第四章 水环境质量评价11

2、加权均值型指数法（南京水域质量）（1）表达式：I水＝1/n·∑WiPiPi＝Ci/Si∑Wi＝1（2）评价参数：砷、酚、氰、铬、汞；（3）按综合指标值对水质进行分类：0.20.2～0.40.4～0.70.7～1.01.0～2.02.0清洁尚清洁轻污染中污染重污染严重污染水质指标总砷挥发酚总氰化物铬（6价）总汞实测值（mg/L）0.0250.0050.10.010.0001标准值（mg/L）0.050.0050.20.050.0001权重0.20.20.10.20.3南京某三类水域，通过实测得以下水质指标：试判断该水域的环境质量。例题2、污染物排入水环境后的物理、化学和生物过程（1）污染物在水体中的稀释分散污水排入河流的混合过程竖向混合阶段------沿河流深度方向的混合；横向混合阶段------从竖向充分混合到横向方向的混合；横断面上充分混合后阶段------横断面上浓度处处相等。河流的混合稀释模型（守恒物质零维模型）背景段混合段均匀混合段河水流量Q(m3/s)，污染物浓度为C1(mg／L)连续排放污染物浓度为C2(mg／L)废水流量为q(m3/s)C0在水质完全混合断面以下的任何断面，处于均匀混合段，则污染物浓度可以用下式来计算。120CQCqCQqC0C1C2守恒物质零维模型－完全混合模型该模型适用于相对窄而浅的河流，河流为稳态，均匀河段，河流过水断面流速及污染物排入量不随时间变化，污染物为难降解的有机物、可溶性盐类和悬浮固体情况下的预测。【例题】河边拟建一工厂，排放含氯化物废水，流量2.83m3/s，含盐量1300mg/L。该河流平均流速0.46m/s，平均河宽13.7m，平均水深0.61m，上游来水含氯化物100mg/L，该厂废水如果排入河中能与河水迅速混合，问河水氯化物是否超标？（设地方标准为200mg/L）。河流完全混合模式的适用条件：①河流充分混合段；②持久性污染物；③河流恒定流动；④废水连续稳定排放非守恒污染物的零维水质模型CVkCCQdtdCV10)(V河流、湖库的容积，m3K1uxkCQVkCC101011V1（2）一维水质模型一维水质模型的适用条件：假设条件是横向和垂直方向混合相当快，认为断面中的污染物浓度是均匀的。22xxCCCuDKCtxx一维河流水质模型基本方程为1024exp112xxkDuCCxDu对于非持久性或可降解污染物，如给定x=0时，c=c0则上式解为K1污染物衰减系数对于一般条件下的河流，忽略扩散项，代入初始条件x=0,C=C0方程的解为01()exp[(/)]CxCkxu[例1]一个改扩建工程拟向河流排放废水，废水量q＝0.15m3／s，苯酚浓度为30μg／L，河流流量Q＝5.5m3／s，流速u＝0.3m／s，苯酚背景浓度为0.5μg／L，苯酚的降解（衰减）系数K＝0.2d-1，纵向弥散系数Ex＝10m2／s。求排放点下游10km处的苯酚浓度。[解]计算起始点处完全混合后的初始浓度：（1）考虑纵向弥散条件下的下游10km处的浓度：00.15305.50.51.28/5.50.15gL240.2/86400100.3100001.28exp111.19/2100.3gLCC（2）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度：由此看出，在稳态条件下，忽略纵向弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异可以忽略。对水面宽阔的河流受纳污(废)水后的混合过程和污染物的衰减可用二维模型预测；对于水面又宽又深和流态复杂的河流水质预测宜采用三维模型。0.2100001.281.19/0.386400gLC作业2：工厂A和B向一均匀河段排放含酚污水，水量均为100m3/d，水质均为50mg/l。两工厂排放口相距20km。两工厂排放口的上游河水流量为9m3/s，河水含酚为0mg/l，河水的平均流速为40km/d，酚的衰减速率常数为2d-1。如要在该河流的两工厂排放口的下游建一自来水厂，根据生活饮用水卫生标准，河水含酚应不超过0.002mg/l，问该水厂应建在何处（距A、B排放口的距离）？工厂A排放口断面河水含酚进入工厂B排放口断面河水含酚流出工厂B排放口断面河水含酚lmgCA/43.686400/100986400/10050902lmgCB/37.21000408640086400200002exp43.61lmgCB/38.286400/10086400/100986400/1005086400/100937.22距B厂141.634km，距A厂161.634km处才能建水厂。10004086400864002exp38.2002.0xkmmx634.141141634（4）BOD-DO耦合模型S－P模型的基本假设是：①河流中的BOD的衰减和溶解氧的复氧都是一级反应；②反应速度是定常的；③河流中的耗氧是由BOD衰减引起的，而河流中的溶解氧来源则是大气复氧。S-P模式的适用条件：①河流充分混合段；②污染物为耗氧性有机污染物；③需要预测河流溶解氧状态；④河流恒定流动；⑤连续稳定排放。BOD-DO模型（S-P模型）•简介：描述河流水质的第一个模型是由斯特里特(H.Streeter)和菲尔普斯(E.Phelps)在1925年提出的，简称S-P模型,S-P模型迄今仍得到广泛的应用，它也是各种修正和复杂模型的先导和基础。S-P模型用于描述一维稳态均匀无扩散河流中的BOD-DO的变化规律。对于某一河段，若河水流动对污染物的迁移作用大于湍流对污染物的扩散作用，则可以把地面水环境质量变化的基本方程简化成一维的作近似处理。假设此河段的任一断面上流速和水质浓度均匀分布，并记浓度为c，则基本方程可简化为1NpCCUSptx假设上游污水来量是稳定的，水流运动也是稳定，则可认为该河段中水质的运动是定常的。上式可以进一步简化为1NpdCUSpdxBOD-DO模型推理过程上式是忽略三个方向扩散作用的基本方程。可以看出求解的关键是在于确定Sp。C为污染物浓度时，Sp代表由人类行为或者化学反应或生物运动所引起的污染物的净增加率。在应用模型时，要对Sp来源作具体分析。对本模型具体而言，水中溶解氧（DO）的减少和短缺是一种普遍性的水质问题，引起河水中DO减少的原因主要有：河水中有机物的分解、底泥中有机物的分解，以及水生生物的呼吸作用等。来源主要有：大气复氧、水体中水生植物光合作用等假设：（1）对于方程式中的Sp项，只考虑好氧微生物参加的BOD衰减反应，并认为该反应为一级反应。根据一级反应动力学原理，即有S=-K1L,其中K1为BOD一级反应衰减速率，L为BOD浓度（2）对河水中的DO来说，认为耗氧只是BOD衰减反应引起的。即BOD的衰减反应速率与河水中溶解氧(DO)的减少速率相同。同时认为复氧速率与河水中的氧亏成正比，并只考虑大气复氧的作用。因此，可以用BOD，DO两组方程式来表达水质变化。下面式S-P方程的基本形式112()sdLUkLdxdcUkLkccdx式中:U－该河段中的平均流速L—河段中距起端距离为x处的BOD浓度C－河水中距离起端处为X处的溶解氧DO浓度k1—河水中BOD衰减(耗氧)系数；k2—河水中的大气复氧系数；Cs河水中饱和溶解氧DO浓度Cs＝468/(31.6+T)•这两个方程式是耦合的。当取边界条件时•可得解析解为00,0,0LLxCCx1212/0///10012()()kxukxukxukxussLLekLCCCCeeekk根据S-P模型，可以在排污断面处河水的BOD、DO的浓度值分别为L0C0时，求得沿河下游各断面上的溶解氧浓度值某河段流量Q=216×104m3/d，流速υ=46km/d，水温为13.6℃，k1=0.94d-1，k2=1.82d-1，k3=-0.17d-1，河段始端排放Q1=10×104m3/d的废水，其BOD5=500mg/L，DO=0，上游河水BOD5=0，DO=8.95mg/L，求下游6km处河水的BOD5和氧亏值。作业：