与国外河流不同,我国河流污染问题十分突出,对于大多数河流,如何解决污染问题是当前的当务之急。为此,我国学者提出了自净需水计算方法。
(1)最枯月平均流量法。认为采用90%保证率最枯连续7 天的平均水量作为河流最小流量设计值,对于我国水环境的现状来说,该标准要求较高。为此,参考7Q10 法,结合我国的具体情况,对上述方法进行了修改。在GB3838—83《制定地方水污染物排放标准的技术原则和方法》中规定:一般河流采用近10年最枯月平均流量或90%保证率最枯月平均流量作为河流最小流量。
(2)污染物—流量关系曲线法。建立污染物及治理程度——断面下泻流量Q(p=90%)—水质关系。以流量为横坐标,污染物浓度为纵坐标,绘制不同治理方案下的污染物—流量曲线,从中找出对应于不同水质目标的流量[103]。该流量即为一定水质目标下的河流最小流量。
(3)水质模型法。采用一维稳态水质模型计算河流自净需水量[28],在忽略纵向弥散作用下该数学模型表示为
式中:u为断面平均流速,m/s;K 为污染物自净系数,1/d;C 为污染物的断面平均浓度,mg/L。
在计算河流自净需水时,将河流概化为一个个河段,在河段起始断面处,上游来水的污染物浓度为C0(即为河流的本底浓度),河流流量为Q0。此时,边界条件C(0)=C0 时,在x=0到x=x 区间上分别对式5.3 积分,得一维水质模型解析解为
式中:C(x)为河段终止断面的污染物浓度,mg/L;C0 为河段起始断面的污染物浓度,mg/L;x 为起始断面到终止断面的距离,km。
当计算河段如图5.6 所示时,
图5.6 单个排污口的河段概况图(www.daowen.com)
式中:C′0 为上断面的污染物混合浓度,mg/L;C0、Q0 分别为上游来水背景值和污染物浓度,m3/s,mg/L;q0 为排污口或支流口排入河流的水量,m3/s;S0 为排污口或支流口排入河流的污染物浓度,mg/L。
假设水量沿程不变,将式(5.5)带入式(5.4),整理得到
当河段内排污口与断面有一定距离,并且有多个排污口时,如图5.7所示。
图5.7 多个排污口的河段概况图
可以得到式(5.7):
令C(x)为终止断面的水质目标Cs,在已知排污口及支流的排放浓度和排放量时,就可以计算出河流的自净需水量Q0。
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