2019年環境影響評價師《技術方法》知識點:河流水質模型選擇


河流水質模型選擇:
從理論上考慮,水質模型應該包括在所模擬的河流水體中對水質組分起重要作用的現象和過程;以實用性和經濟性考慮,最好是選擇使用簡便、通用,又能滿足所研究的特定水質問題的模型。
在選擇模型時,必須考慮以下幾個重要的技術問題:
(1)水質模型的空間維數;
(2)水質模型所描述(或所使用)的時間尺度;
(3)污染負荷、源和匯;
(4)模擬預測的河段范圍;
(5)流動及混合輸移;
(6)水質模型中的變量和動力學結構。
1.水質模型的空間維數
大多數的河流水質預測評價采用一維穩態模型,對于大中型河流中的廢水排放,橫向濃度梯度(變化)較明顯,需要采用二維模型進行預測評價。
在河流水質預測評價中,一般不采用三維模型。
如果污染物進入水域后,在一定范圍內經過平流輸移、縱向離散和橫向混合后達到充分混合,或者根據水質管理的精度要求允許不考慮混合過程而假定在排污口斷面瞬時完成均勻混合,即假定水體內在某一斷面處或某一區域之外實現均勻混合,則可采用水質模型進行預測評價。
在hj/t2.3-1993中給出了判定河流中達到橫向均勻混合的計算公式(6-52)。在混合過程段下游河段(x>l),可以采用一維模型;在混合過程段(x≤l),應采用二維模型。
不考慮混合距離的重金屬污染物、部分有毒物質及其他保守物質的下游濃度預測,可采用零維模型。
對于有機物降解性物質,當需要考慮降解時,可采用零維模型分段模型,但計算精度和實用性較差,最好用一維模型求解。
2.水質模型的時間尺度
在水質預測中使用的時間尺度,按逐漸增加水質模型復雜性的順序列出如下:
(1)穩態;
(2)準穩態;
(3)動態。
在穩態預測中,只預測計算水質濃度的空間分布。當采用在一定時段內平均的污染負荷、河流流量等作為定常條件時,預測得到的水質濃度分布是該時段的真實水質濃度的平均值。
如在建設項目環評中采用預測的污染源強、多年平均枯水期月平均流量進行預測,得到的是相應于多年平均枯水期月平均流量條件下的水質濃度值。
準穩態的預測通常是在穩態的基礎上考慮部分隨時間變化的因素。
準穩態可以有以下幾種狀態:
定常污染負荷一變化的河流流量;
變化的污染負荷一定常河流流量;
定常污染負荷一定常河流流量一變化的其他環境參數。
在建設項目環評中常需要考慮的準穩態是“變化的污染負荷一定常河流流量”狀況,如在設計河流水文條件、污染物事故排放的水質影響預測。
在動態預測中,河流流量、污染物負荷和溫度等均隨時間變化,預測計算得到的水質濃度隨時間和空間而變化。
在河流水質預測評價中,絕大多數情況下采用穩態或準穩態進行預測。
3.模擬預測的河段范圍
在hj/t2.3-1993中按污水排放量和河流規模確定了河段的預測范圍。
從技術上考慮,對于預計可能受到明顯影響的重要水域應劃入預測范圍;在預測溶解氧時,預測的范圍應包括溶解氧區域。在預測的河段范圍內,水文特征突然變化和水質突然變化處的上游、下游、重要水工建筑物附近、水文站附近、例行水質監測斷面均是模擬預測的關心點。
4.流動及混合輸移
需要考慮較重要的支流和污染源的流量。在某些情況下,還需要考慮地下水排泄和地表水下滲補給對河流流量的影響。除了與水質數據相對應的流量(包括設計流量)外,還需要有相應流量下的河流橫斷面面積、水深和流速等。
對于單向河流而言,在利用穩態模型進行預測時,縱向離散作用與對流輸移作用相比很小,在模型中不考慮縱向離散的影響;但利用準穩態模型進行瞬時源或有限時段源的影響預測時,需要考慮縱向離散系數。
在利用二維穩態模型進行預測時,需要收集河道地形、水力學特征沿河流橫斷面方向變化的數據,同時需要考慮橫向混合系數。
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