《環(huán)境質量基本模型》ppt課件-文庫吧
2025-04-19 05:43 本頁面
【正文】 擴散 +衰減 B:推流遷移 +擴散 A:只有推流遷移 推流只改變位置，不改變其分布、總量 分散改變位置以及分布，不改變其總量 衰減改變其總量 定義：反映污染物在環(huán)境介質中運動的基本規(guī) 律的數(shù)學模型稱為 環(huán)境質量基本模型 。 本質：反映了污染物在環(huán)境介質中運動的基本 特征，即推流遷移，分散和降解。 假設： ? 污染物質點與介質很好融合，具有相同流體 力學性質； ? 可以均勻分散，不產(chǎn)生絮凝、沉淀和揮發(fā)； ? 可以將污染物質點作為介質質點進行研究。 二 . 基本模型的推導 模型應用范圍： A 零維模型 (假定 內部無濃度梯度，濃度均勻化 ) 適合于箱體、湖泊、水庫環(huán)境 B 一維模型 (在一個方向上有 濃度梯度變化 ) 適合于細、長、淺的河流環(huán)境 C 二維模型 (在二個方向上有 濃度梯度變化 ) 適合于寬、長、淺的大型河流、河口、海灣、淺湖 D 三維模型 (在三個方向上有 濃度梯度變化 ) 適合于寬、長、深的大氣、河口、海洋、深湖 t1時刻：存量 1 t2時刻：存量 2 對于輸入端：物質總量 =存量 1+進入量 （ 1） 對于輸出端：物質總量 =存量 2+出去量 （ 2） 存量 1+進入量 =存量 2+出去量 存量 2存量 1=進入量 出去量 存量的變化量（增量） =進入量 出去量 系統(tǒng) 存量 進入量 出去量 1. 質量守恒原理 2. 零維模型的推導 (完全混合 ) 定義：研究范圍內，不產(chǎn)生環(huán)境質量的差異， 類似一個連續(xù)流完全混合反應器。 V為反應器的體積； k衰減速度常數(shù)； 在 Δt= t1t2的時段內，濃度 Δc=c2c1， 質量變化： m=Vc1Vc2=V(c2c1)=VΔc C VSQ,C0Q,C單位時間 的質量變化量： 當 Δt 趨于 0時，取極限得： mcVttDD=DDc dcVVt dtD ?D根據(jù)質量平衡原理，單位時間的質量變化量表示為： 進入量 源 (生成 ) 輸出量 衰減量 若 S=0，污染物在反應器內的反應符合一級反應 動力學降解規(guī)律，即 r = kc，則： 0dcV = Q c S r V Q cdt ? ? ?? ?0dcV = Q c k c V Q cdt ??? ?0= Q( c c ) k c V ??C VSQ,C0Q,C污染物濃度的空間分布只在一個方向上存在顯著差異時，常用一維模型進行描述 。 河流 3. 一維模型 的推導 輸入： 輸出： 均勻流場 變化＝輸入 輸出 衰減 二維模型： 三維模型： 一維模型： 1. 一維流場中的 瞬時點源 排放 a. 忽略彌散作用 ，即 Dx=0， 可得： 2xx2c c cD u k ct x x? ? ?= ? ?? ? ?xccu k c 0tx??? ? =??解為： 00xkxC ( x , t ) C e x p( k t ) C ( )u= ? = ?三 . 非穩(wěn)定源排放的解析解 b. 考慮彌散作用 ， 即 Dx≠0, 得： 2xx 2c c cD u k c 0t x x? ? ?? ? ? =? ? ?通過數(shù)學拉普拉斯變化及其逆變換求得方程解為： 2x0 xxxuC ( x u t )C ( x , t ) e x p [ ] e x p ( k t )4 D t4 D t??= ? ?2xxx( x u t )MC ( x , t ) [ e x p ( ] e x p ( k t )4 D tA 4 D t??= ? ?M為污染物瞬時投放量，M=QC0 A 為河流截面積，且 A=Q/ux 2. 瞬時點源 排放的二維模型 a. 無邊界約束 假定所研究的二維平面式 x， y平面 ， 無邊界約束 ，瞬時點源二維模型的解析解為： 22y0 xxyxy( y u t )QC ( x u t )C ( x , y , t ) e x p ( k t )4 D t 4 D t4 h t D D???= ? ? ?式中 uy為 y方向的速度分量； Dy為 y方向的彌散系 數(shù)； h為平均擴散深度。 b. 有邊界約束 如果污染物擴散 受到邊界的影響 ， 需要考慮邊界的反射作用 ，此時瞬時點源二維模型的解析解： k22ty0 xxyxy22yxxy( y u t )QC e ( x u t )C ( x ,
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