河流、湖泊、水库、湿地水环境容量计算模型
河湖湿地补水水面面积计算公式
河湖湿地补水水面面积计算公式河湖湿地补水水面面积的计算公式是根据水体的形状来确定的。
通常情况下，水体的形状可以近似为矩形、圆形或椭圆形。
1.矩形水体：
矩形水体的长度为L，宽度为W，补水后的水面面积为A。
A = L * W
2.圆形水体：
圆形水体的半径为R，补水后的水面面积为A。
A = π * R^2
3.椭圆形水体：
椭圆形水体的长轴长度为A，短轴长度为B，补水后的水面面积为S。
S = π * (A/2) * (B/2)
以上是常见的计算公式，适用于大多数情况。
但在实际情况中，水体的形状可能更加复杂，此时需要更为精确的测量和计算方法，可以借助测量工具和计算机辅助软件进行精确计算。
另外，在实际计算当中还需要考虑一些因素，如水位变化、湖泊流动等，这些因素可能对水面面积的计算结果产生影响。
因此，在具体计算时需要根据实际情况进行相应的调整。
水环境容量计算方法-环境保护部环境规划院
斯坦福水文模型；侵蚀模型考虑雨滴溅蚀、径流冲刷侵蚀和沉积作用；污染物包括氮、磷和农药等，考虑复杂的污染物平衡
Johanson等，1983；Bicknell等，1996
ANSWERS
1977
1996
分散参数
流域
开始为单次暴雨，后发展为长期连续
暴雨期为60s，非暴雨期为1d
要素之二：水环境功能区
水环境功能区划体现人们对水环境质量的需求，反映了人们对水资源的态度：开发、利用或保护。 已划分水环境功能区的水域，要从时间、空间两个方面规范功能区达标标准； 未划分水环境功能区的水域可不进行容量计算；若考虑计算，按较高功能标准进行（II类）。
要素之三：排污方式
排污口沿河（或其他水体）位置布设，对河流整体水环境容量影响较大； 排污口排放方式（岸边或中心，浅水或深水），对局部的污染物稀释混合影响很大；
方法2： 提高功能校核法
由于应用模型计算水环境容量部分参数具有不确定性，为了提高容量结果的安全性，建议部分河段采用提高功能区类别的方法进行核算，以作为确定安全系数的参考值。
方法3：超标水域分析法
在不同水域，分别应用零维、一维和二维模型，分析功能区内水域达标长度比例（或达标面积比例），根据各地区情况，确定的达标水域范围，分析容量结果的合理性。
2、水动力学模型
最枯月设计条件 1、满足节点平衡方程 2、满足沿程连续方程
河流径流量沿程概化
河流流速沿程概化
3、污染源概化模型
污染源沿程位置概化 污染源源强概化
1、若排污口距离较近，可把多个排污口简化成集中的排污口。 如下图所示，1号、2号、3号排污口可合并为1个排污口1#。上界下界上界1 2 3下界1#
1、模型参数验证
城市河流、湖泊生态需水计算方法
附录 A城市河流生态需水计算方法A.1水文学法A.1.1 Q p法。
又称不同频率最枯月平均值法，以节点长系列（≥ 30年）天然月平均流量、月平均水位或径流量（Q）为基础，用每年的最枯月排频，选择不同频率下的最枯月平均流量、月平均水位或径流量作为节点基本生态环境需水量的最小值。
频率P 根据河湖水资源开发利用程度、规模、来水等实际情况确定，宜取 90%或 95%。
A.1.2 Ternnant 法。
依据观测资料建立的流量和河流生态环境状况之间的经验关系，用历史流量资料就可以确定年内不同时段的生态环境需水量，使用简单、方便。
不同河道内生态环境状况对应的流量百分比见表 A.1.1。
表 A.1.2 不同河道内生态环境状况对应的流置百分比（%）不同流量百分比对应占同时段多年年均天然流量占同时段多年年均天然流量百分比河道内生态环境状况百分比 (年内较枯时段）(年内较丰时段）最大200200最佳60～ 10060～ 100极好4050非常好3050好2040中1030差1010极差0～ 100～ 10A.1.3频率曲线法。
用长系列水文资料的月平均流量、月平均水位或径流量的历史资料构建各月水文频率曲线，将95%频率相应的月平均流量、月平均水位或径流量作为对应月份的节点基本生态环境需水量，组成年内不同时段值，用汛期、非汛期各月的平均值复核汛期、非汛期的基本生态环境需水量。
A.1.4 流量历时曲线法、 7Q10法、近 10 年最枯月平均流量（水位）法等其他水文学法计算方法可参考SL/Z 712。
A.2水力学法A.2.1 湿周法。
水力学法中最常用的方法，利用湿周作为水生生物栖息地指标，通过收集水生生物栖息地的河道尺寸及对应的流量数据，分析湿周与流量之间的关系，建立湿周—流量的关系曲线。
将曲线中拐点对应流量作为基本生态环境需水量，即维持生物栖息地功能不丧失的水量。
A.2.2 R2CROSS 法。
以曼宁方程为基础的计算方法。
河流水环境容量一维计算模型分析
河流水环境容量一维计算模型分析在一定水文设计条件和水质目标前提下，根据一维河流水质模型理论，探讨不同控制断面和排污口位置下的河流水环境容量的计算方法。
在计算水环境容量时，对于长度较短的河段，排污口均匀概化和中点概化差异不大；对于长度较长的河段，排污口均匀概化比中点概化更接近实际情况。
段首法最为严格，适于经济发达地区、水源地或旨在改善水质的区域；段尾法次之；功能区末端控制法要求达到的环境目标值更低。
标签：水环境容量；排污口概化；段首控制法；段尾控制法水环境容量是指某一水环境单元在特定的环境目标下所能容纳污染物的量，也就是环境单元依靠自身特性使本身功能不至于破坏的前提下能够允许容纳的污染物的量[1]。
其大小与水环境功能目标、水体特征、污染物特性及排污方式相关。
通常以单位时间（如：一年）内水体所能承受的污染物排放总量表示。
水环境容量也可称为水域的纳污能力。
1 计算流程在计算水环境容量时一般按以下流程：（1）调查收集水环境功能区的基本资料并分析整理；（2）调查分析水环境功能区的水质状况；（3）调查分析沿河排污口的位置分布、排污负荷等具体情况；（4）调查水环境功能区水文参数；（5）确定水体的水质目标；（6）选用适当的计算模型，计算水域的环境容量；（7）分析、验证计算结果的合理性。
2 计算模型根据所采用的水质数学模型维数的不同，水环境容量计算模型可分为零维模型、一维模型和二维模型。
其中零维模型主要适用于污染物均匀混合的小型河流及河网流域；一维模型主要适用于河道宽深比不大，在较短时间内污染物质能在横断面上均匀混合的中小型河流；二维模型主要适用于河道宽度较大，河流横向距离显著大于垂向距离，在横断面上污染物分布不均匀的河流，或者宽度虽然不大，但是存在如鱼类的洄游通道等特殊功能需求的河流。
以下将重点讨论河流非持久性污染物的一维水环境容量计算模型。
一维稳态水质模型：式中C1为排污口废水浓度，mg/L；q为废水量，m3/s；C0为上游河水浓度，mg/L；Q0为流量，m3/s；K为水质降解系数，1/d；x为距排污口的距离，m；u 为流速，m/s。
环境规划课件 水环境容量计算
若排污口距离较近，可把多个排污口简化成集中的排
污口
排污口概化的重心计算： X=（Q1C1X1+Q2C2X2+·· nCnXn）/(Q1C1+Q2C2+·· nCn) ·Q · ·Q · X：概化的排污口到功能区划下断面或控制断面的距离； Qn：第n个排污口（支流口）的水量； Xn：第n个排污口（支流口）到功能区划下断面的距离； Cn：第n个排污口（支流口）的污染物浓度；
水环境容量计算
水环境容量:反映流域的自然属性（水文特性），又反映人类对环境 的需求（水质目标） W自净 水环境容量= 稀释容量（W稀释） +自净容量（W自净） 两部分
自净
W稀释 稀释
W
排放方式
稀释容量:在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀 释作用达到水质目标所能承纳的污染物量
自净容量:由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域 达到水质目标所能自净的污染物量
式中：WC—水域允许纳污量(g/L)； S—控制断面水质标准(mg/L)
多点源排放
WC S (Q p QEi ) Q p C p
i 1
n
式中：QEi——第i个排污口污水设计排放流量(m3/s)； n——排污口个数
定常设计条件下河流稀释混合模型
考虑吸附态和溶解态污染指标耦合模型
水环境容量基本特征
资源性 水环境容量是一种自然资源—能容纳一定量的 污染物也能满足人类生产、生活和生态系统的需要；水环 境容量是有限的可再生自然资源。 区域性 受各类区域的水文、地理、气象条件等因素的影 响，不同水域对污染物的物理、化学和生物净化能力存在 明显的差异，导致水环境容量有明显的地域性特征。 系统性 河流、湖泊等水域一般处在大的流域系统中，水 域与陆域、上游与下游、左岸与右岸构成不同尺度的空间 生态系统，因此，在确定局部水域水环境容量时，必须从 流域的角度出发，合理协调流域内各水域的水环境容量。
水环境容量计算方法
水环境容量计算方法水环境容量计算方法是对水体中的污染物质进行评估和管理的重要工具。
它可以帮助我们确定水环境承载能力的上限，从而保护水体的质量和数量。
水环境容量计算方法是基于一系列参数和指标的分析，包括水体的自净能力、输入污染物的浓度和排放标准等。
本文将介绍水环境容量的概念、计算方法和应用。
一、水环境容量的概念二、水环境容量的计算方法（一）理论计算法1.污染物输入量法：该方法通过分析排放源的污染物输入量和水体的自净能力来计算水环境容量。
首先需要收集排放源的污染物排放数据和污染物的去除率，然后根据水体的水流速度和混合时间来计算污染物的传输和稀释过程。
最后，综合考虑水体的自净能力来确定污染物的容量上限。
2.水质标准法：该方法是根据水质标准和频率分析来计算水环境容量。
首先需要确定水体的水质标准和限制排放标准，然后通过采样和分析水体中的污染物浓度来评估水质情况。
最后，根据频率分析和水体的自净能力来确定污染物的容量上限。
3.数学模型法：该方法是使用数学模型来模拟和预测水体污染物的去除和输送过程。
根据水体的物理、化学和生物特性建立数学方程，并通过求解方程组来计算污染物的传输和稀释过程。
最后，根据模型的结果来评估水体的容量和污染物输入的影响。
（二）实测数据法1.野外观测法：该方法是通过野外观测和实验来获得水体的质量和容量参数。
首先需要在水体中设置采样点，并定期采集水样进行分析和监测。
同时，还需要测量水体的水流速度、温度、溶解氧等物理和化学指标。
最后，通过统计数据和分析结果来评估水体的容量和质量情况。
2.生态指标法：该方法是根据水体的生态系统和生物群落来评估水体的质量和容量。
首先需要调查和记录水体中的生物种类和数量，然后根据生物的敏感性和耐受性来评估水体的质量和容量。
最后，可以通过生态指标和生物多样性来衡量水体的容量和稳定性。
三、水环境容量的应用水环境容量的计算可以帮助政府和决策者制定科学的水资源管理和环境保护政策。
河段水环境容量计算模型研究
算。
关键词 ：河段 ；水环境容量 ；计算模型 中图分类号：Ｔ ４ ＿ Ｖ１３３ 文献标识码 ：Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｌｕ ａ ｉ ｏ ｅ ｆＲｉ ｅ ａ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ Ｃａｃ ｌ ｔｎｇＭ ｄ ｌ ｖ ｒＷ ｔ ｒＥｎｖ ｒ ｎ ｅ ｔ ｌ ｐａ ｉｙ ｏ ｉｏ ｍ ｎ ａ Ｃａ ｃｔ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
广 义 的水 环境 容 量包 含 三方 面 的含 义 ：一 是 水 资 源对 各 类用 水 的承载 能 力 ；二 是 水环 境对 水 体 量 的容 纳 能力 ，包括 行 洪 、排 涝 、 蓄滞 洪水 的
能力 ；三 是水 环 境 的 纳污 能力 【。狭 义 的水环 境 ４ 】
始实 施 以水质 限制 为基点 的排放总量 控制至 今【。 ２ 】 我 国一 直 以 来 在 水 污 染 控 制 方 面 采 用 浓 度 控 制
，Ｌ
地表水环境影响评价技术导则
第四章地表水环境影响评价第一节地表水的污染和自净地表水是河流、河口、湖泊（水库、池塘）、海洋和湿地等各种水体的统称，是地球水资源的重要组成部分。
一、地表水资源地球水97%的水是海水，剩余3%的淡水中2.977%是以冰川或冰川的形式存在，只有0.003%的淡水是可为人类直接利用的，包括土壤水、可开采地下水、水蒸气、江河和湖泊水等。
只要人类不过度开采和滥用并适当的保护，这些淡水资源通过水循环和自净过程还是可以满足人类对水的需求的。
水循环过程示意图如图4-1.二、水体污染人类活动和自然过程的影响可使水的感官性状（色、嗅、味、透明度等）、物理化学性质（温度、氧化还原电位、电导率、放射性、有机和无机物质组分等）、水生物组成（种类、数量、形态和品质等），以及底部沉积物的数量和组分发生恶化、破坏水体原有的功能，这种现象称为水体污染。
按排放形式不同,将水体污染分为点污染源和非点污染源。
1.点污染源是指由城市和乡镇生活污水和工企业通过管道和沟渠收集排入水体的废水。
居住区生活污水量Qs计算式（4-1）：Qs =86400sqNK（4-1）式中：Qs——居住区生活污水量，L/s；q ——每人每日的排水定额，L/(人.d);N——设计人口数Ks——总变化系数（1.5~1.7）。
]工业废水Qs按式（4-2）估算：Q =tmMK i3600 （4-2） 式中：m ——单位产品废水量，L/t ； M ——该产品的日产量，t;K i ——总变化系数，根据工艺或经验决定； t ——工厂每日工作时数，h. 某些工业的污染物排放系数见表4—1。
2. 非点污染源又称面源，是指分散或均匀地通过岸线进入水体的废水和自然降水通过沟渠进入水体的废水。
（1） 城市非点污染源负荷估计:不同区域径流系数见表4-2 （2） 农田径流污染负荷估算 3.水体污染物由点源和非源排入水体的主要污染物可分为：耗氧有机污染物、营养物、有机毒物、重金属、非金属无机毒物、病原微生物、酸碱污染物、石油类、热量和放射核素等。
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水环境容量计算模型
1）河流水环境容量模型
水环境容量是在水资源利用水域内，在给定的水质目标、设计流量和水质条件的情况下，水体所能容纳污染物的最大数量。
按照污染物降解机理，水环境容量W 可划分为稀释容量W 稀释和自净容量W 自净两部分，即：
W W W =+稀释自净
稀释容量是指在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量。
自净容量是指由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。
河段污染物混合概化图如图。
根据水环境容量定义，可以给出该河段水环境容量的计算公式：
图 完全混合型河段概化图
0()i si i i W Q C C =-稀释
i i si i W K V C =⋅⋅自净
即：0()i i si i i i si W Q C C K V C =-+⋅⋅
考虑量纲时，上式整理成：
086.4()0.001i i si i i i si W Q C C K V C =-+⋅⋅
其中：
当上方河段水质目标要求低于本河段时：0i si C C =
当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：00i i C C =
式中：i W —第i 河段水环境容量（kg/d ）；
i Q —第i 河段设计流量（m 3/s ）；
i V —第i 河段设计水体体积（m 3）；
i K —第i 河段污染物降解系数（d -1）；
si C —第i 河段所在水功能区水质目标值（mg/L ）；
0i C —第i 河段上方河段所在水功能区水质背景值
（mg/L ）,取上游来水浓度。
若所研究水功能区被划分为n 个河段，则该水功能区的水环境容量是n 个河段水环境容量的叠加，即：
1n
i i W W ==∑
01131.536()0.000365n n
i si i i i i i i W Q C C K V C ===-+⋅⋅∑∑
式中：W —水功能区水环境容量（t/a ）；
其他符合意义和量纲同上。
2）湖泊、水库水环境容量计算模型
有机物COD 、氨氮的水环境容量模型：
在目前国内外的研究中，多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化，即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。
水库中有机物容量模型如下：
C t kV S t C t Q t C t Q dt
dc c out in in )()()()()(V(t)++•-•= 假设条件：水量为稳态，出流水质混合均匀。
式中：V(t)——箱体在t 时刻的水量，m 3；
dt dc ——箱体水质参数COD 、氨氮的变化率；
)(t Q in ——t 时刻水库的入流水量，m 3/a ；
)(t Q out ——t 时刻水库的出流水量，m 3/a ；
)(t C in ——t 时刻水库的COD 、氨氮入流浓度值，mg/L ；
)(t C ——t 时刻水库的COD 、氨氮出流浓度值，mg/L ；
c S ——其他未计入的外部源和漏污染量；
k ——COD 、氨氮的综合降解系数。
由此模型推导出的COD 、氨氮环境容量的计算公式如下：
）（out KV Q Cs W +=
转换量纲后公式为：
6out 10*）（-+=KV Q Cs W
W ——水库环境容量，t/a ；
Cs ——水库功能区目标值，mg/L ；
out Q ——水库的出流水量，m 3/a ；
K ——COD 、氨氮的综合降解系数；
V ——水库死库容，m 3。
总氮总磷的水环境容量计算模型
水库中氮和磷等营养盐物质随时间的变化率，是输入、输出和在水库内沉积的该种污染物的量的函数，因此营养盐物质容量计算可采用沃伦威得尔模型(Vollen —welder)，即可以用质量平衡方程表示。
总氮总磷的水环境容量模型可采用吉柯奈尔-迪龙（Kirchner-Dillon ）水库营养物浓度预测模型，其形式如下：
εγ⋅--=V
R I dt )1(dC
式中：C —总氮总磷的浓度（g/m 3）；
I —总氮总磷的总负荷（g/a ）；
R —总氮总磷在水库中的滞留系数；
V —水库的容积；（m 3）；
γ—冲刷速度常数（a -1）；
γ=Qout/V ，式中Qout 为水库输出流量。
给定初始条件：当t=0时，C=Co ，可以求得上式的解析解：
πγγ-----=e V
Co V ]R 1I [R 1I C ）（）（ 假设水库的入流、出流与污染物的输入处于稳定状态，当∞→t ，可得上式的平衡浓度Cp ：
R
V Cp I V Cp -=-=1R 1I γγ）
（ 式中Cp —总氮总磷的平衡浓度（mg/L ）。
用总氮总磷的水环境质量标准来衡量。
滞留系数R 可以根据流入和流出支流的流量和营养物浓度近似计算：
Wi Wout QiPi outPout -=-=∑
∑1Q 1R 式中Qi 、Qout —水库输入和输出流量（m 3/a ）；
Pi 、Pout —水库输入和输出总氮总磷浓度（g/m ）；
Wi 、Wout —水库输入和输出总氮总磷量（g/a ）。
3）人工湿地水环境容量计算模型
湿地水环境容量计算模式如下：（出水达标情况下）
W 净化=净化C 进
式中：
净化
W -人工湿地工程净化量，kg/d ； 净化Q -人工湿地工程净化的废水量，m 3/s ；
进C -排入人工湿地工程的污染物浓度，mg/L 。