[發明專利]一種冰封期水功能區納污能力計算方法

有效

• 申請號: 201510036674.1
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104615871B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 胡鵬;周祖昊;賈仰文;周娜;朱乾德;賀華翔;李海紅;劉盈斐;王鵬
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明專利涉及一種冰封期水功能區納污能力計算方法。

背景技術

按照《全國重要江河湖泊水功能區劃(2011-2030年)》，水功能區劃分為兩級體系。一級區劃在宏觀上調整水資源開發利用與保護的關系，協調地區間關系，同時考慮持續發展的需求；水功能一級區分四類，即保護區、保留區、開發利用區、緩沖區。二級區劃主要針對開發利用區來細化水域使用功能類型及功能排序，協調不同用水行業間的關系；水功能二級區將一級區劃的開發利用區具體劃分為飲用水源區、工業用水區、農業用水區、漁業用水區、景觀娛樂用水區、過渡區、排污控制區七類。各類型水功能區納污能力計算的總體要求如下：

(1)保護區和保留區

對于水質現狀已達到水功能區水質目標要求的,原則上是維持現狀水質不變,采用污染負荷法核定其納污能力。對于需要改善水質的,需要通過模型計算來核定其納污能力。

(2)緩沖區

對于水質較好,達到水功能區水質目標要求、用水矛盾不突出的緩沖區,采用污染負荷法,將現狀污染物入河量核定為其納污能力。對于水質較差需要改善水質,或存在用水矛盾的緩沖區,根據水質目標及設計水文條件,用納污能力計算值核定為其納污能力。

(3)開發利用區

開發利用區根據各二級水功能區的水文設計條件、水質目標和模型參數,按水質模型進行計算并核定出納污能力。

現有寒區流域水功能區納污能力計算方法以枯水期流量作為核定設計流量的依據，但沒有考慮寒區流域枯水期同時也是冰封期，而冰封期的河流冰封以及低水溫會對水體的自凈能力產生較大影響，從而影響了寒區流域水功能區納污能力。

發明內容

本發明專利的目的在于提供

一種冰封期水功能區納污能力計算方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、構建水功能區納污能力一維水質模型：

C_x——下斷面污染物濃度，mg/L；C₀——初始斷面的污染物濃度，單位mg/L；L——計算河段長度，單位m；u——設計流量下河道斷面的平均流速，單位m/s；K——污染物綜合衰減系數，單位1/s；p——污染物入河速率，單位g/s；Q——水功能區設計流量，單位m³/s；x——河段排污口距下斷面的縱向距離，單位m；

步驟二、計算河段最大納污能力：

令C_x＝C_s，解得計算河段最大納污能力為：

M＝[C_s-C₀exp(-KL/u)]·Q·exp(Kx/u)(5-3)

式中，C_s——下斷面污染物目標濃度，M——水功能區納污能力，單位g/s；

步驟三、污染物綜合衰減系數K的計算：

不同水溫條件下K值估算關系式如下：

K_t＝K₂₀·θ^(T-20)(5-4)

式中：K_t——T℃時的K值，單位1/d；T——水溫，單位℃，冰封期取值為0℃；K₂₀——20℃時的K值，1/d；θ——溫度系數，工業廢水一般在1.03-1.1的范圍內；

步驟四、設計流量下河道斷面的平均流速u：

其中，A為過流斷面面積，b為過流斷面概化為等腰梯形后的底寬，m為概化斷面的邊角余切值，h為過流斷面水深，R為水力半徑，以上各項參數均指能代表整個水功能區的平均值；n為曼寧系數；i為計算水功能區的平均坡降，Δz為水功能區上下斷面高程差，根據各水功能區上、下斷面所在子流域的高程數據作差求得；

步驟五，水功能區設計流量Q的計算方法：

根據步驟四中所得出的u值，得出，

Q＝uA＝u·(b+h·m)·h(5-5)

該方法還包括以下步驟：

曼寧系數計算方法

式中，n_c綜合糙率值；n_b和n_i分別為河床、冰蓋糙率值，其中河床糙率值可查閱流域水文年鑒，冰蓋糙率值一般在0.02～0.04左右。

有益效果：