浑河（抚顺段）水质评价分析.pdf.pdf

摘要关键词1计算模型浑河(抚顺段)水质评价分析王兴华杨刚2董金国(;;)应用托马斯BOD-DO模型对浑河(抚顺段)水质进行了预测及评价,数据选用2003年和2004年三个典型监测站数据。预测结果符合一般规律,并且根据预测结果找到了水质下降的主要原因。水质预测;水质评价;托马斯BOD—DO模型中图分类号:X824文献标识码:A对于一维稳态河流,由于悬浮物的沉淀与上浮也会引起水中BOD的变化。因此,使用托马斯BOD—DO模型,它考虑了因悬浮物沉淀与上浮对BOD速率变化的影响,其基本方程式为:dL一(Kx+K3)L)_:一KL+K(0o)式中,Ir—1【=x处河水BOD浓度,m蜀,L;()_—_一x=x处河水溶解氧的浓度,mg/L;O广一河水在某温度时的饱和溶解氧浓度mS/L;D—X=X处河水氧亏浓度,mS/L;离排污口处(x=0)的河水流动距离,m;u——河水平均流速,ngs;Kl——B0D的衰减系数,d;Kf一河水复氧系数,d-l;E——河流离散系数,m2/s;K厂一B0D沉浮系数,W。在边界条件为L=(x=O)=,0(x=O)=0。的情况下,得到托马斯模型的积分解为:L=Loexp【一】O=Os廿O~exp(二)+[exp(-(K'~K3)x)一exp()]参数K包含K1,,K,,其数值确定采用梯度搜索法,即设目标函数J(K)是可微的,根据函数梯度的性质,在试验点附近,沿梯度方向函数变化率最大,也就是梯度方向是函数值增大最快的方向。由于此方法的计算步骤比较烦琐和复杂,且存在设计试算和循环等过程,所以在计算的过程中,手算容易出现误差和错误。于是,在这里采用计算机VB程序,计算其最优搜索计算方程。根据质量守恒原理,可以写出河道各断面的流量Q、水质BODs和DO的平衡关系式。水量平衡:Ql】=Q,oQ-一+:L2iQ=Lli(Q1。-Q~i)+LiQi0Q==0li(+0iQ根据托马斯BOD—DO模型,可以写出由i-1断面至i断面之间的BOD衰减关系与复氧关系和任意一断面处的BOD值与上游各个断面及汇入本断面的污水BOD值之间的一系列递推关系:l:0【0blLIL笠=0【lL21+bk=o【1一1+b,LI:dn_1Ll+bLI这一递推算式可以用一个矩阵方程表示:AL-z=BL+g其中:L=(?;k=(L2L;g=(g10?,是给出i一1断面处BOD5值的n维列向量,其中g-=0【。A=10吗1::0O睫OO0010?O6^?0OA和B是两个n×n阶矩阵,A非奇异,A的逆矩阵A存在,则由AIa:BL+g可以推出:L2=ABL+Ag矩阵方程给出了河道每一个断面向下游输出的BOD值与各个断面输入河流的BOD值与L之间的关系。在水质模拟时,L是一组已知量,k是需要待求的模拟量。而在进行水污染控制系统规划时,L2是组已知的河流BOD,的约束量,而L则是需要确定的量。同理可得出DO值与L之间的关系:C0一DL2+BO+f+h;其中:C=D;lq:00=(0:,0,?,O,是由河道各断面往下游输出的DO值组成的n维列向量;0=(0。,0?,oJ,是各断面输人河道的污水的DO浓度组