《水环境模拟》考核题2023答案

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2023年春《水环境模拟》考试题

一、计算题

1在一条广阔略有弯曲的河流中心设有一工业排污口，污水流量为0.15m3/s，污水中含有有害物质的浓度为110ppm，河流水深为3.5米，流速为0.8m/s，摩阻流速u*=0.060m/s，假定污水排入河流后在垂向可马上均匀混合，已知横向扩散系数EZ?0.4hu*，试计算排污口下游400m处污染带宽度及断面上最大浓度。设排污口下游400m处断面上允许最大浓度为6ppm，问排污口的排污流量可以增加多少倍（假定排放浓度维持不变）？

2一个均匀河段稳定排放BOD，河水平均流速u=45km/d，水温T=20℃，始端河水BOD和DO浓度分别为L0=18mg/L，C0=7mg/L，K1=0.500d-1，K2=1.00d-1，计算临界溶解氧和下游处55km的BOD浓度。

3某河道分成四个河段，试进行BOD和DO的一维水质模拟。上游来水流量为Q10=9.5m3/s，L10=2.0mg/L，O10=8mg/L，各河段耗氧系数K1分别为0.2,0.2,0.25,0.3d-1，复氧系数K2均为0.55d-1，水流通过各河段的历时分别为0.6,0.9,1.0,1.0d；各排放口污水流量Qi分别为0.5,0.3,0.4,0.5m3/s；BOD5浓度Li分别为300，200，400，100mg/L；DO浓度Oi均为0.9mg/L；各取水口取水流量Q3i为别为0.2,1.0,0.0,1.0m3/s，饱和溶解氧浓度为10.0mg/L。

4某河段长X=50km，河段u=0.5m/s，已知该河段K1=0.3d-1，K2=0.8d-1，K3=0.18d-1，R=1mg/(L.d)，P=0.5mg/(L.d)，L0=30mg/L，Os=10mg/L，O0=4mg/L。（1）计算该河段BOD和DO的沿程变化；

（2）当要求河段内DO不应小于3mg/L时，推求起始断面BOD的去除率。5（选做题）一个拟建工程向大湖中排放废水q=5000m3/d，BOD5=20mg/L,废水在湖中的扩散角为90o，离排水口1000m处的湖水所受到的影响基本可忽略，湖水BOD基线浓度为2mg/L，溶解氧9mg/L，饱和溶解氧10mg/L，BOD降解的耗氧系数K1=0.1d-1，湖水复氧速率K2=0.15d-1。离排放口500m处为一景点，求该景点附近水域的BOD值。二、电算题

1设在时间t=0到t=1小时内，因偶然事故均匀排放BOD5，仅河水起始断面L0为10mg/L，河段平均流速为4.5km/h，纵向离散系数E=1.8km2/h，K1=0.014h-1。

试用数值法求解BOD5的浓度L(x,t)。要求附计算框图与程序。给出计算结果并给出不同时刻的BOD5沿程分布图。

?c?2c2对一维污染物浓度扩散方程以时间前差，空间前差建立差分格式，?E2，

?t?x分析其稳定性，导出稳定性条件。三、论述题

1QUAL2E模型考虑了哪些水质参数，简述其原理。2简述湖泊水库富营养化模型的最新进展。四、论文或PPT选做一个

1写一篇与水环境模拟、预计相关的论文。2做一个水环境模拟与预计的PPT。

（备注：若发现在作业有雷同现象，以零分计；第一大题第5小题为选做题，做了的对期末考核成绩有提高，请同学们尽量都做。）

一、计算题

1.Solving：

(1)Thebiggestconcentrationofsectionon400minthedownstream:

(2)Becauseofthelinearrelationbetween

and

intheconditionof

invariabilityonotherparameters,therelationalexpressioncanbesummarizedas

Inthefactoroftheunchangedemittingconcentration,theblowdownflowcanenlargeabout22times.

2Solving:

(1)Calculatingthecriticaldissolvedoxygenconcentration:Theconcentrationofoxygensaturation

468468Cs???9.069831.6?T31.6?20

mg/LAccordingtotheformula:11?f?L0?Cs?C0????Cc?Cs??f?1?(f?1)??fL?0?????thecriticaldissolvedoxygenconcentrationis:

(2)CalculatingtheBODconcentrationinx=50km:Accordingtotheformula:

theBODconcentrationinx=50kmis:

3Solving:

Theimformationissummarizedinthefigbelow:

(1)CalculatingtheelementsofmatrixABCandD.α0=exp(-k11t1)=exp(-0.2×0.6)=0.8869α1=exp(-0.2×0.9)=0.8353α2=exp(-0.25×1.0)=0.7788α3=exp(-0.3×1.0)=0.7408

γ0=exp(-k21t1)=exp(-0.55×0.6)=0.7189γ1=exp(-0.55×0.9)=0.6096γ2=γ3=exp(-0.55×1.0)=0.5769

δ0=Os(1-γ0)=10(1-0.7189)=2.811δ1=10(1-0.6096)=3.904δ2=δ3=10(1-0.5769)=4.231