《水環(huán)境模擬》考核題2023答案

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2023年春《水環(huán)境模擬》考試題

一、計(jì)算題

1在一條廣闊略有彎曲的河流中心設(shè)有一工業(yè)排污口，污水流量為0.15m3/s，污水中含有有害物質(zhì)的濃度為110ppm，河流水深為3.5米，流速為0.8m/s，摩阻流速u*=0.060m/s，假定污水排入河流后在垂向可馬上均勻混合，已知橫向擴(kuò)散系數(shù)EZ?0.4hu*，試計(jì)算排污口下游400m處污染帶寬度及斷面上最大濃度。設(shè)排污口下游400m處斷面上允許最大濃度為6ppm，問(wèn)排污口的排污流量可以增加多少倍（假定排放濃度維持不變）？

2一個(gè)均勻河段穩(wěn)定排放BOD，河水平均流速u=45km/d，水溫T=20℃，始端河水BOD和DO濃度分別為L(zhǎng)0=18mg/L，C0=7mg/L，K1=0.500d-1，K2=1.00d-1，計(jì)算臨界溶解氧和下游處55km的BOD濃度。

3某河道分成四個(gè)河段，試進(jìn)行BOD和DO的一維水質(zhì)模擬。上游來(lái)水流量為Q10=9.5m3/s，L10=2.0mg/L，O10=8mg/L，各河段耗氧系數(shù)K1分別為0.2,0.2,0.25,0.3d-1，復(fù)氧系數(shù)K2均為0.55d-1，水流通過(guò)各河段的歷時(shí)分別為0.6,0.9,1.0,1.0d；各排放口污水流量Qi分別為0.5,0.3,0.4,0.5m3/s；BOD5濃度Li分別為300，200，400，100mg/L；DO濃度Oi均為0.9mg/L；各取水口取水流量Q3i為別為0.2,1.0,0.0,1.0m3/s，飽和溶解氧濃度為10.0mg/L。

4某河段長(zhǎng)X=50km，河段u=0.5m/s，已知該河段K1=0.3d-1，K2=0.8d-1，K3=0.18d-1，R=1mg/(L.d)，P=0.5mg/(L.d)，L0=30mg/L，Os=10mg/L，O0=4mg/L。（1）計(jì)算該河段BOD和DO的沿程變化；

（2）當(dāng)要求河段內(nèi)DO不應(yīng)小于3mg/L時(shí)，推求起始斷面BOD的去除率。5（選做題）一個(gè)擬建工程向大湖中排放廢水q=5000m3/d，BOD5=20mg/L,廢水在湖中的擴(kuò)散角為90o，離排水口1000m處的湖水所受到的影響基本可忽略，湖水BOD基線濃度為2mg/L，溶解氧9mg/L，飽和溶解氧10mg/L，BOD降解的耗氧系數(shù)K1=0.1d-1，湖水復(fù)氧速率K2=0.15d-1。離排放口500m處為一景點(diǎn)，求該景點(diǎn)附近水域的BOD值。二、電算題

1設(shè)在時(shí)間t=0到t=1小時(shí)內(nèi)，因偶然事故均勻排放BOD5，僅河水起始斷面L0為10mg/L，河段平均流速為4.5km/h，縱向離散系數(shù)E=1.8km2/h，K1=0.014h-1。

試用數(shù)值法求解BOD5的濃度L(x,t)。要求附計(jì)算框圖與程序。給出計(jì)算結(jié)果并給出不同時(shí)刻的BOD5沿程分布圖。

?c?2c2對(duì)一維污染物濃度擴(kuò)散方程以時(shí)間前差，空間前差建立差分格式，?E2，

?t?x分析其穩(wěn)定性，導(dǎo)出穩(wěn)定性條件。三、論述題

1QUAL2E模型考慮了哪些水質(zhì)參數(shù)，簡(jiǎn)述其原理。2簡(jiǎn)述湖泊水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化模型的最新進(jìn)展。四、論文或PPT選做一個(gè)

1寫(xiě)一篇與水環(huán)境模擬、預(yù)計(jì)相關(guān)的論文。2做一個(gè)水環(huán)境模擬與預(yù)計(jì)的PPT。

（備注：若發(fā)現(xiàn)在作業(yè)有雷同現(xiàn)象，以零分計(jì)；第一大題第5小題為選做題，做了的對(duì)期末考核成績(jī)有提高，請(qǐng)同學(xué)們盡量都做。）

一、計(jì)算題

1.Solving：

(1)Thebiggestconcentrationofsectionon400minthedownstream:

(2)Becauseofthelinearrelationbetween

and

intheconditionof

invariabilityonotherparameters,therelationalexpressioncanbesummarizedas

Inthefactoroftheunchangedemittingconcentration,theblowdownflowcanenlargeabout22times.

2Solving:

(1)Calculatingthecriticaldissolvedoxygenconcentration:Theconcentrationofoxygensaturation

468468Cs???9.069831.6?T31.6?20

mg/LAccordingtotheformula:11?f?L0?Cs?C0????Cc?Cs??f?1?(f?1)??fL?0?????thecriticaldissolvedoxygenconcentrationis:

(2)CalculatingtheBODconcentrationinx=50km:Accordingtotheformula:

theBODconcentrationinx=50kmis:

3Solving:

Theimformationissummarizedinthefigbelow:

(1)CalculatingtheelementsofmatrixABCandD.α0=exp(-k11t1)=exp(-0.2×0.6)=0.8869α1=exp(-0.2×0.9)=0.8353α2=exp(-0.25×1.0)=0.7788α3=exp(-0.3×1.0)=0.7408

γ0=exp(-k21t1)=exp(-0.55×0.6)=0.7189γ1=exp(-0.55×0.9)=0.6096γ2=γ3=exp(-0.55×1.0)=0.5769

δ0=Os(1-γ0)=10(1-0.7189)=2.811δ1=10(1-0.6096)=3.904δ2=δ3=10(1-0.5769)=4.231