平面二維數(shù)學(xué)模型在地表水環(huán)評中的應(yīng)用研究

摘要：在地表水環(huán)境影響預(yù)測和評價中，選擇正確的水質(zhì)模型才能得到準確的預(yù)測結(jié)果。文章簡要描述了地表水環(huán)境影響預(yù)測水質(zhì)模型及適用條件，并根據(jù)HJ2.3-2018的相關(guān)要求采用平面二維數(shù)學(xué)模型對某規(guī)劃環(huán)評項目進行了地表水環(huán)境進行了預(yù)測，意在說明如何選取合理的地表水環(huán)境預(yù)測模型和得到正確地表水環(huán)境影響預(yù)測結(jié)果。

關(guān)鍵詞：地表水環(huán)境影響評價;水質(zhì)模型;規(guī)劃;環(huán)評;平面二維數(shù)學(xué)模型

中圖分類號：X832 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）10-0-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.10.094

Abstract：In the prediction and evaluation of surface water environmental impact，accurate prediction results can only be obtained by selecting the correct water quality model.This article briefly describes the surface water environment impact prediction water quality model and applicable conditions，and uses a planar two-dimensional mathematical model to predict the surface water environment of a planned environmental impact assessment project according to the relevant requirements of HJ2.3-2018.It is intended to explain how to select Reasonable prediction model of surface water environment and accurate prediction results of surface water environment impact.

Key words：Surface water environmental impact assessment;Water quality model;Planning;Environmental assessment;Planar two-dimensional mathematical model

隨著新環(huán)保法、“水十條”的實施、公眾環(huán)保意識的增強以及人民群眾對美好生活的向往，地表水環(huán)境污染防治工作日益受到關(guān)注，為此各地紛紛出臺水污染防治行動計劃并開展了大規(guī)模的污染水體綜合治理工作。因此，地表水環(huán)境影響預(yù)測模型作為地表水環(huán)境污染防治、項目環(huán)評和區(qū)域規(guī)劃的生態(tài)環(huán)境相關(guān)決策分析的有效工具也越來越受到重視。

1 常見地表水環(huán)境影響預(yù)測模型概述

地表水環(huán)境影響預(yù)測模型是描述污染物在水體中隨時間和空間遷移和轉(zhuǎn)化規(guī)律及影響因素相互關(guān)系的數(shù)學(xué)方程[1]，是地表水環(huán)境污染防治、項目環(huán)評和區(qū)域規(guī)劃的生態(tài)環(huán)境相關(guān)決策分析的有效工具[2]。根據(jù)HJ2.3-2018[3]，常見的河流數(shù)學(xué)模型適用條件見表1。

2 地表水環(huán)境影響預(yù)測模型的實例應(yīng)用

2.1 河流概況

某控制線詳細規(guī)劃位于清遠市，該規(guī)劃區(qū)廢水?dāng)M經(jīng)某污水廠處理達標(biāo)后首先排入該污水廠廠區(qū)南側(cè)的排水渠，然后通過該排水渠排入正江，最終匯入北江。由于該排水渠水體規(guī)模較小，長度較短，因此，本文不考慮污水排入排水渠段稀釋自凈，主要考慮該污水處理廠尾水對正江和北江的水環(huán)境影響。根據(jù)相關(guān)資料，北江流域每年4～9月為豐水期，10～3月為枯水期。北江干流徑流年內(nèi)分配不均勻，多年平均汛期（4～9月）徑流量占年徑流量的75%，其中5～6月占年徑流量的36.42%，10～3月占年徑流量的23.44%，11～1月為最枯，僅占年徑流量的8.93%。本文地表水環(huán)境影響預(yù)測評價范圍內(nèi)正江江段寬度平均值在120m左右，北江江段寬度平均值在641.5m左右。枯水期正江水深在3m左右，水力坡降為1‰;流量為2.23m3/s。枯水期北江水深在8m左右，水力坡降為0.154‰;流量為237m3/s。

2.2 模型的選取

本文地表水環(huán)境影響預(yù)測評價范圍內(nèi)正江和北江江段寬度均大于100m，寬深比均大于20，彎曲系數(shù)均小于1.3，因此，預(yù)測模式選擇HJ2.3-2018中的平面二維數(shù)學(xué)模型中的連續(xù)穩(wěn)定排放模型，具體預(yù)測模式如下：

其中：C（x，y）-縱向距離x、橫向距離y點的污染物濃度，mg/L;Ch-河流上游污染物濃度，mg/L，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，正江取10.33，北江取10;m-污染物排放速率，g/s，根據(jù)實際情況取2.64;h-斷面水深，m，正江取3，北江取8;Ey-污染物橫向擴散系數(shù)，m2/s，正江取0.1636，北江取0.4899;u-對應(yīng)于x 軸的平均流速分量，m/s，正江取0.00619，北江取0.0482;x-笛卡爾坐標(biāo)系X向的坐標(biāo)，m，正江取500，北江取5000;y-笛卡爾坐標(biāo)系Y 向的坐標(biāo)，m，正江取120，北江取500;k-污染物綜合衰減系數(shù)，取0.1d-1。

2.3 預(yù)測時段

根據(jù)HJ2.3-2018預(yù)測時期的相關(guān)要求，選取枯水期作為預(yù)測時段。

2.4 預(yù)測結(jié)果

正江地表水預(yù)測結(jié)果見表2，北江地表水預(yù)測結(jié)果見表3。

2.5 預(yù)測結(jié)果分析

由上述預(yù)測結(jié)果可知，本規(guī)劃實施后COD預(yù)測因子的預(yù)測濃度在預(yù)測河流中的橫向和縱向濃度分布是不均勻的。預(yù)測濃度在污水處理廠尾水入河流處最高，污水處理廠尾水入河流處下游預(yù)測濃度隨著橫向和縱向距離的增加而逐漸降低。

3 結(jié)論

在寬淺河流中，污染因子的橫向和縱向濃度分布往往是不均勻的。由上述預(yù)測結(jié)果可知，采用平面二維數(shù)學(xué)模型可以較好地得到污染因子的橫向和縱向濃度分布分布情況，能夠清晰地劃出河流中的橫向和縱向污染帶，這對地表水環(huán)境污染防治、項目環(huán)評和區(qū)域規(guī)劃的生態(tài)環(huán)境相關(guān)決策分析等生態(tài)環(huán)境管理工作具有實際意義。因此，在實際的工作中，應(yīng)結(jié)合項目實際情況和評價工作要求，合理選擇水質(zhì)模型，對于寬潛河流，應(yīng)優(yōu)先使用平面二維數(shù)學(xué)模型進行地表水環(huán)境影響預(yù)測。

參考文獻

[1]廖招權(quán)，劉雷，蔡哲.水質(zhì)數(shù)學(xué)模型的發(fā)展概況[J].江西化工，2005（1）：42-44.

[2]Susilowati Y，MengkoT.R.，Rais.J.Water quality modeling for environmental information system [C].The 2004 IEEEAsia_Pacific Conference on Circuit and system，2004，2：929-932.

[3]HJ2.3-2018，環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則地表水環(huán)境[S].生態(tài)環(huán)境部，2018.

收稿日期：2020-08-02

作者簡介：韋明（1986-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為環(huán)境影響評價和環(huán)境保護。