中小河流水环境容量计算模型参数数值计算方法

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1、中小河流水环境容量计算模型参数数值计算方法刘庆蕾，山东省滨州水文水资源勘测局,山东滨州市，256600，摘要：本文根据水环境容量计算条件，建立了适用于中小河河流一维忽略污染物沉降和弥散作用的数学模型。建立了由实测值与模型计算值之差的平方构成的目标函数。通过目标函数，把水质模型参数的数值计算转变成一个单变量函数求极值的问题。本文采用牛顿(切线)法求极值和计算机技术解决了这个单变量函数求极值问题，解决了在有多排污口存在的河段计算模型参数的难题。该办法的使用提高了水环境容量计算的可靠性和准确度。关键词：水环境容量；模型参数；数值计算Mediumandsmallriversofwaterenviro

2、nmentalcapacityofnumericalcalculationofmodelparametersLiuQing-lei.(BinzhouHydrologyandWaterResourcesInvestigationBureauofShandongProvince,Binzhou256600,China)Abstract:Basedonwaterenvironmentalcapacitycalculationconditionsapplytosetupastreamofone-dimensionalriverpollutantsneglectedtheroleofsedimenta

3、tionanddiffusionmathematicalmodel.Setupbythemeasuredvaluesandmodelcalculatedthesquareofthedifferencebetweenthecompositionoftheobjectivefunction.Throughtheobjectivefunction,putthewaterqualitynumericalmodelparametersintoasinglevariablefunctionoftheextremumseekingproblem.Inthispaper,Newton(tangent)met

4、hodandcomputertechnologytosolveextremalofthesinglevariablefunctionextremumseekingproblemsolvesewageoutfallintheexistenceofanumberofsectionsofthecalculationmodelparametersproblem.Approachtoenhancetheuseofthewaterenvironmentcapacitycalculationofthereliabilityandaccuracy.Keywords:Waterenvironmentcapac

5、ity;modelparameters;numericalcalculation污染物衰减系数是水质模型的重要参数，是水环境容量计算的重要依据。本文提出了利用牛顿(切线)求极值法和计算机技术，解决了中小河流多排污口存在的河段污染物衰减系数的计算难题。该方法在山东省小清河中段污染物衰减系数计算中得到了应用，取得了较好效果。1水质模型的确定7水环境容量计算的设计条件是水质最不利的情况。发生这种条件的河流流量，一般为一定保证率的低流量，这时的水流状态一般为稳定状态均匀流。污染物在中小河流迁移过程中，可忽略污染物的沉降和弥散作用。中小河流水环境容量计算，一般采用的水质模型是稳定状态下一维忽略污染物的

6、沉降和弥散作用数学模型。稳态一维忽略污染物的沉降和弥散作用水质数学模型的基本方程[1]：(1)式中：x-上下断面距离（km），u-河段平均流速（km/d），c-污染物浓度（mg/l），k-污染物衰减系数（l/d）。2目标函数的建立2.1基本假设监测河段的水流水质状态和入河排污口水量水质变化稳定；污染物质在河流横断面分布均匀，符合一级反应动力学；忽略污染物的沉降、弥散作用；稳定一维均匀河流水质模型的解析解为[1]：c=c0e-kt(2)式中：c-河段下断面污染物浓度（mg/l），c0-河段上断面污染物浓度（mg/l），k--污染物衰减系数（l/d），t-污染物自上断面到下断面的移动时间,d。2

7、.2资料收集按照以上基本假设条件，布设水文水质监测断面，监测、收集资料。水质模型参数估算所需要资料如表1。7表1水质模型参数K值估算所需要资料项目要素河流水文：流量/Q流速/v风力、风向水质：水温、溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮入河排污口排污口情况：位于河流里程数水文：取样位置流量q水质:水温、溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮2.3目标函数的建立由实测值与模型计算值之差的平方，构成目标函数。即目