环境系统工程经典练习题.ppt

一维均匀稳态河流 初始断面污染物浓c0 50mg l 纵向弥散系数dx 2 5mg l 衰减系数k 0 2d 1 断面平均流速ux 0 5m s 试求下述条件下在下500m处的污染物浓度 1 一般解析解 2 忽略弥散作用时的解 3 忽略推流作用时的解 4 忽略衰减作用时的解 ux 0 k 0 解 1 由一维模型稳态解表达式得 2 忽略弥散作用 此时 3 忽略推流作用 此时ux 0 由一维稳态方程可以推得 从而得下游500m处浓度为 4 忽略衰减作用 此时 由稳态一般解析解可得 即 下游500m处浓度为50mg l 均匀稳态河流 岸边排放 河宽50m 河床纵向坡度s 0 0002 平均水深h 2m 平均流速ux 0 8m s 横向弥散系数dy 0 4hu u ghs 1 2是河床剪切流速 试计算 1 河流中污染物扩散到对岸所需的纵向距离 2 污染物在横断面上达到均匀分布所需的纵向距离 3 排放口下游1000m处的扩散羽宽度 解 1 污染物扩散到对岸纵向距离 由题设知 所以 即 污染物扩散到对岸的纵向距离为2200m 2 污染物在横断面上达到均匀分布所需的纵向距离 即横断面上达到均匀分布所需的纵向距离为16000m 3 排放口下游1000m处的扩散羽宽度 因为所以扩散羽宽度b 2 2 11 18 22 36 m 1 已知湖泊容积v 2 0 108m3 水面面积as 3 6 107m2 河流入流量q 3 1 109m3 a 河流中磷的输入量为1 5 108g a 磷的输出量为1 125 108g a 试判断该湖泊的营养状况 是否会发生富营养化 冲刷速度常数 滞留系数 磷的输入量 解 r q v 3 1 109 2 0 108 15 5 a 1 1 1 125 108 1 5 108 0 25 ic 1 5 108g a 平衡浓度比较法 1 5 108 1 0 25 15 5 2 0 108 0 036mg l 发生富营养化磷含量指标为 0 01 0 02mg l 已知某湖泊的停留时间t 1 5a 沉降速度s 0 001 d 一种污染物排入湖中达到平衡浓度的90 需多长时间 设湖内初始浓度为0 解 由已知t 1 5a s 0 001 d c cp 90 c0 0 c cp 1 exp s r t r q v 1 twr tw 1 1 5a 1 0 667a 1 0 00183d 1 1 0 001 0 00183 ln 1 90 2 23d或814d 所以 污染物排入湖中达到平衡浓度的90 需2 23d或814d 污水排量q 0 5m3 s 污水bod浓度l0 400mg l 河流流量q 20m3 s 河流流速ux 0 2m s 本底bod浓度l0 2mg l 起始断面氧亏率 10 水温20 kd 0 1 d ka 0 2 d 为保证排放口下游8000m处的do 4mg l且bod 4mg l 试确定必须的污水处理程度 须处理掉bod的百分率 解 起始断面河水20 时饱和溶解氧cs为 d0 cs 10 0 907 mg l l0 0 5 400 20 2 20 0 5 11 71 mg l 临界氧亏发生时间为 8000m处距离起始断面的时间 8000 0 2 24 3600 0 46d tc 6 13d 由于t8000m tc 因此只需控制8000m处的do 4mg l且bod 4mg l即可 根据s p模型 do cs d cs 8 243 0 043l0 4解得 l0 98 67mg l另外 l0e 0 1 0 46 l0 0 955 4 解得 l0 4 19mg l 综合满足两个条件需 l0 4 19mg l 设排放污水中的bod值为xmg l 可以根据起始断面的物料恒算求得 qx ql q q 0 5x 20 2 0 5 20 4 19x 91 77mg l污水处理程度 400 91 77 400 100 77 1 因此 污水须处理掉77 1 的bod才能排入河流 已知某工业基地位于一山谷地区 计算的混合高度h 120m 该地区长45km 宽5km 上风向的风速为2m s so2的本底浓度为0 该基地建成后的计划燃煤量为7000t d 煤的含硫量为3 s转化为so2的转化率为85 试用单箱模型估计该地区的so2浓度 解 q 7000 106 3600 24 3 85 2 45 5 106 18 36 10 6g m2 s 1 836 10 2mg m2 s 0 1 836 10 2 45 103 2 120 3 44 103mg l 3 44mg m3 某城区有一边长1500 1500米的正方形区域 该区域二氧化硫的排放量为5000mg s 区内排放源的有效源高15米 大气稳定度为e类 u为3m s 求其下风向1500米处的二氧化硫的地面浓度贡献 y 0 z 0 已知 1 0 920818 1 0 0864001 xy 1 1000m 1 0 896864 1 0 101947 xy 1000m 2 0 433384 2 0 565188 解 已知烟囱物理高度为60m 排放热流量为10 104kw 平均风速为6m s so2排放量为650g s 试计算自地面至高240m处的so2浓度在下风向800m处轴线上的垂直分布 大气处于中性稳定度 烟羽抬升高度由浮力射流公式计算 186 qh为排放热流量 mw 1 0 61 1 2 06 2 1 01 2 0 10 60 98 158m 186 1001 4 6 98m 已知 u 6m s h 240m x 800m qh 100mw h1 60m y 0 q 6 5 105mg s 取 h 30m 则自地面至高240m处的so2浓度在下风向800m处轴线上的垂直分布如下表 当x 800m 下风向800m处轴线上的垂直分布函数 已知某工厂排放nox速率为100g s 平均风速为5m s 如果控制nox的地面浓度增量0 15mg m3 标态下 试求所必须的烟囱有效高度 大气处于中性稳定度 1 0 691 1 0 237 2 0 610 2 0 217 已知 q 100g s 105mg s cmax 0 15mg m3 解得 x 16364 466m 必需的烟囱高度为 he 114 13m 某小区有4家工厂 它们排放的废