3 算例_雒文生水文水环境文选-QQ阅读男生轻小说网

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3　算例

某河段如图2所示，在A断面下游x1=2km处有一排污口，现根据实测的A断面流量、流速、水温、BOD5、DO资料和调查监测的B断面处的排污资料，模拟B下游X2=35km处C断面的BOD5、DO浓度变化的随机过程和概率分布曲线。

3.1　建立该河段BOD5、DO的确定性水质模型

由该河段水质监测资料分析，BOD5、DO浓度L、O的计算可用式（3）所示的Streeter-Phelps模型。其中的参数：河段平均流速u、饱和溶解氧浓度Os、BOD5的降解速率系数K1，大气对水体的复氧系数K2由式（4）计算。

3.2　有关因素概率分布特征及函数类型分析

根据A断面实测的流量、水温、BOD5、DO资料和调查监测的B断面排污资料，计算和确定它们的统计参数和概率分布类型。

1.A断面各月平均流量

按式（6）～式（9）、式（12）求得每月的月平均流量均值、均方差SQj、离势系数CvQj，偏态系数CSQj，及j-1月与j月平均流量间的自相关系数rQj，见表1，其分布为式（10）描述的皮尔逊Ⅲ型分布。

2.A断面月平均水温

按式（6）～式（9）、式（12）计算每月的月平均水温均值Tj、均方差STj，离势系数CVTj，偏态系数CSTj，一阶自相关系数rTj于表2中。CSTj甚小，近似取零，故概率分布为式（5）描述的正态分布。

表1　A断面各月平均流量统计参数表

表2　A断面各月平均水温统计参数表

3.A断面月平均BOD5浓度及DO浓度

BOD5、DO观测资料较少，类似上述计算，分析得各月BOD5、DO的月平均浓度均值见表3，均方差、一阶自相关系数各月相近，对BOD5各月取SLj=0.85mg/L，rLj=0.41；对于DO，各月取Soj=0.65mg/L，roj=0.52，它们的概率分布近似取正态分布。

4.在B断面处的排污流量与BOD5浓度

在B断面处排入河段的污水，主要是工厂排污，其流量及浓度都比较稳定，根据调查分析，各月排污流量均值，其均方差Sqj=0.15m3/s，各月污水流量的BOD5浓度均值，其均方差SLqj=0.25mg/L。它们的一阶自相关系数均取零，概率分布均为正态分布。污水处于缺氧状态，溶解氧浓度取零。

表3　A断面月平均BOD5浓度及DO浓度　单位：mg/L

3.3　各有关因素变化过程的随机模拟

1.A断面月平均流量过程

将表1中各月的、SQj、CSQj、rQj作为、Sxj、Cxj、rxj代入式（14），并以Qij作为xij，即可得到A断面1—12月的各月平均流量Qij模拟模型，再由式（13）连续模拟50年的逐年逐月随机数tij，依次循环地代人这些模型，即可模拟A断面50年逐月平均流量QA（t）。

2.A断面月平均水温变化过程

由表2所列各月平均水温统计参数值，类似上步那样，可由式（11）建立A断面1—12月各月的平均水温Tij模拟模型，同时利用式（13）生成50年连续各月的随机数tij，依次循环地输入这些模型，从而模拟出A断面50年的逐年逐月平均水温过程TA（t）。

3.A断面月平均BOD5浓度及DO浓度变化过程

应用上步第3项分析的逐月BOD5浓度和DO浓度统计参数值和概率分布类型，类似模拟月平均水温过程那样，模拟得A断面50年的逐年逐月BOD5和DO浓度变化过程LA（t）、OA（t）。

4.B断面处的排污流量及浓度过程

由上步第4项分析的排污统计参数和概率分布类型，按式（11）模拟得B处排污的50年逐年逐月流量过程qB（t）及BOD5浓度过程Lq（t）。

5.河段u、Os、K1、K2变化过程

由上述模拟流量过程QA（t）和水温过程TA（t），代入式（4），模拟得出与Q、T同步变化的AB河段u、Os、K1、K2过程uA（t）、OsA（t）、K1A（t）、K2A（t）。

3.4　B断面的BOD5浓度及DO浓度过程模拟

1.B断面入流的BOD5、DO浓度过程

取x=2km，将上步模拟的诸因素变化过程LA（t），uA（t），OsA（t），OA（t），K1A（t），K2A（t）作为L0，u，Os，K1，K2的过程，同步输入BOD5、DO模型式（3a），式（3b）得B断面从上游入流的50年逐月BOD5、DO浓度过程。

2.B断面BOD5、DO浓度过程

将上面模拟的，代入式（16），从而模拟得到从B断面输向下游的QB（t）、uB（t），K1B（t），K2B（t）及LB（t），OB（t）。

3.5　C断面BOD5、DO浓度过程模拟

取x=35km，将B断面模拟的K1B（t），K2B（t），uB（t），LB（t），OB（t），OsB（t）=OsA（t）再次作为K1、K2、u、L0、O0、Os代入式（3），计算的L、O即是最终模拟的C断面50年的逐年逐月BOD5、DO浓度过程Lc（t）和Oc（t）。

模拟的B、C断面各月平均BOD5浓度及DO浓度列于表4，与表3相比较，可见月平均的BOD5浓度全年变化过程，主要由于汛期（5—10月）流量大、温度高，稀释能力和降解能力强，使较小；枯季相反，较大，在B断面因有机污水排入。使各月均大于，B断面以后，因长距离的降解作用，使C断面的各月均有明显下降，DO浓度的全年变化过程，汛期因水温高，饱和溶解氧浓度Os小，且有机物降解耗氧多，使DO浓度较低，枯季相反，相对略高。上下游相比，汛期的复氧作用大于有机物降解的耗氧作用，使下游各月的OC较上断面大；枯季相反，则比低。