环境系统工程经典练习题ppt课件.ppt
一维均匀稳态河流，初始断面污染物浓C0=50mg/L，纵向弥散系数Dx=2.5mg/L，衰减系数k=0.2d-1，断面平均流速ux=0.5m/s。试求下述条件下在下500m处的污染物浓度。(1)一般解析解；(2)忽略弥散作用时的解；(3)忽略推流作用时的解；(4)忽略衰减作用时的解。,(ux=0),(k=0),解(1)由一维模型稳态解表达式得：(2)忽略弥散作用：此时,(3)忽略推流作用：此时ux=0，由一维稳态方程可以推得：从而得下游500m处浓度为：(4)忽略衰减作用：此时，由稳态一般解析解可得：即：下游500m处浓度为50mg/L。,均匀稳态河流，岸边排放，河宽50m，河床纵向坡度s=0.0002，平均水深h=2m，平均流速ux=0.8m/s，横向弥散系数Dy=0.4hu*，u*=(ghs)1/2 是河床剪切流速。试计算：(1)河流中污染物扩散到对岸所需的纵向距离；(2)污染物在横断面上达到均匀分布所需的纵向距离；(3)排放口下游1000m处的扩散羽宽度。,解(1)污染物扩散到对岸纵向距离：由题设知：所以：即：污染物扩散到对岸的纵向距离为2200m。,(2)污染物在横断面上达到均匀分布所需的纵向距离：即横断面上达到均匀分布所需的纵向距离为16000m。(3)排放口下游1000m处的扩散羽宽度：因为所以扩散羽宽度b=2=2*11.18=22.36(m)。,1.已知湖泊容积V=2.0108 m3，水面面积As=3.6107 m2，河流入流量Q=3.1109 m3/a，河流中磷的输入量为1.5108 g/a，磷的输出量为1.125108 g/a，试判断该湖泊的营养状况，是否会发生富营养化？,冲刷速度常数：滞留系数：磷的输入量：,解：,r=Q/V=(3.1109)/(2.0108)=15.5(a-1),=1-(1.125108)/(1.5108)=0.25,Ic=1.5108 g/a,平衡浓度比较法,=1.5108(1-0.25)/(15.52.0108)=0.036 mg/L,发生富营养化磷含量指标为：0.01-0.02 mg/L。,已知某湖泊的停留时间T=1.5a，沉降速度s=0.001/d，一种污染物排入湖中达到平衡浓度的90%需多长时间？(设湖内初始浓度为0)。,解：由已知 T=1.5a，s=0.001/d，C/Cp=90%，C0=0,C/Cp=1-exp-(s+r)t,r=Q/V=1/twr=tw-1=(1.5a)-1=0.667 a-1=0.00183 d-1,=(-1)/(0.001+0.00183)ln(1-90%)=2.23d 或 814 d,所以，污染物排入湖中达到平衡浓度的90%需2.23d或814 d。,污水排量q=0.5m3/s，污水BOD浓度L0=400mg/L；河流流量Q=20m3/s，河流流速ux=0.2m/s，本底BOD浓度L0=2mg/L，起始断面氧亏率10%，水温20，kd=0.1/d，ka=0.2/d。为保证排放口下游8000m处的DO4mg/L且BOD4 mg/L，试确定必须的污水处理程度(须处理掉BOD的百分率)?,解：起始断面河水20时饱和溶解氧Cs为：D0=Cs*10%=0.907(mg/L)L0=(0.5*400+20*2)/(20+0.5)=11.71(mg/L)临界氧亏发生时间为：8000 m 处距离起始断面的时间：8000/(0.2*24*3600)=0.46 dtc,=6.13 d,由于t8000mtc，因此只需控制8000m处的DO4mg/L且BOD4 mg/L即可，根据S-P模型：DO=Cs-D=Cs-=8.243-0.043L0 4解得：L0 98.67 mg/L 另外：,=L0e(-0.1*0.46)=L0*0.955 4,解得：L0 4.19 mg/L,综合满足两个条件需：L0 4.19 mg/L。,设排放污水中的BOD值为 xmg/L，可以根据起始断面的物料恒算求得：(qx+QL)/(q+Q)=(0.5x+20*2)/(0.5+20)4.19 x 91.77 mg/L污水处理程度：(400-91.77)/400*100%=77.1%因此，污水须处理掉77.1%的BOD才能排入河流。,已知某工业基地位于一山谷地区，计算的混合高度h=120m，该地区长45km，宽5km，上风向的风速为2m/s，SO2的本底浓度为0。该基地建成后的计划燃煤量为7000t/d，煤的含硫量为3%，S转化为SO2的转化率为85%，试用单箱模型估计该地区的SO2浓度？,解：Q=(7000106)/(360024)3%85%2/(455106)=18.3610-6 g/(m2.s)=1.83610-2 mg/(m2.s),=0+(1.83610-245103)/(2120)=3.44103 mg/L=3.44 mg/m3,某城区有一边长15001500米的正方形区域，该区域二氧化硫的排放量为5000 mg/s，区内排放源的有效源高15米，大气稳定度为E类，u为3 m/s，求其下风向1500米处的二氧化硫的地面浓度贡献(y=0;z=0)。已知：1=0.920818，1=0.0864001(xy:1-1000m);1=0.896864，1=0.101947(xy:1000m)。2=0.433384，2=0.565188。,解：,已知烟囱物理高度为60m，排放热流量为10104 kW，平均风速为6m/s，SO2排放量为650g/s，试计算自地面至高240m处的SO2浓度在下风向800m处轴线上的垂直分布。大气处于中性稳定度，烟羽抬升高度由浮力射流公式计算：=186，QH为排放热流量（MW），1=0.61，1=2.06；2=1.01，2=0.10。,=60+98=158 m,=186(1001/4 6)=98 m,已知：u=6m/s，h=240 m，x=800m，QH=100MW，H1=60m，y=0，Q=6.5105 mg/s。,取h=30m，则自地面至高240m处的SO2浓度在下风向800m处轴线上的垂直分布如下表：,当x=800m，下风向800m处轴线上的垂直分布函数：,已知某工厂排放NOx速率为100g/s，平均风速为5m/s，如果控制NOx的地面浓度增量0.15mg/m3(标态下)，试求所必须的烟囱有效高度？大气处于中性稳定度：1=0.691，1=0.237;2=0.610，2=0.217。,已知：Q=100g/s=105mg/s，Cmax=0.15mg/m3,解得：x*=16364.466 m，必需的烟囱高度为：He=114.13 m,某小区有4家工厂，它们排放的废水水质、水量如表所示，确定主要污染源和主要污染物。,已知河流某断面一组水质监测值如下表，试计算该断面的Nemerow水质指数?,IiCi/Si,解：先计算单因子环境质量指数,由上表：MaxIi=8；AveIi=2.766 Nemerow环境质量指数为：,=5.985,=,=,（IiCi/Si）,
