排水工程下冊(cè)(第1篇)word版

1、 第二節(jié)水體自凈的基本規(guī)律一、水體的自凈作用污染物在進(jìn)入天然水體后，通過(guò)物理、化學(xué)和生物因素的共同作用，使污染物的總量減少或濃度降低，曾受污染的天然水體部分地或完全地恢復(fù)原狀。這種現(xiàn)象稱為水體凈化或水體自凈。如果排入水體的污染物超過(guò)水體的凈化能力，就會(huì)導(dǎo)致水體的污染。水體自凈過(guò)程非常復(fù)雜，按機(jī)理可分為3類：（1）物理凈化：污染物通過(guò)稀釋、擴(kuò)散、混合、沉淀和揮發(fā)等作用，使?jié)舛冉档?；?）化學(xué)凈化：通過(guò)水體的氧化還原、酸堿反應(yīng)、分解化合、吸附與凝聚（屬物理化學(xué)作用）等作用，使污染物質(zhì)的存在形態(tài)發(fā)生變化和濃度降低；（3）生物凈化：通過(guò)水體中的水生生物、微生物的生命活動(dòng)，使污染物質(zhì)的存在狀態(tài)發(fā)生變化，

2、污染總量和濃度降低，最主要的是微生物對(duì)有機(jī)污染物的氧化分解作用，以及對(duì)有毒污染物的轉(zhuǎn)化。圖2-2水體的物理凈化作用過(guò)程圖（一）物理凈化作用物理凈化只能降低污染物在水中的濃度，而不能減少污染物的總量。物理凈化作用過(guò)程見圖2-2所示。1稀釋與擴(kuò)散（1）污染物進(jìn)入天然水體后，被水體水混合，使?jié)舛冉档头Q為稀釋。如圖2-2所示，污染物進(jìn)入水體后，在水流動(dòng)的過(guò)程中，逐漸被河水稀釋，然后在下游某個(gè)斷面處，與河水完全混合。在該斷面處，污染物濃度分布均勻且遠(yuǎn)低于排污口處的濃度。大江、大河因?qū)挾却?，可能不易出現(xiàn)完全混合斷面，而在排污口一側(cè)下游形成穩(wěn)定的污染帶。影響稀釋的兩種運(yùn)動(dòng)形式：（1）污染物質(zhì)順?biāo)鞣较蛘谭较?/p>

3、）運(yùn)動(dòng)，稱為，平流”或“對(duì)流”，即沿縱向X,橫向y和深度方向z運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)稱。水體內(nèi)任意單位面積上的移流率O1可用下式推求：O=U(x,t)C(x,t)或O=U(x,y,z,t)C(x,y,z,t)(2-1)i式中】污染物質(zhì)的“平流”或“對(duì)流”率，mg/（m2s）；U、C分別為水體斷面平均流速與污染物平均濃度，m/s，mg/L。（2）污染物進(jìn)入水體后，在水體中產(chǎn)生濃度梯度場(chǎng)，污染物由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移，這種運(yùn)動(dòng)稱為“擴(kuò)散”。擴(kuò)散包括分子擴(kuò)散與紊動(dòng)擴(kuò)散。湖泊、水庫(kù)等靜水體，在沒有風(fēng)生流、異重流（由濃度差、溫度差引起）、行船等產(chǎn)生的紊動(dòng)作用影響時(shí)，擴(kuò)散的主要方式是分子擴(kuò)散。而流動(dòng)水體的擴(kuò)散方式主要

4、是紊動(dòng)擴(kuò)散。分子擴(kuò)散能力遠(yuǎn)小于紊動(dòng)擴(kuò)散，故分子擴(kuò)散常忽略不計(jì)。擴(kuò)散作用符合虎克定律，可用下式推求污染物質(zhì)順流向x的擴(kuò)散通量值O2：2-2)O=-D竺2xdx式中O2順流向x的擴(kuò)散通量值，mg/（m2s）；DxxdCdx為順流向X的紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；為順流向x的濃度梯度，mg/m4；表示沿污染濃度減少方向擴(kuò)散。如果研究的是三維方向的擴(kuò)散通量則可寫成：O2=-(DdC+DdC+D竺)xdxydyzdz2-3)D，D，DxyzdCdCdCdx，dy，dz式中O；順流向x的擴(kuò)散通量值，mg/（m2s）；為x，y，z向的紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)，m2/s為順流向x的濃度梯度，mg/m4；表示沿污染濃度減少方向

5、擴(kuò)散。因此，對(duì)流和擴(kuò)散是同時(shí)存在、相互影響的運(yùn)動(dòng)形式。2.混合Q指污水與水體水的混合狀況。對(duì)于河流，決定于混合系數(shù)a=混，Q為與污水相混Q混總合的河流流量，Q為河流的總流量。河流形狀、污水排放形式(包括排污口特征、排放方式，總排污流量等)。計(jì)算斷面的混合系數(shù)的最簡(jiǎn)便公式為：2-4)a=計(jì)算Cl5005:125:1456825:1125:110121520125:1600:125303550600:1506070100注：當(dāng)污水在河心進(jìn)行集中排污時(shí)，表列距離可縮短至2/3；當(dāng)進(jìn)行分散式排放時(shí)表列距離可縮短至1/3。完全混合斷面污染物平均濃度為：2-5)式中Cw原污水中某污染物的濃度,mg/L；q

6、污水流量，m3/s；河水中該污染物的濃度，mg/L；Q河水流量，m3/s。若原污水中沒有該污染物，且河水流量遠(yuǎn)大于污水流量時(shí),上式可簡(jiǎn)化為：Cqwn2-6)式中naQ河水與污水的稀釋比n=-q3.沉淀沉淀使水體中的濃度降低，但增加了水體底泥的濃度，如果長(zhǎng)期沉淀積累，一旦受到暴雨沖刷，可造成對(duì)河水的二次污染，故需慎重對(duì)待沉淀作用。沉淀作用的大小可用下式表達(dá)：2-7)式中C水中可沉淀污染物濃度，mg/L；k3沉降速率常數(shù)（沉淀系數(shù)），如果k3取負(fù)值，表示已沉降物質(zhì)再被沖起，d-i。二）化學(xué)凈化作用1氧化還原作用：這是水體自凈的主要化學(xué)作用。水體中的溶解氧可與污染物發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)。使水中某些重金

7、屬離子被氧化成難溶物而沉淀（如鐵、錳等被氧化成氫氧化鐵、氫氧化錳而沉淀），有些被氧化成各種酸根而隨水遷移（如硫離子被氧化成硫酸根離子等）還原反應(yīng)也對(duì)水體起著凈化作用，但多數(shù)情況下是由微生物作用進(jìn)行的。2酸堿反應(yīng)天然水體由于含有多種物質(zhì)，故不呈中性，PH值在68之間。當(dāng)含酸或含堿污水排入后，PH發(fā)生變化，造成對(duì)污染物的凈化作用，如在堿性的條件下，已沉淀于底泥的三價(jià)鉻可氧化成六價(jià)鉻（如K2CrO4）。又如硫化砷（AsS,As2S3）在酸性或中性的天然水中是難溶性物質(zhì)，沉淀到底泥中，在堿性天然水中能夠生成硫代亞砷酸鹽（AsS+3）成為溶解性物質(zhì)。3吸附與凝聚屬于物理化學(xué)作用，產(chǎn)生這種凈化作用的原因在

8、于天然水中存在著大量具有很大表面能并帶電荷的膠體微粒。膠體微粒有使能量變?yōu)樽钚〖巴韵喑?、異性相吸的物理現(xiàn)象，它們將吸附和凝聚水體中各種陰、陽(yáng)離子，然后擴(kuò)散或沉降，達(dá)到凈化的目的。在天然水體中，凈化的主要作用是物理作用與化學(xué)作用，生物化學(xué)作用較少（三）生物化學(xué)凈化作用物理凈化作用與化學(xué)凈化作用，只能使污染物的存在場(chǎng)所與存在形態(tài)發(fā)生變化，使水體中的存在濃度降低，但不減少污染物的總量。而生物化學(xué)凈化可使污染物的總量降低，使水體得到真正的凈化，如圖2-3所示。在塊世祭卄卜繪反氓甫柞滯耳丄*NhjrCH圖2-3天然水體中含氮有機(jī)物生物化學(xué)凈化示意圖經(jīng)一系列生物化學(xué)作用后，最終使有機(jī)污染物無(wú)機(jī)化，由有害

9、向無(wú)害轉(zhuǎn)化。圖2-3、圖2-4說(shuō)明了生物化學(xué)作用對(duì)有機(jī)物降解的復(fù)雜示意過(guò)程。化學(xué)和生物化學(xué)凈化機(jī)制的定量模式，有待進(jìn)一步研究。目前只能對(duì)污水排入河流后,通過(guò)一定時(shí)間或流經(jīng)一定距離，其生物化學(xué)凈化量的多少，用下列模型表達(dá)。SKC式中S每日生物化學(xué)凈化量，mg/（Ld）；C可生物降解污染物初始濃度，mg/L；K該污染物的生物化學(xué)降解速率常數(shù)d-1。二、水體質(zhì)基本模型水體水質(zhì)包括水體中污染物質(zhì)的物理、化學(xué)和生物化學(xué)的遷移與轉(zhuǎn)化過(guò)程。這種遷移和轉(zhuǎn)化受水體本身復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的影響，因此，常用的水體模型主要考慮物質(zhì)在水體中的物理遷移過(guò)程。至于化學(xué)及生物化學(xué)的轉(zhuǎn)化過(guò)程則采用綜合的方法處理，然后將它和物理遷移過(guò)程疊

10、加。水體水質(zhì)基本模型有5種分類方法：（1）按水體運(yùn)動(dòng)的空間分為一維、二維和三維；（2）按水質(zhì)組成分為單變量和多變量型；（3）按時(shí)間相關(guān)性分為穩(wěn)態(tài)（與時(shí)間無(wú)關(guān)）和動(dòng)態(tài)（與時(shí)間有關(guān)）型；（4）按數(shù)學(xué)特征分為有線與非線型，確定性與隨機(jī)性型等；（5）按水體類型可分為河流、湖泊水庫(kù)、河口、海灣與地下水等的水質(zhì)模型。水體水質(zhì)變化的預(yù)測(cè)與預(yù)報(bào)的常用水質(zhì)模型是水體運(yùn)動(dòng)的空間三維、二維或一維模型。（一）三維水體水質(zhì)模型（Brooks模型）污染物在水體三維空間內(nèi)因水流運(yùn)動(dòng)與污染物質(zhì)量擴(kuò)散引起的濃度降低規(guī)律可用三維水體水質(zhì)模型即布洛克斯（Brooks）模型來(lái)描述:dCdt(ococOCro2C小o2C小o2C)u+

11、u+u+D+D+DIxOxyOyzOzJ(xox2yoy2zoz2丿2-9)式（2-9）右側(cè)第一括弧項(xiàng)是由水體水流導(dǎo)致的污染物質(zhì)改變量，它不僅有x向的改變量u孚，也有y與z方向的改變量u學(xué)，u甞；第二括弧項(xiàng)是污染物質(zhì)的擴(kuò)散項(xiàng),xexyoyzoz也包括X、y、z方向的擴(kuò)散量；第三項(xiàng)工S是水體中某污染物濃度的增減項(xiàng)，包括降解項(xiàng)或旁側(cè)污染物進(jìn)入量，是C，x、y、z、t的函數(shù)。式中C污染物濃度，mg/L；t時(shí)間，d；u，u，uxyz分別是x，y，z方向的水流運(yùn)動(dòng)速度，m/s；D，D，Dxyz分別是X，y，z方向的紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù),m3/s；Z-如上述。三維模型求解非常困難，工程應(yīng)用困難。（二）二維水體水質(zhì)

12、模型設(shè)水體水質(zhì)在z向（即水體深度方向）分布均勻，即污染物質(zhì)在z向的輸移和擴(kuò)散量為oC零，亍二0，而且不考慮旁側(cè)的進(jìn)入量YS=0，則可簡(jiǎn)化為二維水體水質(zhì)模型oc(ococ)o2co2c、u+u+D+Dot(xoxyoy丿xox2yoy2丿2-10)三、二維水體水質(zhì)模型的應(yīng)用1.污水在河流中的擴(kuò)散稀釋及應(yīng)用污水在河流中的擴(kuò)散稀釋，可視做橫向流速u二0，縱向擴(kuò)散系數(shù)D與縱向流速u相yxx比，其稀釋作用甚微，可忽略不計(jì)。橫向擴(kuò)散系數(shù)Dy視為常數(shù)。則式（2-10）的偏微分方程解為:C(x,y)二expy22c2c22-11)2-12)2-13)2-14)D=ahu*yyu*=yighi式中C坐標(biāo)點(diǎn)（x,

13、y）處的污染物濃度，mg/L；M排放源的強(qiáng)度，g/s；h河流平均水深，m；U河流平均流速，m/s；b橫向均方差；y無(wú)因次橫向彌散系數(shù)；yu*摩阻流速，m/s；i河流平均水力坡度g重力加速度，m/s2；exp、y22b2y指數(shù)函數(shù)，即e2b2。2-15)2-16)2-17)2-18)污水排放口下游x公里處污染云橫向增量式中T河水流到x處所需時(shí)間（s）。x豎向混合系數(shù)為：d=0.067hu*z污水在豎向與河水完全混合所需時(shí)間為：h2T=0.4za此時(shí)污水的升流高度為：L=uTzz式（2-11）是集中排放計(jì)算式，如為分散排放，則排放源的強(qiáng)度應(yīng)為M/n，n為排放孔數(shù)。分散排放擴(kuò)散稀釋見圖2-5。顯然x

14、軸處濃度最大，其增量為:AC(x,0)=a+n=1述expI-i=1V(2-19)nhJ2兀UQy(2-20)式中i=1、2、孚；圖2-5分散排放擴(kuò)散稀釋圖y=pi；ip排放孔間距。設(shè)河流污染物濃度基值為Cb，則在排污口下游x處的最大濃度為:(2-21)C=C+ACmaxb排放口下游x處擴(kuò)散器兩端的濃度增量為:=a+藝aexpIi=1V、y.22q2y丿(2-22)式中L擴(kuò)散器長(zhǎng)度，m。(2-23)C=C+AC1b1污染云邊緣的濃度增量為ACx,V=Saexpj=o、y2j22y丿(2-24)L式中y.y=r+Pijj2(2-25)C=C+AC2b2【例題2-1】某市污水流量為5.4m3/s，

15、經(jīng)一級(jí)處理后，用多孔擴(kuò)散器排入大江，排放水的BOD5=280mg/L。該大江寬2000m，平均水深20m，枯水期日平均流量6000m3/s,平均流速0.16m/s,平均水力坡度6.7x10-6,江水BOD5基值為2.3mg/Lo在排污口下游8km處已建有集中式取水口，距岸邊350m。計(jì)算污水排入后，對(duì)取水口水質(zhì)的影響?！窘狻坑捎诖蠼膶挾却螅鬯腂OD5濃度也較高，故取擴(kuò)散器的長(zhǎng)度為300m，分三段,每段長(zhǎng)100m,三段的管徑分別為DN2000mm,1600mm,1200mm,三段共設(shè)45個(gè)排出孔,孔徑175mm,孔距6.5mm,在平均水深的1/3處噴入江中。擴(kuò)散器的末端距岸邊1000m。由

16、式（2-14）得u*=話ghi=98x20 x6.7x10-6=0.0362m/s式（2-16）得a=0.067hu*=0.067x20 x0.0362=0.0485m2/sz式（2-17）得h2202T=0.4-=0.4x=3300sza0.0485z式（2-18）得L=uT=0.16x3300=528mzz根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)示蹤測(cè)定，大江在該市河流段的a=0.5，故用式(2-13)yD=ahu*=0.5x20 x0.0362=0.362m2/syy每個(gè)排放孔的排放源強(qiáng)度為：M5.4x28033.6/m=33.6g/sn45表2-2根據(jù)題意要求,用式(2-11)式(2-24)計(jì)算出沿河流方向2km、4

17、km及集中取水口8km處二維水體水質(zhì)摸型應(yīng)用計(jì)算衷的BOD5濃度值。計(jì)算值列于表2-2。排放擴(kuò)散器下游距離x(km)248流達(dá)時(shí)間T(s)x125002500050000擴(kuò)散寬度增里L(fēng)y(m)380538760橫向均方差byj9050181003620095135190a（mg/L）0.0440.0310.022濃度增量AC(mg/L)1.411.160.90最大濃度值C(mg/L)max3.713.463.2濃度增量AC1(mg/L)0.7C(mg/L)13.0AC(mg/L)20.04取水口處濃度C2(mg/L)2.3+0.04=2.34計(jì)算結(jié)果表明，取水口處于污染云的邊緣，因江水基值BO

18、D5為2.30mg/L，由于污水的排入沿江水?dāng)U散至該處，BOD5濃度的增量為0.04mg/L，故該處的江水BOD5=2.3+0.04=2.34mg/L，仍屬于二級(jí)水體(BOD53mg/L),認(rèn)為是安全的。(二)污水排海的擴(kuò)散稀釋及應(yīng)用由于海水的性質(zhì)與江河不同，海水的含鹽量髙，密度大，水層上下溫差大，有潮汐與洋流的回蕩。因此污水排人海灣后，擴(kuò)散稀釋存在著初始軸線稀釋、輸移擴(kuò)散稀釋與大腸菌群的衰亡稀釋等。初始軸線稀釋可用初始軸線稀釋度表示。(1)當(dāng)海水密度均勻時(shí)，污水噴出后，羽狀流可一直浮升至海面:(伍quh丿-1(2-26)S=0.38(g)；hq-3c(2-27)圖2-6初始軸線稀釋式中S1初

19、始軸線稀釋度;S無(wú)水流時(shí)，即u=0時(shí)的初始軸線稀釋度;cPPg由干海水與污水密度差引起的重力加速度差值，g=ag；PaP海水密度;aP污水密度；0g重力加速度，9.81m/s2；h污水排放深度，m；q擴(kuò)散器單位長(zhǎng)度的排放量，mH(sm)；u海水流速，m/s。2)海水密度隨深度呈線性分布時(shí)，即海水密度自海面向海底呈線性逐漸增加，污水噴入海水后，羽狀流上升至一定高度z后，停止上升，此時(shí)污染云的密度比其上面的海max水的密度大。則式中zmax2Sqcuz丿maxS=0.31(g呎zc2q_3max污染云的最大浮升髙度，m。2z二6.25(gq)3maxPg(P-P)Ja2-28)2-29)2-30)

20、2.由于洋流引起的輸移擴(kuò)散海洋的流態(tài)較復(fù)雜，除主導(dǎo)洋流外，還有潮汐的影響。對(duì)干海域、或?qū)掗煹暮?可不考慮潮汐的回蕩作用，否則就應(yīng)考慮回蕩對(duì)稀釋擴(kuò)散的影響。此外，污水中有機(jī)污染物在海水中的生物化學(xué)降解作用遠(yuǎn)小于洋流引起的輸移擴(kuò)散稀釋作用。因此生化降解作用可略去不計(jì)。又因?yàn)榻?jīng)初始軸線稀釋后，可視深度方向的濃度是均勻的，故也可用二維水質(zhì)擴(kuò)散模型計(jì)算。(1)不考慮回蕩的影響根據(jù)式(2-10)，假設(shè)污染云隨洋流的移動(dòng)是單向的、連續(xù)的和均速的，污水的橫向擴(kuò)散混合可用具有水平擴(kuò)散系數(shù)的擴(kuò)散過(guò)程來(lái)描述，則Brooks求解式為：2-31)式中S輸移擴(kuò)散稀釋度；2erfC)誤差函數(shù)，erf)=2e弋2dg；兀0

21、 x排污口至下游某點(diǎn)的水平距離，m；系數(shù)，P=耳；uL排污口處（x=0）的渦流擴(kuò)散系數(shù),，E=4.64x10-4Li/3；0L擴(kuò)散器長(zhǎng)度，m。2）考慮回蕩的影響對(duì)于不太寬的潮汐?？?污水在一段受納海水內(nèi),經(jīng)過(guò)幾次回蕩后才能移開排污口向外海方向輸移，此時(shí)的S2為：式中C1S=C21u(L+L)hC+2nQCEyp0uL+L)h+2nQEy經(jīng)初始稀釋后,污染云軸線上的濃度,mg/L；-12-33)原污水口污染物的濃度,mg/L；排放的污水量,m3/s；海水中污染物的濃度,mg/L；漲潮流速,m/s；污染物在潮汐作用下的回蕩次數(shù)。寺ut2-34)乙EiEiut-utn=4Fr-FiEr-EiK式中t

22、Ei第i個(gè)潮周的漲潮歷時(shí),s；tFi第i個(gè)潮周的落潮歷時(shí),s；uEiuFi分別為第i個(gè)潮周的漲、落潮流速,m/s；式中T漲落潮歷時(shí)，T=,漲+1落;K觀測(cè)的潮周期數(shù)。污染云經(jīng)幾次回蕩后的橫向增寬：2-35)橫向擴(kuò)散系數(shù),m2/s。對(duì)于潮汐?？?，D可用下式估算:式中u*?？谀ψ枇魉伲琺/s。D=0.96hu*y2-36)式中i海床坡降；u*=pghi2-37)污水排污口深度，見圖2-6。做規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，從安全考慮，可忽略由橫向擴(kuò)散所增加的稀釋作用或海口不寬，無(wú)充分空間讓污染物橫向擴(kuò)散，即Ly=0，由此計(jì)算的擴(kuò)散器長(zhǎng)度，應(yīng)滿足氷質(zhì)目標(biāo)Cm的要求,uLhC+2nQCEp00；污水比海水重時(shí)a0a0p-

23、p0，反坡時(shí)AZ0p-pap0AZ1稱為比重水頭。02號(hào)噴孔的流量：q二CaJ2gE（2-49）2D22式中q2號(hào)噴孔的流量，m3/s；2a2號(hào)噴孔的面積，m2。2由1號(hào)噴孔流向2號(hào)噴孔的管內(nèi)流速:qV=V+221兀（2-50）D24依照上述順序，逐步地計(jì)算到最后一個(gè)噴孔，即第n個(gè)噴孔。可用計(jì)算機(jī)完成計(jì)算。【例題2-3】某城市的城市污水量為1.4m3/s，經(jīng)一級(jí)處理后，B0D5=100mg/L，排海。海水的密度為1.026，污水的密度為0.999,近海海底坡度0.02，擬排海深度為10m,海洋的洋流流速：近海區(qū)洋流平均流逨力0.3m/s，方向與海岸垂直，岸邊洋流流速為0.03m/s。最大潮差1

24、.5m。規(guī)劃要求排污水后，憩潮時(shí)污染云軸線初始稀釋sc。不得小于85,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)排放管、擴(kuò)散器及近岸海水BOD5濃度的增量?！窘狻颗欧殴艿挠?jì)算：污水流量為1.4m3/s,若取排放管管徑為DN=1200mm,鋼管，由給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第一冊(cè)，水力計(jì)算表得，管內(nèi)流速為1.238m/s,1000i=1.294m。由于要求排海深度為10m,海底坡度為0.02，故排放管長(zhǎng)度應(yīng)為：10L=500m排0.02沿程水頭損失為：1.294h=500 x=0.65m排1000oq=0.00486m3/(sm)擴(kuò)散器計(jì)算：根據(jù)題意,海水密度均勻,所以污水排放后的初始稀釋度用式(2-26)及式(2-27)計(jì)算,同時(shí)計(jì)算得擴(kuò)

25、散器單位長(zhǎng)度排放量。由式(2-27)S=0.38(g為hqcPPL026-0.9999810265/g=a0g=x9.81=0.265m/s2p0.999085=0.38(0.265*x10mxq-3得噴孔間距約為排海深度的1/3,所以間距為10/3=3.3m。故每個(gè)噴孔的排出量應(yīng)為:q=3.3xq=3.3x0.00486=0.016m3/s1擴(kuò)散器長(zhǎng)度為：L二14二288m0.00486取擴(kuò)散器長(zhǎng)度300m。擴(kuò)散器噴孔數(shù)用式(2-43)計(jì)算：二90個(gè)3L3x300m=h10因洋流方向垂直于海岸，故釆用T型擴(kuò)散器，為了使擴(kuò)散器內(nèi)的流速均勻，分為三段,每段長(zhǎng)100m,噴孔30個(gè)，見圖2-11。j

26、=0C2ml23圖2-11排放管與擴(kuò)散器計(jì)算圖I段：每旁長(zhǎng)度50m,流量1.4T=0.7m3/s。若取管徑為DN900mm,由水力計(jì)算表得,管內(nèi)平均流速1.1m/s，屬經(jīng)濟(jì)流速，所取管徑合格，1000i=1.51m,：沿程水頭損失為0.076m。每旁長(zhǎng)度噴出流量為50mx0.00486m3/(sm)二0.243m3/s。II段：長(zhǎng)度100m，進(jìn)人II段的流量為0.7-0.243=0.457m3/s。若取管徑DN=700mm,得管內(nèi)平均流速為1.2m/s，屬經(jīng)濟(jì)流速，1000i=2.4m,：沿程水頭損失為0.24m。排放管起端所需總壓力等于排放水深、各段沿程損失、自由水頭、噴孔局部損失、T型三通

27、損失、最大潮差之和，即H=10+0.65+0.076+0.24+0.7+0.3+1.5+1.5=15m?？傁♂尪燃敖０短幒Ｋ産od5增量:軸線初始稀釋度由式(2-26)計(jì)算c(uh二71.7qJx85x0.00486”0.3x10,輸移擴(kuò)散稀釋度用式(2-31)計(jì)算：擴(kuò)散器至海岸邊x=500m，由式(2-32)得44E=4.64x10-4xL3=4.64x10-4x3003=0.932m2/3/s0近海岸處洋流流速為0.03m/s。12EB=&uL12x0.9320.03x300二1.24由式(2-31)得S=2erf3/2：2ox)I3L丿erf3/21+-X1.24XI3300丿至海岸邊

28、的總擴(kuò)散度033=2.63S=SXS=71.7X2.63=188.6總12:.在海岸邊處海水的BOD5增量C為:AC=BOD5=S100188.6=0.53mg/L可見，擴(kuò)散器的水頭損失是采用每段擴(kuò)散器內(nèi)的平均流速進(jìn)行計(jì)算的，但由于噴孔不斷噴出污水，所以每段擴(kuò)散器內(nèi)的沿程流量是不斷減小，流速也不斷減慢，故所需總水頭及各噴孔排出的流量應(yīng)逐孔逐段計(jì)算，計(jì)箅公式用式(2-44)至式(2-50)。四、河流氧垂曲線方程一一菲里普斯(Phelps)方程有機(jī)物質(zhì)排人河流后，可被水中微生物氧化分解，同時(shí)消耗水中的溶解氧(DO)。所以,受有機(jī)物污染的河流，水中溶解氧的含量受有機(jī)污染物的降解過(guò)程控制。溶解氧含量是

29、使河流生態(tài)系統(tǒng)保持平衡的主要因素之一。溶解氧的急劇降低甚至消失，會(huì)影響水體生態(tài)系統(tǒng)平衡和漁業(yè)資源，當(dāng)DOvlmg/L時(shí)，大多數(shù)魚類便窒息而死，因此研究DO的變化規(guī)律具有重要的實(shí)際意義。一)氧垂曲線有機(jī)污染物排入河流后，經(jīng)微生物降解而大量消耗水中的溶解氧，使河水虧氧；另一方面，空氣中的氧通過(guò)河流水面不斷地溶人水中，又會(huì)使溶解氧逐步得到恢復(fù)。所以耗氧與復(fù)氧是同時(shí)存在的，河水中的DO與BOD5濃度變化模式見圖2-12。污水排入后，DO曲線呈懸索狀下垂，故稱為氧垂曲線；bod5曲線呈逐步下降狀，直至恢復(fù)到污水排入前的基值濃度。圖2-12河流中BOD5及DO的變化曲線(撫總詣保鉅誼割OUH氧垂曲線可分為

30、三段：第一段ao段，耗氧速率大于復(fù)氧速率，水中溶解氧含量大幅度下降，虧氧量增加，直至耗氧速率等于復(fù)氧速率。o點(diǎn)處，溶解氧量最低，虧氧量最大,稱o點(diǎn)為臨界虧氧點(diǎn)或氧垂點(diǎn)；第二段ob段，復(fù)氧速率開始超過(guò)耗氧速率，水中溶解氧量開始回升，虧氧量逐漸減少，直至轉(zhuǎn)折點(diǎn)b；第三段b點(diǎn)以后，溶解氧含量繼續(xù)回升，虧氧量繼續(xù)減少，直至恢復(fù)到排污點(diǎn)前的狀態(tài)。(二)氧垂曲線方程一菲里普斯方程的建立(1)有機(jī)物耗氧動(dòng)力學(xué)美國(guó)學(xué)者斯蒂特-菲里普斯(Streeter-Phelps)于1925年對(duì)耗氧過(guò)程動(dòng)力學(xué)研究分析后得出:當(dāng)河流受納有機(jī)污染物后，沿水流方向產(chǎn)生的輸移有機(jī)物量遠(yuǎn)大于擴(kuò)散稀釋量，當(dāng)河水流量與污水流量穩(wěn)定，河水

31、溫度不變時(shí)，則有機(jī)物生化降解的耗氧量與該時(shí)期河水中存在的有機(jī)物量成正比，即呈一級(jí)反應(yīng)，屬一維水體水質(zhì)模型，其表達(dá)式為:(2-51)fdL=-KLTOC o 1-5 h zdt1t=0,L=Li0L=Lexp(Kt)t01(2-52)式中L0有機(jī)污染物總量，即氧化全部有機(jī)物所需要的氧量;Lt時(shí)刻水中殘存的有機(jī)污染物量;tt時(shí)間，d；耗氧速率常數(shù)，k=0.434K。112 耗氧速率常數(shù)K或k因污水性質(zhì)不同而異，須經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定。生活污水排入河流后，k111表2-3值見表2-3生活污水耗氧速率常數(shù)ki水溫(C)0510152025K1值0.03990.05020.06320.07950.10.12603

32、00.15832-53)表2-3的關(guān)系，可用下式表達(dá)：k=k0(T-t2)或k=k0(T-t20)式中k,k,k12201212120120分別為溫度T1、T2、T20時(shí)的的耗氧速率常數(shù)溫度系數(shù)，0=L047；k202C時(shí)的溫度系數(shù)，k20-0。2.溶解氧變化過(guò)程動(dòng)力學(xué)通過(guò)河流水面與大氣的接觸，氧不斷溶入河水中，當(dāng)其他條件一定時(shí)，復(fù)氧速率與虧氧量成正比例：dD2-54)=KDdt2t=0,D=D0式中k2復(fù)氧速率常數(shù)；虧氧量，D二C0-CX；定溫度下，水中飽和溶解氧，mg/L；C河水中溶解氧含量，mg/L。X菲里普斯對(duì)為有機(jī)物污染的河流中溶解氧變化過(guò)程動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究后得出結(jié)論，河水中虧氧量的

33、變化速率是耗氧速率與復(fù)氧速率之和。在與耗氧動(dòng)力學(xué)分析相同的前提條件下虧氧方程也屬一級(jí)反應(yīng)，可用一維水質(zhì)模型表示：dD=kLkDdti2(2-55)t=0,D=0,L=L0式中k受污染河流的復(fù)氧速率常數(shù)，與水溫、水文條件有關(guān)，其數(shù)值列于表2-4中。復(fù)氧常數(shù)k2值表2-4 水溫（C）河流水文條件緩流水體流速小于1m/s水體流速大于1m/s水體急流水體100.170.4250.684150.110.1850.4600.740200.150.200.500.80250.2150.5400.865式（2-55）的解析式為：式中DtD二告-10-丄D0-10-221t時(shí)刻河流中虧氧量。2-56)式（2-5

34、6）稱為河流中氧垂曲線方程式，即菲里普斯方程式。它的工程意義在于：1）用于分析受有機(jī)物污染的河水中溶解氧的變論動(dòng)態(tài)，推求河流的自凈過(guò)程及其環(huán)境容量，迸而確定可排入河流的有機(jī)物最大限量；（2）推算確定最大缺氧點(diǎn)即氧垂點(diǎn)的位置及到達(dá)時(shí)間，并依此制定河流水體防護(hù)措施。時(shí):氧垂曲線到達(dá)氧垂點(diǎn)的時(shí)間，可通過(guò)方程式（2-56）求定，即當(dāng)孚=0dtD(k-k)102kL2-57)，10kk21式中tc從排污點(diǎn)到氧垂點(diǎn)所需的時(shí)間，d。式（2-56）與式（2-57）在使用時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：1）公式只考慮了有機(jī)物生化耗氧和大氣復(fù)氧兩個(gè)因素，故僅適用于河流截面變化不大，藻類等水生植物和底泥影響可忽略不計(jì)的河段；2）

35、僅適用于河水與污水在排放點(diǎn)處完全混合的條件；3）所使用的k1，k2值必須與水溫相適應(yīng)4）如沿河有幾個(gè)排放點(diǎn)，則應(yīng)根據(jù)具體情況合并成一個(gè)排放點(diǎn)計(jì)算或逐段計(jì)算。按氧垂曲線方程計(jì)算，在氧垂點(diǎn)的溶解氧含量達(dá)不到地表水最低溶解氧含量要求時(shí)，則應(yīng)對(duì)污水進(jìn)行適當(dāng)處理。故該方程式可用于確定污水處理廠的處理程度。 (三)氧垂曲線方程菲里普斯方程的應(yīng)用氧垂曲線方程用于處理程度的確定與環(huán)境容量的計(jì)算，通過(guò)例題2-3說(shuō)明?！纠}2-3】某城市人口35萬(wàn)人，排水量標(biāo)準(zhǔn)150L/(pd),每人每日排放于污水中的BOD5為27g,換算成BODu為40g。河水流量為3m3/s，河水夏季平均水溫為20C，在污水排放口前，河水溶

36、解氧含量為6mg/L,BOD5為2mg/L(B0Du=2.9mg/L)。根據(jù)溶解氧含量求該河流的自凈容量和城市污水應(yīng)處理的程度。排放污水中的溶解氧含量很低，可忽略不計(jì)?！窘狻?1)先確定各項(xiàng)原始數(shù)值排入河流的污水量為：q=350000 x0.150=52500m3/d污水排放口前河水中的虧氧量為：D=C一C=9.17-6.0=3.17mg/L,(20C時(shí)的飽和溶解氧量為9.17mg/L)。0 x污水排人河流后的最高允許虧氧量為：9.174.0二5.17mg/L(2)求污水與河水混合后的BODu及L0。根據(jù)表2-3,因水溫為20C,k1=0.1,由表2-4,因流速較小，取k2=0.2，混合系數(shù)a

37、取0.5。最高允許虧氧量為5.17mg/L=Dt，采用式(2-56)時(shí)，仍有兩個(gè)未知數(shù)t與L,因此可用式(2-57)進(jìn)行試算：1)初步假設(shè)L0=15mg/L,代入式/2-57)得：3.17(0.20.1)1l10.2lg|訂t一c0.1x150.2一0.1=1.98d2)將所得tc值代入式/2-56)求L0值：5.170.1L0(10-0-1x1.98一10-0.2x1.98)+3.17X10-0.2x1.980.2-0.15.17-1.27“L16.8mg/L3)00.232將計(jì)算所得的L0代入式/2-57),求出較為精確的tc值:lgJ0.23.17(0.2-0.1)-0.1x16.80.

38、2-0.1=2.1d4）將tc=2.1d代入式（2-56）,做第二次試算得:5.17二0.1L00.20.10-0.1X2.1一10-0.2x2.1)+3.17x10-0.2X2.1=16.5mg/Lr5.17-1.21L二00.245）第二次試算所得的L0=16.5mg/L,與第二次試算L0=16.8mg/L,非常接近，故可定L0=16.5mg/L。6）因河水本身含有BODu=2.9mg/L，因此水體能夠接納的污水所含的BODu為16.5-2.9=13.6mg/L。7）為了確保氧垂點(diǎn)處的溶解氧含量不低于4mg/L，河水每日可以接受的BODu總量（即水體的自凈容量）為：13.6（3x0.5x8

39、6400+52500）=2476560g=2476.56kg8）每人每日能排入水體的BODu值為:2476560350000二7.08g9）因每人每日產(chǎn)生的BODu值為40g，排入水體前應(yīng)去除的BODu量為：40-7.08=32.92g。329210）污水應(yīng)達(dá)到的處理程度為x100=82.3%40-一亠宀40 x350000c”/.-）11）污水的BODu濃度為二266.7g/m3（mg/L丿12)排放污水的BODu允許濃度為266.7x(10.823)=48mg/L故污水必須采用生物處理,BODu的處理程度為82.3%。五、湖泊、水庫(kù)水體水質(zhì)摸型圖2-13湖泊、水庫(kù)擴(kuò)散示意圖湖泊、水庫(kù)水體的

40、主要污染源有:點(diǎn)污染源（生活污水、工業(yè)廢水集中排入）；非點(diǎn)污染源（雨水徑流、農(nóng)田灌溉水的回流等）；大氣降塵等。湖泊、水庫(kù)內(nèi)的水流主要是：河流入流口附近；大量污水排放口附近；風(fēng)生流、異重流（由溫度差、密度差引起）；人類活動(dòng)（如行船，灌溉抽水）造成的紊流。故湖泊、水庫(kù)的水體運(yùn)動(dòng)與自凈規(guī)律十分復(fù)雜。湖泊、水庫(kù)的大小與水文條件不同，污水排入后，與湖水的混合情況可分為：完全混合型（即污水與湖水可完全混合），面積較小、水深較淺的湖泊存在這祌可能；非完全混合型，面積較大、水深較深的湖泊存在這種情況。本書主要論述非完全混合型的水體水質(zhì)模型。（一）AB卡拉烏舍夫擴(kuò)散模型AB卡拉烏舍夫采用圓柱坐標(biāo)將二維水體水質(zhì)模

41、型（見式2-10）簡(jiǎn)化為一維水質(zhì)模型得:dCdt1dCrdtd2Cdr22-58)r=r,C=C00式中q入湖污水量，m3/d；C計(jì)算點(diǎn)污染物濃度，mg/L；H污染物擴(kuò)散區(qū)湖水平均深度，m0污水在水體中擴(kuò)散角度，開闊岸邊垂直人流e=180，湖中心排放時(shí)，0=360；C0r0處（即排污口處），水體中污染物原有濃度或地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（見附錄10），mg/L；r湖泊某計(jì)算點(diǎn)離排污口距離，m;D湖水的紊流擴(kuò)散系數(shù)。當(dāng)排放量穩(wěn)定，并代人邊界條件r=r0,C=C,貝U式（2-58）的積分解為:2-59)=C-C1dr1-d)0d10d=1DH0（二）有機(jī)污染物自凈方程前已述及，湖、庫(kù)紊動(dòng)擴(kuò)散能力很小，可

42、以略去不計(jì)，只考慮平流作用和有機(jī)污染物的生物降解作用，貝可將式（2-58）中的擴(kuò)散項(xiàng)略去，得：dC2-60)q=KCH4rdrr=0,C=Cl0式（2-60）的解為：C=Cexp0K0Hr2、2q丿2-61)式中K湖、庫(kù)水的自凈速率系數(shù)，d-i。（三）溶解氧方程湖、庫(kù)水體中DO含量分布，主要決定于入湖、庫(kù)污染物的生化耗氧與水體水面復(fù)氧；水生植物的光合作用產(chǎn)氧；其他增氧（如入湖、庫(kù)河流的帶入等）與耗氧（如水生動(dòng)物的耗氧等）。為簡(jiǎn)化方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式和便于求解，只考慮有機(jī)污染物的生化降解與大氣復(fù)氧使用，由圓柱坐標(biāo)作一維氧垂曲線方程：2-62)qdD=（kL-kD）Hrdr12r=0,D=D0式中k湖

43、、庫(kù)水體的耗氧速率常數(shù)，d-1；1k湖、庫(kù)水體的復(fù)氧速率常數(shù)，d-1；2D排污口處的虧氧量，mg/L。0式（2-62）的解為：kL10k-k21(e-nr2-e-mr2)+De-mr202-63)式中2qk0Hi2q第三節(jié)水環(huán)境保護(hù)水環(huán)境保護(hù)有量和質(zhì)兩個(gè)方面。以水質(zhì)保護(hù)為主，合理利用水資源，通過(guò)規(guī)劃提出各種措施與途徑，使水體不受污染，以保證水資源的正常用途，滿足水體主要功能對(duì)水質(zhì)的要求。一、水體水質(zhì)評(píng)價(jià)通過(guò)對(duì)水體的水質(zhì)評(píng)價(jià)能夠判明水體被污染的程度，為制定水體的綜合防治方案提供科學(xué)依據(jù)。水質(zhì)評(píng)價(jià)是根據(jù)監(jiān)測(cè)取得的大量資料，対水體的水質(zhì)所作出的綜合性的定量評(píng)價(jià)。水質(zhì)評(píng)價(jià)的主要目的是：（1）對(duì)不同地區(qū)

44、各個(gè)時(shí)期水質(zhì)的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。（2）分析對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)的影響。（3）分析対人體健康的影響。單項(xiàng)污染指標(biāo)的具體濃度值，僅能反映這項(xiàng)指標(biāo)的瞬間水質(zhì)狀況，而不能反映由多種污染物共同排放所形成的復(fù)雜水質(zhì)狀況。故應(yīng)采用綜合指數(shù)對(duì)各種污染物的共同影響逬行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)又可分為現(xiàn)狀評(píng)價(jià)和預(yù)斷評(píng)價(jià)。（一）現(xiàn)狀評(píng)價(jià)目前常用的水質(zhì)評(píng)價(jià)方法有：綜合污染指數(shù)（K）法和水質(zhì)質(zhì)量系數(shù)（P）法。綜合污染指數(shù)（K）法是表示各種污染物對(duì)水體綜合污染程度的一種數(shù)量指標(biāo)。計(jì)算式為：K=工二C（2-64）CiOi式中C地面水體各種污染物的統(tǒng)一最高允許指標(biāo)，如對(duì)水庫(kù)，此值為0.1；kC各種污染物的水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見附錄十，mg/

45、L；OiC各種污染物的實(shí)測(cè)濃度，mg/L。i計(jì)算結(jié)果，如果K0.1時(shí)，表明河水中各種污染物的總含量已相當(dāng)于一種有毒物質(zhì)超過(guò)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，稱為污染水體。污染水體又可分為輕度污染（K=0.10.2）、中度污染（K=0.20.3）和重度污染（K0.3）?！纠}2-4】按酚、氰、砷、汞、鉻等5項(xiàng)有毒物質(zhì)指標(biāo)，計(jì)算某河流的綜合污染指數(shù)，并據(jù)此判定其污染程度。該河流按W類考慮。按中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-88)(見附錄十)：上述5項(xiàng)有毒物質(zhì)的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為：揮發(fā)酚VO.Olmg/L；總氰化物V0.2mg/L；總砷O.lmg/L；總汞0.001mg/L；鉻0.05mg/L。通

46、過(guò)實(shí)測(cè)，該河流中各項(xiàng)濃度為：揮發(fā)酚未檢出0.0015mg/L；總氰化物未檢出0.0005mg/L；總砷未檢出痕跡；汞未檢出痕跡；鉻0.00520.0176mg/L。【解】通過(guò)逐項(xiàng)計(jì)算最后疊加得該河流綜合污染指數(shù)為K二工CC二0.05122作為被有機(jī)污染物的標(biāo)志，A值越大，水質(zhì)越差。(二)預(yù)斷評(píng)價(jià)預(yù)斷評(píng)價(jià)是指人類活動(dòng)對(duì)水質(zhì)可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行預(yù)先的斷定和評(píng)價(jià)。在建立新的工業(yè)基地時(shí)必須進(jìn)行這一工作。預(yù)斷評(píng)價(jià)又分為一般評(píng)價(jià)和目標(biāo)評(píng)價(jià)。一般評(píng)價(jià)是查明工業(yè)建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀、自凈能力和環(huán)境容量，并以此作根據(jù)布置該地區(qū)的工業(yè)布局。目標(biāo)評(píng)價(jià)系指估算生產(chǎn)污水的水量水質(zhì)及對(duì)環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。預(yù)斷評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型和

47、生態(tài)系統(tǒng)模式，可參考有關(guān)文獻(xiàn)。二、水環(huán)境容量水環(huán)境容量的定義：在滿足水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求下，水體最大允許污染負(fù)荷量，又稱水體的納污能力。它建立在水質(zhì)目標(biāo)和水體稀釋與自凈規(guī)律的基礎(chǔ)之上。河流的水環(huán)境容量可用函數(shù)關(guān)系表達(dá)為：W二f(C,C,x,Q,q,t)(2-67)0N式中W水環(huán)境容量，用污染物濃度乘水量表示，也可用污染物總量表示；C水中污染物的原有含量，mg/L；0C水環(huán)境的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見附錄十，mg/L；Nx,Q,q,t分別表示距離，河流流量，排放污水量和時(shí)間。水環(huán)境容量一般包括兩部分：差值容量和同化容量、水體稀釋作用屬差值容量；自凈作用的去污容量稱同化容量。(一)河流水環(huán)境容量的推算中小河流

48、的水環(huán)境容量推算假設(shè)污染物沿河呈線性衰減，并且：(1)上游轉(zhuǎn)輸來(lái)的污物量是穩(wěn)定的，即C是一定0的；(2)忽略河段中污染物的離散和沉降作用；(3)河流的流量是不變化的，計(jì)算時(shí)應(yīng)選僅一個(gè)設(shè)計(jì)枯水期流量，以保證安全。圖2-14單點(diǎn)排放水容量計(jì)算圖圖2-15多點(diǎn)排污水環(huán)境容量計(jì)算圖河段中只有一個(gè)排污口(又稱單點(diǎn))的水環(huán)境容量推算，見圖2-14。xW二86.4C(Q+q)-CQ+k-C(Q+q)(2-68)點(diǎn)N01u0(Cx或W=86.4nCQ+kC(Q+q)(2-69)稱為稀釋流量比,(c、才一CoQ稱差值容量,點(diǎn)(Q0丿1u0 xkC(Q+q)稱同化容量。1u0式中W單點(diǎn)河段水環(huán)境容量，kg/d；點(diǎn)

49、C河水中原有污染物濃度，mg/L；0C水環(huán)境的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見附錄十，mg/L;Nk1污染物衰減系數(shù)，即耗氧系數(shù)，d-1;x，u沿河流經(jīng)的距離（m）與平均水流速度，m/s。對(duì)于難降解污染物，沒有同化容量項(xiàng)。有多個(gè)排污口（又稱多點(diǎn)）的河段水環(huán)境容量推算，見圖2-15。2-70)工W二86.4(C-C)Q+kCQXo+86.4C工q+C藝點(diǎn)N00100uNiN0i=1i=1Q1=Q0+和Q2=Q1+q2,Qi=Qi-1+qi式中Ax各排污口斷面之間的間距。i沿河均與排入污水（又稱面污染源）的容量推算，見圖2-16。圖2-16沿河均勻排入污水沿河均勻排入污水的容量推算公式由多點(diǎn)公式推出，即當(dāng)nnAx=0

50、時(shí)，初始流i量即河流流量為Q，末端流量為。0NW=86.4（C-C）Q+C（Q-Q）+limkC尸Q蘭=86.4（CQ-最大N00NN01NiuNNi=1iCQ）+Q0+QnCk-（2-71）002Niu大河流水環(huán)境容量的推算大河流的流量大，寬深比大，流速也大，排入的污水流量相對(duì)很少，當(dāng)進(jìn)行岸邊排放時(shí)，污水常形成岸邊污染帶，污染物質(zhì)在河道內(nèi)的橫向擴(kuò)散系數(shù)與河道流量、流速、水深以及排 i 放形式有密切關(guān)系。水環(huán)境容量的計(jì)算方法一般采用簡(jiǎn)化后的二維擴(kuò)散模型，即式（2-11）進(jìn)行。沿河各排污口排放限量的確定（1）計(jì)算步驟：1）首先應(yīng)對(duì)河流的歷史和現(xiàn)狀，污染源與污染物進(jìn)行綜合調(diào)查，并作現(xiàn)在評(píng)價(jià)；2）按

51、河流的自然條件與功能，將河流劃分為若干河段；3）確定幾項(xiàng)主要的水質(zhì)指標(biāo)，一般可選擇DO,BOD,COD,NH3-N，酚及pH,TC等作為水質(zhì)參數(shù)。根據(jù)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)確定上述各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)；4）確定排污口處的河流流量，從安全考慮，一般以90%95%頻率的最枯月平均流量或連續(xù)7d最枯平均流量作為河流的設(shè)計(jì)流量;5）計(jì)算河流水環(huán)境容量，先確定數(shù)學(xué)模式與系數(shù),然后計(jì)算河段現(xiàn)有各排污口的河流點(diǎn)容量及其總和；6）進(jìn)行不同排放標(biāo)準(zhǔn)方案的經(jīng)濟(jì)效益和可行性比較,選擇最優(yōu)方案,確定向河流排污的削減總量及各排污口的合理分配率;7）按最優(yōu)排放標(biāo)準(zhǔn)方案,對(duì)河段進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測(cè),即預(yù)先推出執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)后的河段水質(zhì)狀況。（2

52、）關(guān)于削減總量的計(jì)算和分配削減總量用下式計(jì)算2-72)式中W削減總量,kg/d;kW*河段中每日排入河流的污染負(fù)荷綜合,kg/d;乞W占多點(diǎn)排放的河段水環(huán)境容量綜合，kg/d。AV、從式（2-72）可知：當(dāng)W*Sw，W為正，說(shuō)明該河已超負(fù)荷，各排污口應(yīng)削減排污量，應(yīng)削減的量按點(diǎn)k各排污口的污染物量比進(jìn)行加權(quán)分配，即某排污口應(yīng)削減量為2-73)（W）=WkikW*式中W某排污口每日排入河流的污染物量，kg/d;(W)該排污口應(yīng)削減量，kg/d。ki污水排入河流后，各污染指標(biāo)的變化計(jì)算：當(dāng)污水排入河流后，排污口上游及排污口下游某斷面，有機(jī)污染物濃度的變化可用下式計(jì)算：kx2-74)1-0.0116

53、-1-+0.0116u式中C排污口上游河水中某有機(jī)污染指標(biāo)的濃度，mg/L；上C距排污口-處，該有機(jī)污染指標(biāo)的濃度，mg/L；下W*該有機(jī)污染指標(biāo)每日入河的負(fù)荷總量，kg/d；稀釋流量比，【例題2-5】今有某城市的河流水體功能分段及水文資料，水質(zhì)實(shí)測(cè)資料見表2-5及圖2-17。圖2-17河流水環(huán)境容量計(jì)算圖河流功能分段、水文資料及水質(zhì)實(shí)測(cè)資料表2-5 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)流量(m3/s)河流節(jié)點(diǎn)編號(hào)斷面0-0支流1斷面1-1排污口1斷面2-2斷面3-3排污口2支流2斷面4-4斷面5-5距離(km)功能BODDO河水2.53.04.54.56.07.58.010.0(mg/L)游覽漁業(yè)水體(mg/L)41.

54、01.5P=90污水(%)1.00.5稀釋流量比a0.80.830.920.810.75水質(zhì)實(shí)測(cè)資料BODCOD(mg/L)(kg/d)(mg/L)(kg/d)2.52.050172.8432086.4259.27.5691.2972因Q=1m3/s=86400m3/d,.86400 x0.002kg/m3=172.8kg/d。因Q=1m3/s=86400m3/d,.86400 x0.008kg/m3=691.2kg/d。其他項(xiàng)計(jì)算相同。由表2-5實(shí)測(cè)資料及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可知，斷面1-1以上的河段，BOD,DO均能符合游覽水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。斷面1-1以下河段，有兩個(gè)排污口及直流2匯入。請(qǐng)按漁業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)

55、，見附錄十四，計(jì)算排放標(biāo)準(zhǔn)?！窘狻扛鶕?jù)各河段的流速、水文資料，選定各河段的耗氧系數(shù)k1與復(fù)氧系數(shù)k2值。見表2-6。參照表2-3，表2-4選定)。河流各河段的流速k、k2表表2-6河段編號(hào)流速(m/s)耗氧速率常數(shù)k1(d-1)復(fù)氧速率常數(shù)k2(d-1)河段長(zhǎng)度(km)I0.450.250.603.0II0.400.300.551.5III0.350.350.501.5IV0.300.320.302.0V0.250.370.402.0求斷面1-1處的BOD值:用式(2-74)計(jì)算斷面1-1處的BOD值 BOD1-1(025x31728、二2.5I-0.0116x飛莎+0.0116齊卜08二皿m/L求第II河段排污口1前的BOD點(diǎn)容量：采用式（2-69）W=86.4（cn-