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河流水环境容量计算方法不安全因素分析

作　者: 于雷
导　师: 吴舜泽
学　校: 中国环境科学研究院
专　业: 环境科学
关键词: 水环境容量计算不安全因素水质模拟水环境管理
分类号: X52
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

作为我国最重要的环境管理制度之一，水污染物排放总量控制的实施，能极大促进污染减排，减缓目前严重的地表水环境污染问题。准确计算水环境容量是顺利实施总量控制的基础，合理的计算方法则是准确计算水环境容量的保证。论文简要回顾了我国容量研究应用的发展历程，并指出其中存在的问题，展望其未来发展方向。针对一般地表河流，本文详细归纳总结了包括零维、一维及二维在内的水质模型和对应的传统容量计算方法。论文识别传统计算方法中的不安全因素，借助微积分等数学理论方法，兼顾水质模拟的客观规律与水环境管理的实际要求，校正不安全因素。研究表明，目前容量计算方法中不安全因素，主要是水质模拟中对水环境管理的实际要求考虑不足。单一排污口、集中排污的初始假定比多个排污口、均匀排污的初始假定更适用于容量计算；宽阔河流中并非全部水体参与污染物稀释自净，论文提出对相应的零维和一维容量计算初步结果进行基于混合区的不安全系数(0～1，主要随宽深比和河宽变化)修正；假定控制断面水质达标反推排污断面混合浓度的计算方式，不仅会导致全河段水质超标，也有可能导致混合浓度超标幅度过大，论文以计算河段纵向平均浓度达标为条件求得河长达标比例设计要求(推荐值0.6)，以排污口断面平均稀释度满足一定要求为条件求得计算单元长度设计要求(与多因素相关)，并依此分段计算一维容量；二维混合区允许范围缺乏明确的技术规范，论文给出推荐的单个混合区允许范围(横向不超过1／3河宽，纵向不超过1200m)，并以岸线平均浓度达标为条件确定多个混合区纵向总长度不应超出所属河段岸线总长的35％，据此提出考虑容量利用率设计要求的二维容量算法。基于以上的研究成果，本文选取三个实例进行研究，分别对应零维、一维、二维容量计算，取得了很好的效果。作为地表河流水环境容量实用计算方法方面的研究，本文的研究成果可为我国开展大尺度区域容量计算工作提供一定的参考依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-28
  1.1 水环境容量概念和内涵  9-13
    1.1.1 定义  9-10
    1.1.2 内涵  10
    1.1.3 基本特征  10
    1.1.4 影响因素  10-11
    1.1.5 分类  11-13
  1.2 水环境容量计算模型和方法  13-15
  1.3 水环境容量在水环境管理中的作用  15-16
  1.4 我国水环境容量研究应用回顾  16-20
    1.4.1 历程  16-18
    1.4.2 问题  18-20
      1.4.2.1 理论研究方面存在的问题  18-20
      1.4.2.2 应用实践方面存在的问题  20
  1.5 我国水环境容量研究应用展望  20-22
  1.6 水环境容量计算中不安全因素  22-26
    1.6.1 不安全因素定义  22
    1.6.2 不安全因素的表现  22-25
    1.6.3 不安全因素分析技术路线  25-26
  1.7 研究目的、意义和内容  26-28
    1.7.1 目的  26
    1.7.2 意义  26-27
    1.7.3 内容  27-28
第二章零维计算方法不安全因素分析  28-37
  2.1 零维水质模型和传统计算方法  28-30
    2.1.1 零维水质模型  28-29
      2.1.1.1 稀释混合模型  28
      2.1.1.2 河流的盒模型  28-29
    2.1.2 零维计算方法  29-30
      2.1.2.1 不分段的完全混合型方程解  29
      2.1.2.2 分段的完全混合型方程解  29-30
  2.2 零维计算方法中不安全因素识别  30-31
  2.3 零维计算方法中不安全因素校正  31-36
    2.3.1 不安全系数定义  31-32
    2.3.2 不安全系数求解思路  32-33
    2.3.3 不安全系数结果分析  33-36
  2.4 实例研究  36-37
第三章一维计算方法不安全因素分析  37-59
  3.1 一维水质模型及传统计算方法  37-39
    3.1.1 一维水质模型  37
    3.1.2 一维计算方法  37-39
      3.1.2.1 单一排放口，首断面排污  38
      3.1.2.2 多个排污口，均匀分布排污  38-39
  3.2 一维计算方法中不安全因素识别  39-41
  3.3 一维计算方法中不安全因素校正  41-53
    3.3.1 河长达标比例设计要求  42-46
      3.3.1.1 断面达标与河段达标  42-43
      3.3.1.2 典型情景河长达标比例分析  43-45
      3.3.1.3 河长达标比例设计要求确定  45-46
      3.3.1.4 考虑河长标比例设计要求的容量计算方法  46
    3.3.2 水质超标幅度和计算单元长度设计要求  46-50
      3.3.2.1 稀释度和设计初始稀释度  47-48
      3.3.2.2 水质超标幅度和计算单元长度设计要求确定  48-50
    3.3.3 基于混合区的河宽不安全系数  50-53
      3.3.3.1 河宽不安全系数求解思路  50
      3.3.3.2 河宽不安全系数结果分析  50-53
  3.4 一维校核方法研究  53-57
    3.4.1 典型条件下一维反向极值求解  53-56
    3.4.2 一维校核思路  56-57
      3.4.2.1 一维正向计算结果的校核思路  56-57
      3.4.2.2 一维反向计算结果的校核思路  57
  3.5 实例研究  57-59
第四章二维计算方法不安全因素分析  59-71
  4.1 二维水质模型和传统计算方法  59-62
    4.1.1 二维水质模型  59
    4.1.2 二维计算方法  59-62
      4.1.2.1 单个排污口，集中排污方式  59-60
      4.1.2.2 多个排污口，均匀排污方式  60-62
  4.2 二维计算方法中不安全因素识别  62-63
  4.3 二维计算方法中不安全因素校正  63-70
    4.3.1 总体环境容量与岸边环境容量  63
    4.3.2 混合区允许范围的规定  63-69
      4.3.2.1 混合区概念和允许范围  63-65
      4.3.2.2 单个混合区允许范围的规定  65-67
      4.3.2.3 多个混合区允许范围的规定  67-69
    4.3.3 考虑容量利用率设计要求的容量计算方法  69-70
  4.4 实例研究  70-71
第五章结论和建议  71-73
  5.1 结论  71-72
  5.2 建议  72-73
参考文献  73-75
致谢  75-76
作者简历  76

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