[发明专利]一种冰封期水功能区纳污能力计算方法

摘要

本发明涉及本发明专利的目的在于提供一种冰封期水功能区纳污能力计算方法，其特征在于包括构建水功能区纳污能力一维水质模型等步骤，目的在于提出了一种适合寒区河流冰封期水功能区纳污能力计算的方法，对于针对寒区冰封期水环境风险进行分析和调控具有重要意义。

主权项

一种冰封期水功能区纳污能力计算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、构建水功能区纳污能力一维水质模型：Cx=C0exp(-KL/u)+pQexp(-Kx/u)---(1)]]>Cx——下断面污染物浓度，mg/L；C0——初始断面的污染物浓度，单位mg/L；L——计算河段长度，单位m；u——设计流量下河道断面的平均流速，单位m/s；K——污染物综合衰减系数，单位1/s；p——污染物入河速率，单位g/s；Q——水功能区设计流量，单位m3/s；x——河段排污口距下断面的纵向距离，单位m；步骤二、计算河段最大纳污能力：令Cx＝Cs，解得计算河段最大纳污能力为：M＝[Cs‑C0exp(‑KL/u)]Qexp(Kx/u)   (2)式中，Cs——下断面污染物目标浓度，M——水功能区纳污能力，单位g/s；步骤三、污染物综合衰减系数K的计算：不同水温条件下K值估算关系式如下：Kt＝K20θ(T‑20)       (3)式中：Kt——t℃时的K值，单位1/d；T——水温，单位℃，冰封期取值为0℃；K20——20℃时的K值，1/d；θ——温度系数，工业废水在1.03‑1.1的范围内；步骤四、设计流量下河道断面的平均流速u：根据修正后径流量数据进行水功能区设计流量的核算，修正方法简述如下：采取分三级区设置最大冻深的方式，初冻时间定为日平均气温连续5天低于‑5℃，最大冻深日期设置为最低日平均气温10天后，解冻日期设置为日平均气温高于0℃之后10天，解冻时的冰层厚度设置为最大冻深的2/3；在初冻与最大冻深日期之间，水流每日按均匀速度冻结，不参与河道汇流；在最大冻深与解冻日期之间，冰层每日按均匀速度解冻，参与河道汇流；在解冻日期，所有冰层水量释放，参与河道汇流；当最大冻深超过河道水深时，发生连底冻，河道流量减为零，河道新增汇流全部冻结进入冰层；将河道断面统一概化为等腰梯形，决定河道断面形状的主要参数即为底宽b和边角余切值m；建立各个三级区河道面积与现状参数与断面汇流面积之间的关系，取水功能区上下断面汇流面积的均值作为该水功能区代表断面的汇流面积，进而求得水功能区代表断面的底宽和边角余切参数；设计流量下河道断面的平均流速根据以下方程联立求解：u=1nR2/3i1/2---(4)]]>R=Ab+2h1+m2---(5)]]>i=ΔzL---(6)]]>其中，A为过流断面面积，b为过流断面概化为等腰梯形后的底宽，m为概化断面的边角余切值，h为过流断面水深，R为水力半径，以上各项参数均指能代表整个水功能区的平均值；n为曼宁系数；i为计算水功能区的平均坡降，Δz为水功能区上下断面高程差，根据各水功能区上、下断面所在子流域的高程数据作差求得；步骤五，水功能区设计流量Q的计算方法：根据步骤四中所得出的u值，得出，Q＝uA＝u·(b+hm)·h    (7)。