污染物入河水質(zhì)模擬評價(jià)

1、（3-86）（萬t）；(3-87)(3-88)(3-89)1、點(diǎn)源污染點(diǎn)源污染物主要指城鎮(zhèn)生活、工業(yè)和三產(chǎn)的廢污水所帶來的污染物，大多數(shù) 城鎮(zhèn)的生活和工業(yè)廢污水進(jìn)入相同的污水收集和處理系統(tǒng)。根據(jù)城鎮(zhèn)生活、工業(yè) 和三產(chǎn)廢污水排放的實(shí)際情況可以將污水排放過程簡化為： 城鎮(zhèn)生活/工業(yè)排放的 廢污水，一部分進(jìn)入污水處理廠處理，另一部分直接排入河道；進(jìn)入污水處理廠 處理后的廢污水（簡稱回用水），一部分供工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)生態(tài)等使用，另一部 分排入河道。城鎮(zhèn)生活、工業(yè)和三產(chǎn)的污染物排放量和入河量計(jì)算公式相同。（1）污水排放量(3-85)式中：E為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水排放量（萬t）；S為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)

2、用水量（百萬t）；a為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水排放率。（2）污水處理量T 二E :式中：T為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水處理量（稱為回用水）：為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水處理率。（3）污水直排量Sr 二 E （1 - J式中：ST為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水直排量（萬t）（4）回用水未利用量Es 訂(1 - )式中：丘為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)回用水未利用量（萬t）； 為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)回用水的回用率。（5）回用水入河量Rs ES 1式中：FS為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)回用水入河量（萬t）；二1為回用水入河系數(shù)。（6）回用水某種污染物入河量WS,i =10NxEsxCi 術(shù)1（3_90）式中：Wi為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)回用水

3、某種污染物入河量（t）;C為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)回用水某種污染物濃度（A、B標(biāo)準(zhǔn)）（mg/L）;i=1、2、3、4,分別表示 COD NMN、TP、TNRr = S（7）直排污水入河量(3-91)式中：FT為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)直排污水入河量（萬t）；二2為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)直排污水入河系數(shù)。（8）直排污水某種污染物入河量(3-92)WT,i =10° Sr Cr,i：i式中：Wi為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)直排污水某種污染物入河量（t）；CT為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)直排污水某種污染物濃度（限定排放濃度CTl、自 由排放濃度CTf，i） （mg/L）;"A為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)直排污水某種污染物入河系數(shù)

4、。（9）污染物總量W =10迖E匯Cr,i(3-93)式中：W為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水某種污染物總量（t） 如果?？赪l廠10 E s G,i) 嚴(yán),i=10STXGf,i-C) wt 譏 WT,i如果Ci二CE，則WL,i=O=10NX (CT|,i _G )Wl-=WL,iW-,i =Wr,i(3-95)式中：Wi為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)限制處理的某污染物總量（t）;Gf,i為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水直排時(shí)自由排放濃度（mg/L）；G,i為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水直排時(shí)限制排放濃度（mg/L）;Wi為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)污水處理廠處理的某污染物總量（t）；（10）污染物入河總量WE 二WS,i

5、 W-,i(3-96)式中：wi為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)某種污染物入河總量（t）（11）污水入河總量RT 二 FS Rt(3-97)式中：RT為時(shí)段城鎮(zhèn)生活/工業(yè)廢污水入河總量（萬t）（12）入河污染物平均濃度Ci= 100weRT(3-98)式中：Ci為城鎮(zhèn)生活/工業(yè)污染物入河平均濃度（mg/L）2、非點(diǎn)源污染非點(diǎn)源污染物主要指農(nóng)村生活、農(nóng)村散養(yǎng)牲畜、鄉(xiāng)村徑流、城市徑流等產(chǎn)生 的污染物。主要計(jì)算公式來源于“十五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“流域水污染物 總量控制技術(shù)與示范”。（1）農(nóng)村生活與農(nóng)村散養(yǎng)牲畜農(nóng)村生活和農(nóng)村散養(yǎng)牲畜廢污水排放量計(jì)算公式不同，其它公式均相同農(nóng)村生活污水排放量(3-99)式中：P

6、R為時(shí)段農(nóng)村生活污水排放量（萬t）；S為時(shí)段農(nóng)村生活用水量（萬t ）；1為農(nóng)村生活污水排放率。 農(nóng)村散養(yǎng)牲畜廢水排放量P =10 N K :用式中：P為時(shí)段農(nóng)村散養(yǎng)牲畜廢水排放量（萬t）;卜為農(nóng)村人口（萬人）；K為豬當(dāng)量折算系數(shù)，平均值為0.6 ；為豬當(dāng)量用水定額（L/d）；;為農(nóng)村散養(yǎng)牲畜廢水排放率；a為與時(shí)間相關(guān)的系數(shù)，若計(jì)算時(shí)段為旬，a=10.1，a=30.3，若計(jì)算時(shí)段為年，a=365b 農(nóng)村生活廢污水入河量Ir = Pr式中：Ir為時(shí)段農(nóng)村生活廢污水入河量（萬t）；二為農(nóng)村生活污水入河系數(shù)。 農(nóng)村生活某種污染物量W =102 FR Ci式中：W為時(shí)段農(nóng)村生活污水某種污染物量（t）；C

7、為農(nóng)村生活污水某種污染物的濃度（mg/L），i=1COD NMN、TP、TN。 農(nóng)村生活污水某種污染物入河量ii =W 千式中：li為時(shí)段農(nóng)村生活污水某種污染物入河量（t）；r為農(nóng)村生活污水某種污染物入河系數(shù)。 農(nóng)村生活污染物入河平均濃度（3-100）若計(jì)算時(shí)段為月，（3-101）（3-102）、2、3、4,分別為（3-103）（3-104）iCRi =100式中：Gi為農(nóng)村生活污染物入河平均濃度（mg/L）。（2）鄉(xiāng)村徑流鄉(xiāng)村土地的利用方式主要有村鎮(zhèn)建筑用地、 耕地（旱地、水田）、草地、林地、 荒地等5種，根據(jù)不同土壤利用類型、降雨量值、化肥使用量、農(nóng)作物種植類型資 料，通過對農(nóng)村徑流源強(qiáng)系

8、數(shù)進(jìn)行修正，結(jié)合不同土地利用方式下的徑流系數(shù)、 土地面積、降水年值，估算流域鄉(xiāng)村徑流污染物排放情況。5W 八：KPA7（ 3-105）式中：V為農(nóng)村徑流污染源某種污染物的時(shí)段負(fù)荷總量 （kg），包括COD NMN、 TP、TN等4種污染物；a為第i種土地利用方式的徑流系數(shù)；K為第i種土地利用方式的某種污染物輸出系數(shù)；P為時(shí)段降水量（mr）2A為第i種土地利用方式的面積（km）；i為流域土地的利用方式，i=1，2, 3, 4, 5,分別表示城鎮(zhèn)建筑用地、 耕地、草地、林地、荒地。（3）城市徑流城市徑流中污染物主要來自降雨徑流對城市地表的沖刷。地表沉積物是城市 徑流中污染物的主要來源，具有不同土地

9、使用功能的城市，沉積物來源不同。計(jì) 算公式為：4W八 KPA心（3-106）式中：V為城市徑流某種污染物的時(shí)段負(fù)荷總量（kg），包括COD NH-N、TP、 TN等 4種污染物；ai為第i種土地利用方式的徑流系數(shù)，K i為第i種土地利用方式的某種污染物輸出系數(shù)；P為時(shí)段降水量（mr）A為第i種土地利用方式的面積（knl）；i=1、2、3、4,分別表示居民用地、工業(yè)用地、道路廣場用地、綠地。 在水質(zhì)模擬過程中，假定污染物進(jìn)入河流后，在一定范圍內(nèi)經(jīng)過平流輸移、 縱向離散和橫向混合后達(dá)到充分混合，即河流假定為寬淺的矩形河段，污染物在 較短時(shí)間內(nèi)混合均勻，污染物濃度在斷面橫向方向變化不大 （均勻混合）

10、，橫向和 垂向污染物濃度梯度可以忽略。因此，河流水質(zhì)模擬簡化為一維模型計(jì)算入河污 染物濃度變化。由于污染物一般沿河岸多處排放，每一河段內(nèi)可能有多個入河排污口，而概 化的排污口位置會有多種形式。針對污染物排放出口在河道兩岸排列方式，將點(diǎn) 源污染物入河位置概化為河段頂端、中間、均勻排放等3種情況進(jìn)行河流污染物濃 度的降解計(jì)算。河段本底污染物濃度降解Cl - Co exp(5 KL)432u(3-107)排污口位于河流頂點(diǎn)1護(hù)卩（-4|2晉）(3-108)排污口位于河流中游m z 5 KL、CL=QexP(432 無)(3-109)排污口均勻排列這種概化多適用于非點(diǎn)源污染物的排放。C432mUVex

11、peKL)5LKQ432 u(3-110)河道斷面的平均流速為:3- |2h= QnII I 1J2B 一Q.n1Qu 二B.h(3-111)式中：C0為河道中污染物的本底濃度（mg/L）;K為污染物綜合降解系數(shù)（1/d）;L為河段長度（km）；CL為經(jīng)過距離L的削減后，河道本底污染物的濃度（mg/L）;C為河段時(shí)段平均流量（m3/s）；u為時(shí)段河道斷面的平均流速（m/s）；仃為污染物的入河速率（g/s）；h為時(shí)段水深（m;n為河床糙率；b為河道概化寬度（m ；j為水力坡度（比降）。2、湖庫污染物降解模型為簡化計(jì)算，采用均勻混合模型（零維模型）計(jì)算湖庫的污染物濃度湖庫本底污染物降解54QGGe

12、xP(-諾(3-113)入庫污染物降解Ct54(m+C°QL)54Ql 625KV1 -exp(54Ql625v(3-114)式中：Ct為經(jīng)過計(jì)算時(shí)段t降解后，入湖污染物濃度（mg/L）；V為時(shí)段湖庫容積（106m3）；Co為湖庫現(xiàn)狀污染物濃度（mg/L）；Ql為湖庫出流量（m3/s）;K為污染物綜合降解系數(shù)（1/d）； m為污染物入湖速率（g/s）； t為計(jì)算時(shí)段長（d）3、河道稀釋混合模型C =（CQi CnQn）/（Ql Qn）（3-115）式中：C為各支流、計(jì)算單元排水、節(jié)點(diǎn)入流等污染物混合后的濃度（mg/L）; Q1、，、Q為各支流、計(jì)算單元排水、節(jié)點(diǎn)入流等的流量（m3/s

13、）;C1、，、Cn為對應(yīng)的濃度（mg/L）。524水體水質(zhì)評價(jià)在相應(yīng)水體水質(zhì)模擬和污染物負(fù)荷已知的基礎(chǔ)上，根據(jù)有關(guān)的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo) 準(zhǔn)可以評價(jià)出水體類型。1、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）中不同水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的污染物濃度見下 表：表3-4地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（mg/L）污染物種類I類U類山類W類V類化學(xué)需氧量（COD）1515203040氨氮（MH3-N）0.150.511.52總磷（以P計(jì)）0.02 （湖庫 0.010）0.1 （湖庫 0.025）0.2 （湖庫0.05）0.3（湖庫0.1）0.4（湖庫0.2）總氮（湖庫，以N計(jì)）0.20.11.522、評價(jià)方法水體水質(zhì)評價(jià)的任務(wù)是在

14、單因子或多因子條件下研究如何識別水體質(zhì)量的級 別歸屬問題，目前采用的方法有單因子評價(jià)法、積分值（M值）法、W值法和模 糊聚類法等。（1）單因子評價(jià)法單因子評價(jià)法采用最差項(xiàng)目賦全權(quán)的方法，將目標(biāo)斷面地表水污染物濃度值 與表3-4比較得到水體水質(zhì)類別。2、積分值法（M值法）積分值法是一種直接評分法，它可以和各級環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立關(guān)系，積分值 越高，表明環(huán)境質(zhì)量越好，評價(jià)中一般把質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)直接取為各級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。將每 一個因子的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)相比較，給定每個因子的評分，相對于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的I、U、 M、W、V類，對于n種參評因子，符合相應(yīng)級別的單因子的評分a分別為100/n、 80/n、60/n、40/n、20/

15、n。全部因子的總評分為M= Xa，然后根據(jù)表3-5確定水體質(zhì)量類別表3-5積分值法的水體質(zhì)量分級等級In出IVV分級標(biāo)準(zhǔn)M >96>M >76>M >60>M >M<4967660400積分值法可以處理多因子的質(zhì)量功能評價(jià)問題，思路清晰、方法簡便易行， 但在計(jì)算積分值時(shí)采用簡單的評分值迭加方法，不能確切反映出各個因子的相對 重要性，特別是沒有突出主要污染因子的作用。3、W6 法W值法彌補(bǔ)了積分值法的不足，充分考慮了主要污染物的影響。 W值法規(guī)定 凡符合I、U、M、W、V類的因子分別被評為10、8、6、4、2分，對于不能滿 足最低一級標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量因子

16、評為0分，對水體質(zhì)量的描述采用下述形式：SN1r0N81NnN；N2N01(3-116)式中：S為參與評價(jià)的環(huán)境因子數(shù)目；N為被評為10分、8分、6分、4分、2分、0分的因子的數(shù)目。W值取污染最嚴(yán)重的兩個因子的評分值之和，然后根據(jù)表3-6確定水體水質(zhì)表3-6 W值法水體質(zhì)量分級等級In出VV最低兩項(xiàng)評分之和18 或 2014 或 1610 或 126或8<44、模糊聚類法模糊聚類法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)對綜合評價(jià)問題提供一些方法，即模糊聚類法以 模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系原理將一些邊界不清、不易定量的因素定量化， 從多因素角度對被評價(jià)事物隸屬等級狀況進(jìn)行綜合性評價(jià)的一種方法。本次計(jì)算 中，將水

17、質(zhì)環(huán)境看成一個模糊子集，利用隸屬度描述水質(zhì)分級界限，經(jīng)模糊矩陣 復(fù)合運(yùn)算，得出綜合評價(jià)結(jié)果。模糊聚類法既考慮了水質(zhì)級別界限的模糊性，又兼顧了各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)在污染 中的作用差異，分別給于不同的權(quán)重，使各評價(jià)指標(biāo)在描述水體污染程度時(shí)清晰 化、定量化反映監(jiān)測斷面的綜合水質(zhì)狀況，并最終確定水質(zhì)質(zhì)量級別。具體實(shí)現(xiàn)過程為:a、建立因素集U對于河流：U= ui、U2=C0D、NH3-N 對于湖庫：U= ui、U2、U3、U4= COD、NH3-N、TP、TN b、建立評語集V對于河流：V=I、U、M、W、 V 對于湖庫:V=I、U、M、W、 V c、建立模糊關(guān)系矩陣R對于河流:rr -11r12r13r14r

18、15 1R=rj =-21r22r23r24r25 一對于湖庫:-r1121r1222r132314241525R = j =r31r32333435_41r42r434445 -d、隸屬度rij的計(jì)算采用下列公式進(jìn)行水質(zhì)隸屬度的計(jì)算:I類水質(zhì)隸屬度ri1的計(jì)算公式為:2 xx - ©i6i £ X2(3-117)X沁U、M、W類水質(zhì)隸屬度rij的計(jì)算公式為:0x _ej 丄ej 早xej 勺-qV類水質(zhì)隸屬度rii的計(jì)算公式為:0_x _勺Z二q -q1q ： x : eji(3-118)Xi- eej _i；：Xj；：ejXi-e5(3-119)公式中e的確定以表3-7、表3-8中的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行判定：表3-7河流水質(zhì)類別判定基準(zhǔn)表（mg/L）污染因子eie2e3e4e5S化學(xué)需氧量（COD）151520304024氨氮（nh3-n）0.150.511.521.03總磷（TP以P計(jì)）0.020.10.20.30.40.2總氮（TN,以N計(jì)）0.20.511.521表3-8湖庫水質(zhì)類別判定基準(zhǔn)表（mg/L）污染因子eie2e3e4esS化學(xué)需氧量（COD）151520304024氨氮