河道最小环境需水量分析与计算.pdf

壅签墨鱼塑蕉星金盟塑 壤中热质耦合迁移的实时预报提供了一套有效的工具 它可在对用户提供的土壤样本采用 分开理论进行物性研究的基础上 结合当地自然气候条件 地理状况及污染情况 对十壤 中水 盐 热的动态变化给出一个较准确的实时预报 参考文献 f l 1 陈永乎土壤多孔介质热质耦合迁移规律及仿真研究 学位论文 南京 东南大学 2 0 G 0 2 2 o 舶Y g p l n 璺S h i M 吡窖 岫g D 咄邶i r 删蹦o f E f f e c t i v e T e m a t C o n d u c t i v i t y f o r R e a l P t l o u s M e d i a U s i n g F r a t a lT h e c qJ O f T n e m a l S O1 9 9 9 剐2 1 0 2 1 0 7 3 陈永平 施明恒 基于分形理论的多孔舟质渗透率的研究 中国工程热物理学会传热传质学术会议论文集 1 9 9 9 苏州l AS o f t w a r eo f W a t e r H e a t a n dS a l tT r a n s f e ri nR e a lS o i l C h e n Y o n g p i n g S h iM i n g h e n g D c p 吐栅哪o f P b 灯h g i n r 吨 d 吨u m v 口嘶0 f s d T c b N 鳓j i I l 9 2 1 0 0 1 8 e p 哪删0 f H g w 叮h 咖劬骣S o u t h e 趣t U n i v e r s i t y N 姐j 崦2 1 0 0 1 8 A b s t r a c tI nt h i sp a p am a t h e m a t i c a lm o d e lo fw a m Lh e a ta n ds a l tt r a n s f e ri ns o i l e n v i r o n m e n t s y s t e mi sd e v e l o p e d O n t h eb a s i so ft h i sm o d e las o f t w a r ei sc o m p o s e dt os i m u l a t eh e a ta n dm a s s t r a n s f e ri nl e a ls o i lo nW m d o w s 9 8 I th a saf r i e n d l ym a n m a c h i n ei n t e r a c t i o na n dc a nb eo p e r a t e d e a s i l y T h ec o m p u t e r i n t e r f a c ei sb e a u t i f u l A n dt h e a c c u r a c y i sg o o d K e y W o r d ss o i l h e a ta n dn l a s st r a l l s f e r s i m u l a t e 河道最小环境需水量分析与计算 王西琴 j t 京师范大学环境科学研究所 环境模拟与污染控制雷家重点联合实验室 摘要f 从河流的生态环境功能出发 提出河道环境需水量的要领及其功能法 的定量分析方法 并用于陕西渭河干流环境需水量的计算 经 T e n n a n t 法检验 说明功能设定法实用 可靠 易于操作 从而为生 态环境需水量研究提供了一种思路和可借鉴的方法 关键词河道环境需水量功能 近年来 针对水环境污染和水环境生态破坏 生态环境用水总是逐渐被人们所关注并 成为讲座和研究的热点总是之一 本文将结合陕西渭河流域 仅对河道环境需水的要领及 3 望 堂生主囤壁 壁堂查叁金迨圭基 其定量计算方法进行初步控讨 为水资源的一级分配 即水资源生态环境需水与功利性用 水的一级分配提供依据 1 河流环境需水量的概念 在定义河道环境需水量要领之前 道德应该明确生态需水量和环境需水量的内涵 本 文认为 生态需水量是指维护天然植 如森林 草地 荒漠植被等 和解决生态问题 如保护 湖泊 湿地 水生生物 绿洲 生态防护林等 所需要的水量 环境需水量是指专门和环 境质量或维护环境质量不至于进一步下降所需要的水量 按照地理学的定义 河流是由河槽和河槽中足够流动的水构成 足够流动的水是使河 流具有生态环境功能的基础 也是河流功利性功能的基础 同时也满足人类精神文化生态 流量 该流量将保证河流有足够流动的水 同时使河流的主要或基本生态环境功能不致丧 失 河流的水量平衡方程为 Q f Q Q g Q D 式中 Q f 为河流总水量 Q 为河流蒸发损失量 Q 为河流渗漏损失量 Q 为使河流具 有河流意义的水量 又称基础流量 k 为河流引用水量 若令Q o Q 则把Q o 称为河流环境需水量 因此 广义的河道环境需水量可定义 为 专门为解决水环境问题 如水体污染 泥沙淤积 保护水资源景观等 和维护水环境质 量不至于进一步下降所需要的水量 狭义的河道环境需水量指包括在内的并且能够满足 一定环境功能要求的河道流量 2 河道环境需水量的功能设定法 2 1 设计断面选择 河流在从源头流向河口的过程 都是随着汇流面积的而水量渐增 如果把水量成河流 汇水面积或河流长度的函数 则水量是汇水面积或河长的单调递增函数或阶跃递增函数 根据这一原理 首先确定河道环境需水量的设计断面 一般情况下设计断面选择在行政辖 区的上游段或有代表性的水质监测断面 对于较大的河流和沿程水量 水功能悬殊的河流 可以分段设定 2 2 功能谩定法计算原则和方法 根据环境需水量的定义 在计算河道环境需水量时应遵循以下原则 f 1 1 人类对河流水资源的功利性使用应受到两方面的制约 一是总水量Q f 的制约 二 是环境需水量Q o 的制约 根据人类应以不牲环境为代价来换取经济发展的可持续发展思 想 环境需水应优先于功利性需水 或至少两者应同时考虑 2 根据河流的纳污 冲沙 为河流珍衡物种提供生存环境等功能 设定合理的河道 环境需水量 可以计算河流或河段的所有生态功能的需水量 9 f m 也可选择主要生态 功能 或其中最的 f 3 河道流量大于或等于河流基础需水量的概率应不小于指定的保迁率 壁挂鱼鱼叠垄壁盆盟2 塑 本文仅讲座以纳污作为主要生态功能的河道基础流量Q 的计算方法 其计算公式为 Q 必须同时满足下列两个不等式 Q v n q n 为河流衡释系数 q 为合理的污水排放量 Q Q m p P p 0 其 中 k 为枯水年 p 7 5 指定保证率p 9 0 下的年平均枯水流量 合理的污水排放量指达标污水量 在计算出所有断面的Q o i 之后 按照优先满足环 境用水的原则 选择其中最大的环境需水量 Q D f 作为整个河流的环境需水量 这样 可使河流任意一个断面的河道环境需水量得到保证 或取其各断面环境需水量的均方差作 为整个河流的环境需水量 使其基本满足河流环境需水量的要求 3 实例分析 渭河流哉是一个三面环山 向东敞开的河谷盆地 渭河横贯盐地中部 由西向东汇入 黄河 其主要有灌溉 侧向补给地下水的泄洪 纳污等功能 灌溉可视作功利性功能 侧 向补给地下水 渭河傍河取水作为渗漏项考虑 其参与地下水循环 视作生态或功利性功 能 纳污和泄洪为环境功能 而目前研究区的主要问题是污染 所以 选择以纳污为主要 环境功能的计算方法 3 1 断面设计及环境需水量计算 沿渭河分布着宝鸡 咸阳 西安 渭南等四个地级市 按行政区设计环境需水量断 面 除宝鸡市选在林家村外 其余三个市均选在行政区界上游 并假设宝鸡林家村 眉县 魏家堡 临渣交口引水抽渭工程水量维持不变 根据1 9 9 5 年环境统计资料 沿渭河四个地区的废污水排放分别情况如表1 所示 衰1 污水排放 o 茹 渭河水质要求及主要控制指标设计如下 水质 I 类 主要控制指标B O D C O D 保 证率P o 9 0 设计基准年P 7 5 由主要控制指标的污水排放标准与河流水环境可知 河 流的稀释系数一般不得低于5 所以本文取n 5 按照不等式函 n q 渭河各段仅满 足纳污功能的河道基础需水量计算结果如表2 所示 由渭河水文资料知 除渭南段外 枯水年 7 5 年平均水量大于上述水量的概率均 不超过5 0 显然不能满足不等式P 蹦9 0 按照P P o C 9 0 可得到各环境需水设计断面 的河首流量 表2 其结果说明 宝鸡 咸阳 西安排入渭河废污水 远超出相应河段河 水衡释降解能力的范围 分别约有5 0 4 1 4 2 的废污水必须削减 3 堂 塑 主垦盗 星生查垫金堡塞釜 根据上述分析及公式a v Q 设计水文年的渭河干流河道环境需水量计算结果如 表3 所示 在废污水排放达标 保证率达9 0 频率为7 5 的水文年 其宝鸡 咸阳 西安 渭南各设计断面的河道环境需水量依次为3 1 2 亿m 3 a 3 8 6 亿m 3 a 7 9 6 2 亿 m J a 5 0 5 亿m 3 a 取其环境需水量最大的断面作为整个河道的环境需水量 则渭河干流 最小环境需水量应为7 9 6 亿一 若取四个断面环境需水量的均方差作为整个河道的环境 需水量 则渭河干流最小环境需水量应为7 0 6 亿m 3 表3 1 1 3 干流河道环境需水量计算结果 指标宝鸡成阳西安 渭南渭河干流 亿M 3 a m 愧 亿m 3 ar r 挑亿m 3 aI I r I s 亿m 3 am j s 亿m 3 a 取最大 取均方差 河道环境需水量 9 盘53 1 21 2 2 33 8 62 5 2 37 9 61 550 579 670 9 年均流量 7 6 6 72 4 1 81 2 03 7 8 41 3 0加 9 81 8 175 735 33 5 7 0 2 4 平均 3 2 验证 采用美国目前使用的河道内流量确定的方法 1 h n t 法进行验证 其河流流量推 荐值以预选确定的年平均流量的百分数为基础 略 本文先用上述方法1 0 平均流量的推 荐基流 对渭河的环境需水量进行检验 其结果如表4 所示 由此可以看出 用本文方法 计算所得结果基本与T e n n a n t 法计算所得结果相符 由渭河多年平均流量 可知 渭河 干流晟小环境需水量占多年平均流量的7 0 2 4 亿m 3 可知 渭河干溶最小环境需水量占多 年平均流量的1 1 3 取最大 或1 0 0 9 取均方差 基本符合1 0 平均流量的推荐基 流 说明本文提出的方法实用 可靠 裹4T e n n a n t 法检验结果 亿m a 指标宝鸡威阳西安渭南渭河干流 取最大 渭河干流 均方差 河道环境需水量 31 23 髓7 9 650 57 9 67 9 67 0 97 0 9 T e n n a a t 法 2 4 13 7 84 0 957 37 0 25 3 470 25 3 4 绝对误差0 7 1 0 0 83 8 70 6 80 9 42 6 20 0 71 7 5 4 结语 由于影响生态环境需水量有许多难以确定的因素 所以 生态环境需水量的计量一 时还不可能做到精确 对这一问题目前尚处于探索阶段 但是在当前的情况下 重点应该 解决从无到有的问题 然后再走第二步 逐步解决从粗到精的问题 目前 对生态环境需 水量研究的意义和重要性己被大家所共认识 并越来越引起人们的重视 本文研究的目的 就是希望为生态环境需水量的研究作一些有益的 探索性的工作 并能够直到抛砖引玉的 效果 本文提出的定量方法还有许多地方有待改进 随着生态环境需水量研究工作的发 展 相信本研究会逐渐趋于成熟和完善 参考文献 不确保生态用求将付出沉重代价中国水利报 2 0 0 0 4 2 5 垒 墨墨鱼叠垒垦坌盟3 签 2 1 陕西省环境保护局陕西省环境统计资料汇编 c 朝0 q 9 9 5 1 9 9 6 1 3 1 葛芬莉 韩广钧陕西干旱趋势与水资源利用陕西省水资源开发利用学术研讨会论文集 1 9 9 9 2 E s i m a t i o na n dC a l e u l a t i o no ft h eL o w e s tE n v i r o n m e n t a I W a t e rd e m a n d sI nR i v e rC o u r s e W a n gX i q i n I n 蚰肥o f E n 妇锄I 皑nS c h 睇 B 1 4 曲g N o r m a l u 面v 酬睁跳j o h k e y 龇吲a 妇yo f B H 曲f 删蛐S h u 啪 a n d P o l l u 6 咖C m m I B d j i n g1 0 0 8 7 5 c h i n a A h s l r a c tT h ei d e aa n dt h ep u a n t i t a t i v ea n a l y s i sm e t h o da b o u tf u n c t i o n a ld e s i g no ft h ee n v i r o n m e n t w a t e rd e m a n d si nf i v e rc o u r s eh a sb e e np u tf o r w a r da c c o r d i n gt ot h ee n v i r o n m e n t a lf u n c t i o na n d e c o l o g i c a lf u n c t i o n a n dt h ee n v i r o n m e n t a lw a t e rd e m a n d si nf i v e rc o u r s eo ft r u n ks t r e a ma b o u r W e i h eR i v e ro fS h a a n x iP r o v i n c eh a sb e e nc a l c u l a t e du s i n ga b o v e m e n t i o n e dm e t h o d B y m e a n so f t e s to fT e n n a n tm o d e l i t