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BOD-DO耦合模型在鄱阳湖入湖河流水质

预测中的应用

作者：操群柳炳祥林洋

来源：《科技资讯》2011年第07期

摘要:BOD-DO模型是定量描述水体污染物时空变化的一种数学表达式。论文将此模型应

用于鄱阳湖入湖河流的水质预测,并通过实例的应用分析,将预测值与实测值对比,证明此模型应

用于河流水质预测,理论合理,方法简便,易于应用。

关键词:BOD-DO模型水质预测鄱阳湖

中图分类号:X52文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)03(a)-0132-02

生化需氧量(BOD)和溶解氧(DO)是反映水质受到有机污染程度的综合指标,决定水质洁净程

度的重要参数之一。当有机污染物排入水体后,BOD浓度便迅速上升,水体中的水生植物和微生

物吸取有机物并分解时,消耗水体中的溶解氧,使溶解氧下降,同时水生植物的光合作用要放出氧

气,空气也不断向水中补充溶解氧量,因此微生物吸取BOD的过程是在耗氧和复氧同时作用下进

行的。当微生物吸取、分解BOD的速率和大气复氧的速率相等时,交点为临界点,此点的溶解氧

最少,亏氧量最大,该点在排放口以下多少距离出现,以及溶解氧浓度为多大是水质预测中必须掌

握的资料。

BOD-DO模型描述了河流中BOD和DO的消长变化规律,是比较成熟的水质模型,其中由斯

特里特和菲尔普斯提出的S-P模型用于描述一维稳态河流中的BOD-DO的变化规律,迄今仍得

到广泛的应用,也是各种修正和复杂模型的先导和基础。

1S-P模型

1.1S-P模型的建立及其解

模型是S-P建立在如下三项假设基础上的。

河流中的(1)BOD衰减反应和溶解氧的复氧都是一级反应,即反应速率与反应物浓度的一次

方成正比。

反应(2)速度是恒定的。

水体中溶解氧的(3)减少只是由于BOD降解引起的,其减少速率与BOD降解速率相同;而河

流中溶解氧的来源则是大气复氧,复氧速率与氧亏成正比。

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临界点及其指标1.2

一般的,人们最关心的是溶解氧浓度最低点——临界点,此时水质最差。在临界点,河水的氧

亏值最大且变化率为零。

实例分析2

2009年国务院批复同意江西省《鄱阳湖生态经济区规划》,发展以低能耗、低污染、低排

放为基础的低碳与生态经济已上升为国家战略层面。然而近年来由于流域内过度的工业开发和

不科学的农业生产,鄱阳湖水质已出现逐步恶化的倾向。对鄱阳湖流域注入河流过去和现状的

水质进行研究,摸清鄱阳湖水质变化趋势,更好地预测未来的水质变化情况,可以有效地为鄱阳湖

的综合治理提供科学依据,对鄱阳湖水环境管理和规划具有重大意义。

控制断2.1面选择

鄱阳湖入湖河流之一饶河的水质由于河道径流量变化和沿途生活污水的排入,对鄱阳湖的

造成一定影响。根据上游污染源的分布及现有例行监测断面情况,选择姚公渡和相距34km的入

湖口龙口断面作为水质影响预测控制断面。

预测因子选择2.2

鄱阳湖水质总体上较好,但有机污染物质、营养物质入湖数量比较大,主要是因为入湖河流

流域经济发展和人口增长,大量的工农业废水和生活污水排进河流,汇入鄱阳湖。因此选择BOD

和DO作为预测因子。

参数确定2.3

水质模型里涉及很多参数,这些参数很大程度上影响到预测效果,所以参数确定至关重要。

通过查阅文献资料,运用经验公式,并基于水质监测数据来确定模型参数。

参考文献

金腊华[1],徐峰俊.水环境数值模拟与可视化技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

彭泽洲[2],杨天行,梁秀娟,等.水环境数学模型及其应用[M].北京:化学工业出版社,2007.

李[3]进,许武德,郭守坤.数学模型在水质预测中的应用[J].东北水利水电,1999(6):39～41.