线状污染源对河流水质模型的影响

袁冬冬

(安徽省淠史杭灌区管理总局设计院，安徽 合肥 230088)

实际工作中,一般多依据河流水质实测数据,采用经典1维稳态水质模型进行的参数求解;在河流水质模型中,地下水补给作用相当于一个入河线源,借助文献[1]、[2]的研究成果,讨论线源对河流水质模型及模型参数求算的影响。

1 基础水质模型

(1)

其中,x是计算点至初始断面的距离/m,v为水流流速(m/s)。

式(1),所描述的溶质浓度沿河衰减方程,被广泛应用于中小河流水质计算中。

2 线源影响下的水质模型

根据文献[1]、[2]的研究方法,在入河线源影响下再,增加2个假设条件:④ 入河线源的入河水量为q(一般规定,入河水量相当于地下水被给河流水量,在模型中为正;入河水量q,按单宽流量处理,m3/s.km;);⑤ 入河线源在入河流时的水质浓度cg(mg/L),沿河处处相等且不随时间变化。这样在基础水质模型条件上,形成的② ～⑤ 条件组合,则是在入河线源影响下的一维河流水质模型。

入河线源沿途持续补给,在河流断面x处的河水流量已变为Q+qx;如无入河线源影响,则在河流断面x处的溶质通量Ws=Q×cs(x)。在入河线源作用的影响下,断面x处的河水实际水质浓度为c(x);由混合稀释模型,有:

(2)

式(2)就是在入河线源作用下,河流水质浓度沿河变化的计算公式。应指出,式(2)是以原河流水质一维稳态移流模型为基础,考虑了入河线源补给河流后的衰减作用,通过迭加、混合所获得的;根据文献[1]、[2],(2)式是一种新的稳态移流公式。

3 入河线源的影响分析

3.1 入河水量影响的计算方法

入河线源对河流溶质衰减过程的影响,可借助入河线源浓度为零时(Cg0=0)的规律来反映。入河线源入河水量的大小,可由α来体现;a=qx/(Q+qx)。

不考虑入河线源影响的条件下,直接利用初始断面的水量、流速、水质浓度,采用式(1)计算,其计算值记为k※;在线源入河水量影响下,利用式(2)可计算出k。

由此,形成的计算误差为Δk, Δk=k-k*:

(3)

3.2 实例分析

长河属长江一级支流,以长河上游一支流店前河为例。该河,位于岳西县境内,属山区河流。自店前镇至下游周家河水文站,河流干流长约10km;在95%的干旱年份流量最小月份(2008-01月),店前镇处流量为2.16 m3/s,基流量约0.01m3/s.km;

由上述基础数据,基流入河强度为q=0.21m3/s.km;则,α=1.32×10-3km-1;由式(3),Δk=4.4×10-3d-1。k(CODmn、氨氮)的实验值多为1.0×10-2～2.0×10-2d-1,这就意味着用式(1)计算k,将产生44.0%～22.0%的相对误差。

4 结束语

在上述研究入河线源对河流水质运移的影响过程中,形成如下认识:① 在入河线源不可忽略的条件下,是否较准确地认识入河线源作用,对河流水质模型的应用质量,可能形成明显影响;② 入河线源,在使河道水量变大进而对河道水质起到稀释作用的同时,入河地下水体中的水质浓度也将发生衰减;这两者的共同作用,不等于两者独立作用过程的简单叠加。