一个黑箱模型-环境容量和总量控制分析

珊溪水利枢纽 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 饮用水源环境容量和总量控制分析 季文锦    温州市环境保护 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 科学研究院 摘要：珊溪水利枢纽工程是浙江省第二大水利工程，以饮用为主要功能，兼防洪、发电、农业灌溉等，是温州市主要的用水水源，本文通过流域内的调查，摸清了污染源状况，利用物质平衡模型即“黑箱”模型，进行了流域COD、TN、TP的环境容量分析和总量控制计算。 主 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 词：珊溪水利枢纽工程饮用水源、“黑箱”模型、环境容量、总量控制、COD、TN、TP 水环境容量分析和总量控制是饮用水源保护的重要措施，国内曾对三峡水库、杭州青山水库、黄河孟津——花园口河段等进行过水环境容量的研究，基本是通过建立一维水流水质数学模型、平面二维和水平分层三维紊流模型等进行计算，计算过程烦琐，参数难以获得。本文以物质质量平衡模型对珊溪水利枢纽工程饮用水源进行COD、TN、TP等污染物的环境容量和总量控制分析。 珊溪水利枢纽工程包括珊溪水库、赵山渡水库以及泗溪、玉泉溪等溪流，属于山溪性水库，以饮用为主要功能，流域内污染物以农业农村面源产生的COD、TN、TP为主，这些污染物进入水库对其水质影响较大，同时又是水库富营养化的制约因子。 1、水文特征 (1)河流水文特征 珊溪水库位于飞云江流域上游，坝址以上集水面积1529km2，主要支流有司前溪、洪口溪、莒江溪和峃作口溪，集水面积分别 为154 km2、360 km2、178 km2和289 km2。集水区山高林密，河道两岸坡势陡峻，平均坡降3‰~15‰，属典型的山溪性河道。随着珊溪水库的建成，坝址以上支流大部分成为库区。 赵山渡水库位于飞云江中游，坝址以上集水面积2302 km2，其中珊溪坝址~赵山渡坝址区间集水面积773 km2，占总集水面积的33.6%。区间支流主要有泗溪和玉泉溪，集水面积分别为244.2km2和275.1km2，占区间集水面积的31.6%和35.6%。入库径流主要由珊溪水库下泄流量和泗溪、玉泉溪两条支流控制。 珊溪水库坝下至赵山渡区间飞云江干流河道渐趋平缓，河面逐渐开阔，河滩地宽度加大。但泗溪、玉泉溪等支流仍是坡陡流急的山溪性河道，水位暴涨暴落，流速较快。 (2)水库水文特征 珊溪水库多年平均入库径流量18.6亿m3，水库正常蓄水位142m时，相应库容为12.91亿m3，水库水面积约为36km2；水库死水位117m时，相应死库容5.95亿m3，水库回水至司前镇，回水长度约35km，是典型的狭长型河道水库。 赵山渡水库多年入库年径流量28.0亿m3，水库正常蓄水位22.0m时，相应库容3263万m3，水库水面积4.9 km2；水库死水位21.0m时，相应死库容2804万m3。水库调节库容仅459万m3，回水长度约14km，是典型的日调节河道型水库。 2、计算模式 根据物质质量平衡原理，一个水体内物质运动可简化为“黑箱”模型进行分析，该模型即物质平衡模型： …………………① 式中：K—污染物综合消减系数(l/d) Q1、Q2—上游断面流入和下游断面流出水体的流量(m3/s) C1、C2—上游断面入流和下游断面流出水体的污染物浓度(mg/l) qi、Ci—流域内污染源的排水量和污染物浓度(m3/s,mg/l) 根据上式推导： 水体的环境容量： ……………………………② 出流污染物浓度为： ……………………………③ …………………………………④ 式中：W——环境容量（g/s） Cs——水质目标控制值（mg/L） 3、水质单元确定 珊溪水库作为赵山渡水库的龙头调节水库，对赵山渡水库水质和供水水质起着相当大的调节控制作用。 为确保赵山渡水库供水水质安全，首先应提高珊溪水库水质的保证率；同时，对泗溪、玉泉溪等其它入库污染源进行控制，因此环境容量分析水质单元分为珊溪水库、赵山渡水库、珊溪水库坝下至赵山渡水库区间（以下简称赵珊区间）飞云江干流、泗溪和玉泉溪。 4、控制断面 赵山渡引水工程直接从赵山渡坝前取水，因此以赵山渡水库坝前断面为主要控制断面；珊溪水库作为赵山渡水库的龙头调节水库，对赵山渡水库水质也起着相当大的调节控制作用，也以坝前断面作为控制断面，泗溪、玉泉溪、赵珊区间飞云江干流入库水质对赵山渡水库水质有影响，因此以其入库处断面为控制断面。 5、定量化问题 （1）．水源保护区划分 根据《珊溪水利枢纽工程饮用水源保护区划分 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 》，流域内各级饮用水源保护区划分如下： 1）一级保护区 赵山渡水库坝址到峃口大桥处的水域及其两岸纵深200米范围以内的陆域。 2）二级保护区 珊溪水库水域及其正常蓄水位以上第一道山脊以内陆域（最小纵深不小于50米）。飞云江干流：峃口大桥至珊溪水库坝址河段水域及其两岸纵深50米范围以内的陆域。飞云江支流：泗溪与飞云江干流交汇处至上游官渡桥（大峃镇下游约4.3公里）处河段水域及其两岸纵深50米范围以内的陆域；玉泉溪与赵山渡水库交汇处至上游金埠大桥（玉泉溪与东溪交汇处，玉壶镇下游约2公里）河段水域及其两岸纵深50米范围以内的陆域。 3）准保护区 除一级保护区、二级保护区以外的珊溪水利枢纽工程集雨区范围均为准保护区。 （2）定量化问题 根据浙江省水环境功能区划和水源保护区划分的要求，Cs水质目标控制值泗溪按《地表水环境质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》GB3838-2002Ⅲ类水，N1.0mg/l，P0.050mg/l，高锰酸盐指数6mg/l。赵山渡水库、珊溪水库、赵珊区间飞云江干流、玉泉溪按Ⅱ类水，N0.5mg/l，P0.025mg/l，高锰酸盐指数4mg/l。根据往年常规监测珊溪水库、泗溪、玉泉溪等流域上游入流污染物浓度N、P、高锰酸盐指数接近Ⅰ类水质标准，故以Ⅰ类水质标准作为珊溪水库、泗溪、玉泉溪、赵珊区间、赵山渡水库 的入流浓度，N0.2mg/l，P0.01mg/l，高锰酸盐指数2mg/l。对于不同单元之间，下单元 入流按上单元的 水质目标上限作为入流浓度。赵珊区间入流按珊溪水库 水质目标 。赵山渡水库入流包括泗溪、玉泉溪、赵珊区间入流。根据水源保护区的划分和规定，珊溪水库、赵珊区间、赵山渡水库的水域和水域周围分别成为二级和一级保护区，现状污染源状态下，预测水质结果低于 水质目标上限时，由于控制污染源，不再发展新的污染源，故水质不可能再达到或超过 水质目标上限，出下断面水质按预测值，应低于 水质目标上限。 6、 K值的计算 各个水体单元的污染源如表由两部分构成。一为点源，主要为城镇集中区生活污水、宾馆、饭店、医院、工业等污染物排放，为定常均衡排放，各水期源强均衡；二为面源，包括散居村民生活污水、畜禽散养排污、化肥农田径流、水土流失和城镇地表径流所携带COD、TN、TP流失，根据<<千鸟湖环境污染和生态保护控制研究>> 成果，面源源强入水体量与降水量成正比，因此根据2002年各水期降水量 按比例 各 单元不同水期的面源源强。 表1      2002年污染源强表 控制单元 点源源强(t/a) 面源源强(t/a) 丰水期源强(g/s) 平水期源强(g/s) 枯水期源强(g/s) TP 泗溪 38.5 25.49 2.458 2.062 1.531 玉泉溪 13.503 20.37 1.418 1.102 0.677 赵珊区间 32.07 20.26 2.000 1.686 1.263 珊溪水库 70.31 60.07 5.147 4.215 2.963 赵山渡水库 6.213 10.68 0.716 0.550 0.327 TN 泗溪 226.65 422.76 27.743 21.183 12.373 玉泉溪 79.54 266.54 15.487 11.351 5.796 赵珊区间 188.76 242.47 17.770 14.008 8.955 珊溪水库 245.26 746.78 44.100 32.513 16.950 赵山渡水库 36.58 150 8.456 6.129 3.00 高锰酸盐指数 泗溪 607.26 309.9 34.291 29.483 23.024 玉泉溪 209.01 169.61 14.86 12.234 8.699 赵珊区间 494.34 194.07 25.082 22.071 18.026 珊溪水库 530.04 530.17 42.567 34.341 23.292 赵山渡水库 95.713 83.695 7.100 5.802 4.057               根据2002年的污染源强，径流量、水质利用公式④计算五个单元丰水期、平水期、枯水期的K值，计算结果如表 表2            K值表      控制单元 丰水期 平水期 枯水期 TP 泗溪 0.494 0.596 0.697 玉泉溪 0.272 0.204 0.642 赵珊区间 0.065 0.496 0.702 珊溪水库 0.769 0.871 0.900 赵山渡水库 0.060 0.645 0.655 TN 泗溪 0.040 0.515 0.625 玉泉溪 0.475 0.209 0.339 赵珊区间 0.361 0.513 0.491 珊溪水库 0.005 0.239 0.797 赵山渡水库 0.248 0.241 0.564 高锰酸盐指数 泗溪 0.276 0.435 0.482 玉泉溪 0.135 0.098 0.287 赵珊区间 0.0004 0.031 0.044 珊溪水库 0.002 0.0001 0.218 赵山渡水库 0.304 0.312 0.348           各水期各 单元K值不同。 流域内TP的K值为0.060—0.900，除赵珊区间和赵山渡水库丰水期K值较小外，流域内各 单元各水期的K值为0.204~0.900 ，各 单元不同水期的K值变化为：丰水期<平水期<枯水期。流域内 TN的K值为0.005~0.797，除泗溪和珊溪水库丰水期K值较小外，流域内各单元各水期的K值为0.210~0.797 ，各 单元不同水期的K值变化为：丰水期<平水期<枯水期。流域内高锰酸盐指数的K值为0.0001~0.482，赵珊区间和珊溪水库K值较小，大多数为0.0001~0.0447，泗溪、玉泉溪和赵山渡水库K值为0.0987~0.482。 7、环境容量分析 （1）入流浓度计算 选取流域内多年平均降雨量和各单元多年平均径流量如表3和表4。 表3    多年平均降雨量 水 期 比例(%) 丰水期 51.28 平水期 34.93 枯水期 12.97 年 总 100     表4      多年平均流量表    单位：m3/s 控制单元 丰水期流量 平水期流量 枯水期流量 泗溪 15.55 10.075 3.05 玉泉溪 17.525 11.325 3.425 峃珊区间 106.85 69.3 20.9 珊溪水库 96.175 62.8 18.275 赵山渡水库 146.05 94.7 28.55                 （2）入流浓度选取 继续阅读