河流湖泊水库湿地水环境容量计算模型

1、水环境容量计算模型1）河流水环境容量模型水环境容量是在水资源利用水域内，在给定的水质目标、 设计流量和水质条件的情况下， 水体所能容纳污染物的最大数量。按照污染物降解机理， 水环境容量 W 可划分为稀释容量 W稀释 和自净容量 W自净 两部分，即：WW稀释W自净稀释容量是指在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量。自净容量是指由于沉降、 生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。河段污染物混合概化图如图11.4-1。根据水环境容量定义，可以给出该河段水环境容量的计算公式：WiC0iQiC si,Vi , K i图

2、11.4-1 完全混合型河段概化图Wi稀释Qi (CsiC0i )Wi自净Ki Vi Csi即： WiQi (CsiC0i )K i Vi Csi考虑量纲时，上式整理成：Wi86.4Qi (CsiC0 i )0.001K i Vi Csi其中：当上方河段水质目标要求低于本河段时：C0iCsi当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：C0iC0 i式中： Wi 第 i 河段水环境容量（ kg/d）；Qi 第 i 河段设计流量（ m3/s）；Vi 第 i 河段设计水体体积（ m3）；K i 第 i 河段污染物降解系数（ d-1）；Csi 第 i 河段所在水功能区水质目标值（mg/L）；C0i 第

3、i 河段上方河段所在水功能区水质背景值（mg/L ）,取上游来水浓度。若所研究水功能区被划分为 n 个河段，则该水功能区的水环境容量是n 个河段水环境容量的叠加，即：nWWii1nnW 31.536Qi (CsiC0i) 0.000365K i Vi Cii1i 1式中： W 水功能区水环境容量（ t/a）；其他符合意义和量纲同上。2）湖泊、水库水环境容量计算模型有机物 COD 、氨氮的水环境容量模型：在目前国内外的研究中， 多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化， 即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。水库中有机物容量模型如

4、下：V(t)dcCin (t )Qout (t ) C(t )SckV(t )CQin (t )dt假设条件：水量为稳态，出流水质混合均匀。式中： V(t) 箱体在t 时刻的水量，m3；dc dt 箱体水质参数COD、氨氮的变化率；Qin (t ) t 时刻水库的入流水量， m3/a；Qout (t ) t 时刻水库的出流水量， m3/a；Cin (t ) t 时刻水库的 COD、氨氮入流浓度值， mg/L ；C(t ) t 时刻水库的 COD、氨氮出流浓度值， mg/L ；Sc 其他未计入的外部源和漏污染量；k COD、氨氮的综合降解系数。由此模型推导出的 COD、氨氮环境容量的计算公式如下

5、：WCs（ QoutKV）转换量纲后公式为：（）*106W Cs QoutKVW 水库环境容量， t/a；Cs水库功能区目标值，mg/L ；Qout 水库的出流水量， m3/a；K COD、氨氮的综合降解系数； V 水库死库容， m3。总氮总磷的水环境容量计算模型水库中氮和磷等营养盐物质随时间的变化率， 是输入、输出和在水库内沉积的该种污染物的量的函数，因此营养盐物质容量计算可采用沃伦威得尔模型(Vollenwelder)，即可以用质量平衡方程表示。总氮总磷的水环境容量模型可采用吉柯奈尔-迪龙（ Kirchner-Dillon ）水库营养物浓度预测模型，其形式如下：dCI(1R)dtV式中：

6、C总氮总磷的浓度（ g/m3）；I总氮总磷的总负荷（g/a）；R总氮总磷在水库中的滞留系数；V水库的容积；（ m3）；冲刷速度常数（ a-1）；=Qout/V ，式中 Qout 为水库输出流量 。给定初始条件：当t=0 时， C=Co，可以求得上式的解析解：I（1R）I（1R）CVCoeV假设水库的入流、出流与污染物的输入处于稳定状态，当t，可得上式的平衡浓度 Cp：CpI（1R）VCp VI1R式中 Cp总氮总磷的平衡浓度 （ mg/L）。用总氮总磷的水环境质量标准来衡量。滞留系数 R 可以根据流入和流出支流的流量和营养物浓度近似计算：QoutPout1 WoutR 1QiPiWi式中 Qi、Qout水库输入和输出流量（m3/a）；Pi、Pout水库输入和输出总氮总磷浓度（g/m）；Wi、 Wout水库输入和输出总氮总磷量（g/a）。3）人工湿地水环境容量计算模型湿地水环境容量计算模式如下：