[發明專利]一種小流域河流污染物最大負荷量超標快速應急計算方法

有效

• 申請號: 201810856636.4
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109086517B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 于魯冀;趙雪霞;王燕鵬;梁亦欣;鐵文利;李嘉;陳帥
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 陳卿

1.一種小流域河流污染物最大負荷量超標快速應急計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)以小流域河流出水口斷面多年日均流量數據為基礎，按從大到小的順序排列，計算大于或等于某一流量所占比例，繪制流量和對應所占比例關系連線圖，即為流量歷時曲線：

P_Q＝n/N 式(1)

式1中，P_Q為超出對應日均流量Q的百分比，％；n為大于或等于日均流量Q的個數；N為多年日均流量總個數；

依據GB3838-2002《地表水環境質量標準》，將小流域入河污染物Ⅰ～Ⅴ類標準水質目標值乘以流量歷時曲線，得到入河污染物最大日負荷，繪制污染物最大日負荷和日均流量Q條件下對應所占比例關系連線圖，即為負荷歷時曲線：

L＝KQC 式(2)

式2中，L為日均流量Q下最大日負荷，單位為t/d；K為單位換算系數，0.0864；Q為對應的日均流量值，單位為m³/s；C為指定地表水環境質量標準類別下入河污染物水質目標濃度值，單位為mg/L；

(2)結合小流域河流歷史資料數據，排查流域范圍內污水處理廠入河排污口位置，并收集梳理污水處理廠同步在線監測水文水質數據，累計匯總監測周期范圍內入河污染物實際負荷量；

(3)給定任一指定日期日均流量Q數據，利用小流域出水口斷面的流量歷時曲線，得到超出對應日均流量Q的百分比，再利用負荷歷時曲線，讀出入河污染物最大負荷量；

(4)在給定小流域河流出水口斷面任一指定日期日均流量Q數據條件下，對比入河污染物最大日負荷量和實際日負荷量數值大小，當入河污染物實際日負荷量小于等于最大日負荷量，污染企業維持原污染物排放入河現狀；當入河污染物實際日負荷量大于最大日負荷量，計算需要的污染物削減量，依據各污染企業污染物實際入河量占比，對各污染企業污染物入河量進行等比例削減；在各污染企業污染物入河量不可削減的情況下，結合小流域實際調水閘分布情況，計算調水量，適時調水，防止小流域河流污染物最大負荷量超標；

所述的給定小流域河流出水口斷面任一指定日期日均流量Q數據，以此數據計算小流域出水口斷面不同水質目標條件下污染物最大日負荷量和實際日負荷量，進行對比分析，當實際日負荷量小于等于最大日負荷量，維持污染企業的正常排放；當實際日負荷量大于最大日負荷量，確定受污染河段，對污染企業污染物排放入河量進行等比例削減和調水；依據小流域范圍內各污水處理廠污染物排放入河量占比，對污水處理廠污染物排放入河量進行等比例削減，即先依據各污水處理廠污染物排放濃度和排放標準，核實是否有污水處理廠超標排放，若有，則需要對污水處理廠加以嚴格控制，若無超標排放現象發生，則需要依據各污水處理廠排放入河量占比，等比例削減污水處理廠污染物排放入河量；然后，在實際污水處理廠污染物不可以削減時，需要考慮調水，使小流域污染物排放入河量在水體最大允許的范圍之內；依據對應位置關系，建立小流域入河污染物物料平衡關系式：

式中，Q₀為小流域進水口斷面流量值，單位為m³/s；Q₁為入河排污口1流量值，單位為m³/s；Q_A為入河排污口1所在位置處流量值，單位為m³/s；Q_調為調水口流量值，單位為m³/s；Q_B為調水口所在位置處流量值，單位為m³/s；Q為小流域出水口斷面流量值，單位為m³/s；C₀為小流域進水口斷面污染物濃度值，單位為mg/L；C₁為入河排污口1污染物濃度值，單位為mg/L；C_A為入河排污口1所在位置處污染物濃度值，單位為mg/L；C_調為調水口污染物濃度值，單位為mg/L；C_B為調水口所在位置處污染物濃度值，單位為mg/L；C為小流域出水口斷面不同水質目標條件下污染物濃度值，單位為mg/L；x₁為小流域進水口斷面至入河排污口1所在位置距離，單位為m；x₂為入河排污口1所在位置至調水口所在位置距離，單位為m；x₃為調水口所在位置至小流域出水口斷面距離，單位為m；k為此河段污染物衰減系數，單位為d^-1；u為此河段平均流速，單位為m/s；

調水量為：

衰減系數k的確定依據經驗系數法和利用無排污口和支流匯入河段污染物監測數據進行計算兩種方法確定，流速數據在調研現場用流速測定儀測得；

利用無排污口河段污染物監測數據計算衰減系數，計算公式如下：

式中：C為無排污口和支流匯入河段末端斷面污染物監測濃度，單位為mg/L；k為此河段污染物衰減系數，單位為d^-1；x為此河段長度，單位為m；u為此河段平均流速，單位為m/s；代入式(4)、式(5)，得小流域河流實際需要調水量計算公式：

式中，Q₀為小流域進水口斷面流量值，單位為m³/s；Q₁為入河排污口1流量值，單位為m³/s；Q_調為調水口流量值，單位為m³/s；Q₂為入河排污口2流量值，單位為m³/s；Q₃為入河排污口3流量值，單位為m³/s；Q₄為入河排污口4流量值，單位為m³/s；Q₅為入河排污口5流量值，單位為m³/s；Q為小流域出水口斷面流量值，單位為m³/s；C₀為小流域進水口斷面污染物濃度值，單位為mg/L；C₁為入河排污口1污染物濃度值，單位為mg/L；C_調為調水口污染物濃度值，單位為mg/L；C₂為入河排污口2污染物濃度值，單位為mg/L；C₃為入河排污口3污染物濃度值，單位為mg/L；C₄為入河排污口4污染物濃度值，單位為mg/L；C₅為入河排污口5污染物濃度值，單位為mg/L；C為小流域出水口斷面不同水質目標條件下污染物濃度值，單位為mg/L；x₁為小流域進水口斷面至入河排污口1所在位置距離，單位為m；x₂為入河排污口1所在位置至調水口所在位置距離，單位為m；x₃為調水口所在位置至入河排污口2所在位置距離，單位為m；x₄為入河排污口2所在位置至入河排污口3所在位置距離，單位為m；x₅為入河排污口3所在位置至入河排污口4所在位置距離，單位為m；x₆為入河排污口4所在位置至入河排污口5所在位置距離，單位為m；x₇為入河排污口5所在位置至小流域出水口斷面距離，單位為m；k為此河段污染物衰減系數，單位為d^-1；u為此河段平均流速，單位為m/s；

依據調水量的實際計算公式(6)，計算所需調水量，使此小流域污染物排放入河量在水體允許的污染負荷范圍內。