环境评价学课件-环境系统分析及其应用02.pptxVIP

2023/5/6;污染物在河流断面上达到均匀分布，要经历垂向（水深方向）与横向（河宽方向）混合阶段 垂向混合属于三维混合问题，完成垂向混合所需距离短 横向混合属于二维混合问题，完成横向混合所需距离长 横向混合完成后，断面污染物浓度将维持均匀分布，在此之后为完全混合阶段，属于一维混合问题 混合驱动力为分散作用的贡献。河流系统中，分子扩散贡献最小，湍流扩散次之，弥散作用贡献最大。但三种作用往往同时发生而难以区分，实际中常以弥散作用代表三种作用的总和;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;实际水体环境中耗氧系数的估计 实验室测定值修正法 河流采用如下公式修正 湖泊、水库可直接采用实验室测定值 两点法 ;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;实际水体环境中复氧系数的估计 基于河流流速(ux)、水深(H)的经验公式：;饱和溶解氧浓度Cs的估算 饱和溶解氧是温度、盐度和大气压力的函数 常压下，淡水中饱和溶解氧按下式估算： 河口饱和溶解氧按Hyer经验公式（1971）计算：;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;模型解析解： 式中L0为河段起始点的BOD值（mg/L），D0为河段起始点的氧亏值（mg/L） 用DO替代D，则可得到河流DO沿程变化规律，即S-P氧垂公式 ;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;练习 1、一维河流枯水流量Q=6m3/s，平均流速0.3m/s，BOD5降解速率常数为0.25/d，复氧速率常数为0.4/d。上游水中BOD5=2mg/L，氧亏值为0，水温20℃。污水排放数据如下：q=1m3/s，DO=0， BOD5=100mg/L。求：1）氧亏点处的溶解氧浓度；2）氧亏点下游溶解氧浓度恢复到6mg/L的位置。 2、河段长36km，枯水流量6m3/s，平均流速0.1m/s，BOD5降解速率常数为0.3/d，复氧速率常数为0.4/d。如果要求河段中的DO不低于5mg/L，河段上游每天排放的BOD5不应超过多少？已知上游水中的氧亏值为0，水温20℃。;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;2023/5/6;3、二维河流水质模型 污染物在完成横向混合前，在纵向和横向都存在浓度梯度，需采用二维模型进行描述 当河床形状较为规则、流场均匀稳定的条件下，可利用二维基本模型的解析解进行水质模拟?? 实际河床往往不规则，难以满足流场均匀稳定的要求，无法应用解析解，往往需采用数值解进行模拟。;宽度有限边界排放情形 假定河流宽度为B，由于河岸的反射作用，河流的二维水质解析模型为 ;3.1 正交曲线坐标系统 在给定的河段中，沿水流方向将河段分成m个流带，同时在垂直水流方向将河段分成n个子河段，可组成一个包含m?n个有限单元的平面网格系统;问题：横向水流分量难以准确区分并确定 解决思路：通过流带划分，使每条流带内的流量保持恒定并相同 如何实现：确定各流带的合适宽度;流带宽度的确定方法;;3.2 二维BOD模型 任取一有限单元（设为i，j单元），则纵向水流输入、输出该单元的BOD总量为： 纵向弥散作用输入、输出该单元的BOD总量为： 横向弥散作用输入、输出该单元的BOD总量为：; 式中，qj为第j个流带中的流量；Lij为ij单元中的BOD浓度；Dij,kl为单元ij和kl间的弥散系数； 为上下游相邻单元间的平均距离； 为横向相邻单元间的平均距离；Aij,kl为相邻单元ij和kl间的界面面积 令： ;根据质量平衡原理，可得到如下差微分方程： 对于连续稳定污染源排放，各单元内dL/dt=0，同时忽略纵向弥散作用，可得到简化方程： ;对于二维正交曲线坐标系统中的初始河段（i=1）及其边界流带（j=1和j=m），有： ;转化成矩阵方程为： ;A为m?m阶系数矩阵 其中;4、河口和感潮河流水质模型 河口：指入海河流受到潮汐作用影响明显河段，如长江口 感潮河流：汇入河口、受潮汐作用影响明显的河流段，如汇入长江口的黄浦江及其支流苏州河 判断标准：落潮最大断面平均流速与涨潮时最小断面平均流速之差等于0.5m/s的断面作为河口或感潮河流与普通河流的界限;4.1 河口的水文特征 非恒定性流动：水体混合具有明显的时变特征 存在潮汐的抽吸和阻滞作用：局地环流 剩余环流（地球自转引起） 抽吸环流：潮汐作用与海床相互作用引起 存在