CN105260585A - 一种大水量排污空间二维水质影响预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大水量排污空间二维水质影响预测方法，通过改进的二维稳态混合衰减模型对河道中的污染物浓度进行更加准确的对预测，使其能适用于所有排水量下的水质影响预测，并且更合理、更准确，具有广泛的实际应用意义。

Description

一种大水量排污空间二维水质影响预测方法

技术领域

本发明属于环境影响评估技术领域，尤其涉及一种大水量排污空间二维水质影响预测方法。

背景技术

随着我国人口的持续增长和社会经济的快速发展，人类活动对水质环境的影响受到社会愈来愈广泛的关注，地表水环境影响预测变得尤为重要。水质影响预测工作，通过计算地面水中污染物浓度的空间分布，可预知污染物排放的影响范围，从而为地面水环境影响评价提供技术依据。因此，正确的水质预测公式对地表水环境影响评价工作的开展具有重要意义。

《环境影响评价技术导则—地面水环境》等文献中提到的计算排水中污染物总量方法时，由于没有剔除环境水体本底浓度，人为夸大了排水对环境水质的影响程度，甚至出现大排水量情况下排口附近污染物浓度计算值同时大于污水排放浓度、环境本底浓度这一与事实相悖的不合理结果，存在明显缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种能准确预测水流中污染物浓度的方法，本发明采用如下的技术方案：

一种大水量排污空间二维水质影响预测方法，首先在河道中选取水质预测点，然后公式(1)计算出预测点的污染物浓度，

$c(x,y)=\exp (-K_1\frac{x}{86400u})\{c_h+\frac{(c_p-c_h)Q_p}{H\sqrt{{\mathrm{\πM}}_{y}xu}}\[\exp (-\frac{{\mathrm{uy}}^2}{4M_{y}x})+\exp (-u\frac{{(2B-y)}^2}{4M_{y}x})\]\}---\left(1\right)$

其中，x为预测点距污水排放口的纵向距离，y为预测点距污水排放口的横向距离，c(x,y)为预测点处污染物的浓度，Q_p为污水流量，c_p为污水中污染物的浓度，K₁为污染物降解系数，u为河流流速，B为河流宽度，H为河流平均水深，c_h为河道上游污染物的浓度。

本发明所达到的有益效果是：通过改进的二维稳态混合衰减模型对河流中污染物浓度进行准确的预估计算，相对于现有方法消除了现有方法中的计算偏差，并且本发明所采用的计算公式更符合污染物混合衰减的物理机制以及质量平衡原理所预测的水质情况，和现实的情况更接近，避免了出现预测浓度高于排放浓度，本底浓度不合理现象。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步的阐述。

一种大水量排污空间二维水质影响预测方法，具体为：

首先在河道中选取水质预测点，然后根据改进的二维稳态混合衰减模型，即公式(1)计算出预测点的污染浓度，

$c(x,y)=\exp (-K_1\frac{x}{86400u})\{c_h+\frac{(c_p-c_h)Q_p}{H\sqrt{{\mathrm{\πM}}_{y}xu}}\[\exp (-\frac{{\mathrm{uy}}^2}{4M_{y}x})+\exp (-u\frac{{(2B-y)}^2}{4M_{y}x})\]\}---\left(1\right)$

其中，x为预测点距排放点的纵向距离，y为预测点距排放口的横向距离，c(x,y)为预测点处污染物的浓度，Q_p为污水流量，c_p为污水中污染物的浓度，K₁为污染物降解系数，u为河流流速，B为河流宽度，H为河流平均水深，c_h为河道上游污染物的浓度。

假设某污水厂处理能力50万t/d，COD(ChemicalOxygenDemand，即污染物浓度)，污染物排放浓度为50mg/L，纳污河道水深3m，河宽1000m，平均流速0.3m/s，COD本底浓度20mg/L。采用现有技术方法计算下游不同点位COD，污染物降解系数为0.2(1/d)，河流横向混合系数取值1.0㎡/s。据此预测计算结果见表1。

表1污水厂排水对河流水质(COD)影响分析表(污染物浓度单位：mg/L)

由表1可以看出，污水排放口附近的预测点1(距离排放口纵向距离为5m，横向距离为0)COD浓度c(5,0)，为63.95mg/L；预测点2(距离排放口纵向距离为5m，横向距离为5m)COD浓度c(5,5)，为50.43mg/L；预测点3(距离排放口纵向距离为10m，横向距离为0)COD浓度c(10,0)，为51.07mg/L；同时大于污染物排放浓度值50mg/L和河流本底浓度20mg/L，计算结果不合理，预测值不满足质量平衡原理，总体偏大。

采用本发明方法计算下游不同点位COD浓度的预测结果见表2。

表2污水厂排水对河流水质(COD)影响分析表(污染物浓度单位：mg/L)

污染物进入水体后，首先与受纳水体进行掺混，掺混后的水体污染物浓度比混合前升高，但必定低于污染物排放浓度。由表1和表2计算的结果对比可以看出，采用现有方法预测计算时，出现不合理结果的预测点浓度值c(5,0),c(5,5),c(10，0)在采用本发明方法后均有所降低且低于污染物排放浓度；其他各预测点处COD浓度预测值均有一定程度的降低，本发明所采用的方法有效的解决了现有技术的缺陷，污染物浓度空间分布符合水体中污染物混合衰减规律，克服了预测浓度同时大于排放浓度、本底浓度的不合理现象，计算结果更加合理。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种大水量排污空间二维水质影响预测方法，其特征在于，首先在河道中选取水质预测点，然后根据公式(1)计算出预测点的污染物浓度，

$c(x,y)=\exp \left(-K_1\frac{x}{86400u}\right)\left\{c_h+\frac{(c_p-c_h)Q_p}{H\sqrt{{\mathrm{\πM}}_{y}xu}}\[\exp \left(-\frac{{\mathrm{uy}}^2}{4M_{y}x}\right)+\exp \left(-u\frac{{(2B-y)}^2}{4M_{y}x}\right)\]\right\}---\left(1\right)$

其中，x为预测点距污水排放口的纵向距离，y为预测点距污水排放口的横向距离，c(x,y)为预测点处污染物的浓度，Q_p为污水流量，c_p为污水中污染物的浓度，K₁为污染物降解系数，u为河流流速，B为河流宽度，H为河流平均水深，c_h为河道上游污染物的浓度。