污染物入河水质模拟评价

1、（3-86）（万t）；(3-87)(3-88)(3-89)1、点源污染点源污染物主要指城镇生活、工业和三产的废污水所带来的污染物，大多数 城镇的生活和工业废污水进入相同的污水收集和处理系统。根据城镇生活、工业 和三产废污水排放的实际情况可以将污水排放过程简化为： 城镇生活/工业排放的 废污水，一部分进入污水处理厂处理，另一部分直接排入河道；进入污水处理厂 处理后的废污水（简称回用水），一部分供工业、农业、城镇生态等使用，另一部 分排入河道。城镇生活、工业和三产的污染物排放量和入河量计算公式相同。（1）污水排放量(3-85)式中：E为时段城镇生活/工业废污水排放量（万t）；S为时段城镇生活/工业

2、用水量（百万t）；a为城镇生活/工业废污水排放率。（2）污水处理量T 二E :式中：T为时段城镇生活/工业废污水处理量（称为回用水）：为城镇生活/工业废污水处理率。（3）污水直排量Sr 二 E （1 - J式中：ST为时段城镇生活/工业废污水直排量（万t）（4）回用水未利用量Es 订(1 - )式中：丘为时段城镇生活/工业回用水未利用量（万t）； 为城镇生活/工业回用水的回用率。（5）回用水入河量Rs ES 1式中：FS为时段城镇生活/工业回用水入河量（万t）；二1为回用水入河系数。（6）回用水某种污染物入河量WS,i =10NxEsxCi 術1（3_90）式中：Wi为时段城镇生活/工业回用水

3、某种污染物入河量（t）;C为时段城镇生活/工业回用水某种污染物浓度（A、B标准）（mg/L）;i=1、2、3、4,分别表示 COD NMN、TP、TNRr = S（7）直排污水入河量(3-91)式中：FT为时段城镇生活/工业直排污水入河量（万t）；二2为城镇生活/工业直排污水入河系数。（8）直排污水某种污染物入河量(3-92)WT,i =10° Sr Cr,i：i式中：Wi为时段城镇生活/工业直排污水某种污染物入河量（t）；CT为城镇生活/工业直排污水某种污染物浓度（限定排放浓度CTl、自 由排放浓度CTf，i） （mg/L）;"A为城镇生活/工业直排污水某种污染物入河系数

4、。（9）污染物总量W =10迖E汇Cr,i(3-93)式中：W为时段城镇生活/工业废污水某种污染物总量（t） 如果。口Wl厂10 E s G,i) 严,i=10STXGf,i-C) wt 讥 WT,i如果Ci二CE，则WL,i=O=10NX (CT|,i _G )Wl-=WL,iW-,i =Wr,i(3-95)式中：Wi为时段城镇生活/工业限制处理的某污染物总量（t）;Gf,i为时段城镇生活/工业废污水直排时自由排放浓度（mg/L）；G,i为时段城镇生活/工业废污水直排时限制排放浓度（mg/L）;Wi为时段城镇生活/工业污水处理厂处理的某污染物总量（t）；（10）污染物入河总量WE 二WS,i

5、 W-,i(3-96)式中：wi为时段城镇生活/工业某种污染物入河总量（t）（11）污水入河总量RT 二 FS Rt(3-97)式中：RT为时段城镇生活/工业废污水入河总量（万t）（12）入河污染物平均浓度Ci= 100weRT(3-98)式中：Ci为城镇生活/工业污染物入河平均浓度（mg/L）2、非点源污染非点源污染物主要指农村生活、农村散养牲畜、乡村径流、城市径流等产生 的污染物。主要计算公式来源于“十五”国家科技攻关计划项目“流域水污染物 总量控制技术与示范”。（1）农村生活与农村散养牲畜农村生活和农村散养牲畜废污水排放量计算公式不同，其它公式均相同农村生活污水排放量(3-99)式中：P

6、R为时段农村生活污水排放量（万t）；S为时段农村生活用水量（万t ）；1为农村生活污水排放率。 农村散养牲畜废水排放量P =10 N K :用式中：P为时段农村散养牲畜废水排放量（万t）;卜为农村人口（万人）；K为猪当量折算系数，平均值为0.6 ；为猪当量用水定额（L/d）；;为农村散养牲畜废水排放率；a为与时间相关的系数，若计算时段为旬，a=10.1，a=30.3，若计算时段为年，a=365b 农村生活废污水入河量Ir = Pr式中：Ir为时段农村生活废污水入河量（万t）；二为农村生活污水入河系数。 农村生活某种污染物量W =102 FR Ci式中：W为时段农村生活污水某种污染物量（t）；C

7、为农村生活污水某种污染物的浓度（mg/L），i=1COD NMN、TP、TN。 农村生活污水某种污染物入河量ii =W 千式中：li为时段农村生活污水某种污染物入河量（t）；r为农村生活污水某种污染物入河系数。 农村生活污染物入河平均浓度（3-100）若计算时段为月，（3-101）（3-102）、2、3、4,分别为（3-103）（3-104）iCRi =100式中：Gi为农村生活污染物入河平均浓度（mg/L）。（2）乡村径流乡村土地的利用方式主要有村镇建筑用地、 耕地（旱地、水田）、草地、林地、 荒地等5种，根据不同土壤利用类型、降雨量值、化肥使用量、农作物种植类型资 料，通过对农村径流源强系

8、数进行修正，结合不同土地利用方式下的径流系数、 土地面积、降水年值，估算流域乡村径流污染物排放情况。5W 八：KPA7（ 3-105）式中：V为农村径流污染源某种污染物的时段负荷总量 （kg），包括COD NMN、 TP、TN等4种污染物；a为第i种土地利用方式的径流系数；K为第i种土地利用方式的某种污染物输出系数；P为时段降水量（mr）2A为第i种土地利用方式的面积（km）；i为流域土地的利用方式，i=1，2, 3, 4, 5,分别表示城镇建筑用地、 耕地、草地、林地、荒地。（3）城市径流城市径流中污染物主要来自降雨径流对城市地表的冲刷。地表沉积物是城市 径流中污染物的主要来源，具有不同土地

9、使用功能的城市，沉积物来源不同。计 算公式为：4W八 KPA心（3-106）式中：V为城市径流某种污染物的时段负荷总量（kg），包括COD NH-N、TP、 TN等 4种污染物；ai为第i种土地利用方式的径流系数，K i为第i种土地利用方式的某种污染物输出系数；P为时段降水量（mr）A为第i种土地利用方式的面积（knl）；i=1、2、3、4,分别表示居民用地、工业用地、道路广场用地、绿地。 在水质模拟过程中，假定污染物进入河流后，在一定范围内经过平流输移、 纵向离散和横向混合后达到充分混合，即河流假定为宽浅的矩形河段，污染物在 较短时间内混合均匀，污染物浓度在断面横向方向变化不大 （均匀混合）

10、，横向和 垂向污染物浓度梯度可以忽略。因此，河流水质模拟简化为一维模型计算入河污 染物浓度变化。由于污染物一般沿河岸多处排放，每一河段内可能有多个入河排污口，而概 化的排污口位置会有多种形式。针对污染物排放出口在河道两岸排列方式，将点 源污染物入河位置概化为河段顶端、中间、均匀排放等3种情况进行河流污染物浓 度的降解计算。河段本底污染物浓度降解Cl - Co exp(5 KL)432u(3-107)排污口位于河流顶点1护卩（-4|2晋）(3-108)排污口位于河流中游m z 5 KL、CL=QexP(432 无)(3-109)排污口均匀排列这种概化多适用于非点源污染物的排放。C432mUVex

11、peKL)5LKQ432 u(3-110)河道断面的平均流速为:3- |2h= QnII I 1J2B 一Q.n1Qu 二B.h(3-111)式中：C0为河道中污染物的本底浓度（mg/L）;K为污染物综合降解系数（1/d）;L为河段长度（km）；CL为经过距离L的削减后，河道本底污染物的浓度（mg/L）;C为河段时段平均流量（m3/s）；u为时段河道断面的平均流速（m/s）；仃为污染物的入河速率（g/s）；h为时段水深（m;n为河床糙率；b为河道概化宽度（m ；j为水力坡度（比降）。2、湖库污染物降解模型为简化计算，采用均匀混合模型（零维模型）计算湖库的污染物浓度湖库本底污染物降解54QGGe

12、xP(-諾(3-113)入库污染物降解Ct54(m+C°QL)54Ql 625KV1 -exp(54Ql625v(3-114)式中：Ct为经过计算时段t降解后，入湖污染物浓度（mg/L）；V为时段湖库容积（106m3）；Co为湖库现状污染物浓度（mg/L）；Ql为湖库出流量（m3/s）;K为污染物综合降解系数（1/d）； m为污染物入湖速率（g/s）； t为计算时段长（d）3、河道稀释混合模型C =（CQi CnQn）/（Ql Qn）（3-115）式中：C为各支流、计算单元排水、节点入流等污染物混合后的浓度（mg/L）; Q1、，、Q为各支流、计算单元排水、节点入流等的流量（m3/s

13、）;C1、，、Cn为对应的浓度（mg/L）。524水体水质评价在相应水体水质模拟和污染物负荷已知的基础上，根据有关的水环境质量标 准可以评价出水体类型。1、水质标准地表水环境质量标准（GB3838-2002）中不同水质标准的污染物浓度见下 表：表3-4地表水水质标准（mg/L）污染物种类I类U类山类W类V类化学需氧量（COD）1515203040氨氮（MH3-N）0.150.511.52总磷（以P计）0.02 （湖库 0.010）0.1 （湖库 0.025）0.2 （湖库0.05）0.3（湖库0.1）0.4（湖库0.2）总氮（湖库，以N计）0.20.11.522、评价方法水体水质评价的任务是在

14、单因子或多因子条件下研究如何识别水体质量的级 别归属问题，目前采用的方法有单因子评价法、积分值（M值）法、W值法和模 糊聚类法等。（1）单因子评价法单因子评价法采用最差项目赋全权的方法，将目标断面地表水污染物浓度值 与表3-4比较得到水体水质类别。2、积分值法（M值法）积分值法是一种直接评分法，它可以和各级环境质量标准建立关系，积分值 越高，表明环境质量越好，评价中一般把质量标准直接取为各级质量标准。将每 一个因子的质量与标准相比较，给定每个因子的评分，相对于质量标准的I、U、 M、W、V类，对于n种参评因子，符合相应级别的单因子的评分a分别为100/n、 80/n、60/n、40/n、20/

15、n。全部因子的总评分为M= Xa，然后根据表3-5确定水体质量类别表3-5积分值法的水体质量分级等级In出IVV分级标准M >96>M >76>M >60>M >M<4967660400积分值法可以处理多因子的质量功能评价问题，思路清晰、方法简便易行， 但在计算积分值时采用简单的评分值迭加方法，不能确切反映出各个因子的相对 重要性，特别是没有突出主要污染因子的作用。3、W6 法W值法弥补了积分值法的不足，充分考虑了主要污染物的影响。 W值法规定 凡符合I、U、M、W、V类的因子分别被评为10、8、6、4、2分，对于不能满 足最低一级标准的质量因子

16、评为0分，对水体质量的描述采用下述形式：SN1r0N81NnN；N2N01(3-116)式中：S为参与评价的环境因子数目；N为被评为10分、8分、6分、4分、2分、0分的因子的数目。W值取污染最严重的两个因子的评分值之和，然后根据表3-6确定水体水质表3-6 W值法水体质量分级等级In出VV最低两项评分之和18 或 2014 或 1610 或 126或8<44、模糊聚类法模糊聚类法是根据模糊数学对综合评价问题提供一些方法，即模糊聚类法以 模糊数学为基础，应用模糊关系原理将一些边界不清、不易定量的因素定量化， 从多因素角度对被评价事物隶属等级状况进行综合性评价的一种方法。本次计算 中，将水

17、质环境看成一个模糊子集，利用隶属度描述水质分级界限，经模糊矩阵 复合运算，得出综合评价结果。模糊聚类法既考虑了水质级别界限的模糊性，又兼顾了各项水质参数在污染 中的作用差异，分别给于不同的权重，使各评价指标在描述水体污染程度时清晰 化、定量化反映监测断面的综合水质状况，并最终确定水质质量级别。具体实现过程为:a、建立因素集U对于河流：U= ui、U2=C0D、NH3-N 对于湖库：U= ui、U2、U3、U4= COD、NH3-N、TP、TN b、建立评语集V对于河流：V=I、U、M、W、 V 对于湖库:V=I、U、M、W、 V c、建立模糊关系矩阵R对于河流:rr -11r12r13r14r

18、15 1R=rj =-21r22r23r24r25 一对于湖库:-r1121r1222r132314241525R = j =r31r32333435_41r42r434445 -d、隶属度rij的计算采用下列公式进行水质隶属度的计算:I类水质隶属度ri1的计算公式为:2 xx - ©i6i £ X2(3-117)X沁U、M、W类水质隶属度rij的计算公式为:0x _ej 丄ej 早xej 勺-qV类水质隶属度rii的计算公式为:0_x _勺Z二q -q1q ： x : eji(3-118)Xi- eej _i；：Xj；：ejXi-e5(3-119)公式中e的确定以表3-7、表3-8中的数据为基准进行判定：表3-7河流水质类别判定基准表（mg/L）污染因子eie2e3e4e5S化学需氧量（COD）151520304024氨氮（nh3-n）0.150.511.521.03总磷（TP以P计）0.020.10.20.30.40.2总氮（TN,以N计）0.20.511.521表3-8湖库水质类别判定基准表（mg/L）污染因子eie2e3e4esS化学需氧量（COD）151520304024氨氮