河流泥沙与污染物相互作用数学模型

  本文关键词：河流泥沙与污染物相互作用数学模型，由笔耕文化传播整理发布。

维普资讯

水 20 06年 1 月文章编号： 5 .302 0 )1 0 00 0 995 (0 60 1 6 5 0

利

学

报 第3 7卷第1期

S HUI LI

XUE A0 B

河流泥沙与污染物相互作用数学模型 禹雪中， 杨志峰，钟德钰， 彭期冬 ( .京师范大学环境学院，环境模拟国家重点实验窒，京 10 7;.国水利水电科学研究院水环境研究所，京 1北水北 08 52中北 3清华大学河流海洋研究所。京 10 8 )北 004 103 00 8

摘要：文分析了水流一泥沙一污染物系统中主要物理化学过程对水体污染物的影响，此为基础推导了描述吸本以

附态、溶解态污染物迁移转化的基本方程。对于河床水体之间泥沙交换产生的环境变化，建立了泥沙冲淤对污染 物影响的表达式，于吸附解吸作用则采用以实验为基础的泥沙吸附动力学模式。根据三峡地区实测水沙、质对水数据对模型进行了验证，究结果表明，型能够模拟泥沙冲淤过程中污染物的交换，且可以反映泥沙吸附作用研模并

对水环境的动态影响，以应用于河流及水库泥沙污染物相互作用的模拟和分析。可 关键词：流；沙；染物；学模型河泥污数 中图分类号： V 4 T 13文献标识码： A

河流水环境系统中，泥沙与水流共同成为污染物的主要载体，响着污染物在水体中的迁移转化过影 程，而最终影响着水体的生态环境条件。其中，从泥沙运动状态和吸持特征的变化是泥沙影响水质主要

的两个方面，种作用可以称为河流泥沙的环境作用…。一方面，沙颗粒可以吸附多种污染物，定这泥一 动力条件下沉积于河床底部，在一定时间内减小了赋存于水体中的污染物量；另一方面，当化学、动力等外部条件发生改变，吸附在泥沙颗粒上的污染物可能改变赋存状态，吸附态 (从固相 )移到溶解态 (转水相 )或者沉积在底泥的污染物随着冲刷泥沙重新进入水体，而显著改变着上覆水体的化学构成，至，从甚造成水体的二次污染。。通过数学模型的方法对以上过程进行描述，以详细了解和分析河流泥沙物 可理及化学过程对

水体环境演化的影响。这方面已经进行的研究大体可以分为两类：一类是分别建立溶解态、附态污染物的数学方程，控制方程中一般采用综合项对泥沙沉降一悬浮进行描述 J称为分吸在，相模型。另一类则是建立水体中溶解态污染物输移转化的数学方程，沙冲淤、附和解吸作用在方程泥吸中进行统一描述，为整体模型。对于泥沙运动过程的影响，称一些研究者采用概化的方法，污染物输在移转化方程中以沉降系数的形式对泥沙运动的环境影响进行表达；一部分研究者则引入河流动力学中床沙悬沙交换的理论，合泥沙吸附污染物的状态建立数学模式结。 本文在分析泥沙环境作用主要过程的基础上，建立了溶解态、附态污染物输移转化的基本方程，吸

重点讨论了泥沙冲淤、吸附解吸对水体环境影响的描述方法，建立的数学模型进行了验证，对并对河流 泥沙环境作用模拟研究中存在的主要问题进行了讨论。

1泥沙环境作用主要过程分析 如图 1所示，然河流中的泥沙环境作用主要包括 3个过程： 1伴随泥沙冲淤，染物在底泥 (天 ()污床沙)和水体之间的交换，水体中污染物的赋存量发生动态变化；2通过吸附解吸过程，染物在水沙两 ()污

收稿日期：050—8 20.50基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(0 3 B 124; 20 C 4 50 )三峡建设委员会三峡水库水污染控制研究专题

作者简介：禹雪中(9 1。河南开封人， 17一)男，博士生，，高级工程师。主要从事水环境模拟研究。Em i x u w (T - a: v@i . i lz h￣l O ~

1 0—

  本文关键词：河流泥沙与污染物相互作用数学模型，由笔耕文化传播整理发布。