水域纳污能力计算中有关水文参数问题的解决方法

邢寿文 方城

摘要：在水资源保护中，对于计算水域纳污能力涉及到的无水文资料河流和特殊流域，缺乏水文条件相关参素的计算，本文针对不同河流特性，提出了不同解决建议。

关键词：纳污能力;设计水文条件;流量;流速

中图分类号：X11 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）12-0-02

Abstract：In the protection of water resources， for the rivers and special basins without hydrological data， which are involved in the calculation of water pollution carrying capacity， and lack of relevant parameters of hydrological conditions， this paper puts forward different solutions for different river characteristics.

Key word：Contamination capacity;Design hydrological conditions;Flow of rate;velocity of flow

影响河道纳污能力的因素很多，其中水文设計条件中的流量、流速要素的准确性对纳污能力计算成果起到非常重要的作用，然而现有的水文站网格局不可能完全满足计算的需要，为了取得相对较为准确、可靠的成果，则必须对水文系列资料进行必要的分析整理，依据河流特性进行合理使用。本文就无资料河流和特殊流域进行一些探讨。

1 河道流量计算方法

1.1 流域比拟法

在纳污能力计算中，最为常见的问题是相关的功能河段缺乏水文站点，或水文资料系列无法满足计算要求，在此种情况下当邻近存在流域下垫面（流域面积、河流特性等标准）基本接近的站点时，进行比拟计算，流量根据面积比进行缩放，计算公式：

Q无=F无/F代×Q代

式中：Q无─无资料河段平均流量;F无─无资料河段流域面积;F代─代表站流域面积;Q代─代表站平均流量。

1.2 分汊河流流量计算

对于上游有控制站而本功能段缺乏相应资料的情况，根据多年各分支河段的分流比对上游控制站流量进行分配，计算公式：

Q支=B×Q控

式中：Q支─支流河段流量;Q控─控制站流量;B─分流比。

分流比的确定是解决问题的关键，然而由于分流比实测成果相对来说比较少，不可能在任何时候都给出分支流量成果来，并且分流比并不是一个确定的系数，而是随着河流丰、平、枯的变化而变化，因此，必须结合有限的实测成果以及历史调查资料进行分析，从而针对不同河流流量确定一个比较合理的分流系数。

1.3 闸坝河流流量计算

由于淮北地区枯季径流量小，闸坝又层层拦蓄，实测流量几乎年年都是0，以最枯月份流量资料作为水功能河段纳污能力的计算资料，所得的各种保证率月平均流量都是0，因此，必须对此进行适当处理，才能计算。

考虑淮北地区的实际情况，对于闸坝少量漏水、引水等情况均不行测验，当年内最枯月平均流量为0时，与实际发生有一定差距，以年内各月中“最小的非0值月平均流量”作为最枯月平均流量基本合理。

1.4 长江干流流量计算

1.4.1 全断面流量计算

大通水文站是安徽省境内唯一长江干流水量控制站，具有长系列水文资料，长江安徽段主要支流（见表1），全断面流量计算以大通为界，大通以上每个功能河段流量以大通站流量为基础扣除主要支流来水;大通站以下每个功能河段流量以大通站流量为基础叠加主要支流来水。

1.4.2 岸边流量计算

长江干流来水量丰沛，历年最小流量也在4620m3/s，因此如采用全断面流量计算纳污能力，其能力是相当大的，而依据扩散原理，沿江污水排放主要影响范围集中在岸边一定区域内，因此对长江干流纳污能力的计算主要应仅考虑岸边流量流速的影响。

长江干流各水质代表断面均以大通水文站资料为基础，求出对应保证率的月平均最小流量，根据长江干流不同断面ADCP实测的流量成果，距岸边不同距离的流量按实测的流量分配比例计算（见表2）。

1.5 皖南山区流量计算

皖南山区由于其独有的自然地理和气候条件，其流域产汇流具有特殊性，通过大量的实测水文资料分析发现，河道流量与流域面积具有相当好的相关关系，无论在丰水期还是枯水期，这一特点均表现明显，因此，我们就利用这一特点建立皖南山区不同保证率流域面积—月最枯平均流量关系，通过查算即可完成流量计算工作。详情见表3。

2 流速推求

流速成果在纳污能力计算中同样是一个非常敏感的因子，同时也是一个非常关键的水文要素，因流速的变化而引起的纳污能力计算结果变化幅度远高于流速的变化幅度，因此，对流速的确定，在纳污能力计算中应给予高度重视。下面就具有代表性的河段的流速推求进行简单的介绍。

2.1 具有丰富资料的河段

对于实测水位、流量、流速的资料比较丰富的河流或功能区，绘制水位—流量关系曲线、水位—面积关系曲线，根据设计流量推求设计水位和相应的断面面积A，用下面的公式计算断面平均流速V，V=Q/A。

2.2 无资料的河段

无流速、断面资料时，采用实测或下式计算断面平均流速：

V=αQβ

式中：α─随河床大小而变的系数;β─综合指数，取0.4左右。

2.3 长江干流功能区

长江干流岸边流速计算时，假定各断面流量流速呈单一关系线，即流量增加流速增大，采用控制站流量—流速关系，推求各功能河段平均断面流速，岸边流速根据实测岸边流速比例系数进行调整。

与多年平均流量相对应的流速，用多年平均流量除以与多年平均水位相对应大断面面积进行计算。

2.4 具有河道特征资料

对无实测流速资料但有断面、河道比降及糙率资料的河段，利用曼宁公式，进行流速推求：

V=1/n*R2/3S1/2

式中：V─断面平均流速;S─比降;n─糙率;R─水力半径，m。

3 结语

水体的纳污能力是指在水域使用功能不受破坏的条件下，受纳污染物的最大数量，即在一定设计水量条件下，满足水功能区水环境质量标准要求的污染物最大允许负荷量。其大小与水功能区范围的大小、水环境要素的特性和水体的净化能力、污染物的理化性质有关。本文仅就影响河道纳污能力因素中关于水文设计条件中的流量、流速要素处理计算提出来不同解决方法，旨在对水域纳污能力计算结果有所帮助。

参考文献

[1]张梦倩.含有导数的智能优化算法求解水文水质参数优化问题[D].西安：长安大学，2018.

[2]牟真.沧州市纳污能力计算与分析[J].中国水能及电气化，2019（06）：47-53.

收稿日期：2019-09-23

作者简介：邢寿文（1973-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为水文水资源勘测及分析。