水域納污能力計算中有關水文參數問題的解決方法

邢壽文 方城

摘要：在水資源保護中，對于計算水域納污能力涉及到的無水文資料河流和特殊流域，缺乏水文條件相關參素的計算，本文針對不同河流特性，提出了不同解決建議。

關鍵詞：納污能力;設計水文條件;流量;流速

中圖分類號：X11 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）12-0-02

Abstract：In the protection of water resources， for the rivers and special basins without hydrological data， which are involved in the calculation of water pollution carrying capacity， and lack of relevant parameters of hydrological conditions， this paper puts forward different solutions for different river characteristics.

Key word：Contamination capacity;Design hydrological conditions;Flow of rate;velocity of flow

影響河道納污能力的因素很多，其中水文設計條件中的流量、流速要素的準確性對納污能力計算成果起到非常重要的作用，然而現有的水文站網格局不可能完全滿足計算的需要，為了取得相對較為準確、可靠的成果，則必須對水文系列資料進行必要的分析整理，依據河流特性進行合理使用。本文就無資料河流和特殊流域進行一些探討。

1 河道流量計算方法

1.1 流域比擬法

在納污能力計算中，最為常見的問題是相關的功能河段缺乏水文站點，或水文資料系列無法滿足計算要求，在此種情況下當鄰近存在流域下墊面（流域面積、河流特性等標準）基本接近的站點時，進行比擬計算，流量根據面積比進行縮放，計算公式：

Q無=F無/F代×Q代

式中：Q無─無資料河段平均流量;F無─無資料河段流域面積;F代─代表站流域面積;Q代─代表站平均流量。

1.2 分汊河流流量計算

對于上游有控制站而本功能段缺乏相應資料的情況，根據多年各分支河段的分流比對上游控制站流量進行分配，計算公式：

Q支=B×Q控

式中：Q支─支流河段流量;Q控─控制站流量;B─分流比。

分流比的確定是解決問題的關鍵，然而由于分流比實測成果相對來說比較少，不可能在任何時候都給出分支流量成果來，并且分流比并不是一個確定的系數，而是隨著河流豐、平、枯的變化而變化，因此，必須結合有限的實測成果以及歷史調查資料進行分析，從而針對不同河流流量確定一個比較合理的分流系數。

1.3 閘壩河流流量計算

由于淮北地區枯季徑流量小，閘壩又層層攔蓄，實測流量幾乎年年都是0，以最枯月份流量資料作為水功能河段納污能力的計算資料，所得的各種保證率月平均流量都是0，因此，必須對此進行適當處理，才能計算。

考慮淮北地區的實際情況，對于閘壩少量漏水、引水等情況均不行測驗，當年內最枯月平均流量為0時，與實際發生有一定差距，以年內各月中“最小的非0值月平均流量”作為最枯月平均流量基本合理。

1.4 長江干流流量計算

1.4.1 全斷面流量計算

大通水文站是安徽省境內唯一長江干流水量控制站，具有長系列水文資料，長江安徽段主要支流（見表1），全斷面流量計算以大通為界，大通以上每個功能河段流量以大通站流量為基礎扣除主要支流來水;大通站以下每個功能河段流量以大通站流量為基礎疊加主要支流來水。

1.4.2 岸邊流量計算

長江干流來水量豐沛，歷年最小流量也在4620m3/s，因此如采用全斷面流量計算納污能力，其能力是相當大的，而依據擴散原理，沿江污水排放主要影響范圍集中在岸邊一定區域內，因此對長江干流納污能力的計算主要應僅考慮岸邊流量流速的影響。

長江干流各水質代表斷面均以大通水文站資料為基礎，求出對應保證率的月平均最小流量，根據長江干流不同斷面ADCP實測的流量成果，距岸邊不同距離的流量按實測的流量分配比例計算（見表2）。

1.5 皖南山區流量計算

皖南山區由于其獨有的自然地理和氣候條件，其流域產匯流具有特殊性，通過大量的實測水文資料分析發現，河道流量與流域面積具有相當好的相關關系，無論在豐水期還是枯水期，這一特點均表現明顯，因此，我們就利用這一特點建立皖南山區不同保證率流域面積—月最枯平均流量關系，通過查算即可完成流量計算工作。詳情見表3。

2 流速推求

流速成果在納污能力計算中同樣是一個非常敏感的因子，同時也是一個非常關鍵的水文要素，因流速的變化而引起的納污能力計算結果變化幅度遠高于流速的變化幅度，因此，對流速的確定，在納污能力計算中應給予高度重視。下面就具有代表性的河段的流速推求進行簡單的介紹。

2.1 具有豐富資料的河段

對于實測水位、流量、流速的資料比較豐富的河流或功能區，繪制水位—流量關系曲線、水位—面積關系曲線，根據設計流量推求設計水位和相應的斷面面積A，用下面的公式計算斷面平均流速V，V=Q/A。

2.2 無資料的河段

無流速、斷面資料時，采用實測或下式計算斷面平均流速：

V=αQβ

式中：α─隨河床大小而變的系數;β─綜合指數，取0.4左右。

2.3 長江干流功能區

長江干流岸邊流速計算時，假定各斷面流量流速呈單一關系線，即流量增加流速增大，采用控制站流量—流速關系，推求各功能河段平均斷面流速，岸邊流速根據實測岸邊流速比例系數進行調整。

與多年平均流量相對應的流速，用多年平均流量除以與多年平均水位相對應大斷面面積進行計算。

2.4 具有河道特征資料

對無實測流速資料但有斷面、河道比降及糙率資料的河段，利用曼寧公式，進行流速推求：

V=1/n*R2/3S1/2

式中：V─斷面平均流速;S─比降;n─糙率;R─水力半徑，m。

3 結語

水體的納污能力是指在水域使用功能不受破壞的條件下，受納污染物的最大數量，即在一定設計水量條件下，滿足水功能區水環境質量標準要求的污染物最大允許負荷量。其大小與水功能區范圍的大小、水環境要素的特性和水體的凈化能力、污染物的理化性質有關。本文僅就影響河道納污能力因素中關于水文設計條件中的流量、流速要素處理計算提出來不同解決方法，旨在對水域納污能力計算結果有所幫助。

參考文獻

[1]張夢倩.含有導數的智能優化算法求解水文水質參數優化問題[D].西安：長安大學，2018.

[2]牟真.滄州市納污能力計算與分析[J].中國水能及電氣化，2019（06）：47-53.

收稿日期：2019-09-23

作者簡介：邢壽文（1973-），男，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為水文水資源勘測及分析。