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1、水环境容量的计算以江苏省南通市濠河为例 周振鑫 201606466 李天平 201606457熊维逸 201606462 欧阳云鉴1 水环境容量定义：水环境容量是指水体环境在规定的环境目标下所能容纳的污染物数量，由存储容量、输移容量 和自净容量三部分组成，其大小由研究对象自身的特性（即水体特征及污染物特性）、污染物排放的时空分布及环境管理的水质目标决定。意义；是环境管理目标的基本依据，是水环境观规划的主要环境约束条件，也是污染物总量控制的关键参数。2 濠河概况濠河位于江苏省南通市中心，全长约14.96 km，水域面积约64.53 ha，最宽处达215 m，最窄处仅10余米，整个水系曲折迂回，呈
2、“ 8”字型（或 “倒葫芦形”），主要依靠长江通吕运河引水补给，北土山泵站位于濠河地势最高的北 端，引用水提升后通过明渠自流输水，在新乐桥处 汇入濠河，泵站流量为6 m3/s，每天24h不间断向濠河引水。濠河正常水深控制在2.75 m（即正常水位为4.5 m），正常水位下蓄水量1.38105 m3，出水由五条通道：1.经由新西被闸、任港河，通过任港闸站排水入 江；2.经青年路涵洞、姚港河，由姚港闸站排水入江；3.经棉机河涵闸、棉机河、城南涧河、西山北河入海港引河，经由小姚港涵闸排水入江；4.经灰堆坝闸、南川河入海港引河，经由小姚港涵闸排水入江；5.经文峰坝闸、八窑河、通甲河入海港引河，经由小姚
3、港涵闸排水入江。濠河地势低平、引水线路长，水流缓慢，明显的湖泊水力特征导致环形滞污，水质常年徘徊在类之间，生态和景观效应有不同程度下降。为改善濠河水质，须定量分析计算濠河水环境容量。3 濠河水环境容量的计算考虑到支撑数据的可获取性和实际评价的精度要求，采用解析法计算濠河的水环境容量。3.1 基本控制方程对濠河水域（控制体）水质组分应用质量守恒定律，有：dM/dt= Min-Mout （1） 式中，dM/dt为濠河水体中水质组分的质量随时间的变化；Min为单位时间内流入濠河的水质组分质量；Mout为单位时间内流出濠河的水质组分质量。3.2 边界条件和自净参数3.2.1 濠河水域最大污染限量参照地
4、表水环境质量标准，目前濠河处于IIIV类之间。若为V类水质，将严重影响濠河周边生态环境。因此，将V类水质标准作为濠河水体的最大污染限量值。3.2.2 濠河水域污染物降解系数污染物的降解系数体现了受纳水体的自净能力，污染物的转化和衰减一般遵循一阶动力学反应 dC/dt = -KC (2)其中 K=t-1lnC0C式中，C为污染物浓度，mg/L；t为污染物水力驻留时间，C0为上游断面污染物浓度，mg/L；K值一般通过水团追踪试验、实测资料反推、类比法和分析借用等方法确定，由于濠河与苏州河水系所在区域的水文气象条件类似，社会经济发展水平相当，环境整治历史相似，且苏州河的长期监测数据丰富，降解系数范围
5、相对稳定，因此主要引用苏州河水系K值。3.2.3 濠河水体纳污情况濠河水体纳污情况。濠河水域主要为点源污染，共有23个排污口（排污量大的有14个，排污量中等的有3个，排污量小的有6个）。选取九湖码头北侧与中医院南侧两个具有代表性的排污量大的点位分别进行取样，每次排污时取1L水样，将15d收集到的污水分别进行化验测量，求15d平均值，最后将两个大流量排污点指标平均，得到大排污口排放指标。受限于样本数量，在计算时，对其他排污口进行估算，设排污量中等的排污口为排污量大的排污口排污总量的2/3，排污量小的排污口排污量为排污量大的总量的1/3， 用实测大排污口污染物指标乘以加权系数（142/3361/3
6、）/23，计算求得加权平均的濠河各污染物排污口指标。3.3 水环境容量计算模型濠河具有明显的湖泊水利特征，在水质模型中，湖泊可以看作是一个完全混合反应器。忽略蒸发的水量损失，将式（1）写成适用于濠河的通用水质公式为： VHdC/dt = CYQY + CWQW - CQP+ SC - KCVH （3）式中，VH为濠河的水体体积，m3；CY为引水水体中水质组分浓度，mg/L；QY为引水流量，m3/s；CW为排入濠河的污水中水质组分浓度，mg/L；QW为排入濠河的污水流量，m3/s；QP为排出濠河水体的流量，m3/s；SC为源汇项，g/s，源取正值，汇取负值。将QY+QW=QP代入式（3），得到用
7、于分析水环境容量与污染物来源关系的公式为：VHdCdt=CY-CQY+CW-CQW+SC-KCVH (4)考虑濠河保持正常控制水深，稳定引水，水流达到恒定状态的工况，即dC/dt = 0，若给定最大污染物限值C = CMAX,由公式（4）得到最大排污量QW=QWMAX的计算公式为QWMAX=(KCMAXVH-SC+CMAXQY-CYQY)/(CW-CMAX) (5)当排污量QW给定时，由式（4）可得水质组分浓度的计算公式为C=CYQY+CWQW+SCQB+QW+KVN3.4 确定水环境容量根据濠河所处环境状况及历年来濠河水质情况，选取常规的五个水质指标COD、氨氮、TP、TN和BOD作为特征指标计算濠河的水环境容量。当环境管理目标限定为V类时，在式（5）中 设定CMAX = C V类水 ，计算所得的各水质组分对应的最大排污流量QWMAX。
