论文：马鞍山市雨山湖《综合整治方案研究报告》-子专题“雨山湖污染负荷收支研究报告”第二部分

论文：马鞍山市雨山湖《综合整治方案研究报告》-子专题“雨山湖污染负荷收支研究报告”第二部分

三、雨山湖水量收支计算

水量的收支计算是污染负荷收支计算的基础，也是评价水质状况的重要依据。为了便于对各种污染负荷的收支计算，本课题以实测法得出各排口的入湖总量，以总入湖水量和湖水水位变化量结合湖面积推出出口水量，并以月为单位的时间间隔来进行。

（一）、采样点及采样频率的确定

1、采样点的布设

对雨山湖的水量及污染负荷的收支计算，我们使用的是直接测量法，采样点布设在各沟渠或排污口的入湖处，监测其水量及污染负荷量。

通过对雨山湖流域的污染源调查，将分成如下各类：

2、采样频率的确定

（1）点源：根据点源的排放特点，以月间隔法，高峰排水期和低峰排水期分别进行监测；

（2）非点源：

a、地表径流，针对典型降水采用时段法，以各排口逐水时的监测为依据，即假设每小时中水量是不变的，计算逐小时水量总和；

b、降水：以每次降水的毫米数，乘以湖水淹面积而得。

（二）雨山湖流入水量的计算

根据图（1）“雨山湖水量、污染负荷收支湖内循环示意图”所示，雨山湖水量流入负荷包括：6条汇水沟渠、四条生活区排污口的输入水量：湖区降水量、地表径流（漫流）。

1、变化规律的研究

（1）点源：通过对雨山湖流域的各排污渠口调查表明，绝大部分渠口属于生活类污染源，只有个别缺口夹有工业水排出，为较准确的计算各渠口的输出量，选择其中较具代表性的排口，进行了24小时连续监测，以找出流量随时刻的变化规律，并应用于其它排口，见图（4）：

图（4）“一统建”排污口24小时连续监测流量（t/h）变化趋势图，

时间：1991年12月19日13:00~1991年12月20日13:00

时刻编号说明：

1、19日13:30；2、14:00；3、14:30；4、15:00；5、15:30；6、16:00；7、16:30；8、17:00；

9、17:30；10、18:00；11、18:30；12、19:00；13、19:30；14、20:00；15、20:30；16、21:00；

17、21:30；18、22:00；19、22:30；20、23:00；21、23:30；20日、0:00；23、0:30；24、1:00,；

25、1:30；26、2:00；27、2:30；28、3:00；29、3:30；30、4:00；31、4:30；32、5:00；33、5:30；

34、6:00；35、6:30；36、7:00；37、7:30；38、8:00；39、8:30；40、9:00；41、9::30；42、10:00；

43、10:30；44、11:00；45、11:30；46、12:00；47、12:30；48、13:00

（2）非点源：根据马鞍山市气象局对马鞍山地区逐月降水量实测的资料，并参照城市水文学有关分析数据，对非点源的水量进行分析计算。

2、数学模型的建立

（1）、电源：根据24小时连续监测得出流量随时间的变化趋势图，我们认为其变化是呈周期变化的，并且由于其它排口的排放特点相似，所以在建模时与已知趋势图类比。

a、对变化趋势图的处理：

将变化趋势图进行分段，对各段做简单的回归，得出如下较光滑图形：

再将中轴线上下部分分别进行叠加处理，最后得到如下图形:

可见，中轴线以上部分，为开口向下的抛物线，中轴线以下部分，为开口向上的抛物线。

b、中轴线C的确定：

取高峰流量值和低峰流量值，求平均值而得，上图的中轴线为：C=（126.7+63.5）/2=95.1（t/h）

下抛物线和上抛物线落在中轴线C上的为各自的抛物线宽，分别为4.5小时和19.5小时。

c、数学模型的给出：

由图（4）可知，24小时的排放流量为曲线下面积，即：

排放流量=24×中轴线C+S₁-S₂

将抛物线面积计算公式代入上式，得出：

排放流量（24h）=4×（Qmax+Qmin）+2×L₁×Qmax/3+2×L₂×Qmin/3

其中：Qmax为高峰期排水量（t/h）

           Qmin为低峰期排水量（t/h）

           L1     为高峰排水时间（h），亦即下抛物线落在中轴线上的宽；

           L2    为低峰排水时间（h），亦即上抛物线落在中轴线上的宽；

          L2=24-L1

由于日常的每月监测在最低峰期，不可能，所以使用准低峰值Q'min的校正进行计算：

Qmin=Q'min/k

其中：k为校正系数，根据24小时连续监测流量变化趋势图得出，即图（4）中准低峰期流量值除以最低流量，图（4）k值为：1.27

因此上述计算公式，又可表示为：

排放流量（24h）=4×（Qmax+Q‘min）+2×L₁×Qmax/3+2×L₂×Qmin‘/3

d、数学模型的应用

流量的变化趋势是以24小时为周期进行的，但是随着季节的变化，变化趋势图也发生变化，重点表现在图（3）所示的L1和L2在24小时中的分配发生变化，以及校正系数k发生变化，数据处理时将全年分成春秋、冬、夏三个时段。见下表：

e、数学模型的精度

回顾性验证：根据24小时流量变化趋势图（图（4））得24小时的排水总量为：2138.02（t/24h）

用模型计算的结果为：2055.48（t/24h）

实际偏差：2138.02-2055.48=82.54   t/24h

数学模型的验证：

1995年我们再次进行了24小时的连续监测，目的是验证上述模型的拟合程度。

1‘、图（7）为1992年5月24小时连续监测流量变化趋势图：

根据公式：

排放流量（t/24h）=4×（Qmax+Q'min/k）+2×L₁×Qmax/3+2×L₂×Q'min/k/3

其中：Qmax=299.92（t/h）

           Q'min=170（t/h）

           L1=5.5h

           L2=18.5h         →春秋季

          k=1.33

计算得：排放水量（t/h）=4387

3'、精度的计算：

精密度R.D=|4183-4387|/（4143+4387）×100%=3%

实际偏差=4387-4143=244（t/24h）

可见给出的数学模型拟合程度较好，同时也大大减轻了监测工作量，根据模型可知，每次只需对高峰排水期和低峰排水期分别进行一次监测，代入计算公式。，即可得出日排水总量。

（2）非点源：

a、数学模型的确定

由于马鞍山市是江苏省南京市的近邻，城市类型、气候、地貌均与之相似，故确定数学模型时选用了南京市的降水径流模型，即：

Q=∮×h×s×10^-8

其中：Q-降水径流量（t/y）

           ∮-径流系数

           h-降水量（mm/y）

           s-汇水面积（km²）

根据马鞍山市气象管理局提供的资料，降水30毫米以上的为产流降水（初损值），应用上述模型时，h值应是实际降水量扣除初始量（30mm）的值。

b、汇水区系数

见下表：