水环境容量
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2023年3月18日发(作者：meta分析软件)水域纳污能力计算：
1、河流纳污能力计算
1.1、河道类型划分：
Q≥150m3/s为大型河段、15—150m3/s为中型河段、Q≤15m3/s为小型河段。
1.2、河道特征和水文过程简化：
（1）宽/深≥20时简化为矩形河段，（2）弯曲系数≤1.3时简化为顺直河道，
（3）河道特征和水力条件有显著变化的河段在显著变化处分段。
1.3、设计水文条件：
常年河流采用90%保证率最枯月平均流量或近10年最枯月平均流量作为设
计流量、季节性/冰封河流采用不为0的最小月平均流量为样本参照常年河流计算
设计流量、流向不定的水网地区/潮汐河流采用90%保证率流速为0时的低水位水
量为设计流量、有水利工程的河段采用最小下泄流量或生态基流为设计流量。
1.4河流模型
（1）零维模型：
污染物在河段内均匀混合，适用于水网地区的河段或小型河段。根据入河污
染物的分布情况划分不同浓度的均匀混合段，分段计算水域纳污能力。
)/()(
0
QQQCQCC
ppp
C—污染物浓度（mg/L）
C
p
—排放的废污水污染物浓度（mg/L）
Q
p
—废污水排放流量（m3/s）
C
0
—初始断面污染物浓度（mg/L）
Q—初始断面入流流量（m3/s）。
)()(
0ps
QQCCM
M—水域纳污能力（g/s）
C
s
—水质目标浓度值（mg/L）。
（2）一维模型
污染物在河流横断面上均匀混合，适用于Q<150m3/s的中小型河段。
u
x
K
x
eCC
0
x—沿河段的纵向距离（m）
Cx—流经x距离后的污染物浓度（mg/L）
u—设计流量下河道断面的平均流速（m/s）
K—污染物综合衰减系数（1/s）
)()(
pxs
QQCCM
排污口位于河段中部（x=L/2）时，
u
L
K
u
L
K
Lx
e
Q
m
eCC
0
m—污染物入河速率（g/s）
C
x=L
—水功能区下段面污染物浓度（mg/L）
（3）二维模型
污染物在河段横断面上非均匀混合，适用于Q≥150m3/s的大型河段。污染物
连续恒定排放、横断面为矩形的河段可利用模型的解析解计算水域纳污能力。
KC
y
C
E
yx
C
u
y
)(
E
y
—污染物横向扩散系数（m2/s）
y—计算点到岸边的横向距离（m）
河道断面为矩形时：
v
x
K
E
y
x
v
y
yx
ee
xvEh
m
CCy
][
2
4
0),(
QCCM
yxs
][
),(
C（x，y）
—计算水域代表点的污染物平均浓度（mg/L）
v—设计流量下计算水域的平均流速（m/s）。
以岸边污染物浓度作为下游控制断面的控制浓度（y=0）时：
v
x
K
y
x
e
xvEh
m
CC)(
0)0,(
QCCM
xs
][
)0,(
h—设计流量下计算水域的平均水深（m）。
（4）河口一维模型：
适用于受潮汐影响的河口水域。
CK
x
C
E
xx
C
u
t
C
xx
)(
u
x
—水的纵向流速（m/s）
E
x
—纵向离散系数（m2/s）
如污染物排放不随时间变化
涨潮（x<0，自x=0处排入）：
0
)1(
2
)()(
Ce
NQQ
QC
C
N
E
ux
p
pp
x
x
上
）（
上上)(
s
x
CCQM
落潮（x>0）：
0
)1(
2
p
)()(
Ce
NQQ
QC
C
N
E
xu
p
p
x
x
x
下
）（
下下)(
s
x
CCQM
2、湖库纳污能力计算
2.1、湖库分类
平均水深≥10m：水面面积大于25km2为大型湖库、水面面积2.5—25km2为
中型湖库、水面面积小于2.5km2为小型湖库。平均水深<10m：水面面积大于50km2
为大型湖库、水面面积5—50km2为中型湖库、水面面积小于5km2为小型湖库。
富营养化指数≥50的湖库宜采用富营养化模型计算湖库纳污能力。
平均水深<10m、水体交换系数<10的湖库宜采用分层模型计算湖库纳污能
力。
珍珠串型湖库分为若干区段，分别计算湖库纳污能力。
入湖库排污口较分散，可根据排污口分布简化：均匀混合型湖库、大型湖库
简化为一个排污口计算湖库纳污能力。
2.2湖库模型
（1）湖库均匀混合模型
主要适用于中小型湖库
tK
h
h
h
t
he
VK
mm
C
VK
mm
C
)(00
)(
，其中
K
V
Q
KL
h
K
h
—中间变量（1/s）
C
h
—湖库现状污染物浓度（mg/L）
m
0
—湖库入流污染物排放速率（g/s）
V—设计水文条件下的湖库容积（m3）
Q
L
—湖库出流量（m3/s）
t—计算时间段长（s）
C（t）
—计算时间段t内的污染物浓度（mg/L）
流入和流出湖库的水量相同时，小型湖库的水域纳污能力计算公式：
VCCM
s
)(
0
（2）湖库非均匀混合模型
主要适用于大中型湖库。污染物仅出现在排污口附近水域。
p
Q
rhK
s
QeCCMp
L
2
0
2
)(
Φ—扩散角，由排污口附近地形决定，排污口在开阔的岸边垂直排污时Φ=
π、湖库中排放时Φ=2π。
h
L
—扩散区湖库平均深度（m）
r—计算水域外边界到排污口的距离（m）
（3）湖库富营养化模型
富营养化湖库采用狄龙模型、水流交换能力弱的湖库湾水域采用合田健模
型。
狄龙模型：
h
RL
Ppp
)1(
，
入
出
W
W
R
p
1
，VQ
a
/
P—湖库中氮/磷的平均浓度（mg/L）
L
p
—年湖库氮/磷单位面积负荷（g/m2·a）
β—水力冲刷系数（1/a）
Qa—湖库年出水量（m3/a）
Rp—氮、磷在湖库中的滞留系数（1/a）
W
出
—年出湖库的氮、磷量（t/a）
W
入
—年人湖库的氮、磷量（t/a）
氮、磷的水域纳污能力：
ALM
sN
,
VR
hQP
L
p
as
s)1(
M
N
—氮或磷的水域纳污能力（t/a）
Ls—单位湖库水面积氮或磷的水域域纳污能力（mg/m2·a）
A—湖库水面积（m2）
Ps—湖库中氮或磷的年平均控制浓度（g/m3）
合田健模型：
SZVQHCM
asN
)/10/(107.26
H—湖库平均水深（m）
Z—湖库计算水域的平均水深（m）
S—不同年型平均水深相应的计算水域面积（km2）
（4）湖库分层模型
适用于具有水温分层的湖库，按照分层期和非分层期分别计算纳污能力。
分层期（0 1 ）： tK E h tM E hEPEPE E h EPEPE E hEe K CKVQC K VQC C )/( / )1( )1( 其中tK E h tM E hEPHPH E h EPHPH H hHe K CKVQC K VQC C )/( / )1( )1( 86400 K V Q K E PE hE ， 86400 K V Q K H PH hH 非分层期（t 1 2 ）： tK h ThPP h PP M he K CKVQC K VQC C )/( / )1( )1( 其中 hM CC )0( ， 86400 K V Q Kp h C E —分层湖库上层污染物平均浓度（mg/L） C PE —向分层湖库上层排放的污染物浓度（mg/L） Q PE —排入分层湖库上层的废水量（m3/s） V E —分层湖上层体积（m3） K hE 、K hH —中间变量 CM—分层湖非分层期污染物平均浓度（mg/L） t 1 —分层期天数（d） t 2 —分层期起始时间到非分层期结束的天数（d） C H —分层湖库下层污染物平均浓度（mg/L） C PH —向分层湖库下层排放的污染物浓度（mg/L） Q PH —排入分层湖库下层的废水量（m3/s） V H —分层湖下层体积（m3） K h —中间变量 C T —分层湖库上下层混合后的污染物平均浓度（mg/L） C h —湖库中污染物现状浓度（mg/L）