線狀污染源對河流水質模型的影響

袁冬冬

(安徽省淠史杭灌區管理總局設計院，安徽 合肥 230088)

實際工作中,一般多依據河流水質實測數據,采用經典1維穩態水質模型進行的參數求解;在河流水質模型中,地下水補給作用相當于一個入河線源,借助文獻[1]、[2]的研究成果,討論線源對河流水質模型及模型參數求算的影響。

1 基礎水質模型

(1)

其中,x是計算點至初始斷面的距離/m,v為水流流速(m/s)。

式(1),所描述的溶質濃度沿河衰減方程,被廣泛應用于中小河流水質計算中。

2 線源影響下的水質模型

根據文獻[1]、[2]的研究方法,在入河線源影響下再,增加2個假設條件:④ 入河線源的入河水量為q(一般規定,入河水量相當于地下水被給河流水量,在模型中為正;入河水量q,按單寬流量處理,m3/s.km;);⑤ 入河線源在入河流時的水質濃度cg(mg/L),沿河處處相等且不隨時間變化。這樣在基礎水質模型條件上,形成的② ～⑤ 條件組合,則是在入河線源影響下的一維河流水質模型。

入河線源沿途持續補給,在河流斷面x處的河水流量已變為Q+qx;如無入河線源影響,則在河流斷面x處的溶質通量Ws=Q×cs(x)。在入河線源作用的影響下,斷面x處的河水實際水質濃度為c(x);由混合稀釋模型,有:

(2)

式(2)就是在入河線源作用下,河流水質濃度沿河變化的計算公式。應指出,式(2)是以原河流水質一維穩態移流模型為基礎,考慮了入河線源補給河流后的衰減作用,通過迭加、混合所獲得的;根據文獻[1]、[2],(2)式是一種新的穩態移流公式。

3 入河線源的影響分析

3.1 入河水量影響的計算方法

入河線源對河流溶質衰減過程的影響,可借助入河線源濃度為零時(Cg0=0)的規律來反映。入河線源入河水量的大小,可由α來體現;a=qx/(Q+qx)。

不考慮入河線源影響的條件下,直接利用初始斷面的水量、流速、水質濃度,采用式(1)計算,其計算值記為k※;在線源入河水量影響下,利用式(2)可計算出k。

由此,形成的計算誤差為Δk, Δk=k-k*:

(3)

3.2 實例分析

長河屬長江一級支流,以長河上游一支流店前河為例。該河,位于岳西縣境內,屬山區河流。自店前鎮至下游周家河水文站,河流干流長約10km;在95%的干旱年份流量最小月份(2008-01月),店前鎮處流量為2.16 m3/s,基流量約0.01m3/s.km;

由上述基礎數據,基流入河強度為q=0.21m3/s.km;則,α=1.32×10-3km-1;由式(3),Δk=4.4×10-3d-1。k(CODmn、氨氮)的實驗值多為1.0×10-2～2.0×10-2d-1,這就意味著用式(1)計算k,將產生44.0%～22.0%的相對誤差。

4 結束語

在上述研究入河線源對河流水質運移的影響過程中,形成如下認識:① 在入河線源不可忽略的條件下,是否較準確地認識入河線源作用,對河流水質模型的應用質量,可能形成明顯影響;② 入河線源,在使河道水量變大進而對河道水質起到稀釋作用的同時,入河地下水體中的水質濃度也將發生衰減;這兩者的共同作用,不等于兩者獨立作用過程的簡單疊加。