河流污染混合区特性计算方法及排污口分类准则Ⅰ：原理与方法

在连续点源离岸排放条件下,从考虑河流纵向移流、横向扩散的简化二维方程解析解出发,对基于环境扩散的宽阔河流探讨了污染混合区的计算方法。给出了污染混合区边界曲线的标准方程及无量纲形式;分别给出了离岸系数0≤η≤2和η2两种类型污染混合区5个特征点各参数及面积与离岸系数η的关系曲线,分析了各参数的变化规律,提出了以离岸系数η作为判据的分类参数和临界条件。给出了河流岸边、离岸与中心排放的分类判别准则:(1)当0≤η≤0.7时,简化为岸边(近岸)排放类型;(2)当0.7η2.3时,称为离岸排放类型;(3)当η≥2.3时,简化为中心排放类型。对河流离岸排放提出了达到全断面均匀混合距离的计算公式,比现行公式有所改进。为河流排污口位置的优化设计和控制排污量计算提供了分类、简便、快捷的理论方法,具有重要实用价值。     

河流污染混合区特性计算方法及排污口分类准则Ⅱ：应用与实例

针对困扰排污口位置优化设计与排污削减量计算的实际问题,基于宽阔河流岸边、离岸与中心排放的分类准则,克服理论方法繁琐的试算比较过程,以显函数的形式提出了污染混合区无量纲最大长度、最大宽度及面积的分类简化计算公式和最大控制排污量的计算方法。在河流岸边(近岸)、离岸与中心排放类型条件下,以应用实例给出了根据离岸系数η进行污染混合区范围计算和排污口位置优化设计以及排污削减量计算的方法步骤。计算结果表明:在具体工程设计中,排污口的离岸距离与排污削减量可通过经济技术比较进一步核定。结果可为河流排污口位置的优化设计和控制排污量、排污削减量计算提供分类、简便、快捷的方法依据和设计范例。     

考虑河流流速和横向扩散系数变化的污染混合区理论分析及其分类

宽阔河流的中部深槽和远岸地形变化,对排放岸附近污染混合区范围的影响很小。因此,河流断面平均流速和横向扩散系数不能很好地反映排放岸附近污染物的移流扩散特性。通过对长江黄沙溪排污混合区平水期同步观测资料的分析,提出了深度平均流速的横向指数分布和横向扩散系数的二维变化关系式。在宽阔河流顺直岸边稳定点源条件下,求解了变系数二维移流扩散方程浓度分布的解析解,进行了浓度分布的特性分析。在此基础上,推导了污染混合区最大长度、最大宽度和对应纵向坐标以及面积的理论公式,给出了污染混合区边界归一化(等浓度)曲线方程。讨论了深度平均流速和横向扩散系数分布的特性参数(m,n和α)对污染混合区形态的影响规律,提出了河流岸边排放污染混合区的类别、形状特征、分类条件和变横向扩散系数的估算方法。实例表明,α-Ⅰ型污染混合区、边界曲线方程和几何特征参数,能够较好地表征长江黄沙溪排污混合区平水期COD_(Cr)现场观测等值线形状。     

河流混合污染物浓度二维移流扩散方程的解析计算及其简化计算的条件Ⅰ：顺直宽河流不考虑边界反射

在恒定连续点源条件下,从移流扩散方程的二维解析解出发,给出了顺直宽河渠无边界反射情况下,污染混合区的二维解析计算方法和等浓度曲线方程,分析了污染混合区的形状变化规律。以简化二维移流扩散条件下的污染混合区长度为特征长度L、流速U和纵向扩散系数E-L,定义了贝克来数Pe=UL/E-L,给出了污染混合区无量纲上、下游长度、最大宽度及相应纵坐标和面积的试算公式及诺莫图。结果表明,污染混合区的无量纲长度主要取决于贝克来数,而无量纲最大宽度和面积既取决于贝克来数也与横向与纵向扩散系数的比值λy有关。在此基础上,给出了非保守物质污染混合区的修正计算方法,以及保守与非保守物质的计算分区图。系统地提出了二维移流扩散方程的简化计算条件。     

污染混合区的二维解析计算及移流扩散方程的分类简化条件

在恒定时间连续点源条件下,从移流扩散（离散）方程的完全二维解析解出发,给出了污染混合区的二维解析计算方法和等浓度曲线方程,分析了污染混合区的形状变化规律;以简化二维移流扩散条件下的污染混合区长度L为特征长度,定义了佩克莱特数Pe ,给出了污染混合区无量纲上、下游长度、最大宽度及相应纵坐标和面积的试算公式及诺莫图。表明污染混合区的无量纲尺度主要取决于佩克莱特数,其次无量纲最大宽度和面积还与 有关。给出了非保守物质污染混合区的修正计算方法以及保守与非保守物质的计算分区图;完整系统地提出了二维移流扩散方程定量化的分类简化条件,具有很好的可操作性和实用性。     

河流混合污染物浓度二维移流扩散方程的解析计算及其简化计算的条件Ⅱ：顺直河流考虑边界反射

在保守物质恒定连续点源条件下,从包含河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发,考虑两岸边界反射作用,给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法及污染物的无量纲浓度分布方程。定义了能综合反映纵向移流作用与纵向、横向扩散作用比值的修正贝克来数Pw。在Pw相等以及在相对浓度达到10^-6的精度条件下,通过数值计算给出了边界反射次数与修正贝克来数的回归关系式。当Pw≥7.5,忽略纵向扩散项的条件下,岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有自动相似性。给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及     

连续点源河流污染带几何特征参数研究

全面探讨连续点源河流污染带的几何特征,在考虑了两岸边界的一次反射、污染物的降解和背景值共同影响的条件下,给出排污口在任意位置的污染带特征参数的计算方法,在简化情况下给出了直接计算公式。这些几何特征参数包括污染物达到全断面均匀混合的距离、污染带最大长度、最大宽度及其出现的位置、污染带面积等。并利用污染带的几何特征参数反演推算了允许排污量和削减量。所提方法独特,简便易行,具有较高精度,可用于河流污染带预测。     

倾斜岸坡深度平均浓度分布及污染混合区解析计算

倾斜岸坡深度平均理论对其水质模型的构建、验证和参数率定具有十分重要的指导作用。在等强度连续点源岸边排放条件下,对倾斜岸坡深度平均浓度分布及污染混合区的几何特征参数进行了理论求解和曲线拟合。分别给出了深度平均浓度分布方程、深度平均污染混合区最大长度、最大宽度和相应纵向坐标、面积和面积系数的计算公式以及外边界标准曲线方程。分析表明,倾斜岸坡水体中污染物扩散宽度远大于扩散深度,对同一岸坡倾角的深度平均污染混合区形状具有相似性。提出了岸坡倾角分区的简化条件和相应污染混合区几何特征参数的计算公式,可为倾斜岸坡河流和水库深度平均浓度分布、污染混合区几何尺度和控制排污量的计算,提供科学依据。     

倾斜岸水库污染混合区的理论分析及简化条件

在恒定连续点源条件下,从一维流动中三维扩散方程的解析解出发,给出了顺直倾斜岸大宽度深水水库污染混合区的解析计算方法和等浓度曲面方程,分析了污染混合区断面和平面形状的变化规律;提出了采用污染混合区下游长度作为特征长度定义贝克来数Pe,给出了污染混合区无量纲上、下游长度、最大宽度与最大深度及相应纵坐标和面积的计算公式及其曲线图.表明污染混合区的无量纲尺度主要取决于贝克来数,其中无量纲最大宽度和面积还与横向(垂向)和纵向扩散系数的比值有关、无量纲最大深度还与和岸坡倾角有关,提出了一维流动中三维扩散方程的简化条件.该解析方法和计算公式可为天然水库污染混合区的估算提供理论依据.     

吴江市水功能区纳污能力及限制排污总量研究

依据《江苏省水功能区划》,结合吴江市水资源质量及污染现状,采用一维非稳态模型确定水质参数,计算吴江市水功能区纳污能力,核定限排总量,与吴江市现状污染物入河量对比,确定污染物削减量,为吴江市水污染防治与污染减排工作提供方法和依据。结果表明:吴江市水功能区水域纳污能力CODCr和氨氮分别为17 344和1 672 t/a,为入河量的56%和57%,CODCr和氨氮的平均削减率分别为54%和56%,该结果与污染物入河量、水质超标率结果基本吻合,说明纳污能力与限排总量计算结果合理。     

欧洲流域水质模型在我国水功能区污染物入河量控制中的应用

我国实施的最严格水资源管理制度明确提出要确立水功能区限制纳污红线,从严核定水功能区纳污量,严格控制入河排污总量。介绍了使用欧洲流域水质模型(CC+PLAS)核定水功能区纳污能力和制定污染物入河总量控制方案,为落实水功能区限制纳污红线提供决策支持。此模型将我国计算纳污能力和污染物入河量控制的方法与欧洲用于流域综合规划的水质模型理念相结合,综合考虑影响河流水质的各种因素,对多种不同设计流量下的纳污能力进行核定,对不同污染入河量控制方案产生的水质效果进行测试,使污染入河量控制方案具有广泛的操作性和灵活性,推动水功能区纳污红线的有效落实。此模型同时为流域水资源保护规划工作提供一种方便科学的计算工具,为实现2015、2020、2030年水功能区达标率的目标提供有力支持。     

河流污染物纵向离散系数确定的演算优化法

提出一个确定河流污染物纵向离散系数的新方法——演算优化法。该方法采用示踪剂在两个断面的时间浓度过程数据,将上游断面的实测浓度过程视作下游断面的连续投放源。在下游断面浓度计算值与实测值的平方误差达到最小的条件下,利用优化方法求出河段的平均流速和纵向离散系数。该方法摈弃了传统演算法采用的冻结云团假设,客观地反映了污染物上游浓度变化过程对下游浓度变化过程的影响,同时避免了演算法中繁琐的试算过程。采用Fischer的室内示踪试验数据,对演算优化法与传统演算法进行比较,结果表明演算优化法的计算过程比演算法更快捷,计算出的离散系数更精确可靠。