河流纳污能力计算
水域纳污能力计算规程
水域纳污能力计算规程一、总前提1、由于水体自身水质无法承受再添加因子限值(见表1)，必须根据本污染源给水体带来的污染物质量，进行水体纳污能力的核算；2、依据《中华人民共和国水污染防治法》精神，以污染物质量折算污染程度进行水体纳污能力核算，可利用以往（实验）数据改进计算；3、本规程所示计算方法，仅适用于单一污染物的纳污能力计算。
二、评价原理（1）污染物与水体自身水质要求对比。
根据《国家质量标准：淡水水体自身水质要求》表1中给出的污染物最大允许浓度值与本污染源排放的污染物浓度差值计算，如下式：A1=∑Cb-C’b其中：A1 表示给水体带来的污染程度；Cb 为表1中给出的污染物最大允许浓度值；C’b 为本污染源排放的污染物浓度；（2）A1折算水体纳污能力。
根据水体吸纳污染物容忍能力特征，以SD折算污染程度，如下式：SD=A1/Cb其中：SD 表示水体纳污能力；Cb 为表1中给出的污染物最大允许浓度值。
三、SD计算规程1、计算方法以A1折算水体纳污能力的方法即：SD=A1/Cb由于SD也代表污染浓度的增加百分比，可根据A1的数值确定污染浓度的增加比例。
2、SD划分SD值数小于或等于1时，表明水体纳污能力足够，可接受本污染源额定排放；（1）SD值大于1小于1.25时，表明水体纳污能力较足够，可接受本污染源有一定调整的排放；（2）SD值大于1.25小于1.5时，表明水体纳污能力有限，只能接受本污染源有较大调整的排放；（3）SD值大于1.5时，表明水体纳污能力较差，本污染源不能排放，必须停止排放；（4）SD值大于1.75时，表明水体纳污能力极差，需将排放量减少到极低，乃至停止排放；四、核算示例以XX污染源某月排放水量为200m3/d，污染物浓度分别如表2所示，按照SD计算规程，求出水体纳污能力。
结果：SD =0.935，∴水体纳污能力足够，可以接受本污染源额定排放。
河流纳污能力计算
3、混合区的确定
(a) 图 污水与河流的混合过程：（a）河中排放；（b）岸边排放
混合区定义
在排污口下游自排污口至功能区控制点或控制断面之间的， 使污染物得以进行初始混合与稀释后达到水域功能区水质 标准的区域称为混合区。
如果功能区没有常规性监测断面，可以选择功能区的下断面 或者重要的取水点作为控制节点。
对于高功能水域、重要水域以及距离较长的水域，根据需要， 一个功能区内应设置多个断面来控制功能区的水质，作为水 环境容量计算的约束条件。
在控制断面的选取时应注意的几个问题
（1）控制断面不能设在排污混合区内：一般的水功能区都 允许有排污口存在，排污口下游必然存在一段由排放浓度过 渡到功能区标准的排污混合区。因此，控制断面要避开混合 区或过渡区，以反映水体的客观情况。
有较大的支流汇入或河道发生分流，导致河段流量等参数发 生突变；
有较大的入河排放口汇入； 有重要的饮用水源吸水口； 计算单元长度不超过10km； 一个水功能区划分为多个计算单元时，各个计算单元的水质
目标均采用本功能区水质目标。
4、计算单元和控制节点(断面)
控制断面是指能反映水环境功能区水质，或反映污染源对水 域水质的影响，或反映功能区执行标准变化的代表性断面。
广东省水利厅
广州佛山跨市水污染综合整治方案
中山大学
鉴江水质保护规划
中山大学
练江流域水质保护规划
广东省环境监测中心站
广东省地表水环境容量核定 技术报告
华南环境科学研 河流
究所
库湖
kc 0.08~0.45
0.1 0.15 0.1~0.4 0.08~0.1 0.07~0.6 0.18 0.2 0.2 0.3~0.55 0.1~0.2 0.05~0.1
纳污能力计算
水体纳污能力是指在设计流量条件下，满足水功能区水质目标要求和水体自然净化能力，核定的水功能区污染物最大允许负荷量。
项目取水后对河段的水体纳污能力将会产生一定影响，本次论证对项目建设前后取水影响范围内的河流纳污能力进行计算，以分析其影响程度。
溪口水库位于平江河上游，平江河属寨蒿河右岸一级支流，根据《黔东南州地表水域水环境功能区划分方案》，取水影响范围内的河流水环境功能区划见表5.3.3-1。
根据贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司及珠江流域水环境监测中心对工程区地表水环境现状监测结果表明，坝址上游6km至榕江县取水口上游100m （三角井大坝上游30m）河段地表水为Ⅱ类水。
根据《全国水资源综合规划技术细则》，取水影响范围内的河流纳污能力计算选择CODcr、氨氮作为控制性指标。
根据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），CODcr、氨氮的标准限值为15mg/L 及0.5mg/L。
CODcr、氨氮现状见表5.3.3-2。
由于建库后，坝址以上河道将形成水库面积（正常蓄水位）0.569km2，回水长度6km，经水库调节后下泄流量（0.569 m3/s）比90%保证率最枯月平均流量（0.445 m3/s）大，本次选择河道影响较大的溪口水库坝址以上6km至坝址（坝址上游影响区）及坝址处至怎冷河支流汇入口段（坝址下游影响区）作为计算河段。
根据表5.3.3-2表明，CODcr 及氨氮在计算河段上均匀混合，河段纳污能力计算采用零维模型。
而流入和流出水库的水量平衡，水库纳污能力计算采用湖（库）均匀混合模型。
其公式为：Q C C M S ⨯-=)(0 （5-1）Q C C V C K M S S ⨯-+⨯⨯=)(0 （5-2）式中：M --水域纳污能力，g/s ；S C --水质目标浓度值，mg/L ，计算采用现状浓度值均值； 0C --水质初始浓度值，mg/L ，计算采用标准限值；Q --入流流量，m 3/s ，建库前入（出）库采用90%保证率最枯月平均流量0.445m 3/s ，建库后出库采用生态基流0.569 m 3/s ；V --湖（库）容积，m 3，计算采用死库容90.05万m 3；K --污染物综合衰减系数，（1/d ），据《西江流域水质保护规划》CODcr 为0.1，氨氮为0.07。
河流纳污能力计算
河流纳污能力计算河流是地球上丰富的水资源之一，它不仅为生物提供了生活所需的水源，还是陆地生态系统的重要组成部分。
然而，由于工业化和城市化的发展，河流受到了严重的污染。
为了研究河流的污染水平，我们需要计算河流的纳污能力。
河流的纳污能力是指在一定时间内，河流可以容纳并稀释的污染物的数量。
纳污能力取决于河流的特性、水量、污染物种类等因素。
下面我们将介绍两种常用的计算方法：影响系数法和水质模型法。
影响系数法是一种常用的估算河流纳污能力的方法。
它主要通过考虑一些参数来计算河流的纳污能力。
这些参数包括流速、流量、水深、溶解氧含量、有机物含量等。
通过对这些参数的测量和分析，我们可以得到河流的污染物限制浓度。
然后，我们可以将河流的纳污能力计算为：纳污能力=污染物限制浓度×流量水质模型法是一种更复杂但更准确的计算河流纳污能力的方法。
它建立了一个描述河流水质变化的模型。
该模型基于污染物质量守恒定律，并考虑了河流的运动、扩散、降解等因素。
水质模型可以根据输入的初始条件和污染物排放情况，模拟河流污染物的传输和转化过程。
通过模拟和计算，我们可以得到污染物在河流中的浓度分布。
然后，我们可以计算河流的纳污能力为：纳污能力=河流长度×污染物浓度×断面积其中，河流长度是指污染物在河流中的传输路径长度，污染物浓度是河流中污染物的平均浓度，断面积是河流横截面的面积。
然而，需要注意的是，河流的纳污能力并非无限大。
当污染物排放量超过河流的纳污能力时，就会导致河流的污染水平上升。
这会对河流的生态环境和生物多样性产生严重影响。
因此，在进行工业和城市建设时，我们需要合理规划和控制污染物的排放量，以保护河流的生态系统。
总结起来，河流的纳污能力是一个重要的指标，用于估算河流可以容纳并稀释的污染物的数量。
通过影响系数法和水质模型法等方法，我们可以计算河流的纳污能力。
然而，为了保护河流的生态环境，我们需要合理控制污染物的排放量，以保持河流的水质和生物多样性。
河流纳污能力计算
节点指河流上排污口、取水口、干支流汇合口等造成河道流量、水质发生突变的点，水量与污染物在节点前后满足物质平衡规律。 河段指河流被节点分成的若干段，每个河段内污染物的自净规律符合一阶反应定律。
一维水质模型由河段和节点两部分组成：
河流一维水质模型
图 河流一维模型概化示意图
概化后的排污口位置为： x=(Q1C1x1+Q2C2x2+····+QnCnxn)/(Q1C1+Q2C2+····+QnCn)
（2）距离较远并且排污量比较小的分散排污口，可概化为非点源入河，仅影响水域水质本底值，不参与容量优化分配计算。
上界
下界
上界
下界
1 2 3
x
3、混合区的确定
1、河流简化与模型选取
水质数学模型有零维模型、一维模型、二维模型等。 对每个水功能区，应根据其空间形态、水文、水质特征选择合适的水环境容量计算模型。
二、主要技术问题
1、河流简化与模型选取
二、主要技术问题
断面宽深比大于等于20时，简化为矩形河段； 小河可以简化为矩形平直河流； 大中河流中，当河段弯曲系数小于等于1.3时，可简化为顺直河段，否则视为弯曲河流； 河道特征和水力条件有显著变化的河段，应在显著变化处分段。
图 污水与河流的混合过程：（a）河中排放；（b）岸边排放
(a)
混合区定义
在排污口下游自排污口至功能区控制点或控制断面之间的，使污染物得以进行初始混合与稀释后达到水域功能区水质标准的区域称为混合区。 混合区是污染物自排放口至功能区控制断面达标的过渡区，是允许超标的区域。 混合区越小，意味着控制越严格，混合区消失，意味着不许排放或意味着排放口排出的水质与功能区的水质相等。
水环境容量
水域纳污能力计算：1、河流纳污能力计算1.1、河道类型划分：Q ≥150m 3/s 为大型河段、15—150m 3/s 为中型河段、Q ≤15m 3/s 为小型河段。
1.2、河道特征和水文过程简化：（1）宽/深≥20时简化为矩形河段，（2）弯曲系数≤1.3时简化为顺直河道，（3）河道特征和水力条件有显著变化的河段在显著变化处分段。
1.3、设计水文条件：常年河流采用90%保证率最枯月平均流量或近10年最枯月平均流量作为设计流量、季节性/冰封河流采用不为0的最小月平均流量为样本参照常年河流计算设计流量、流向不定的水网地区/潮汐河流采用90%保证率流速为0时的低水位水量为设计流量、有水利工程的河段采用最小下泄流量或生态基流为设计流量。
1.4 河流模型（1）零维模型：污染物在河段内均匀混合，适用于水网地区的河段或小型河段。
根据入河污染物的分布情况划分不同浓度的均匀混合段，分段计算水域纳污能力。
)/()(0Q Q Q C Q C C p p p +⋅+⋅=C —污染物浓度（mg/L ）C p —排放的废污水污染物浓度（mg/L ）Q p —废污水排放流量（m 3/s ）C 0—初始断面污染物浓度（mg/L ）Q —初始断面入流流量（m 3/s ）。
)()(0p s Q Q C C M +⋅-=M —水域纳污能力（g/s ）C s —水质目标浓度值（mg/L ）。
（2）一维模型污染物在河流横断面上均匀混合，适用于Q<150m 3/s 的中小型河段。
u xK x e C C -⋅=0x —沿河段的纵向距离（m ）Cx —流经x 距离后的污染物浓度（mg/L ）u —设计流量下河道断面的平均流速（m/s ）K —污染物综合衰减系数（1/s ）)()(p x s Q Q C C M +⋅-=排污口位于河段中部（x=L/2）时，u LK u LK L x e Q m e C C --=⋅+⋅=0 m —污染物入河速率（g/s ）C x=L —水功能区下段面污染物浓度（mg/L ）（3）二维模型污染物在河段横断面上非均匀混合，适用于Q ≥150m 3/s 的大型河段。
宽浅型河道纳污能力计算方法
收稿日期:2001Ο03Ο20作者简介:韩龙喜(1964—),男,江苏扬州人,副教授,博士,主要从事水力学及水环境科学研究.宽浅型河道纳污能力计算方法韩龙喜1,朱党生2,姚 琪1(1.河海大学水文水资源及环境学院,江苏南京 210098;2.水利部水利水电规划设计总院,北京 100001)摘要:对于宽浅型河道,排放到水体中的污染物质在功能区相应的距离内不能达到横向均匀混合,常用的环境容量计算方法不再适用.针对这一情况,从水资源保护规划出发,对进入河段的污染源沿河长进行了概化.在此基础上,提出了纳污能力的计算方法及公式,并给出宽浅河道不同功能区组合情况下纳污能力的计算方法,为大范围水资源保护规划提供了一种简单、实用的工具.关键词:功能区划;宽浅型河道;污染源概化;纳污能力中图分类号:X522 文献标识码:A 文章编号:1000Ο1980(2001)04Ο0072Ο04对于宽浅型河道,污染物质在排放到水体中后,因宽深比较大,污染物沿流程在很长距离的河段内不能达到断面内均匀混合,污染物浓度在断面上沿横向变化较大,常用的环境容量计算公式不再适用.为考虑浓度在平面上的变化情况,可用二维水质数学模型模拟污染物沿河流纵向、横向的迁移转化规律.因此,不同功能区的纳污能力应以功能区相应的水质目标为依据,以二维水质数学模型数值解或解析解为工具,考虑功能区间的相互衔接关系进行计算.本文采用水质平面二维解析解,导得纳污能力的计算公式.1 宽浅河道二维水质解析解对宽浅型河道,若水深沿纵向、横向变化较小,在水流恒定的情况下,河道内水流可近似地看成均匀流,若排入河道的污染源源强为恒定,则在下游形成恒定的浓度场.设某宽浅河道污染源岸边排放,强度为S ,因河道较宽,可不考虑对岸反射的影响,在下游位置(x ,z )处产生的浓度为[1]C (x ,z )=S/H 4πE z ux exp -uz 24E z x -K x u (1)式中:x ———纵向坐标,代表计算点至排放口的纵向距离;z ———横向坐标,代表计算点至排放口的横向距离;H ———断面平均水深;u ———断面平均流速;K ———污染物的自净系数;E z ———横向紊动扩散系数,可用下式求解:E z =αz HU 3(2)式中:αz ———经验系数;U 3———摩阻流速.2 宽浅河道纳污能力计算方法211 宽浅河道纳污能力定义对宽浅河道,在一定的水量条件下,在保障河道水质满足功能区要求的水质标准情况下,排污口所能容纳的污染物的最大数量称为纳污能力.据此定义可知,在水流条件及水域环境功能确定的情况下,纳污能力与排污口位置有关.由于假定污染物从某一空间点排入水体,即使排污量很小,在排污口的下游水域也存在着一定范围的污染带.因此,与排污口相应的纳污能力允许存在污染带.但污染带范围大小与排污源强有关.因此,要确定纳污能力,必须首先确定允许的污染带的范围.排污口位置、污染带范围一旦给定,纳污能力也就唯一确定.设宽阔水域纳污能力为W ,从理论上讲水域中任一点的水质浓度应为两岸排污的叠加.对宽深比足够第29卷第4期2001年7月河海大学学报JOURNA L OF H OH AI UNI VERSITY V ol.29N o.4Jul.2001大的河道,因B/H 很大,一侧岸边的排污对对岸水质影响很小,功能分区及纳污能力计算可分两岸分别独立进行.212 污染源概化通常情况下,对同一个水功能区划相应的河段而言,污染物排放口不规则地分布于河流的不同断面.功能区控制断面的断面平均浓度将由所有排污口污染源在控制断面产生的浓度叠加得到.而纳污能力应是控制断面在满足水质目标的条件下,在规划准则的引导下,各排污口所能排放的污染物的最大数量.但考虑到此项工作的复杂性及水环境规划本身的要求,可将排污口在功能区内的分布加以概化,即认为污染源源强在同一功能区内沿河长均匀分布.此概化实际上体现了污染物分布的一种平均状况,对某一河段也许存在一定偏差,但从统计、规划的特点来看,却综合反映了若干河段污染物排放的一种平均状态.图1 宽浅河道污染源概化示意图Fig.1 G eneralization of Pollutant sources213 纳污能力计算如图1所示,某功能区宽浅河道长度为L ,断面平均流速为u ,其纳污能力用W 表示.假定污染物沿河岸均匀分布,此功能区的水质标准为C S ,可近似地用出口断面浓度来控制功能区水质.由二维解析解知,连续源d m 在出口断面产生的浓度:d C =2d m 4πE z u (L -x )exp -uz 24E z (L -x )-K L -x u(3)由假设得:d m =W LHd x ,令z =0,可得岸边浓度在纵向的变化d C =W H L πE z u (L -x )exp (-K L -x u )・d x (4)沿岸均匀排放的所有污染物在出口断面产生的浓度应为各微元产生的浓度的累加,数学表示为C =WH L ∫L 0exp (-K L -x u )πE z u (L -x )d x (5)该式难以求解积分,有两种处理方法:第一种方法为用有限求和代替积分.将河长L 分为N 等份,计算任一子河段排放污染源在出口产生的浓度,再进行叠加,计算公式为Δx =L N C =W H L 6N i =1exp [-K L -i Δx u ]πE z u (L -i Δx )Δx (6)令C +C 0exp (-K L u)=C S ,有W =[C S -C 0exp (-K L u )]H L 6Ni =1exp [-K L -i Δx u ]πE z u (L -i Δx )Δx ×86.4×0.365 (t/a )(7)式中C 0为入口断面浓度,取值根据上游功能区划确定.第二种方法是将污染源简化处理,为此近似地认为均匀排放的污染物在出流断面产生的浓度效应与同样的排污量在河段中部岸边排放产生的效应相当,即将区划内各排污口产生的浓度用河段中部集中排放产生的浓度代替,以此计算纳污能力:C 0・exp (-K L u )+W H πE z uL/2exp [-K L/2u ]=C S (8)37第29卷第4期韩龙喜,等 宽浅型河道纳污能力计算方法W =C S -C 0・exp (-KL u )exp [-K L/2u ]H πE z uL/2×86.4×0.365 (t/a )(9)图2 某宽浅河道功能区分布示意图Fig.2 Distribution of functional regions 214 计算方法及步骤图2所示为某宽浅型微弯天然河道功能区分布情况,该河道设计流量为Q ,设计水位为Z.下面给出纳污能力的计算流程及计算方法.各功能区中,饮用水源区、景观区有明确的定义.排污控制区指没有明确水环境功能、水质目标的水域,而过渡区通常设立在低功能区向高功能区过渡段之间,在过渡区内,上游的低功能水体完成向下游高功能水体的过渡,在过渡区的出口断面,水质达到下游高功能区的水质目标.纳污能力的计算流程如图3.图3 纳污能力的计算流程Fig.3 F low ch art of calculation of w ater environment cap acity以第二种算法为例,计算步骤如下:a.确定水力参数Q 和Z ,推求断面面积A ,u ,E z ;b.由C S 景、过渡区实际排污S 过推求排污控制区允许最大出流浓度C 排max .因C 排max exp (-K L 过u )+S 过H πE z u L 过/2exp (-K L 过2u )=C S 景,故C 排max =C S 景-S 过H πE z uL 过/2exp (-K L 过2u )exp (-K L 过u )(10) 特别地,若过渡区无排污,则令S 过=0.c.由C S 饮和C 排max 推求排污控制区纳污能力W 排.排污控制区入流浓度即饮用水源区的水质标准,因C S 饮exp (-K L 排u )+W 排H πE z uL 排/2exp (-K L 排2u )=C 排max 有W 排=C 排max -C S 饮exp (-KL 排u )exp (-K L 排2u )H πE z uL 排/2×86.4×0.365 (t/a )(11) d.由饮用水源区入流浓度C 饮入和C S 饮推求饮用水源区纳污能力W 饮.C 饮入取值由上游功能区、饮用水源区水质目标的相互关系确定,对C OD 类的污染因子,有C 饮入=47河 海 大 学 学 报2001年7月min (C SX ,C S 饮),则W 饮=C S 饮-C 饮入exp (-KL 饮u )exp (-K L 饮2u )H πE z uL 饮/2×86.4×0.365 (t/a )(12)若采用第一种方法计算纳污能力,可利用公式(7),采用相同的思路进行求解.2 算 例表1 纳污能力计算值T able 1 C alculated w ater environment cap acity污染源分布纳污能力/(t ・a -1)均匀分布32.3集中分布35.3 某宽浅型河段长2000m ,水面宽400m ,水深1m ,流量为20m 3/s ,功能区划为Ⅲ类水,相应的C OD 水质标准为8mg/L ,上游为饮用水功能区,相应的C OD 水质标准为6mg/L ,下游为农业用水区,C OD 的自净系数为0.1d -1,分别用污染源均匀分布、集中分布两种方法计算纳污能力.污染源概化为均匀分布计算时,河段分为10个子河段.横向分散系数由谢才公式求得水力坡度,再求得摩阻流速,最后由经验公式得到.两种方法所得纳污能力见表1.由表可知,两者结果相当.由此可知,污染源集中分布虽对污染源分布进行了简化处理,但却基本反映了原分布对环境水体的影响.3 结 论a.对宽浅型河流,本文提出了纳污能力的两种计算方法及计算公式,并给出不同功能区组合情况下的纳污能力计算方法,可用于水资源保护规划、水环境管理.b.对不同功能区相互衔接的情况,计算纳污能力时关键在于入、出流断面浓度的取值.对一般功能区,出流断面浓度即本功能区水质标准;对过渡区,出流断面浓度应满足下游功能区水质标准;对排污控制区,无出水水质标准,但其纳污能力通过其下游的过渡区而间接受到过渡区下游功能区的制约.入流断面浓度,受制于本功能区与上游功能区的相互关系,取上游功能区出水水质浓度.参考文献:[1]张书农.环境水力学[M].南京:河海大学出版社,1998.86～87.W ater E nvironment C apacity C alculating Methodfor Shallow 2Broad RiversHAN Long 2xi 1,ZHU Dang 2shen 2,YAO Q i 1(1.College o f Water Resources and Environment ,Hohai Univ.,Nanjing 210098,China ;2.Water Power Planning and Design Institute o f the Ministry o f Water Resources ,Beijing 100011,China )Abstract :When waste water is discharged into a shallow 2broad river ,pollutants cannot be mixed uniformly in the lateral direction ,and only the 2D water quality m odel can be used to calculate pollutant concentration.In this paper ,based on the 2D theoretical s olution ,a formula for the calculation of water environment capacity of shallow 2broad rivers is proposed.K ey w ords :functional regionalization ;shallow 2broad river ;generalization of pollution s ources ;water environment capacity57第29卷第4期韩龙喜,等 宽浅型河道纳污能力计算方法。
河流纳污能力计算方法比较
图 ２ 均 匀 排 放 河 段 排 污 １概 化 示 意 图 ： ３
在 河段 内选 择一 微小 河段 ｄ 其 位置 距 河段 段 ，
放方式则可以通过规划得 到合理设置。 目前 ， 在河 流纳 污能 力计 算 中对 于 污染 物 排 放 方 式 如 何 选 取 、 水质 目标如何合理分配 ， 以及管理者如何设定控制
首距 离 为 ， 此 微 段 污 染 物输 运 至 ：Ｌ处 的剩 则
余质量为 ｄ 上游各微段质量降解到 ＝Ｌ断面处 ｍ，
的总 质量 迭加 设 为 ｍ， 则
ｄ ： ｅ ｐ 一Ｋ ｍ （
ｍ ：
） ｄ
（） ３
ｊｍ ［ ｅ（Ｋ ］（ ＝ １ ｘ一 ） ４ Ｌ ｄ 一ｐ ）
・
５ ・
型河 段 ， 可采 用河 流一 维水 质模 型计 算纳 污 能力 ， 其
计 算 公式 为 ：
＝ Ｐｅｐ ｏｘ
＝ Ｉ Ｑｅｐ Ｋ （ ｘ （ ）一／ Ｑｅｐ 一Ｋ ） ９ ｘ（ ） （） ０ ２
（ ） 一
（ １ ）
式 中 ： 为污染 物纳 污能 力 ，／ ； 为下游 断 面水 质 ｇ ｓｐ
）
（） ５
１一 ｅ ｐ 一 Ｋ ） ｘ（
ｓ ｗａ ｅ ｏ ｔｅ ｏ ｉｉｎ ，ｓ ｌｃ ｉｎ ｆｃ ｎ ｒｌｃ ｏ ｓｓ ｃｉｎ ｎ ｄ ａｌｃ ｔ ｎ ｆｄ ｌｔｏ ａ ａ ｉ ｅ ｇ ｕ ｌｔｐ ｓｔ ｓ ｅｅ ｔ ｓ ｏ ｏ ｔｏ ｒｓ —ｅ ｔ ｓ，ａ ｏ ａｉ ｓ ｏ ｉ ｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｏ ｏ ｏ ｌ ｏ ｕ ｙ．Ｔｈ ｏ ｇ ａ ｅ ｓｕ ｙ ｏ ｒｕ ｈ ａ ｃ ｔ ｄ ｆ ｓ
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QE，CE QR,CR
点细分为n个河段，由公式计算
出第i 河段的水环境容量为：
C0
x，k
CS
图 河段一维问题示意图
QEi CEi … i-1 QRi CRi C0i
QEi+
1
QEi+
2
CEi+1
CEi+2 Ci+2 i+1 … Cs
一、计算步骤
5
计算分析：以控制节点的水质目标为约束条件，（采用试算法） 对选定的水质模型进行反解（即逐步调整功能区内各入河排污口 的入河通量，直到控制节点的水质预测浓度达标为止），即可计 算出该水域的水环境容量。当计算水域内有多个入河排污口时， 试算过程应从现状入河量开始，原则上各入河口按同样的缩放系 数逐步调整其入河排污量。
在同一连续区段中，所有混合区长度总和小于对应大江大
河岸线总长的8%。
混合区浓度计算
(a) 岸边排放混合区示意图 图
图 河流污染带计算坐标示意图
采用二维混合模式：
(b)
污染带的等浓度线结构及功能分区方法
图 某排污口COD浓度场分布示意图
岸边排放，其浓度场的等浓度线沿水流方向成细长半椭圆状
狭长河道：当河流宽度小于200m时，单向河流使用一维断
面平均衰减模型，感潮河段使用潮平均一维衰减模型，感 潮河网采用一维潮平均有限分段水质模型。
大江大河：当河流宽度大于200m时，单向河流选用二维垂
向平均衰减模型，感潮河段使用潮平均二维衰减模型。
西江、东江、北江等河流的流量较大，稀释扩散能力强，
结构。 横断面分区及控制方法：即以任何一个断面（x，0）点为控 制点时，其上游为相应水质标准的污染带混合区，下游为功 能区。
污染带的等浓度线结构及功能分区方法
纵向断面分区及控制方法：
图 某排污口COD浓度场分布示意图
如果由于某种需要规定在 B′的水质达到指定标准Cs， 根据污染带浓度变化规律 可以确定BB′区域是污染带 混合区，BB′以外的区域是 水功能控制区。
0.1~0.2
0.05~0.析
• 案例1：单一河道水功能区纳污能力计算 • 案例2：河流多个水功能区纳污能力计算 • 案例3：混合区纳污能力计算
三、案例分析 案例1：单一河道水功能区纳污能力计算
如只划分了一个河段，排污口与控制断面之间水域的纳 污能力：
假设某水功能区被（n-1）个节
图 河流一维模型概化示意图
对河段：
图 河流一维模型概化示意图
2、排污口概化 对有排污口的水功能区或河段，污水排放流量较大的排污 口作为独立的排污口处理；其他排污口，可进行适当简化： （1）若排污口距离较近，可把多个排污口简化成一个集中的 排污口。
上界
1 2 3 下界
1#
上界
x
下界
概化后的排污口位置为：
级别的监测断面、最有代表性的监测断面或者最能反映最大 取水量取水口水质的监测断面作为控制节点。
如果功能区没有常规性监测断面，可以选择功能区的下断面
或者重要的取水点作为控制节点。
对于高功能水域、重要水域以及距离较长的水域，根据需要，
一个功能区内应设置多个断面来控制功能区的水质，作为水
环境容量计算的约束条件。
只要水质标准和控制点确定之后，其混合区、功能区和等浓度 线即随之确定，应当指出所谓功能区和混合区是针对某一水质
标准相对而言的概念。
4、计算单元和控制节点(断面)
原则上以水功能区为基本单元； 由于容量计算模型中河道流量、流速等参数都是取常数，而
天然河流的中上述参数是沿程变化的；
如果河流的长度较大，当以控制断面达标为约束条件反算容
混合区的三要素 （1） 位置：重要的功能区均应加以保护，其范围内不允许 混合区存在。 （2） 大小：排污口所在水域形成的混合区不应影响邻近功 能区水质；河流混合区范围不允许超过1～2km2。 （3）形状：河流混合区一般为岸边窄长水域距下游控制断 面有足够的安全距离，且不超过河宽的1/3；河流混合 区长度不允许超过1200～1500m。 整个河段的封闭性混合区是不允许的
图 河流一维模型概化示意图
在节点处，要利用节点均匀混合模型进行节点前后的物
质守恒分析，确定节点后的河段流量和污染物浓度。
节点后的河段以节点平衡后的流量和污染物浓度为初始
条件，按照一级降解公式计算到下一个节点前的污染物 浓度。
图 河流一维模型概化示意图
考虑干流、支流、取水口、排污口均在同一节点的最复 杂情况，水量平衡方程为： Q干流混合后＝Q干流混合前＋Q支流＋Q排污口－Q取水口 污染物平衡方程为：
段，采取水文比拟等方法确定其水文条件。
一、计算步骤
3
水质控制节点的确定：根据水功能区划和水域内的水质敏感点位
置分析，确定水质控制断面的位置和控制标准。对于大江大河（ 和大型水库），则需根据水体的功能用途和环境管理的要求，确
定混合区的控制边界及水质保护目标。
4
确定水质模型及其计算参数：根据实际情况选择零维、一维或二 维水质模型，在进行各类数据资料的一致性分析的基础上，确定 模型所需的各项参数。
6
成果合理性分析：在水环境容量模型计算的基础上，结合上下游 关系、左右岸关系、水质评价和污染源调查结果、混合区范围等 因素，进行合理性分析。此外，应结合水功能区水质评价和污染 源调查分析，建立污染源与水质目标之间的输入响应关系，进行 参数的校核和反馈调整，核定控制单元内允许纳污量。
二、主要技术问题
有较大的支流汇入或河道发生分流，导致河段流量等参数发
生突变； 有较大的入河排放口汇入； 有重要的饮用水源吸水口； 计算单元长度不超过10km； 一个水功能区划分为多个计算单元时，各个计算单元的水质 目标均采用本功能区水质目标。
4、计算单元和控制节点(断面)
控制断面是指能反映水环境功能区水质，或反映污染源对水
• 1、河流简化与模型选取 • 2、排污口概化 • 3、混合区的确定
• 4、计算单元和控制节点(断面)
• 5、模型参数
二、主要技术问题
1、河流简化与模型选取
水质数学模型有零维模型、一维模型、二维模型等。
对每个水功能区，应根据其空间形态、水文、水质特征
选择合适的水环境容量计算模型。
二、主要技术问题
混合区定义
在排污口下游自排污口至功能区控制点或控制断面之间的，
使污染物得以进行初始混合与稀释后达到水域功能区水质 标准的区域称为混合区。
混合区是污染物自排放口至功能区控制断面达标的过渡区，
是允许超标的区域。
混合区越小，意味着控制越严格，混合区消失，意味着不
许排放或意味着排放口排出的水质与功能区的水质相等。
数约为BOD的60～70%。
表 广东省部分河流COD、氨氮降解系数 单位：1/d
项目名称 珠江三角洲水环境容量与水质规划 西江流域水质保护规划 韩江流域水质保护规划 东江流域水污染综合防治研究 北江流域水质保护规划 珠江流域水环境管理对策研究 广东省水资源保护规划要点 广州佛山跨市水污染综合整治方案 鉴江水质保护规划 练江流域水质保护规划 广东省地表水环境容量核定 技术报告 承担单位 华南环境科学研究所 华南环境科学研究所 华南环境科学研究所 华南环境科学研究所 华南环境科学研究所 华南环境科学研究所 广东省水利厅 中山大学 中山大学 广东省环境监测中心站 华南环境科学研 河流 究所 库湖 kc 0.08~0.45 0.1 0.15 0.1~0.4 0.08~0.1 0.07~0.6 0.18 0.2 0.2 0.3~0.55 kn 0.07~0.15 0.07 0.1 0.06~0.2 0.1~0.15 0.03~0.3 无 0.05~0.1 0.1 0.1~0.35
河流纳污能力计算案例分析
主要内容
一
二 三 计算步骤 主要技术问题
案例分析
一、计算步骤
• 1.水域概化 • 2.水文资料调查及设计水文条件的确定 • 3.水质控制节点的确定 • 4.确定水质模型及其计算参数 • 5.计算分析 • 6.成果合理性分析
一、计算步骤
1
水域概化：将天然水域（河流、水库）概化成计算水域，例天然 河道可概化成顺直河道，动态水流简化为稳态水流等。水域经适
量时，必然出现长距离的超标河段。
为了避免长距离的河段超标以及反映河流参数的沿程变化，
将河道参数沿程变化较大或空间距离较长的水功能区划分成 若干个计算单元。
4、计算单元和控制节点(断面) 计算单元是容量计算模型应用的单元对象，即以河段长 度和重要的取水口、排水口、河道条件变异区等重要敏感的 断面划分节点并确定计算单元。
根据西江、北江、东江流域水质保护规划的研究成果，混
合区的确定如下：
确定某入河排放口的混合区长度时，以不影响邻近功能区
（控制断面）和对岸水质达标为原则，并留有有足够的安 全距离，且不得超过河宽的1/3；
对工业排放口，混合区长度控制在500~1000m； 对城市污水处理厂排放口，混合区长度控制在3000m内；
当概化后，才能够利用数学模型来描述其水质变化规律。同时，
支流、排污口、取水口等影响水环境的因素也要进行相应概化， 若排污口距离较近，可把多个排污口简化成一个集中的排污口。
2
水文资料调查及设计水文条件的确定：收集研究水域水下地形、 水文站的水文资料（河宽、水深、流速、流量、坡度和弯曲系数
）等，明确每一个河段或水库的水文设计条件。对没有资料的河
x=(Q1C1x1+Q2C2x2+·· nCnxn)/(Q1C1+Q2C2+·· nCn) ·+Q · ·+Q ·
（2）距离较远并且排污量比较小的分散排污口，可概化为非 点源入河，仅影响水域水质本底值，不参与容量优化分配计算。