南水北调中线工程典型渠段一维水动力水质模拟与预测
水利水电技术第50卷2019年第2期
易雨君，唐彩红，张尚弘.南水北调中线工程典型渠段一维水动力水质模拟与预测[J].水利水电技术，2019,50(2)：14-20.
YI Yujun,TANG Caihong,ZHANG Shanghong.One-dimensional hydrodynamic simulation and water quality prediction of typical channel of the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project[J].Water Resources and Hydropower Engineering,2019,50(2):14-20.
南水北调中线工程典型渠段一维水动力
水质模拟与预测
易雨君I,唐彩红I,张尚弘2
(1.北京师范大学水沙科学教育部重点实验室，北京100875； 2.华北电力大学可再生能源学院，北京102206)
摘要：为了研究南水北调中线工程复杂水工建筑物影响下的水流特性以及对污染物在渠道内输移、衰减过程的影响，保证输水过程中的水质安全，分析了突发性污染事故潜在污染源特征，构建了南水北调中线工程典型输水渠段的一维水动力水质模型，模拟倒虹吸、节制闸、涵洞、隧洞、渡槽、公路桥6种水工建筑物影响下输水渠道内的水流特性，采用七里庄断面实测水位、流量、水质(总磷、氨氮)数据对模型进行了校核与验证；并运用该模型预测店北公路桥突发水污染事故时，3种输水流量、3种负荷、3种污染物泄露至渠道后污染物沿程分布规律。结果表明：该模型能有效模拟复杂水工建筑物下的水动力和污染物输移特性，下车亭分水口处污染物浓度超标与否受输水流量和污染负荷共同影响。针对分水口处水质指标浓度变化，提出合理、有效分水和退水方式，为保障南水北调中线工程输水水质安全提供参考。
关键词：南水北调工程；水工建筑物；水动力水质模型；水质预测
doi:10.13928/https://www.360docs.net/doc/a313496066.html,ki.wrahe.2019.02.003
中图分类号：X522文献标识码：A文章编号：1000-0860(2019)02-0014-07
One-dimensional hydrodynamic simulation and water quality prediction of typical channel
of the Middle Route of South-to-North Water Diversion Project
YI Yujun1,TANG Caihong1,ZHANG Shanghong2
(1.Ministry of Education Key Laboratory of Water and Sediment Science,School of Environment,Beijing Normal University,
Beijing100875,China； 2.Renewable Energy School,North China Electric Power University,Beijing102206,China)
Abstract:This study aims to explore flow characteristics through complex hydraulic structures in the Middle Route of the South-to-North Water Transfer Project,and how pollutants transport in the channels.A MIKE11one-dimensional hydrodynamic and wa-ter quality model is established.The model calibration and validation are conducted using measured water levels,discharges,and water quality data(total phosphorus,ammonia nitrogen)at Qilizhuang section.On the basis of hydraulic structures setting over study channel,potential pollution sources for transferred water is analyzed.Dianbei bridge is considered as the location occurred sudden pollution accidents.Total three steady discharges,three pollutants,and three loads of each pollutant are simulated em-ploying this model.Simulation result shows that the model is a good predictor for water flow and pollutants concentration for the study channel.Concentration of pollutants at Xiacheting diversion is affected by the input discharges and pollution loads.And al-
收稿日期：2018-06-28
基金项目：国家自然科学基金(51722901,51439001)；中央高校基本科研业务费专项资金资助
作者简介：易雨君(1981—),女，教授，博士研究生导师，博士，主要从事流域水环境、水生态效应研究。E-mail：yiyujun@https://www.360docs.net/doc/a313496066.html, 14Water Resources and Hydropower Engineering Vol.50No.2
水动力模拟(数模)
河口、海岸水动力模拟技术数值模拟 1题目： 近似的，辽东湾纵长120海里，辽东湾宽60海里，平均深度21米。请模拟该海域的潮位、潮流的时空分布。 采用二维潮波方程: ()0u v h t x y ????++=??? 连续方程 ku x g fv t u -??-=-??ζ 运动方程 kv x g fu t v -??-=+??ζ 边界条件：H=2.0米，t 小时，?=Hcos(30o t) 初始条件：u=v=0 2 计算模型 在本模型计算中，采用SMS 软件生成无结构网格，并将生成后的网格导入MIKE21的HD 模块（水动力模块）进行计算。以下将简单的对MIKE21的HD 模块的计算原理进行简要介绍。 MIKE21水动力模型是基于二维平面不可压缩雷诺（Reynolds ）平均纳维埃-斯托克斯（Navier-Stokes ）浅水方程建立的，对连续方程和水平动量方程在d h +=ζ范围内进行积分得到二维深度平均浅水方程。在对控制方程的离散上，对于空间导数项的离散，MIKE21FM 模块采用非结构化三角形，在岸边界和工程结构物或者岛屿附近采用非等距三角形网格进行单元划分，大大增强了系统对岸线变化河结构物形状的适应性，提高了计算精度。模型对计算区域的空间离散采用的是有限体积法。 3 计算及结果分析 将计算区域简化成如下图所示：
图1 计算区域简化图 东、南、北三边为岸边界，西边为开边界。 在闭边界处0 v，即在平行y轴的边界上u=0,而在平行x轴的边界上u=o, = n 界外点0 ζ。在开边界处，给定已知的随时间变化的潮位值，即开边界强迫水 = 位：H=2米，t为小时，) ζ = H? ( cos t 30 1海里=1852米，120×60海里=222240×111120米，H为水深，21米。本算例选用的网格步长为DS=2海里=3704米，时间步长为ΔT=900秒，网格数为60×30，计算时间为2天，共3个完整周期，48小时，不考虑底摩阻。 选取网格中心点处的u，v，z的变化过程线进行分析，它们的变化过程线如下图所示： 计算区域如下图所示，其中褐色边界为陆地边界，蓝色边界为水边界。 图5 MIKE的计算区域和网格
[考研类试卷]水力学(水动力学基础)模拟试卷2.doc
[考研类试卷]水力学（水动力学基础）模拟试卷2 1 射流冲击一对称叶片如图3—31所示，已知：d=10cm，v1=v2=19．3m／s， θ=135°，叶片固定不动，试求叶片所受到的冲击力F。 2 混凝土建筑物中的引水分叉管如图3—32所示。各管中心线在同一水平面上，主管直径D=3m，分叉管直径d=2m。转弯角α=60°，通过的总流量Q=35m3／s，断面1—1的压强水头p1／γ=30m水柱高，如不计水头损失，求水流对建筑物的作用 力。 3 已知圆管层流流速分布为：u y=0，u z=0(y、z轴垂直于管轴)。求(1)该流动有无线变形，有无角变形?(2)该流动是有旋流还是无旋流? 4 已知圆管紊流流速分布为，u y=0，u z=0，求角速度ωx，ωy，ωz 和角变率εxy，εyz，εzx，并问是否为有势流动?
5 有一平面流动，已知u x=x-4y，u y=-y-4x。试问： (1)是否存在速度势函数φ?如存在，试求之。 (2)是否存在流函数φ?如存在，试求之。 6 已知流场的流函数φ=ax2一ay2.(1)证明此流动是无旋的；(2)求出相应的速度势函数；(3)证明流线与等势线正交。 7 已知平面不可压缩流动的流速势函数φ=0．04x3+axy2+by3,x、y单位为m，φ的单位为m2／s，试求：(1)常数a，b；(2)点A(0，0)和B(3，4)间的压强差。设流体的密度ρ=1000kg／m2。 8 如图3—33所示，已知平面流动的流函数为ψ=3x2一xy2+2yt3，试求t=2s时，经 过图中圆弧AB及直线OA的流量。 9 已知黏性流体的速度为(m／s)，流体的动力黏度 μ=3．000 ×10-3Ns／m2，在点(1，2，3)处的应力p xx=一2N／m2，试求该点处其他各应力。
[考研类试卷]水力学(水动力学基础)模拟试卷4.doc
[考研类试卷]水力学（水动力学基础）模拟试卷4 1 有一水平放置的管道(图3—56)。管径d1=10cm，d2=5cm。管中流量Q=10L／s。断面1处测管高度H=2m。不计管道收缩段的水头损失。取动能校正系数均为1。 求水流作用于收缩段管壁上的力。 2 如图3—57所示，有一倾斜放置的管道，管径由d1=10cm，突然扩大至 d2=20cm。试验时测得测压管1和测压管2中的水位差为0．3m。求管道流量Q[取动能校正系数为1，突然扩大局部水头损失系数ξ=(A2／A1一1)2，A1、A2分别为 小管和大管的断面面积，ξ为对应于大管的流速]。 3 从水箱下部引一管道，管道水平段上有一收缩段。从收缩段引出的玻璃管插入容器A的水中(图3—58)。已知管径d1=4cm，收缩段直径d2=3cm。水箱至收缩段的水头损失hω1=3v2／2g，收缩段至管道出口的水头损失hω2=v2／2g(v为管道流速)。
当水流通过管道流出时，玻璃管中水柱高h=0．35m，求作用水头H(取动校正系数 为1)。 4 图3—59所示为铅直放置的一文丘里管。已知d1=20cm，d2=10cm，△z=0．5m，水银压差计读数△h=2cm。若不计水头损失，求流量Q(取动能校正系数为1)。
5 在图3—61所示管道的断面A—A、B—B、C—C的上、下两端壁处各装设一根测压管，试问各断面上、下两根测压管水面是否等高?如果等高，原因何在?如不等 高，哪一根高些，为什么? 6 图3-62所示水箱一侧有一向上开口的短管，箱内水位恒定，水通过管嘴向上喷射。若管嘴出口至水箱水面的高度h=5m，管嘴局部水头损失系数ξ=0．2，取动能校正系数α=1。求管嘴的出流速度v及此射流达到的高度z。
4、地下水环境影响预测与评价
4、地下水环境影响预测与评价 1）预测范围与预测时段 项目地下水环境影响预测范围与调查评价范围保持一致，预测层位为基岩风化孔隙裂隙含水层。根据《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ610-2016）对地下水环境影响预测的时段要求，结合项目工程特点和所在地水文地质条件，确定本项目地下水环境影响预测时段为污染发生后的100d 、1000d 和14a 。 2）情景设置 由工程分析可知，项目拆解车间地面按照相应要求做好防渗要求，正常状况下地下水环境影响在可控范围内，故项目仅对事故工况下的地下水环境影响进行预测分析。 以保守为原则，取废矿物油产生量的5%泄漏，经由包气带渗入地下。根据前述分析，汇水面积15000m 2，根据项目岩土工程勘察可知，项目场地包气带底层岩性为碎石及层块石，渗透系数可达 2.0m/d ，属于强透水性。故认为车间地面一旦破损，废矿物油将随初期雨水全部进入含水层，渗漏量为65.8m 3/a 。 3）预测方法及参数选取 项目所在地水文地质条件简单，预测层位基岩风化孔隙裂隙含水层，上层碎砾石层，透水不含水。根据《环境影响评价技术导则 地下水环境》（HJ610-2016），本项目采用一维半无限长多孔介质主体一端为定浓度边界和一维无限长多孔介质主体示踪剂瞬时注入的解析法对拆解车间事故工况进行地下水环境影响预测，具体方法如下： ??? ? ??++???? ??-=t D ut x erfc e t D ut x erfc C C L D ux L L 2212210 式中：x —距注入点的距离，m ； t —时间，d ； ()t x C ,—t 时刻x 处的示踪剂浓度，g/L ；
(整理)地表水环境影响预测公式
一、掌握常用河流水质预测模式的运用 预测地表水水质变化的方法，大致可以分为四大类：数学模型法、物理模型法、类比分析法和专业判断法。 1、数学模型法：一般情况数学模型法比较简单，应首先考虑； 2、物理模型法：物理模型在地面水环境影响预测中主要指水工模型。水工模型法定量性较高，再现性较好，能反映出比较复杂的地面水环境的水力特征和污染物迁移的物理过程，但需要有合适的试验场所和条件以及必要的基础数据，制作这种模型需要较多的人力、物力和时间。 水工模型法只适用于解决个别特定问题或有现成模型可资利用的情况。水工模型应根据相似准则设计。在无法利用数学模式法预测，而评价级别比较高的，对预测要求比较严时，应用此方法。 3、类比分析法：属于定性或半定量预测。 对三级评价或二级评价的个别情况（如对地面水环境影响较小的水质参数或在地面水环境中迁移转化过程复杂而其影响又不太大的水质参数），由于评价时间短、无法取得足够的数据，不能利用数学模式法或物理型法预测建设项目的环境影响时可采用此法。 建设项目对地面水环境的某些影响，如感官性状、有害物质在底泥中的累积释放等，目前尚无实用的定量预测方法，这种情况可以采用类比调查法。 预测对象与类比调查对象之间应满足下要求： （a）两者地面水环境的水力、水文条件和水质状况类似； （b）两者的某种环境影响来源应具有相同的性质，其强度应比较接近或成比例关系。 4、专业判断法：定性地反映建设项目的环境影响。当水环境影响问题较特殊，一般环评人员难以准确识别其环境影响特征或者无法利用常用方法进行环境影响预测，或者由于建设项目环境影响评价的时间无法满足采用上述其他方法进行环境影响预测等情况下，可选用此种方法。 建设项目对地面水环境的某些影响（如感官性状，有毒物质在底泥中的累积和释放等）以及某些过程（如pH值的沿程恢复过程）等，目前尚无实用的定量预测方法，这种情况，当没有条件进行类比调查法时，可以采用专业判断法。 在选择模型时，必（1）水质模型的空间维数；
水环境治理未来趋势展望
水环境治理未来趋势展望 2017中国环保行业高端人才交流会--中国环博会上海 站5月清洁燃煤发电论坛，燃煤发电清洁化发展之路 北极星环保网讯:2016年12月5日，国务院发布《“十三五”生态环境保护规划》（以下简称“规划”），规划对2020年我国水环境质量提出多项约束性和预期性指标，由此，行业预测水环境将成为“十三五”治理重点。同时，由于国家层面对各地黑臭水体治理、海绵城市建设进行推动，释放出巨大的市场需求，流域水环境治理或与之交叉，或统筹兼顾，已经成为各地水环境质量改善的重要手段。在环保产业界，水环境流域治理市场巨大，近两年来已经成为传统水务企业、跨界野蛮人必争之地，而项目体量也越来越大，直至前不久尘埃落定的北京通州水环境治理项目，北控水务牵头的联合体拿下了其中240亿元的大单，着实还是在业内惊艳了一把。然而，在笔者看来，拿单能力是企业不断提升项目规划设计、管控能力的结果，真正优秀的企业总有这样的特征——想他人之未想，引领行业发展方向。在水环境治理上，北控水务在综合开发、全流域治理和全生命周期管控、企业间协作上呈现了一种趋势。方向一综合开发、多重价值提升何为水环境综合治理？这个问题可能是很多人在做但是没有认真思 考的。对此，北控水务水环境开发事业部设计总监冒建华给
出了自己的答案：水环境综合治理的总体目标是最终打造宜居的滨水环境，满足公众的生活需求，营造公众参与、享受的舒适环境。具体说这一领域具有多专业复合性，涵盖水利、市政、给排水、生态景观、运维等方面。如果说2012年， 以南明河水环境综合整治为代表的项目是北控水务水环境 治理的1.0版，即以黑臭水体治理为单一目标，那么逐渐升级的2.0版洛河水系综合整治示范段工程则融合了河道防洪、河道景观和城市服务型设施和可开发设施。其重点是把滨水经济考虑进去，打造滨水岸线，在水环境治理的同时挖掘出很多水环境价值。与上述两个版本不同，北控水务在作为北京凉水河水环境综合治理项目的主体时，更多是囊括进绩效服务，创新性打造了建设管养一体化的机制，改变了原来由政府出资，企业建设，政府管护的传统模式，这也被称之为水环境治理的3.0版。升级远未结束。随着水环境治理层面的加深，今后北控水务将加大对水环境产业及其附属领域的深度挖掘。其实多重价值开发已经逐渐展露出水环境治理的趋势。PPP项目投资规模大，回报模式除了工程建设和运维，对涉水价值的开发一方面可以补充原有回报，同时也满足了水环境周边以致延伸到城市全区的公众对生态宜居的生活 需要。因此，逐步从“投资—工程建设—运营服务”为主过渡 到投资与运营并重，重资产与轻资产结合的方向，是北控水务一直在逐步探索的领域，并且涉及多个层面。第一层面是
025412125陈玉超(水环境模拟)讲解
《水环境模拟》课程设计报告基于HSPF水文水质模型研究综述 班级0254121 专业水文与水资源工程 姓名陈玉超 学号025412125 指导教师梁峰；吴俊峰 市政与环境工程学院 2014年6月20日
河南城建学院本科课程设计 摘要 水环境作为一个开放的巨系统,充满着来自各方面的不确定因素,包括其内在的污染物在水中的扩散、迁移、沉淀、生物分解等物理、化学、生物与其综合作用的影响外,还包括种种来自于自然界、人类等外来条件的干扰。这就给水质规律方面的研究带来了很大困难。为了提高研宄者对水环境的认识并做出更加切合实际的决策,就需要借助水质模型来定量化水质变化过程，其在一定程度上能够定量反映水质变化规律。本文简单介绍了水质模型的分类和国内外研究现状,重点以HSPF( Hydrological Simulation Program-Fortran)水质模型为研究对象，探讨了其国内外的发展历史，结构和功能，以及在非点源水环境污染中的应用。最后，对HSPF水质模型研究方向进行了展望。 关键词：水质模型；HSPF模型；非点源；研究进展
河南城建学院本科课程设计 Abstract Water environment is a huge and open system, the uncertain factors from various aspects, including diffusion, the contaminants in the water migration, precipitation, biological decomposition, chemical, biological and physical interaction, including interference from all in nature, human and other external conditions. This has brought great difficulties to the research on water quality of. In order to improve the research on the knowledge of the water environment and make more realistic decision, we need the help of water quality model to quantify the variation process of water quality, which can quantitatively reflect the variation of water quality in a certain extent. This paper introduces the model of water quality classification and research status at home and abroad, focusing on HSPF (Hydrological Simulation Program-Fortran) water quality model as the research object, discusses the domestic and international development history, structure and function, and the application in water environment pollution. Finally, the research orientation of HSPF water quality model is discussed. Keywords:water quality model; HSPF model; non-point source; research progress
流域水沙水动力学模拟方法研究
第29卷第1期2011年1月 水 电 能 源 科 学Water Resources and Power Vol.29No.1J an.2011 文章编号:100027709(2011)0120067203 流域水沙水动力学模拟方法研究 吴作平 (五凌电力有限公司,湖南长沙410004) 摘要:分析了流域模拟中常用的水文学方法,基于单一河段和复杂河网水沙数学模型研究成果,研究了流域中水利枢纽上下游的水动力学衔接条件,并采用概化的算例对枢纽上下游进行了水动力学模拟。结果表明,本文方法可用于对各种类型的流域(含枢纽工程、水库、湖泊等)进行水沙数值计算,同时也可宏观控制流域规划工作且检验流域规划方案。 关键词:流域;水动力学;水利枢纽;模拟方法中图分类号:TV143 文献标志码:A 收稿日期:2009210211,修回日期:2009212209 基金项目:国家自然科学基金资助重大项目(50099620) 作者简介:吴作平(19692),男,高级工程师,研究方向为水电调度和河流数值模拟,E 2mail :wzp710@https://www.360docs.net/doc/a313496066.html, 流域梯级开发中,应充分、合理地利用水资源,即既要充分利用河流蕴藏的能量,又要避免水利枢纽间产生不利的影响(上游水库的水沙调度不能对下游水库的安全运行产生不利影响;下游水库的回水与上游枢纽的电站出水口之间应达到安全距离)。因此在制定流域开发规划中,将全流域作为一个整体考虑(即不但考虑各单一河道或水库,同时也需研究各水利枢纽(水库)之间的影响),就显得尤为重要。流域水文模拟模型主要有系统模型、概念模型及分布式模型[1,2],在河道径流演进特别是涉及水库冲淤和河床变形模拟计算方面,水动力学方法得到了广泛应用。鉴此,本文采用线性水文模型和水动力学方法,以有水利枢纽工程的某河流为例,对河道径流进行模拟分析,可供制订流域规划方案参考。 流域水文线性模拟方法 本文采用线性水文模型进行模拟,包括线性 时变组合模型和线性流域网络模型两种。线性时变组合模型将流域视为河道和水库(湖泊)的组合,不同组合的河道和水库产生不同的概念模型。河道和水库的基本组合包括线性时变河道的串联、线性时变水库的串联、线性时变河道和水库的串联。具体计算方法见文献[3]。 流域模拟的水动力学方法 方法 任何复杂的流域均由进口、单一河段、河网、湖泊或水库(水利枢纽)、出口等元素组合而成。对未修建控制工程的流域或河段(含湖泊),其水沙数值计算(全流域或局部)可采用单一河段或河网水沙数值模拟的方法,在流域各进口(支流)水沙过程、出口水位控制过程和地形条件已知的情况下,即可计算全流域范围内任意计算断面的水沙要素和河床变形情况[4～8]。但对有水利枢纽工程控制的河流,情形就较为复杂,若将整个枢纽工程(包括消能池)视为一个特殊节点,则采用水动力学方法进行流域模拟的关键在于处理特殊节点的衔接,即枢纽上游计算断面(坝或闸门前)和下游计算断面(消能池后)的衔接问题。 大坝(或闸门)下的水流为突变流,并可能存在不连续现象(如气蚀、雾化等),因此这种特殊节点不能满足动量衔接条件。由水力学知识可知,上述情形下能量守衡条件仍能得到满足[6],且经水利枢纽的水流能量损失(包括过坝损失和消能池损失等)易于计算,因此在流域模拟中可采用能量衔接条件来处理枢纽上下游的衔接问题。 图1为水利枢纽上下游水流衔接情况示意图。图中将水利枢纽(包括消能池)即断面#1和#2之间的区域视为一个节点考虑,则根据能量衔接条件,有: Δz 1-Δz 2+ 1g (Q 1ΔQ 1 A 2 1 - Q 2 1ΔA 1A 3 1 ) - 1g (1+ξ)(Q 2ΔQ 2A 22-Q 2 2ΔA 2A 3 2 )=0(1)
水环境影响预测习题
第六章习题 河流完全混合模式 1、某企业产生2000m3的有机废水，经处理达到《污水综合标准》的一级标准后 排入附近河流（功能区划为Ⅲ类功能区），废水中CODcr以100mg/L计，该河流平均流速v为0.5m/s，平均河宽W为15m，平均水深h为0.6m，CODcr浓度10mg/L，问如果不考虑COD的降解，则该企业的废水排入河后，CODcr浓度是否超标？ 解：废水流量Q p =2000m3/d=0.023 m3/s 河水流量为：Q p= v×W×h=0.5×15×0.6=4.5 m3/s 根据完全混合模型（6-1），废水与河水充分混合后COD的浓度为： C=c p Q p + c h Q h /Q p+ Q h =100×0.023+10×4.5/0.023+4.5=15.03mg/L 对照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）三级标准中CODcr的浓度限值（20mg/L），可知河水中CODcr浓度未超标。 河流一维稳态模式 2、某一个建设项目拟向附近河流排放达标废水，废水量Q p =0.05m3/s，BOD浓度 为c p =20mg/L,河水流量Q h =1.5 m3/s，流速v=0.3 m/s，河水中BOD背景浓度 为c h =2.5mg/L,BOD的降解系数K=0.2d-1，纵向弥散系数E x =10m2/s。求排放点 下游10km处的BOD浓度。、 解：计算起始点处完全混合后的BOD初始浓度，由式（6-1）得： C=c p Q p +c h Q h /Q p +Q h =20×0.05+2.5×1.5/0.05+1.5=3.06mg/L （1）考虑纵向弥散条件的下游10km处的浓度： C=3.06exp[0.3×1000/2×10（1-<1+4（0.2/24、60、60）10>/0.32）]=2.83 （2）忽略纵向弥散时的下游10km处的浓度： C=3.06exp（-0.2×1000/0.3×86400）=2.83 由此看出，在稳定条件下，忽略弥散系数与考虑纵向弥散系数的差异很小，常可以忽略。
第六章水环境影响预测与评价
第六章水环境影响预测与评价 第一节水体中污染物的迁移与转化 一、水体中污染物迁移与转化概述 水体中污染物的迁移与转化包括物理输移过程、化学转化过程和生物降解过程。 1．物理过程 物理过程作用主要指的是污染物在水体中的混合稀释和自然沉淀过程。沉淀作用指排入水体的污染物中含有的微小的悬浮颗粒，如颗粒态的重金属、虫卵等由于流速较小逐渐沉到水底。污染物沉淀对水质来说是净化，但对底泥来说污染物则反而增加。混合稀释作用只能降低水中污染物的浓度，不能减少其总量。水体的混合稀释作用主要由下面三部分作用所致： (1)紊动扩散。由水流的紊动特性引起水中污染物自高浓度向低浓度区转移的紊动扩散。 (2)移流。由于水流的推动使污染物的迁移随流输移。 (3)离散。由于水流方向横断面上流速分布的不均匀(由河岸及河底阻力所致)而引起分散。 2．化学过程 氧化一还原反应是水体化学净化的重要作用。流动的水流通过水面波浪不断将大气中的氧气溶入，这些溶解氧与水中的污染物将发生氧化反应，如某些重金属离子可因氧化生成难溶物(如铁、锰等)而沉降析出；硫化物可氧化为硫代硫酸盐或硫而被净化。还原作用对水体净化也有作用，但这类反应多在微生物作用下进行。天然水体接近中性，酸碱反应在水体中的作用不大。天然水体中含有各种各样的胶体，如硅、铝、铁等的氢氧化物、黏土颗粒和腐殖质等，由于有些微粒具有较大的表面积，另有一些物质本身就是凝聚剂，这就是天然水体所具有的混凝沉淀作用和吸附作用，从而使有些污染物随着这些作用从水中去除。 3．生物过程 生物自净的基本过程是水中微生物(尤其是细菌)在溶解氧充分的情况下，将一部分有机污染物当作食饵消耗掉，将另一部分有机污染物氧化分解成无害的简单无机物。影响生物白净作用的关键是：溶解氧的含量，有机污染物的性质、浓度以及微生物的种类、数量等。生物自净的快慢与有机污染物的数量和性质有关。生活污水、食品工业废水中的蛋白质、脂肪类等极易分解的。但大多数有机物分解缓慢，更有少数有机物难分解，如造纸废水中的木质素、纤维素等，需经数月才能分解，另有不少人工合成的有机物极难分解并有剧毒，如滴滴涕、六六六等有机氯农药和用作热传导体的多氯联苯等。水生物的状况与生物自净有密切 关系，它们担负着分解绝大多数有机物的任务。蠕虫能分解河底有机污泥，并以之为食饵。原生动物除了因以有机物为食饵对自净有作用外，还和轮虫、甲壳虫等一起维持着河道的生态平衡。藻类虽不能分解有机物，但与其他绿色植物一起在阳光下进行光合作用，将空气中的二氧化碳转化为氧，从而成为水中氧气的重要补给源。其他如水体温度、水流状态、天气、风力等物理和水文条件以及水面有无影响复氧作用的油膜、泡沫等均对生物自净有影响。二、河流水体中污染物的对流和扩散混合 废水进入河流水体后，不是立即就能在整个河流断面上与河流水体完全混合。虽然在垂向方向上一般都能很快地混合，但往往需要经过很长一段纵向距离才能达到横向完全混合。这段距离通常称为横向完全混合距离(x1)。纵向距离(x)小于x1的区域称为横向混合区，大于x的区域称为断面完全混合区。 在某些较大的河流中，横向混合可能达不到对岸，横向混合区不断向下游远处扩展，形成所谓“污染带”。 在不同的区域，影响污染物的浓度和输移、转化特性的主要物理、化学过程也有差异。 在横向混合区，排入的废水和上游来水的初始混合稀释程度，取决于排放口的各种特性和河流状况。随着水流携带污染物向下游输移，横向混合使污染物沿河流横向分散，进一步
水环境保护期末考试复习资料
水体污染源、水体污染物的主要种类及其危害？ 水体污染源分为点源污染和面源污染。 点源污染：污水牌坊有固定地点的排污口，如工业污水源、生活污水源、医院污水源。 面源污染：污水源来自广大的面积上，如农村污水和灌溉水、地质溶解作用和降水淋溶作用。 水体污染物的主要种类及其危害： 耗氧有机物造成水体溶氧亏缺，影响水生生物生长，甚至威胁其生存。 植物营养物水体富营养化 重金属急性毒性、三致作用、生物富集 农药环境难降解，造成大气、水体、土壤污染；通过食物链生物富集对人体产生毒性；对害虫的天敌和其它益虫（鸟）有杀伤作用；使害虫产生抗药性。 石油类一般每年排入海洋的石油及其制品高达1000万t左右；石油中很多种成分具有一定的毒性；石油污染破坏海洋生物的正常生活环境；石油污染破坏海滨风景区和海滨浴场。 酚类化合物对人体有慢性毒性；使鱼类带异味影响食用；影响饮用水水质。 氰化物剧毒；水体自净能力强。 酸碱及一般盐类破坏水体的自然缓冲作用；消灭或抑制细菌及微生物的生长；腐蚀管道和船舶；增加水中的无机盐类和水的硬度。 热污染水温升高，溶解性气体过饱和，使水生生物得气泡病；使化学反应和生化反应速率提高，有毒物质毒性增强；使水生生物群落种群结构发生剧烈变化。 放射性物质半衰期长；具“三致”作用；可经食物链生物富集而放大危害。 病源微生物和致癌物致病、致癌。 需氧有机污染物的主要种类、来源及其危害？ 定义：包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、脂类等物质；常以COD、BOD、TOC等指标表示。污染源：生活污水和工业废水 危害：造成水体溶氧亏缺，影响水生生物生长，甚至威胁其生存。 水体富营养化的定义及其危害？ 定义：在人类活动影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 危害：水质恶化：透明度降低、溶解氧减少、水生生物死亡 蓝藻产生生物毒素 水体中亚硝酸盐、硝酸盐具有毒性 湖泊沼泽化 水体自净的定义、特征及其机制？ 广义的定义是指受污染的水体经过水中物理、化学与生物作用，使污染物的浓度降低，并恢复到污染前的水平； 狭义的定义是指水体中的微生物氧化分解有机物而使水体得以净化的过程。 水体自净的特征 染物浓度逐渐下降。 多数有毒污染物转变为低毒或无毒的化合物。 金属由溶解状态被吸附或转变为不溶性化合物，沉淀后进入底泥。