太湖流域水资源综合规划数模研究_水质模型的建立与率定

水质指标
生化反应项
水质指标
生化反应项
-
kc1Cc+
S c1 h
COD Cr
S=
-
kc2Cc+
S c2 h
-
kc3Cc+
S c2 h
当 Co> 11 0mg/ L 当 11 0> Co> 01 2 mg/ L 当 Co[ 01 2 mg/ L
- k b1Cb+ k o ( Cos- Co )
-
64 14
CODCr的底泥释放系 数, g/ ( m2#d) ; kb 为 BO D5
的降解系数, d- 1; Cb 为 BOD5 的浓度, mg / L ; Sb
为 BO D5 的 底 泥 释 放 系 数, g/ ( m2 # d ) ; kn 为 N H3- N 的硝化速率, d- 1; Cn 为 NH 3- N 的浓
的综合沉降系数, d- 1; Ctn为 T N 的浓度, mg / L;
Stn为 T N 的底泥释放系数, g/ ( m2#d) ; kp 为 T P
的综合沉降系数, d- 1; Cp 为 T P 的浓度, mg / L;
Sp 为 T P 的底泥释放系数, g/ ( m2#d) 。
调蓄节点水质模型总共涉及到 12 个参数, 参
水质模型的通用方程如下所示:
9
(A 9t
C
)
+
9
(
UA 9x
C)
=
9 9x
(
AEx
9C 9x
)
+
AS 864 00
+
Sw
( 4)
( 4) 式中 Ex 由下式求得:
Ex = AeC0 H2 q
( 5)
( 4) 式中: A 为断面面积, m2; t 为时间, s;
Ex 为 纵向分 散系数, m2/ s; U 为断 面平均 流速, m/ s; Ae 为系数, 取 0101; C0 为谢才系数, H这断 面宽深比; q 为断面平均单宽流量, m3/ s。S, Sw, C 同上。不同的水质指标和环境条件, 生化反应项 如表 3。
源汇项, g / s。
生化反应项指由化学反应引起的水质浓度的增
加或减少, 外部源汇项指从系统外部加入的源项。
对于不同的水质指标和环境条件, 生化反应项各不
相同, 具体如表 1。
表 1 调蓄节点水质模型各水质指标及生化反应项
T ab1 1 Index es and t heir biochemical items in
的浓度, m g/ L 。kb1、kb2、kb3 为好 氧、缺 氧及 厌 氧条件下 BOD5 的降解系数, d- 1; Cb 为 BO D5 的 浓度, mg/ L ; Sb1、Sb2为好氧及缺氧- 厌氧条件下 BOD5 的底泥释放系数, g/ ( m2#d) ; kn 为 NH 3- N 的硝 化 速 率 常 数, d- 1; Cn 为 N H3-N 的 浓 度, mg/ L ; Sn1、Sn2为好氧及缺氧- 厌氧条件下 NH 3- N 的底 泥 释放 系 数, g/ ( m2 #d) ; ko 为复 氧 系数, d- 1; Cos为饱和溶 解氧的浓度, mg/ L; So1、So2 为 好氧 及缺 氧 - 厌 氧 条件 下的 底 泥耗 氧 系数,
参数 20 e 取值范围 温度修正系数 参数 20 e 取值范围 温度修正系数
Kc 01 002~ 01 005
11 068 Ko
01 20~ 01 30 11 068
Sc 01 2~ 017
11 068 So1 11 0
11 068
Kb 01 008~ 01 015
11 068 Ktn
01 0017 /
Keywords: T aihu Lake; model calibr at ion; digital valley system; integ rated water resource plan
太湖流域水资源综合规划数模研究的目标是建 立一个覆盖全流域的, 包括污染负荷模型、河网湖 泊相耦合的水量水质模型的数字流域系统。该系统 将太湖流域数字化, 利用数据库技术和 GIS 技术 构建数字流域系统平台, 将水动力和水质数值模拟 技术用于预测太湖流域平原河 网水量水质变 化规 律, 研究改善流域水量和水质的工程调度方案, 制 定水资源综合规划和水污染总量控制规划等可操作 性水污染治理方案。河海大学王船海建立了该数字 流域系统, 并进行了水量模型的率定; 南京水利科 学院水文水资源研究所开发研制了流域降雨径流模 型; 河海大学 环水所建立了污 染负荷模型[ 1] 、河 网水质模型以及湖区水质模型, 并进行了水质模型
Sm h
NH 3- N
S= - knCn+
Sn h
TP
S=
-
kpCp+

Sp h
饱和溶解氧的浓度由下式计算得到:
Cos = 141 652- 014102T + 01 007999T 2 - 010000777 T 3 ( 2)
表 1 中: kc 为 CODCr 的降解系数, d- 1; Cc 为
CODCr的 浓 度, mg / L; h 为 平 均水 深, m; Sc 为
Sb 01 12~ 01 2
11 068 S tn
01 0055 11 068
Kn 01 08~ 01 1
11068 Kp
01 01~ 01 015 /
Sn 01004~ 01 008
11068 Sp
01 00038~ 01 0006 11068
11112 河网一维水质模型及参数
将太湖流域平原河网概化为一维模型要素, 其
68
四 川环 境
25 卷
11111 调蓄节点水质模型及参数 模型系统中将除太湖以外的湖泊概化为调蓄节
点, 所采用的水质模型通用方程如下:
d
(V dt
C
)
=
86V4S00 +
Sw
( 1)
式中: C 为某 种水质 指标 的浓 度, mg/ L; V
为调蓄节点水体体积, m3; S 为某种水质指标的生 化反应项, g/ ( m3#d) ; Sw 为某种水质指标的外部
1 太湖流域水质模型的建立
111 水质模型基本方程 太湖流域水资源综合规划模型系统中的水质模
型[ 2] 由 三部 分组成, 分别 是调 蓄节 点水 质模 型、 河网水质模型和太湖二维水质模型。调蓄节点水质 模型主要模拟流域内除太湖以外的湖泊水质变化规 律; 河网水质模型用于研究太湖平原河网污染物的 运移转化规律; 太湖二维水质模型则是专门为太湖 建立的平面二维模型, 用以模拟太湖水质的时空分 布情况。水质模型与水量模型耦合联算, 采用控制 体积法[ 3, 9] 进行数值离散。
knCn
-
So1 h
当 Co> 11 0 mg/ L
DO
S=
- k b2Cb+ k o ( Cos- Co )
-
So 2 h
当 11 0 \C o> 01 2 mg/ L
- k b3Cb+ k o ( Cos- Co )
-
So 2 h
当 Co[ 01 2 mg/ L
-
kb1Cb+
Sb1 h
BOD 5
度, mg/ L; Sn 为 NH 3- N 的底泥释放系数, g / ( m2
#d) ; ko 为复氧系数, d- 1; Cos 为饱和溶解氧的浓
度, mg/ L ; Co 为溶解 氧浓度, m g/ L ; So 为 底泥 耗氧 系数, g/ ( m2 #d) ; T 为水温, e ; ktn 为 T N
表 3 中: kc1、kc2、kc3为好 氧、缺氧及厌氧条 件下 CODCr的降解系数, d- 1; Cc 为 CO DCr的浓度, mg/ L; Sc1、Sc2为好氧及缺氧- 厌氧条件下
3期
徐爱兰等: 太湖流域水资源综合规划数模研究
69
表 3 河网水质模型各水质 指标及生化反应项 T ab1 3 Index es and their biochemical items in w ater quality model of r iver networ k
( College of Env ir onmental Science & Engineer ing, H ohai Univ1 , N anj ing 210098, China)
Abstract: T he study on digifax of integrated water resource plan of T aihu basin set up a digital system over the lake basin,
内, 一定程度上反映了太湖流域的水质概况。
关 键 词: 太湖; 模型率定; 数字流域系统; 水资源综合规划
中图分类号: X321
文献标识码: A
文章编号: 1001- 3644( 2006) 03- 0067- 06
Study on Digifax of Integrated Water Resource Plan of Taihu Basin XU A-i lan, YAO Qi, WANG Peng, CHEN M e-i dan
摘要: 太湖流域水资源综合规划数模研究建立了一个覆盖全流域的, 包括污染负 荷模型、河网 湖泊相耦 合的水量水 质
模型的数字流域系统。该系统实现了流域的耦合求解, 已在流域水资 源规划中发 挥了重要 的作用。本文 建立了流域 水
质模型, 并在水量模型率定的基础上进行 了水质 模型的 率定。率 定结果 与实 测数 据吻合 较好, 相 对误 差多在 30% 之