一、技术原理

针对确定环境风险条件下，选用稳态水质模型，进行允许纳污量计算和总量分配时采用的设计水文条件，常为一个常数。该水文条件的选择需要根据水污染控制指标类型和环境风险特征，确定污染物浓度的允许平均期和允许超标期，在此基础上计算稳态设计水文条件。

二、工艺流程

设计水文条件选择主要包括以下内容：

1、确定设计水文指标体系参数

主要参数如下：径流量：Q（m3/s）、水体容积：V（m3）、水（潮）位：Z（m）、流速：U（m/s）、水温：T（℃）、进潮量：W（m3）、交换率：EA、滞留时间：RT（天）等，可以根据所选模型及其他具体情况可选择其它能代表水体特征的参数。

2、不同水体规划及评价可选择的主要指标参数

河流：径流量、水温、pH、硬度、水温

湖库：容积（水位）、流量、流速、水温、交换率、滞留时间

河口：径流量、进潮量、潮位、水温、交换率、滞留时间

海湾：径流量、进潮量、潮位、交换率、水温

3、多指标和多流量来源情况下设计水文条件的处理

（1）多指标组合

当设计水文指标不只一个，如有流量、水温、pH值要求，此时为组合频率问题，建议以主控指标频率为主，其它参数的频率可以降低，如流量为主控指标，水温及pH值为辅助指标，具体可采用两种方法：

1）辅助指标的频率低于主控指标的频率（组合频率接近设计频率），如主控指标频率为66.7%，辅助指标可取50％，或多年平均（这样的数据也较易得到。此时实际进行总量分配的安全余量可取略大一点）。

2）辅助指标的频率可采用与主控指标同频率（组合频率高于设计频率），此时设计偏安全，实际进行总量分配时的安全余量可以取小一点，或取零。

（2）多来源组合

当设计流量包括多条河流，如湖泊、海湾有多条河流要计算入湖入海设计，也是组合频率问题，其处理方式也可以有两种：

1）各河流同频率，均采用设计频率（组合频率高于设计频率）

2）各河流流量相加形成合成流量，再计算符合设计频率的设计流量。对于湖、海湾面积较大的情况计算流量时，可以考虑降雨、蒸发和渗漏对进入水体总水量的影响。

4、稳态设计水文条件表达

根据对设计水文条件要素的分析，设计水文表达规范格式为：

          TxHcy（t）              （4）

其中：

T: 类型系列:有H- 传统水文学方法；B- 生物安全方法；HH-人类健康安全方法；E- 生态安全方法。

x:允许平均期: 平均时段的连续天数，对急性毒性、慢性毒性、窒息、酸碱、三致、耗氧有机物等要求的允许平均期各不相同。

Hc: 水文指标: 有Q- 流量；U- 流速；Z- 水位、潮位；V-体积；T- 水温；R- 滞留时间或交换率；和其它可表现水体特征的指标。

下标c 指示平均方法：a －算术平均；h －调和平均；g－几何平均；w －加权平均，未注明时表示算术平均。

y ：重现期:出现超限事件的平均间隔，以年计。

t ：控制时段，年内危险时段（年内排污量最大、温度最高、非点源负荷最大等时段，和估计历年监测数据评价指标最差的时段）,L- 枯水期；N- y:平水期；F- 丰水期；Y- 全年；整数字为月份表达，如（12－6）表示12月到来年6 月。分数为季节性容量计算设计条件表达：如1/2 表一年分两期估算容量,1/4表示分期估算容量,1/12 表示分月估算容量，忽略表示按全年数据估算。

5 、设计水文条件计算

根据研究区风险特征和风险控制需求，选择适当的表达形式进行设计水文条件计算。

三、关键技术方法

1 、单一河道设计流量选择和计算方法

（1）基于水文学的设计流量计算方法

设计流量的表达方式为xQy ，其中H表示为水文学方法，y 表示重现期（年），x 表示允许平均期（天），Q 表示算术平均流量。xQy 的计算步骤如下：

1 ）确定允许平均期x ，如30天；

2 ）确定重现期y ，换算设计频率P 。如10年重现期换算为设计频率P＝90 mso-％

3 ）收集水文站历史日流量资料，资料年数n 一般情况下是重现期的3 倍以上；

4）对每一年（水文年、日历年均可，按水文年比日历年更合理一些）的数据按时序进行x 天的滑动算术平均值计算，然后找到年内x天的最小算术滑动均值（如7日、30天最枯平均流量等）。

5 ）将多年x 天的最小算术滑动均值的年极端径流量从大到小排列，按经验频率式计算经验频率：

式中，P 为设计频率，m 为径流量的排列序号，n 为样本容量。

6 ）建立年极端径流量与经验频率的关系，计算设计流量值。

（2 ）基于水生生物安全的设计流量计算方法

生物安全河流设计流量的表达方式为xBy，其中B 表示生物安全（这里代表调和平均流量），y 表示重现期（年），x 表示允许平均期（天）。xBy的计算步骤如下：

1 ）确定允许平均期x，如4 天（毒性物质）或30 天（耗氧性有机物）；

2 ）确定重现期y，如3年；

3 ）收集水文站历史日流量资料，一般情况下资料年数n 要达到重现期的3 倍以上；

4）确定允许破坏段（excursion ）的个数ne，用资料年数n除以重现期y 。ne ＝n/y 。如12 年的数据，按重现期3年计，可允许出现4 个破坏段，破坏段可覆盖4x天。

5 ）对多年的数据按时序进行x 天的滑动调和平均值计算，得到多年内的全部连续的滑动调和平均值的新的流量序列。

6 ）通过试算（一般可通过计算机办公软件的“单变量规划” 直接求解）找到不超过允许破坏段数的最大流量即设计流量。给出试算流量值Q₀，计算资料年数内的破坏段数ne₀ ，如果ne0>ne, 将采用新的调小的Q₀ 重新试算；如果ne0

（3 ）基于人类健康的设计流量计算方法

影响人类健康的指标主要指致癌类污染物，包括地表水饮用水源地的特征污染物指标及致癌的其他重金属指标。

假定对于致癌类污染物主要与点源排放有关，且致癌物比较保守，一般采用长期调和平均流量Q_h进行限制负荷分析。允许平均期为长期（70年），重现期超过近人的平均寿命，由于致癌物无阈值，采用的致癌风险率（如一百万人七十年饮用同一水源致癌率为一人，用10 ^－6 ）控制，其计算步骤：

1 ）收集水文站历史日流量资料，资料年数n 尽可能长，达到70 年以上最好；

2）剔除零流量数据，由于断流无水饮用，将会采用其他备用水源，因此假设断流时对人体不产生致癌物质的累积；

3 ）对多年的数据进行全部数据的调和平均值计算，得到多年调和平均流量Q_h 。

采用Q_h 可以较精确的计算恒定点源排放条件下人类个体一生的累积量。实际监控中采用年均达标控制将偏安全。

（4 ）基于细菌类设计流量计算方法

细菌类设计流量的表达方式为xGy ，其中y表示重现期（年），G表示几何平均（这里代表几何平均流量）x>表示允许平均期（天）。xGy 的计算步骤为：

1 ）确定允许平均期x ，如30 天；

2 ）确定重现期y ，如3年；

3）收集水文站历史日流量资料，一般情况下资料年数n要达到重现期的3 倍以上；

4）确定允许破坏段（excursion）的个数ne，用资料年数n 除以重现期y 。ne ＝n/y