般认为浅窄的小河都是均匀混合的
可以使用零维水质模型
那么我们如何来划分浅窄小河呢
河流的规模一般是以多年平均流量
或者是平水期的流量来进行划分
当流量大于等于150立方米每秒的时候
就属于大河
而当流量是介于15到150立方米每秒的
则属于中河
而流量小于等于15立方米每秒的
便属于浅窄小河
此外 湖泊和水库的规模
也可按照枯水期的水面积
和平均水深进行划分
这里我们就不累述了
那么根据上述对水体规模的界定
其中宽浅的大中河流
以及稳态均匀河段的水质
都可以使用一维水质模型来预测水质
在此时废水与河水能够迅速完全混合
这里所谓的一维模型
是相对于三维立体空间而言的
也就是说假定污染物的浓度
它只沿着x的方向来变化
而在y轴和z轴方向的浓度是不变的
那么我们运用高等数学的
偏微分方程的知识可以推导出
距离排污口下游x米远的
预测点位的可降解的污染物浓度呢
它就等于C0乘以以自然常数e为底
以(-Kx/u)为指数的一个因式
那么其中C0是排污口处污染物的浓度
是可以用零维完全混合模型求出来的
而K则是指可降解污染物衰减系数
那么对于特定的污染物和水域环境
衰减系数往往是一个定常值
这里面的u则为河水平均流速
那么对于水环境的预测
除了通过水质模型来了解水环境质量外
还需要进行一个水污染的预测
来控制污染物排放
水污染的预测主要面向工业排放
生活排放和畜禽养殖排放
三个重点的污水的来源
其中预测年的工业废水排放量qt
等于基准年的排放量q0
乘以1加上废水排放量的
年均增长率rw为底
以增加的年数t为指数的这样一个因式
基于预测年的工业废水排放量
还可以进一步求出
预测年某种工业污染物排放量Wt
它等于基准年的污染物排放量W0
加上由废水增加量qt-q0
与废水中污染物浓度CB0相乘
再除以100
所得到的污染物增加量
而对于生活污水来讲
由于人均生活污水排放量的
年际变化不大
因此预测年的生活污水排放量Q
可以直接由预测年的人口数A
与人均生活污水排放量F相乘得到
预测生活污水中某种污染物的排放量
也可直接用预测年人口数
乘以人均用水定额
再乘以该污染物的生活污水排放系数
而对于畜禽养殖的污水
和污染物的排放量预测相对比较简单
都可以用养殖规模
直接乘以相应的排污系数来求解
水环境的实际情况复杂多样
相应的 它的预测方法和模型呢
也有不同选择
大家在实际操作中
要合理地运用不同的预测模型
以期达到更为准确的预测结果
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