河流水质模型08.ppt

第八章 降雨产污模型 ;新安江模型是分散性模型，它把全流域划分成许多块单元流域，对每个单元流域作产汇流计算，得出单元流域的出口流量过程。再进行出口以下的河道洪水演算，求得流域出口的流量过程。把每个单元流域的出流过程相加，既可求得流域出口处的总出流过程。为考虑降雨分布不均匀的影响及下垫面条件的不均匀，新安江模型按泰森多边形将流域分成N个单元面积，以一个雨量站为中心进行划分。每个单元的面积大小适当，使得单元面积上的降雨分布比较均匀。; ;一、蒸散发计算;新安江模型中的蒸散发计算采用的是三层蒸发计算模式。它的输入是蒸发器实测水面蒸发和流域蒸散发能力折算系数K，模型参数是上、下、深三层的蓄水容量WUM、WLM、WDM〔WM=WUM+WLM+WDM〕和深层蒸散发系数C。输出是上、下、深各层的流域蒸散发量EU、EL、ED (E=EU+EL+ED)。计算中包括三个时变参数，即各层土壤含水量WU、WL、WD (W=WU+WL+WD)。WM、E、W分别表示总的土壤蓄水容量、蒸散发量和土壤含水量。;各层蒸散发计算的原那么是，上层按蒸散发能力蒸发，上层含水量不够蒸发时，剩余蒸散发能力从下层蒸发，下层蒸发与剩余蒸散发能力及下层含水量成正比，与下层蓄水容量成反比。要求计算的下层蒸散发量与剩余蒸散发能力之比不小于深层蒸散发系数C，否那么，缺乏局部由下层含水量补给，当下层含水量不够补给时，用深层含水量补给。 三层蒸散发计算框图如图8-2所示。其中，PE=P-K*EM,P是降雨。 ; 李光炽;二、产流量计算;以上是就流域内一点而言，但一般说来，流域内各点的蓄水容量并不相同。新安江〔三水源〕模型把流域内各点的蓄水容量概化为一条抛物线——流域蓄水容量曲线。图中Wmm’表示流域内最大的点蓄水容量，Wm’表示流域内某一点的蓄水容量，f表示蓄水能力≤Wm’值的流域面积，F表示流域面积，B表示抛物线指数。其计算公式为：; 李光炽;流域平均蓄水容量为 与流域初始平均蓄水量(Wo)相应的纵坐标(A)为 ;当PE>0时产流，否那么不产流。产流时： 在作产流计算时，模型的输入为PE，参数包括流域平均蓄水容量WM和抛物线指数B，输出为流域产流量R及流域时段???平均含水量W。;三、水源划分; 李光炽;同张力水蓄水容量在流域上的分布不均匀一样，自由水的蓄水能力在产流面积(FR)上分布也是不均匀的。模仿张力水的处理方式，把自由水蓄水能力在产流面积上的分布也用一条抛物线来表示(见图8-5)。; 李光炽;用SMMF表示产流面积上最大一点的自由水蓄水容量，SMF表示产流面积上的自由水平均蓄水容量深，SMF’表示产流面积上某一点的自由水容量，FS表示自由水蓄水能力≤SMF’值的流域面积占产流面积(FR)的百分数，S表示自由水在产流面积上的平均蓄水深，EX表示流域自由水蓄水容量曲线的指数，产流面积上各点的自由水蓄水容量关系为：; 产流面积上的平均蓄水容量深(SMF)为： 与S对应的纵坐标(AU)为：;当PE+AU<SMMF时，地面径流量(RS)为： 当PE+AU≥SMMF时，地面径流量为：;显然，SMMF和SMF都是产流面积(FR)的函数，是变值，无法确定。因此，仍假定SMMF与产流面积(FR)及全流域上最大点的自由水蓄水容量(SMM)的关系为抛物线分布： 那么;四、汇流计算;地下径流用线性水库模拟，其消退系数为CG，出流进入河网。表层自由水以KG向下出流后，再向地下水库汇流的时间不另记，包括在CG之内。表层自由水以KI侧向出流后成为表层壤中流，进入河网。深层自由水也用线性水库模拟，其消退系数为CI。地面径流的坡地汇流不记，直接进入河网，计算公式为： ;式中： U——单位转换系数，U=流域面积F(平方公里)/〔3.6*△t(小时)〕。 RIMP——不透水面积比例。;河道汇流采用马斯京根法。为了防止出现负出流等不合理现象，保证上、下游断面的流量在计算时段内呈线性变化和在任何时刻流量在河段内沿程呈线性变化，一般要求△t≈K。1962年，赵人俊教授提出了马斯京根分段连续演算法。把演算河段分成N个子河段后，每个子河段参数Kl、Xl与未分河段时的参数K、X的关系为： ;那么;8.2 非点源污染模型 ;城市面源污染与城市的土地利用及城市管理水平有关。街道垃圾，车辆轮胎磨损，工业废弃物的堆放，工业排尘及废气，采矿业特别是露天采矿，建筑工地的开挖和施工，等等，都是面源污染的重要因素。城市中的非透水地面，使降雨的集流过程发生变化，对污染物的输送也有重要影响。;一、非城市面源污染;(一)土壤流失及输送 ;但是，当流失的土壤颗粒在集水区域内可能发生淤积时，出口断面输沙量那么不完全等于土壤流失量。一般情况下，土壤流失量和输沙量应分别计算 。 有各种计算土壤流失量和输沙量的经验公式，美国Wischmeier和Smi