1、1 河流中的混合过程2 矩形河道均匀流污染带的计算第四部分 污染物在河流中的扩散与混合3 不规则河道非均匀流污染带的计算4 河流中非守恒物质污染带计算1 河流中的混合过程第一阶段第一阶段 初始稀释阶段（垂向混合阶段初始稀释阶段（垂向混合阶段 A-B）垂向混合指从排污口开始到污水在垂直方向（沿水深）完全混合垂向混合指从排污口开始到污水在垂直方向（沿水深）完全混合为止。为止。一般情况下，由于水深（垂向）的尺度比其他两个方向的尺度小一般情况下，由于水深（垂向）的尺度比其他两个方向的尺度小得多，因此首先完成垂向混合，也称为初始稀释阶段。得多，因此首先完成垂向混合，也称为初始稀释阶段。初始稀释阶段是一种
2、三维混合过程，其混合情况与污水排出时的初始稀释阶段是一种三维混合过程，其混合情况与污水排出时的初始动量、浮力以及排污口的位置和型式等因素密切相关。初始动量、浮力以及排污口的位置和型式等因素密切相关。表面排放与淹没排放表面排放与淹没排放射流与喷流射流与喷流浮力射流与纯射流浮力射流与纯射流污水排出的速度大于河流速度，则低流速的河水会被卷吸到高流污水排出的速度大于河流速度，则低流速的河水会被卷吸到高流速的污水中，从而加强污水的初始稀释，称为射流。速的污水中，从而加强污水的初始稀释，称为射流。如果污水排出的流速较小，没有这种卷吸作用，称为喷流。如果污水排出的流速较小，没有这种卷吸作用，称为喷流。如果污
3、水的密度比河水小，污水受浮力作用而上升，称为浮力射如果污水的密度比河水小，污水受浮力作用而上升，称为浮力射流；若污水的密度比河水大，污水受负浮力作用而下沉，称为负流；若污水的密度比河水大，污水受负浮力作用而下沉，称为负浮力射流。浮力射流。如果污水密度与河水密度相差不大，可以不考虑浮力的影响，则称如果污水密度与河水密度相差不大，可以不考虑浮力的影响，则称为纯射流。为纯射流。实际排污工程中污水浮射流较为常见，在初始稀释过程中，射流的实际排污工程中污水浮射流较为常见，在初始稀释过程中，射流的动量和浮力的作用将逐渐减弱，在达到垂向均匀混合之后，在以后动量和浮力的作用将逐渐减弱，在达到垂向均匀混合之后，
4、在以后的混合过程中就可以不考虑动量和浮力的作用。的混合过程中就可以不考虑动量和浮力的作用。污水在垂向均匀混合之后直到河流横向（在过流断面上）均匀混合污水在垂向均匀混合之后直到河流横向（在过流断面上）均匀混合为止，称为横向混合段或初始段。为止，称为横向混合段或初始段。第二阶段第二阶段 初始段（横向混合阶段初始段（横向混合阶段 B-C）在第二阶段中，污水排放的初始动量和浮力已经消失，污水的运动在第二阶段中，污水排放的初始动量和浮力已经消失，污水的运动速度与河水流速一样，该阶段可看作是点源和线源的扩散。速度与河水流速一样，该阶段可看作是点源和线源的扩散。对于大多数河道而言，河宽比水深大得多，所以污水
5、很快在垂线方向对于大多数河道而言，河宽比水深大得多，所以污水很快在垂线方向完全混合，浓度在垂线上均匀分布，而后主要是沿横向进行扩散。完全混合，浓度在垂线上均匀分布，而后主要是沿横向进行扩散。因此，为简化分析，可以对该阶段的流速、浓度、和横向混合系数因此，为简化分析，可以对该阶段的流速、浓度、和横向混合系数都沿水深取平均，只研究垂线上平均值的纵向和横向变化，从而可都沿水深取平均，只研究垂线上平均值的纵向和横向变化，从而可以按水平二维的混合过程处理。以按水平二维的混合过程处理。从初始稀释阶段结束到污水扩散至全河宽，有一个较长的过程，在从初始稀释阶段结束到污水扩散至全河宽，有一个较长的过程，在该过程
6、中，污水占据河流的部分空间，并且横向的污染范围逐渐变该过程中，污水占据河流的部分空间，并且横向的污染范围逐渐变宽，形成污染带。宽，形成污染带。第三阶段是从河流横断面均匀混合以后算起，在该阶段中，因为横第三阶段是从河流横断面均匀混合以后算起，在该阶段中，因为横断面上的浓度分布已是均匀的，此后在向下游扩散的过程中污水在断面上的浓度分布已是均匀的，此后在向下游扩散的过程中污水在横向上已占据全河宽，此阶段主要考虑纵向分散，可按一维纵向分横向上已占据全河宽，此阶段主要考虑纵向分散，可按一维纵向分散考虑。散考虑。第三阶段第三阶段 纵向分散阶段（纵向分散阶段（ C以后）以后）第三阶段是一个长期过程，在此过程
7、中一般需要考虑污染物质的非第三阶段是一个长期过程，在此过程中一般需要考虑污染物质的非保守性。保守性。本章重点讨论远区的二维扩散与一维纵向分散问题。本章重点讨论远区的二维扩散与一维纵向分散问题。第一阶段（初始稀释阶段）发生在排污口附近水域，称为第一阶段（初始稀释阶段）发生在排污口附近水域，称为近区。近区问题的处理比较复杂，需要把排污口形式与布置近区。近区问题的处理比较复杂，需要把排污口形式与布置、污水出流性质以及接受水域的特性结合起来考虑，一般要、污水出流性质以及接受水域的特性结合起来考虑，一般要按三维问题处理。按三维问题处理。第二阶段（污染带扩展阶段）和第三阶段（向下游扩散阶第二阶段（污染带扩
8、展阶段）和第三阶段（向下游扩散阶段）发生在离排污口较远的区域，称为远区。第二阶段一般段）发生在离排污口较远的区域，称为远区。第二阶段一般按二维扩散问题处理，第三阶段按一维纵向分散问题处理。按二维扩散问题处理，第三阶段按一维纵向分散问题处理。总结：总结：1 河流中的混合过程2 矩形河道均匀流污染带的计算第四部分 污染物在河流中的扩散与混合3 不规则河道非均匀流污染带的计算4 河流中非守恒物质污染带计算在排污工程中，经常遇到的情况是污水的出流是时间连续在排污工程中，经常遇到的情况是污水的出流是时间连续源恒定源（称为稳态情形）。源恒定源（称为稳态情形）。在稳态情形下，在河流混合的第二阶段中将形成一条稳定在稳态情形下，在河流混合的第二阶段中将形成一条稳定的污染带，为了了解河流污染情况，实际工程中常需对这种的污染带，为了了解河流污染情况，实际工程中常需对这种稳态情形下的污染带进行计算。稳态情形下的污染带进行计算。污染带计算的目的就是确定以下内容：污染带计算的目的就是确定以下内容：污染带内的浓度分布污染带内的浓度分布污染带的宽度污染带的宽度达到全断面均匀混合的距离达到全断面均匀混合的距离污染带扩展至全河宽的距离污染带扩展至全河宽的距离
