一種基于二元水循環(huán)的納污能力計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水域納污技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于二元水循環(huán)的納污能力計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水域納污能力分析是水污染總量控制的基礎(chǔ)，其定量核算對保護(hù)水環(huán)境具有重要的意義。河流納污能力的研宄不僅需要有定性分析，更需要將納污能力定量化，而定量化的前提就是要選擇合適的計算方法。
[0003]現(xiàn)行納污能力的計算多采用水利部發(fā)布的水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水域納污能力計算規(guī)程SL348-2006))和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《水域納污能力計算規(guī)程GB/T25173-2010》。納污能力計算中的設(shè)計流量宄竟為斷面的實測流量還是還原流量，現(xiàn)有規(guī)范中未對其取值做明確的一般規(guī)定。人工取用水的數(shù)量、取水口的位置等，對水功能區(qū)的設(shè)計流量會產(chǎn)生明顯的變化，進(jìn)而對納污能力的結(jié)果產(chǎn)生的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種計算結(jié)果更為精確可靠的基于二元水循環(huán)的納污能力計算方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于二元水循環(huán)的納污能力計算方法，包括:步驟1，確定河道的超標(biāo)污染物類型；步驟2，根據(jù)所述河道所在的水功能區(qū)，確定水質(zhì)目標(biāo)；步驟3，確定所述水功能區(qū)上游來水量和來水水質(zhì)，以確定所述河道的污染物物質(zhì)平衡的邊界條件；步驟4，確定所述河道的水質(zhì)綜合降解系數(shù)；步驟5，根據(jù)所述河道的“自然-社會” 二元水循環(huán)水量平衡關(guān)系，確定所述水功能區(qū)的設(shè)計流量；步驟6，根據(jù)所述河道的特性，選擇納污能力計算模型，并根據(jù)所述水質(zhì)目標(biāo)、所述上游來水水量、所述來水水質(zhì)、所述水質(zhì)綜合降解系數(shù)和所述設(shè)計流量，計算所述水功能區(qū)的納污能力。
[0006]優(yōu)選地，步驟I包括:首先，收集整理河道所在水功能區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測站點的水質(zhì)監(jiān)測資料，以分析其主要超標(biāo)的污染物類型、定性分析污染物的危害；其次，調(diào)查所述河道所在河段主要入河排污口的類型、排污特點以及未來可能新增或者削減的排污口規(guī)劃類型，從而確定河段需要控制的污染物類型。
[0007]優(yōu)選地，步驟5中的二元水循環(huán)水量平衡關(guān)系可用下式表示:
[0008]RF2' +RF2”+R+Qsew = Qtake+RF2
[0009]其中，R為本地徑流產(chǎn)流量；Qsew為工業(yè)、生活廢水入河量；RF2為上下子流域出入境水量；Qtake為河道取水量；RF2’為上游子流域I來水量；RF2”為上游子流域2來水量。
[0010]優(yōu)選地，步驟5中根據(jù)下式計算所述設(shè)計流量:
[0011]Qr= f (RF 2 , RF2” , R, Qsew, Qtake, RF2)
[0012]其中，Qr為所屬水功能區(qū)的設(shè)計流量；f為描述水功能區(qū)設(shè)計流量和社會水循環(huán)要素的函數(shù)。
[0013]優(yōu)選地，所述納污能力根據(jù)下式計算得到:
[0014]M = 31.5 (Cs_C0exp (_kL/u)) exp (kx/u) Qr
[0015]式中:
[0016]M—污染物納污能力(t/a);
[0017]Cs—水功能區(qū)下斷面水質(zhì)目標(biāo)控制因子濃度(mg/L)；
[0018]Ctl一水功能區(qū)上斷面水質(zhì)目標(biāo)控制因子濃度(mg/L)；
[0019]k一污染物綜合衰減系數(shù)(Ι/s);
[0020]L—水功能區(qū)長度(m)；
[0021]X—排污口下游斷面距水功能區(qū)下斷面縱向距離(m);
[0022]u—設(shè)計流量下的平均流速(m/s)；
[0023]Qr一所述設(shè)計流量(m3/s)。
[0024]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明可計算一條河里到底能容納多少污染物，而河道水質(zhì)還能保持健康，提高了計算結(jié)果的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的流程示意圖；
[0026]圖2是基于二元水循環(huán)的河道水量平衡示意圖。
【具體實施方式】
[0027]以下對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0028]術(shù)語解釋:
[0029](I) 二元水循環(huán)，是指包括不受人類活動影響的“降水-蒸發(fā)-徑流-補給-排泄”的自然水循環(huán)過程，和人類活動主導(dǎo)的“供水-用水-耗水-排水”的社會水循環(huán)過程，兩者耦合整體考慮水循環(huán)過程，進(jìn)行模擬和調(diào)控。
[0030](2)水功能區(qū)，是指為滿足人類對水資源合理開發(fā)、利用、節(jié)約和保護(hù)的需求，根據(jù)水資源的自然條件和開發(fā)利用現(xiàn)狀，按照流域綜合規(guī)劃、水資源保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求，依其主導(dǎo)功能劃定范圍并執(zhí)行相應(yīng)水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的水域。
[0031](3)納污能力，是指依據(jù)水域的環(huán)境功能區(qū)劃，在充分利用其環(huán)境容量的基礎(chǔ)上水域能夠承納污染物的能力，通俗的說是指一條河里到底能容納多少污染物，而河道水質(zhì)還能健康，例如能游泳、飲用或灌溉等。
[0032]本發(fā)明針對不同河流、不同地區(qū)的納污能力計算方法進(jìn)行比較研宄，提出了一種基于“自然-社會” 二元水循環(huán)的納污能力計算方法，綜合考慮河道上下游取用水、水庫調(diào)度和支流匯入等的“自然-社會”水循環(huán)過程的影響。
[0033]本發(fā)明就是針對人類活動對納污能力的影響開展的。本發(fā)明綜合考慮不同的取用水量、取水口的位置以及工農(nóng)業(yè)用水的排水等社會水循環(huán)對納污能力的影響，結(jié)合流域“自然-社會”二元水循環(huán)過程，分析合理的納污能力，為科學(xué)制定水污染防治規(guī)劃，設(shè)計污水處理廠的個數(shù)規(guī)模，提供支持。
[0034]河道流量的大小、河流的長短等條件對河道宄竟能容納多少污染物起著決定性的作用。由于人類社會產(chǎn)生的社會水循環(huán)過程對天然河道的徑流量有一定的影響，所以在進(jìn)行納污能力計算、水利規(guī)劃設(shè)計和水污染防治規(guī)劃等活動時，需要依據(jù)一定的規(guī)律進(jìn)行還原和還現(xiàn)。
[0035]請參考附圖，本發(fā)明提供了一種基于二元水循環(huán)的納污能力計算方法，包括:
[0036]步驟I，確定河道的超標(biāo)污染物類型；
[0037]步驟2，根據(jù)所述河道所在的水功能區(qū)，確定水質(zhì)目標(biāo)。具體地說，查閱已有區(qū)域的水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃、水污染防治規(guī)劃或者水資源綜合規(guī)劃等材料，調(diào)查計算河道的水功能區(qū)劃分情況，包括水功能一級區(qū)和二級區(qū)，劃定的水功能區(qū)是否需要根據(jù)近年來的情況進(jìn)行調(diào)整。通常而言，保留區(qū)、保護(hù)區(qū)和緩沖區(qū)不能再向河流排污，只有用于飲用、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、景觀、排污和過渡等7項功能的開發(fā)利用區(qū)，需要核定水功能區(qū)納污能力。根據(jù)確定的水功能區(qū)劃分情況，確定河段控制的污染物指標(biāo)的水質(zhì)濃度目標(biāo)Cs。
[0038]步驟3，確定所述水功能區(qū)上游來水量和來水水質(zhì)，以確定所述河道的污染物物質(zhì)平