一、技术原理

针对感潮河流的水位、流速等水力要素随潮汐呈周期性变化和排污的浓度双向影响的特点，决定了与一般河流控制单元水质目标管理技术在个别技术环节上有所不同。课题针对感潮河段重点提出了河口设计水文条件和河口数学模型的选择及建议。

二、技术内容或工艺路线

感潮河段控制单元水质目标管理技术中水质目标不仅涉及到地表水环境质量标准，河口出境断面可能涉及海水水质标准。

河口的设计水文条件以潮流过程为主，径流量为辅。从允许平均期的角度来看，有生物安全的要求的功能区，对毒性物质的慢性效应可考虑4天潮流过程，可以选择小潮过程；对常规污染物可考虑30天潮流过程，可以选择月潮过程；对毒性物质的急性效应可考虑流速为零时低水位相应水域的水量。

污染负荷与河口水质响应关系计算的模型主要有河口一维稳态水质数学模型、一维、二维甚至三维动态水质模型。建议采用稳态设计水文条件动态水质模型进行模拟与分析背景负荷（入境浓度）和不同可控污染源（排污口单位负荷）对河流水质的响应关系。

水环境容量计算方法与污染物允许排放负荷分配方法与一般河流无异，如基于模拟优化和合理性评价指标的污染物允许排放负荷计算方法和基于正反算法与情景分析法的污染物允许排放负荷计算方法等，建议采用模拟优化法。感潮河段控制单元水质目标管理技术路线如图1所示。

三、关键技术方法

（1）河口达标控制断面选择

保守物质：所有源点断面、入境断面和出境断面（相当于功能区交界断面采用高功能区水质目标）。

非保守物质：重金属及有毒有机物也应选择所有源点断面、入境断面和出境断面，对毒性较低的物质（COD、氨氮等）可采用河段达标断面比例（如70％，原则上不影响本功能区及其他功能区的使用功能）及入境断面和出境断面控制。

（2）河口设计水文条件

a.上边界设计条件－余流量选择

河口区实际的设计流量是潮平均流量，在枝状河口中可根据水文资料分析得出，对于网状河口则可由动态水力学计算得到，感潮河网建议采用合成流量。

采用稳态模型计算允许平均期的算术平均浓度，其平均流量可能有两个选择，一是将径流量处理为每个潮周的平均流量，二是将径流量处理为允许平均期内的多个潮周的平均流量。潮平均模型最好按多潮周计算。如果进行动态计算，上游的来流可以按典型流量过程，也可按设计流量过程计算。

b.下边界设计条件－河口潮汐过程选择

河口潮汐过程为下边界设计水文条件，对精确掌握河网水动力条件是必须要确定的。根据允许平均期可以采用偏危险的设计潮汐过程。如对毒理指标采用4天平均，可以采用枯水期小潮段的过程；如对COD等指标采用30天平均，可以采用枯水期潮汐的月周期过程；实际计算不一定是完整的4天或30天，可根据完整周期数考虑。

总体而言，河口设计水文条件根据具体情况考虑更合理一些，特别是网状河口采用个案分析及处理更好一些。

（3）河口水质数学模型

a.河口断面达标一般采用一维稳态模型。基本设计指标为水文指标，如流量；水力学指标，如流速、断面形状、水力梯度、河道糙率等，一般需要水力学计算。一维容量规划采用优化技术，推荐分段一维线性水质模型的解析解或数值解。一维容量规划采用方案比较方法，一维线性水质模型的解析解或数值解。

河口河网区推荐潮平均数值模型

式中，Q、E、A、C、S分别为潮平均流量、纵向离散系数、断面面积、污染物浓度、盐度，方程左端第一项为对流通量，第二项为离散通量，右端项为单位时间恒定排放的污染物质排放量M和盐通量。由于一般情况下盐源于海水，所以支状河口潮平均的盐通量Ms接近于零，这为较容易地率定纵向离散系数创造了条件，即可以用两断面的盐度梯度数据估算离散系数；对于网状河口河道间可能出现科氏力及地形条件引起的剩余环流，潮平均的盐通量Ms可能出现两条河道通量数值相等方向相反合成为零的情况，但单河道盐通量不为零，此时单河道盐度数据无法以盐平衡来假设率定纵向离散数据，需要采用多点盐度水文同步实测，采用一维河网稳态模拟数值计算，通过计算机优化识别的方法进行纵向离散系数的识别。

c.河口保守浓度容量估算设计

可以考虑分两种情况进行容量估算：在大径流条件下（丰水期），忽略海水交换作用，近似按河流的保守物质计算容量，结果偏安全；在小径流条件下（枯水期），考虑海水交换作用，按河口的保守物质计算容量。

推荐采用公式（3）的数值解法。为利用河口容量，计算海水边界条件时取浓度边界条件较为合理。对于重金属、有毒有机物等，海水的本底浓度较低，限制也很严格，因此，可以给出河口边界接近零的边界浓度，如海区背景浓度、海域功能区标准浓度、咸水阈值（毒理、致癌等）浓度的某个百分比。

d.河口动态水动力水质模型建议选择CE-QUAL-W2、EFDC、WASP和FVCOM模型。

四、技术创新点

针对感潮河段水流及污染物输移特点，提出了感潮河段控制单元水质目标管理技术环节中不同于一般河流的河口水文条件的选择及设计，河口水质数学模型的选择及建议。并在大辽河控制单元开展了基于WESC2D和WASP耦合水质模型稳态设计水文条件下动态模拟和线性优化算法求解水环境容量和污染物总量分配模型的方法。即在连续10年中30天平均浓度重现期3年不超过1次的设计流量条件和最小月潮位条件下，以总量分配合理性指标最大作为优化原则，依据实际排污特点和具体情况，结合情景分析方法，因地制宜地进行污染物总量分配方案的优化设计方法。