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常用的河流水质模型 河流水质模型简介 河流的混合稀释模型 河流水质零维模型 河流水质一维模型 河流水质二维模型 S-P 模型 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、迁移等变化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、空间的定量关系。 水质模型的分类： 1、按水域类型：河流、河口、河网、湖泊 2、按水质组分：单一组分、耦合组分（BOD-DO模型）、多重组分（比较复杂，如综合水生态模型） 3、按水力学和排放条件：稳态模型、非稳态模型 水质模型按 空间维数分类 零维水质模型 一维水质模型 二维水质模型 三维水质模型 水质模型维数的选择 零维：3个方向都不考虑 一维：仅考虑纵向 二维：考虑纵向、横向 三维：3个方向都考虑 河流的混合稀释模型 完全混合模型适用条件 稳态：河流；排污 下游某点废水和河水在整个断面上达到了均匀混合 持久性的污染物 该河流无支流和其他排污口进入 例题1：完全混合模型 计划在河边建一座工厂，该厂将以2.83m3/s的流量排放废水，废水中总溶解固体（总可滤残渣和总不可滤残渣）浓度为1300mg/L，该河流平均流速为0.457m/s，平均河宽为13.72m，平均水深为0.61m，总溶解固体浓度为310mg/L，如果该工厂的废水排入河中能与河水迅速混合，那么总溶解固体的浓度是否超标（设标准为500mg/L）？ 稳态条件下基本模型的解析解 什么是稳态？ 在环境介质处于稳定流动状态和污染源连续稳定排放的条件下，环境中的污染物分布状况也是稳定的。这时，污染物在某一空间位置的浓度不随时间变化，这种不随时间变化的状态称为稳定。 1、零维模型 零维是一种理想状态，把所研究的水体如一条河或一个水库看成一个完整的体系，当污染物进入这个体系后，立即完全均匀的分散到这个体系中，污染物的浓度不会随时间的变化而变化。 河流零维模型的应用条件 对于较浅、较窄的河流，如果不考虑污染物的降解项时，当满足符合下面两个条件之一的环境问题可化为零维模型： （1）河水流量与污水流量之比大于20； （2）不需要考虑污水进入水体的混合距离。 稳态条件下的河流的零维模型 推导—非守恒污染物在均匀河流中的水质模型 1.零维水质模型 完全混合反应器 当单元河段中污染物浓度不随时间变化dC/dt=0,零维静态模型 例题2：河流的零维模型 有一条比较浅而窄的河流，有一段长1km的河段，稳定排放含酚废水1.0m3/s;含酚浓度为200mg/L，上游河水流量为9m3/s，河水含酚浓度为0，河流的平均流速为40km/d，酚的衰减速率常数k＝2 1/d，求河段出口处的河水含酚浓度为多少？ 2、一维模型 适用于符合一维动力学降解规律的一般污染物，如氰、酚、有机毒物、重金属、BOD、COD等单项指标的污染物。 一维模型适用条件 一维模型适用的假设条件是横向和垂直方向混合相当快，认为断面中的污染物的浓度是均匀的。或者是根据水质管理的精确度要求允许不考虑混合过程而假设在排污口断面瞬时完成充分混合。 一维模型 对于河流而言，一维模型假定污染物浓度仅在河流纵向上发生变化，主要适用于同时满足以下条件的河段： ?宽浅河段； ?污染物在较短的时间内基本能混合均匀； ?污染物浓度在断面横向方向变化不大，横向和垂向的污染物浓度梯度可以忽略。 一维模型适用的两种条件 点源一维模型的应用条件 如果河段长度大于下列计算的结果时，可以采用一维模型进行模拟： 混合过程段长度计算 [重点] 某河流预测河段平均宽度50.0米，平均水深＝1.2米，河底坡度0.90/00，平均流速0.1m/s，排放口到岸边距离0米，混合过程段长度是多少米？ 河流的一维模型 可根据河流水流特点分两种情况，即不考虑弥散作用和考虑弥散作用。 河流的一维模型 [忽略弥散的一维稳态模型] 式中：C－下游某一点的污染物浓度，mg/L； C0－完全混合断面的污染物浓度，mg/L； u－河水的流速，m/s； k1－污染物降解的速率常数（1/d）； x－下游某一点到排放点的距离，m。 河流的一维模型 [考虑弥散的一维稳态模型] 式中：C－下游某一点的污染物浓度， mg/L ； C0－完全混合断面的污染物浓度， mg/L； u－河水的流速，m/s；