一维水质模型对河流污染物扩散的简单模拟

1、?河南水利与南水北调?2021年第9期水文与水资源HENAN常建中郑州水文水资源勘测局摘要：利用一维水质数学模型模拟污染物扩散情况，以此进行水质预报和预警预测，制订污染物排放标准和水质规划，有效文中一维水质模型用LW-Lim进行离散，然后借助二维水质模拟软件，考虑一维扩散条件下进行数值计算，揭示污地防治水污染。染物扩散趋势和影响范围。关键词：水质模型；数值模拟；一维对流扩散；逆风格式一、水质模型的概念及研究意义水是人类生命之源，同时也是关系到国计民生的重要资源。合理进行水环境规划管理、水污染综合防治是环境工作者的重要任务之一，水质数学模型简称水质模型是水环境污染治理规划决策分析中不可缺少的重要

2、工具。水质模型，是描述参加水循环的水体中各水质组分所发生的物理、化学、生物和生态学等诸多方面变化规律和相互影响关系的数学方法。研究水质模型的目的，主要是为了描述污染物在水体中的迁移转化规律，为水环境保护效劳。它可用于水质模拟和水质评价，进行水质预报和预警预测，制订污染物排放标准和水质规戈农是水污染防治的重要工具。二、水质模型简介水质模型是描述水体河流、湖泊等水质要素BOD , DO化学、生物等作用下随时间和空间变化等在其他因素物理、关系的数学表达式，经过近百年开展，水质模型已经相当成熟。污染物进入水体后随水流迁移，在迁移过程中受水力学、水文、物理、化学、生物、生态、气候等因素影响，引起污染物的

3、输移、混合、分解、稀释和降解。建立水质模型的目的就是力图把这些互相制约因素的定量关系确定下来，对水质进行预报，为水质控制和管理效劳。规划、 水质模型按其建模方法和求解特点可分为确定性模型和随机模型； 按模型描述的 系统是否具有时间稳定性可分为稳态模型和动态模型；按系统内参数的空间 分布 特性可分为一维、二维和三维模型，如果参数在3个方向上都均匀分布，水体处 于完全混合状态，这种模型为零维模型；按水质参数的转移特性可分为随流模型、扩散模型和随流扩散模型；按反响动力学性质可分为纯转移模型、纯反响模型、转移及反响模型和生态模型。现代科学技术的进步和环境学科的开展为我们进行水环境管理提供了科学理论和依

4、据，并用来指导我们进行科学决策。三、污染物扩散阶段污染物进入河流后，与河水的混合一般分为3个阶段：第一阶段，污水在离开排放口以后，以射流维持运动的主要动力是初始动能或 浮射流动力是污水和受纳河水的密度差及初始动能方式与周围水体掺混及扩散，这个阶段又称初始稀释阶段。第二阶段，从污水在排放口附近初始稀释至污水扩散到污水仅占据河宽的部全河宽有一个较长过程。在这段过程中，分空间，形成所谓的污染带。大多数河流的宽度比深度要大得多，所以污水很快在垂向完全混合，浓度分布均匀。接着，污水主要向河宽横向紊动扩散。如果污水是动力惰性物质，与周围水体密度相同，紊动扩散主要在纵向和横向进行，那么此阶段的这是污水在横断

5、面上近扩散可视为二维扩散问题。第三阶段，似均匀混合后的下游分散阶段，沿纵向的随流分散占主导地位，可作为一维纵向分散问题看待。四、一维对流扩散方程计算结果及分析对于中小河流的较长河段，污染物在横向和垂向的浓度梯度可忽略时，常用一维水质模型描述污染物在水流方向上的浓度变化。污染物由排污断面到垂向和横向两者都到达均匀混合所需距离，对顺直河段可用下式估算：Lx= aULty1式中：Lx为垂向和横向都到达均匀混合时的距离m ;Lt = 0.5? 0.7B，B为河流平均宽度m ; U为水流平均流速m/s ;Ky为河流横向扩散系数m2/s。此式说明，当污染物流出距离超过Lx时，污染物在垂向和横向上都到达均匀

6、混合，届时可用经典的一维对流扩散方程来描述污染物沿水流方向的浓度变化。一维水质迁移转化根本方程：坠 C+u坠C=E坠2C+ ESi坠t坠x坠x2稳态均匀河段河流一维水质迁移转化根本方程：2u 坠 C = E 坠 + ESi 2E为分子扩散系数、紊动扩散系数、和离散系数之和。下转第63页?河南水利与南水北调?2021年第9期工程建设与管理HENAN此作为作业队伍人工费结算依据。二材料管理1 .材料用量控制对于有消耗定额的材料，工程以消耗定额为依据，实行限额发料制度。工程各工长只能在规定限额内，分期分批领用。需要超过限额领用的材料，必须先查明原因，经过一定审批手续方可领料。对于没有消耗定额的材料，

7、那么实行方案管理和按指针控制的方法，根据上期实际耗用，结合当月具体情况和节约要求，制定领用材料标准，据以控制发料。超过标准的材料，必须经过一定的审批手续方可领用。2 .材料价格控制买价控制：买价的变动主要是由市场因素引起的。但在内部控制方面，应事先对供货商进行考察，建立合格供货商台账。采购材料时，必须在合格供货商名册中，选定供货商，实行货比三保量的前提下，选取最低买价。同时，实行工程监 家。在保质、督，工程部对材料部门采购的物资，有权过问与询价。对买价过高的物资，可以根据本钱预算处理。此外，材料部门对工程所需的物资，可以分类批量采购，以降买价。损耗控制：要求工程现场材料验收人员，及时严格办理验

8、收手续，准确计量，以防止将损耗或短缺局部计入材料本钱内。三机械管理机械费用主要由台班数量和台班单价 2方面决定，为有效督控制台班费用支出。 主要控制 目的是合理地安排施工生产，促工程加强设备租赁方案管理，减少因安排不当引起的设备闲置。工程也需协助机械设备的调度工作，尽量防止怠工，提咼现场设备利用率。加强监督现场设备的维修保养，防止因不正当使用造成机械设备的停置或损耗。做好上机员工与辅助生产员工的协调与配合，提高机械台班产量。四平安管理平安就是效益是企业生存的保障，减少了平安生产事故，也就减少了直接或间接的经济损失。建立、完善以工程经理为首的平安生产领导组织，有组织、有领导地开展平安管理活动，承

9、当组织、领导平安生产的责任。建立各级人员平安生产责任制度，明确各级人员的平安责任。抓制度落实、抓责任落实，定期检查平安责任落实情 况。五质量管理工程本钱与其产品的质量水平存在着密切的相互依存关系。在施工过程中努力寻找各种降低本钱、提高工效的新工艺、新技术、新材料。严把质量关，减少返工浪费。在施工中严格做到：按图施工，按合同施工，按标准施工，严把质量关，减少返工造成人工和材料的浪费；控制间接费及其它直接费；精简管理机构，减少管理层次，节约施工管理费。三、结束语本钱控制工作不仅要从技术下功夫，更要建立以工程经理为主的统一领导的机制。作为项目经理，首先要全面了解、掌握各专业的工序、设计的要求。由专人统一指挥，解决各施工班组的协调工作，这样才有可能保证施工的每一个环节实施本钱最低化且有序到位，达到可能实现最低目标本钱的要求。收稿日期：2021-07-14A A上接第55页式中：u表示断面平均流速，u =m/s。初始浓度以公式计算，即CX，0=105 xVxV15 xnx4 0Ax<x<6 0 xt=6.3时刻，不同 t计算的距离浓度曲线图由图可以看出，浓度曲线均呈相似的形状，但峰值因步长的不同而略有不同，步长越小，计算循环次数越多，计算结果越精确，浓度曲线峰值较低，峰形较长步长的峰形略显矮胖。收稿日期：2021-09-08CX，0=10sin2程序中输入文件 DIFF1.I