BE1031223B1 - Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks eines Flusses und dessen Anwendung - Google Patents
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Description
; BE2023/5858
Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks eines Flusses und dessen
Anwendung
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich des Wasserumweltschutzes und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks eines
Flusses und dessen Anwendung.
STAND DER TECHNIK
Der Grauwasser-Fußabdruck (GWF, Gray Water Footprint) ist ein Indikator für die
Wasserverschmutzung, der die Umweltauswirkungen wirtschaftlicher und sozialer
Einleitungsprozesse auf Wasserkörper wie Flüsse und Seen charakterisiert. Der Grauwasser-
Fußabdruck wird im Allgemeinen als das Volumen an Süßwasser definiert, das benötigt wird, um basierend auf natürlichen Hintergrundkonzentrationen und bestehenden
Umweltqualitätsstandards für Wasser eine bestimmte Verschmutzungslast zu verdünnen, damit ein bestimmter Umweltqualitätsstandard für Wasser erfüllt wird. Auf der Grundlage der
Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks kann also die durch Abwassereinleitungen verursachte Verringerung der Verschmutzungskapazität natürlicher Wasserkörper, d.h. die
Druckwirkung auf die Wasserumwelt, quantitativ bewertet werden. Die
Wasserfußabdruckbewertung quantifiziert die Auswirkungen von Abwassereinleitungen auf die
Wasserkörper in Wassermengen, die den Grad der Belastung der Wasserressourcen und der
Wasserumwelt intuitiv widerspiegeln können. Laut dem vom National Water Footprint Network veröffentlichten Handbuch zur Bewertung des Wasserfußabdrucks (The Water Footprint
Assessment Manual) wird davon ausgegangen, dass der Grad und das Ausmaß der
Wasserverschmutzung durch die Menge an Süßwasser widergespiegelt werden kann, die benötigt wird, um die Schadstoffe auf ein unschädliches Maß zu verdünnen. Die spezifische
Bewertungsformel lautet wie folgt: GWF = ZOO ‚ wobei GWF der Grauwasser-Fußabdruck (m*/Jahr); Load das Volumen der Abwassereinleitung (kg/Jahr); p, die
Wasserqualitätsstandardkonzentration von Schadstoffen (kg/m*); und p, die natürliche
Hintergrundwasserqualitätskonzentration des aufnehmenden Wasserkörpers (kg/m°). Allerdings konzentriert sich diese Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks hauptsächlich auf große
Wassereinzugsgebiete/Regionen, wie z.B. auf globaler, nationaler, provinzieller und kommunaler Ebene, sowie auf große Wassereinzugsgebiete, was dazu führt, dass die
Ergebnisse der Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks nur auf der Makroebene verbleiben und den Grauwasser-Fußabdruck von Abwassereinleitungen in kleinräumigen Einheiten nicht effektiv quantifizieren können; Darüber hinaus charakterisiert dieses Bewertungsverfahren den
° BE2023/5858 grauen WasserfuBabdruck als die Menge an Süßwasser, die erforderlich ist, um Schadstoffe auf die von dem Wasserqualitätsstandard zugelassene Höchstkonzentration zu verdünnen, was sich stark von der empirischen Situation unterscheidet und keine wirksamen Anhaltspunkte für die Umsetzung von Maßnahmen zum Schutz der Wasserkörper in bestimmten Regionen bietet.
Daher haben viele Forscher das Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks für die tatsächliche Situation verbessert. Zum Beispiel haben Wang Danyang et al. (Wang Danyang, Li
Jingbao, Ye Yaya, Tan Fenfang. An improved grey water footprint calculation method[J].
Journal of Natural Resources, 2015, 30(12): 2120 - 2130.) zerlegen die Schadstoffe in verschiedene Wasserkörper, berechnen den Grauwasser-FuBabdruck jedes Wasserkörpers und summieren ihn dann auf, um den gesamten Grauwasser-FuBabdruck zu erhalten, wodurch die Berechnungsergebnisse genauer werden und die Verschmutzung verschiedener
Wasserkörper widerspiegeln können. Obwohl in dem Stand der Technik die herkömmliche
Formel zur Berechnung des Grauwasser-FuBabdrucks für verschiedene praktische Situationen verbessert wurde. sind nur der statische Verdünnungseffekt von Schadstoffen berücksichtigt, und das Problem, dass sich die Schadstoffe mit dem Wasserfluss kontinuierlich bewegen und abbauen, wird nicht in Betracht gezogen.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Das technische Problem, das durch die vorliegende Erfindung zu lösen ist, besteht daher darin, die Mängel der Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks im Stand der Technik zu überwinden, die die kontinuierliche Bewegung und den Abbau der Schadstoffe mit dem
Wasserfluss nicht berücksichtigt, um ein Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-
FuBabdrucks eines Flusses und dessen Anwendung bereitzustellen.
Dazu sieht die technische Lösung der vorliegenden Erfindung wie folgt aus:
Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks eines Flusses, wobei es folgende
Schritte umfasst: (1) Konstruktion eines eindimensionalen Wasserqualitätsmodells des zu bewertenden
Flusses:
C(x)=CxR wobei C(x) die Schadstoffkonzentration des Kontrollquerschnitts, mg/L; C° die
Anfangskonzentration der Schadstoffe des Referenzquerschnitts, mg/L; und R der kumulative
Schwächungskoeffizient der Schadstoffe entlang des Flusses ist; (2) Berechnen der Anfangskonzentration C° der Schadstoffe des Referenzquerschnitts, C’:
C'= CQ+CQ
Q +Ó, wobei Qo die Durchflussmenge des einströmenden Wassers flussabwärts des
Referenzquerschnitts, m3/s; Co die Schadstoffkonzentration im einströmenden Wasser flussaufwärts des Referenzquerschnitts, mg/L; Q1 das Volumen der Punktquellen-
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Abwassereinleitung am Referenzquerschnitt, m3/s; und C die Schadstoffkonzentration im eingeleiteten Abwasser am Referenzquerschnitt, mg/L, ist; (3) Berechnen des Grauwasser-FuBabdrucks des zu bewertenden Flusses:
Sei Qo=GWF‚s, C(x)=Cs; d.h. C, OM FCO R
GWF, +0, dann GWF, = RTR 1 O,.
Cs CR wobei GWF,s der Grauwasser-FufBabdruck des zu beurteilenden Flussabschnitts, m°/s; Cs die Wasserumweltqualitätsstandard-Konzentration von Schadstoffen am Kontrollquerschnitt, g/m°, ist.
Ferner ist es ausgelegt, dass in Schritt (1) das R wie folgt berechnet wird: x
Roo zon wobei x die Entfernung von dem Kontrollquerschnitt zum Referenzquerschnitt, m; k der integrierte Schadstoffschwächungskoeffizient, 1/d; u die durchschnittliche
Auslegungsflie&geschwindigkeit des Flussabschnitts, m/s, ist.
Ferner ist es ausgelegt, dass der k-Wert durch eine Analyse- und Leinhmethode oder eine empirische Messmethode zu bestimmen ist.
Ferner ist es ausgelegt, dass die empirische Messmethode darin besteht, einen
Unterabschnitt in der Mitte eines zu bewertenden Flussabschnitts mit einem geraden Flusslauf, einer stabilen Wasserstrômung, keinem Nebenfluss und keiner Abwassereinleitungsöffnung dazwischen auszuwählen und Probenahmestellen flussaufwärts (Punkt A) bzw. flussabwärts (Punkt B) des Unterabschnitts einzurichten, um den Schadstoffkonzentrationswert zu überwachen und gleichzeitig durch Testen der hydrologischen Parameter die durchschnittliche
Fliebgeschwindigkeit des Unterabschnitts zu bestimmen, und es nach folgender Formel berechnet wird: k=864" 1m C4
L Cr wobei k der integrierte Schadstoffschwächungskoeffizient, 1/d; Ca die
Schadstoffkonzentration am oberen Querschnitt, mg/L; Cs die Schadstoffkonzentration am unteren Querschnitt, mg/L; L die Länge des Unterabschnitts des Flusses, km; v die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit des Unterabschnitts des Flusses, km/d ist.
Ferner ist es ausgelegt, dass die Werte Qu, C1, Cs und Co anhand von
Verschmutzungsdaten des zu bewertenden Flussabschnitts zu bestimmen sind.
Ferner ist es ausgelegt, dass die Verschmutzungsdaten Abwassereinleitungs-
Flussmengendaten, Abwassereinleitungs-Konzentrationsdaten,
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Hintergrundkonzentrationsdaten des einstrômenden Wassers und
Wasserqualitätsstandarddaten des Kontrollquerschnitts umfassen.
Ferner ist es ausgelegt, dass der Wert x durch räumliche Daten zu bestimmen ist.
Ferner ist es ausgelegt, dass die räumlichen Daten Verteilungsdaten des Flusssystems,
Positionsdaten der Abwassereinleitungsöffnung und Positionsdaten des Kontrollquerschnitts im
Flussabschnitt umfassen.
Ferner ist es ausgelegt, dass der Wert u durch hydrologische Daten zu bestimmen ist.
Die Erfindung stellt ferner eine Anwendung eines Bewertungsverfahrens zur Bewertung des
Grauwasser-Fulabdrucks von Abwassereinleitungen innerhalb einer kleinräumigen räumlichen
Einheit mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung vor.
Die technische Lösung der vorliegenden Erfindung weist folgende Vorteile auf: 1. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-
FuBabdrucks eines Flusses bereit, das die Wanderungs- und Schwächungseffekte von
Punktquellenschadstoffen im Flusslauf vollständig berücksichtigt. Auf der Grundlage der
Reaktionsbeziehung zwischen der Abwassereinleitung und der Wasserqualität eines eindimensionalen Wasserqualitätsmodells wird der durch die Abwassereinleitung erzeugte
Grauwasser-FuBabdruck quantifiziert. 2. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-
FuBabdrucks eines Flusses bereit, bei dem der Grauwasser-FufBabdruck mit einer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung effektiv quantifiziert werden kann, wobei das Volumen des
Grauwasser-FuBabdrucks durch den Durchfluss (in m3/s) charakterisiert wird, und gleichzeitig die Auswirkungen spezifischer Verschmutzungsquellen auf die Wasserumwelt bestimmter
Flussabschnitte in den Mittelpunkt gestellt werden. Der durch die Abwassereinleitung aus kleinräumigen Einheiten entstehende Prozess des Grauwasser-FuBabdrucks wird somit effektiv widergespiegelt. Die Ergebnisse können über größere Zeiträume (z.B. Tage, Monate, Jahre) kumuliert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Verringerung der Wanderung von Punktquellen-
Abwassereinleitung im Flussabschnitt;
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht des Grauwasser-FuBabdrucks von Punktquellen-
Abwassereinleitung im Flussabschnitt;
Fig. 3 ist eine Ansicht des Grauwasser-FuBabdrucks der Punktquellen-Abwassereinleitung des im Ausführungsbeispiel 1 zu bewertenden Flussabschnitts.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die im Folgenden bereitgestellten Ausführungsbeispiele dienen dem besseren und weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung, sind nicht auf die beschriebenen optimalen
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Ausführungsformen beschränkt und stellen keine Einschränkung des Inhalts und des
Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung dar. Jedes Produkt, das von einer beliebigen
Person unter der Anregung der vorliegenden Erfindung oder durch Kombination der vorliegenden Erfindung mit anderen Merkmalen des Standes der Technik entwickelt wird und mit der vorliegenden Erfindung identisch oder ihr ähnlich ist, fällt in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung verbessert ein auf einem eindimensionalen
Wasserqualitätsmodell basierendes Verfahren zur Bewertung des Einflusses von Punktquellen-
Abwassereinleitung auf die Wasserqualitätsprozesse eines Flusses, damit die entsprechenden
Ergebnisse der Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks besser die empirische Situation wiederspiegeln, die Auswirkungen von Abwassereinleitungen auf die Wasserumwelt in kleinen räumlichen Einheiten effektiv charakterisieren und die Verbreitung und Anwendung von
Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks fördern können.
Bei Flüssen mit einem geringen Breite-Tiefe-Verhältnis können Schadstoffe in relativ kurzer
Zeit gleichmäßig vermischt und durch Wanderung entlang des Flusses reduziert werden. Das eindimensionale Wasserqualitätsmodell wird hauptsächlich zur Simulation des
Transformationsprozesses der Längswanderung von Schadstoffen entlang des Flusses nach der Punktquellen-Abwassereinleitung verwendet. Und sein mathematischer Ausdruck lautet unter stationären oder quasi-stationären Bedingungen wie folgt:
C(x)=CxR (1) wobei CC +09 Ra exp(-4
O, +0, 86400 u wobei C(x) die Schadstoffkonzentration des Kontrollquerschnitts, mg/L; x die Entfernung von dem Kontrollquerschnitt zum Referenzquerschnitt, m; C° die Anfangskonzentration der
Schadstoffe des Referenzquerschnitts, mg/L; k der integrierte
Schadstoffschwächungskoeffizient, 1/d; u die durchschnittliche AuslegungsflieRgeschwindigkeit des Flussabschnitts, m/s; Qo die Durchflussmenge des einströmenden Wassers flussabwärts des Referenzquerschnitts, m/s; Co die Schadstoffkonzentration im einströmenden Wasser flussaufwärts des Referenzquerschnitts, mg/L; Q1 das Volumen der Punktquellen-
Abwassereinleitung am Referenzquerschnitt, m*/s; und C die Schadstoffkonzentration im eingeleiteten Abwasser am Referenzquerschnitt, mg/L, ist.
Auf der Grundlage des eindimensionalen Wasserqualitätsmodells definiert die vorliegende
Erfindung den Grauwasser-Fußabdruck der Punktquellen-Abwassereinleitung eines Flusslaufes als die Durchflussmenge von Wasser, das von flussaufwärts eines Kontrollabschnitts eines
Flusses (unter einer bestimmten Hintergrundkonzentration von Schadstoffen) bei einer bestimmten Intensität der Punktquelleneinleitung am flussaufwärts gelegenen
Referenzabschnitt einströmt, die ausreichend verdünnt und dann durch Wanderung abgeschwächt wird, um die Wasserumweltqualitätsstandards dieses Kontrollabschnitts zu
° BE2023/5858 erfüllen, was einem bestimmten Qualitätsziel für den Kontrollabschnitt unterliegt. In Fig. 1 wird eine schematische Ansicht der Verringerung der Wanderung von Punktquellen-
Abwassereinleitung im Flussabschnitt gezeigt. Dementsprechend kann davon ausgegangen werden, dass der Grauwasser-FuBabdruck einer Punktquellen-Abwassereinleitung GWFps (m”/s) ist. Und der Grauwasser-FuBabdruck der Punktquellen-Abwassereinleitung in dem entsprechenden Flussabschnitt ist in der schematischen Ansicht in Fig. 2 dargestellt. Zu diesem
Zeitpunkt kann gemäß der Formel (1) aus der folgenden Gleichung erhalten werden: c, rs OO ap) ©
GWFrs +O, 864001
Dabei ist Cs die Wasserqualitätsstandardkonzentration von Schadstoffen am
Kontrollquerschnitt, g/m°.
Aus Gleichung (2) lässt sich die Bewertungsformel für den Grauwasser-FuBabdruck wie folgt ableiten: 7 CEA 0, > (3)
X
R = exp(-k TH”
Dabei ist R der kumulative Schwächungskoeffizient der Schadstoffe entlang der Strecke, konstant.
Wie aus Gleichung (3) ersichtlich, berücksichtigt das Verfahren zur Bewertung des
Grauwasser-Fulabdrucks der vorliegenden Erfindung für den Prozess der Punktquellen-
Abwassereinleitung des Flusslaufes den Mechanismus der Wanderung und Schwächung von
Schadstoffen entlang der Strecke vom Ausgangsquerschnitt zum Kontrollquerschnitt und ist in der Lage, den momentanen Grauwasser-FuBabdruck zu quantifizieren, der durch die vorübergehende Abwassereinleitung erzeugt wird (ausgedrückt in Form der Durchflussmenge, m/s), und kann zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks in einer kleinräumigen Einheit mit hoher zeitlicher Auflösung verwendet werden.
Die Daten, die mit Hilfe des Bewertungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zu sammeln sind, umfassen räumliche Daten, Verschmutzungsdaten und hydrologische Daten, wobei die räumlichen Daten Verteilungsdaten des Flusssystems, Daten zum Standort der
Abwassereinleitungsöffnung und Daten zum Standort des Kontrollquerschnitts im
Flussabschnitt umfassen und die Verschmutzungsdaten die Verschmutzungsdaten
Abwassereinleitungs-Flussmengendaten, Abwassereinleitungs-Konzentrationsdaten,
Hintergrundkonzentrationsdaten des einströmenden Wassers und
Wasserqualitätsstandarddaten des Kontrollquerschnitts umfassen, und die hydrologischen
Daten Daten zur Durchflussmenge umfassen. Die Einzelheiten sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1: Grunddatenanforderungen zur Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks
Daten- ‘ Bezeichnung Hauptquelle Form Bemerkung yp hydrologische
Extraktion für digitales
Verteilung des
Hôhenmodell .shp Datei
Fluss-systems (DEM),
Flusssystemkarte oder GIS-Daten Dies mit der tatsächlichen
Räum- Wert Positionen des Flusslaufes, der
Lage der 4 rat liche Umweltstatistiken (Breiten- Abwasser-einleitungsöffnung und
Abwasser-
Daten a oder Vor-Ort- und des Kontroll-querschnitts einleitungs- /
Vermessung Längen- abgeglichen werden
Öffnung grad)
Wert
Lage des Umweltstatistiken (Breiten-
Kontroll- oder Vor-Ort- und querschnitts Vermessung Längen- grad)
Abwasser- Umweltstatistiken Für Verschmutzungsquellen, die einleitungs- oder Vor-Ort- Wert (m°/s) nicht in der regulären
Flussmenge Vermessung Umweltstatistik erfasst sind, ist eine
Abwasser- Umweltstatistiken Vor-Ort-Überwachung erforderlich, einleitungs- oder Vor-Ort- Wert (mg/L) | um die entsprechenden Daten zu
Konzentration Vermessung erhalten.
Im Allgemeinen auf der Grundlage der Bewirtschaftungsziele der
Abfrage der
Ver- Hintergrund- Wasserfunktionszonen im / Bewirtschaftungszi / schmut- | konzentration ed flussaufwärts gelegenen Abschnitt ele der zungs- des Wert (mg/L) | des Flusses, und bei Bedarf kann
Wasserfunktionszo - daten einstrômenden eine Vor-Ort-Uberwachung nen oder Vor-Ort-
Wassers N durchgeführt werden, um die Daten
Überwachung zur Hintergrundkonzentration zu erhalten.
Wasser- / Abfrage des qualitäts- /
Bewirtschaftungs- standard des Wert (mg/L) ziels des Wasser-
Kontrollquer- funktionsgebiets schnitts
10-Jahres-
Tageswerte oder Über-
Historische
N wachungs- | Bei weit entfernten hydrologischen
Uberwachungs- werte des Stationen oder bei fehlender
Hydro- daten von
FlieBge- Fluss- historischer Beobachtung kann die logische benachbarten N schwindigkeit abschnitts Vor-Ort-Uberwachung bei
Daten hydrologischen während Flachwasserperioden zur
Stationen oder Vor-
N der Flach- Ermittlung genutzt werden
Ort-Überwachung wasser- periode (m/s)
Das Verfahren zum Bestimmen der spezifischen Parameter in der Bewertungsformel für den grauen Wasserfußabdruck sieht wie folgt aus:
Die spezifischen Parameter in der Bewertungsformel für den grauen Wasserfußabdruck wie folgt zu ermitteln:
Qı ist das Volumen der Punktquellen-Abwassereinleitung am Referenzquerschnitt, m3/s, und basierend auf den Abwassereinleitungs-Flussmengendaten in den gesammelten
Verschmutzungsdaten zu bestimmen.
C ist die Schadstoffkonzentration im eingeleiteten Abwasser am Referenzquerschnitt, mg/L, und basierend auf den eingeleiteten Konzentrationsdaten in den gesammelten
Verschmutzungsdaten zu bestimmen.
Cs ist die Wasserqualitätsstandardkonzentration von Schadstoffen am Kontrollquerschnitt, g/m?, und basierend auf dem Wasserqualitätsstandard an der Kontrollquerschnitt in den gesammelten Verschmutzungsdaten zu bestimmen.
Co ist die Schadstoffkonzentration im einstrômenden Wasser flussaufwärts des
Referenzquerschnitts, mg/L, und basierend auf den Hintergrundkonzentrationsdaten des
Wassers in den gesammelten Verschmutzungsdaten zu bestimmen. k ist der integrierte Schwächungskoeffizient der Schadstoffe, 1/d, und mit Hilfe der Analyse- und Leinmethode und der empirischen Messmethode bestimmt;
Bei der Analyse- und Lehnmethode geht es darum, dass relevante Informationen aus früheren Arbeiten und Studien nach Analyse und Prüfung auf den zu bewertenden
Flussabschnitt angewandt werden. Wenn keine Unterlagen über den zu bewertenden
Flussabschnitt vorliegen, werden sie den Informationen über benachbarte Flüsse mit ähnlichen hydraulischen Eigenschaften, Verschmutzungsgrad und geografischen und meteorologischen
Bedingungen gelehnt;
Die empirische Messmethode besteht darin, einen Unterabschnitt mit einem geraden
Flusslauf, einer stabilen Wasserströmung, keinem Nebenfluss und keiner
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Abwassereinleitungsöffnung dazwischen auszuwählen und Probenahmestellen flussaufwärts (Punkt A) bzw. flussabwärts (Punkt B) des Unterabschnitts einzurichten, um den
Schadstoffkonzentrationswert zu überwachen und gleichzeitig durch Testen der hydrologischen
Parameter die durchschnittliche Flie&geschwindigkeit des Unterabschnitts zu bestimmen, und es nach folgender Formel berechnet wird: k=864" 1m C4
L Cr wobei k der integrierte Schadstoffschwächungskoeffizient, 1/d; Ca die
Schadstoffkonzentration am oberen Querschnitt, mg/L; Cs die Schadstoffkonzentration am unteren Querschnitt, mg/L; L die Länge des Unterabschnitts des Flusses, km; v die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit des Unterabschnitts des Flusses, km/d ist. x ist die Entfernung von der Kontrollquerschnitt zur Referenzquerschnitt, m: auf der
Grundlage der gesammelten Daten des Shp-Formats des Flusssystems und der Positionsdaten der Abwassereinleitungsöffnung und des Kontrollquerschnitts und unter Verwendung von
ArcGIS-Softwaretools wird die Verteilung des Flusslaufes zwischen der
Abwassereinleitungsöffnung (Referenzquerschnitt) und dem Kontrollquerschnitt ermittelt, und die tatsächlichen Länge des Flussabschnitts auf der Grundlage der geografischen
Analysefunktion von ArcGIS wird berechnet. y ist die durchschnittliche Auslegungsfließgeschwindigkeit des Flussabschnitts, m/s: als durchschnittliche AuslegungsflieBgeschwindigkeit dient der Durchschnittswert der gesammelten historischen Überwachungsfließgeschwindigkeit der benachbarten hydrologischen Stationen in den letzten 10 Jahren der Flachwasserperiode; Bei weit entfernten hydrologischen Stationen oder bei fehlender historischer Beobachtung kann sie durch Vor-Ort-Überwachung während der
Flachwasserperiode ermittelt werden.
Ausführungsbeispiel 1
Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks eines Punktquellen-Einleitungsvorgangs in einen
Flussabschnitt."
Die gesammelten und verarbeiteten räumlichen Daten, Verschmutzungsdaten und hydrologischen Daten des zu bewertenden Flussabschnitts sind in Tabelle 2 dargestellt.
Tabelle 2 Grunddaten des zu bewertenden Flussabschnitts / Datenverarbeitungs-
Typ Bezeichnung / Bemerkung ergebnis
GIS-Daten des / Flusssystems des
Verteilung des ; Mit den tatsächlichen
Flussabschnitts (shp-
Flusssystems nn Positionen des
Format), wie in Abb. 3 tatsächlichen Flusslaufes,
Räumliche dargestellt der Abwassereinleitungs-
Daten Position der Abwasser- a wie in Abb. 3 dargestellt Öffnung und des einleitungsöffnung /
Kontrollquerschnitts
Position des Kontroll- / abgeglichen querschnitts des wie in Abb. 3 dargestellt
Flussabschnitts
Abwassereinleitungs- Quelle aus 0.3 ms
Flussmenge Umweltstatistiken der
Abwassereinleitungs- entsprechenden
COD 50 mg/L
Konzentration Abteilungen
Das Bewirtschaftungsziel
Hintergrund-
Verschmut- für das Wasserfunktions- konzentration des zungsdaten / COD 30 mg/L gebiet des Oberlaufs des einströmenden
Flusses ist die Klasse IV
Wassers der Oberflächengewässer.
Wasserqualitäts-
Oberflächengewässer IV: standard des
CSB 30 mg/L
Kontrollquerschnitts
Quelle aus den Vor-Ort-
Hydrologische / Überwachungsunterlagen
FlieBgeschwindigkeit 0.2 m/s
Daten während der
Flachwasserperiode
Die Parameter in der Formel zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks werden wie folgt bestimmt:
Qu ist das Volumen der Punktquellen-Abwassereinleitung am Referenzquerschnitt, m3/s.
Basierend auf den Abwassereinleitungs-Flussmengendaten in den gesammelten
Verschmutzungsdaten wird es auf 0,3 m°/s bestimmt.
C ist die Schadstoffkonzentration im eingeleiteten Abwasser am Referenzquerschnitt, mg/L. Basierend auf den eingeleiteten Konzentrationsdaten in den gesammelten
Verschmutzungsdaten wird es auf 50 mg/L bestimmt.
Cs ist die Wasserqualitätsstandardkonzentration von Schadstoffen am Kontrollquerschnitt, g/m*. Basierend auf dem Wasserqualitätsstandard an der Kontrollquerschnitt in den
" BE2023/5858 gesammelten Verschmutzungsdaten wird es als Oberflächenwasser IV bestimmt, und die COD-
Konzentration beträgt 30 mg/L.
Co ist die Schadstoffkonzentration im einströmenden Wasser flussaufwärts des
Referenzquerschnitts, mg/L. Basierend auf den Hintergrundkonzentrationsdaten des Wassers
Inden gesammelten Verschmutzungsdaten wird es auf 30 mg/L bestimmt. k ist der integrierte Schwächungskoeffizient der Schadstoffe, 1/d. Mit Hilfe der Analyse- und
Leihmethode werden entsprechende Literaturen analysiert und entleiht, wodurch der CSB-
Abbaukoeffizient des Flussabschnitts als 0,12/d bestimmt wird. x ist die Entfernung von der Kontrollquerschnitt zur Referenzquerschnitt, m: auf der
Grundlage der gesammelten Daten des Shp-Formats des Flusssystems und der Positionsdaten der Abwassereinleitungsöffnung und des Kontrollquerschnitts wird die tatsächlichen Länge des
Flussabschnitts auf der Grundlage der geografischen Analysefunktion von ArcGIS berechnet und beträgt 15200m. y ist die durchschnittliche Auslegungsfließgeschwindigkeit des Flussabschnitts, m/s: Die
Auslegungsfliebgeschwindigkeit wird auf der Grundlage der Feldüberwachungsergebnisse während der Flachwasserperiode mit 0,2 m/s ermittelt.
Das Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-Fußabdrucks des zu bewertenden Flusses ist wie folgt: (1) Konstruieren eines eindimensionalen Wasserqualitätsmodells des zu bewertenden
Flusses:
C(x)=CxR wobei C(x) die Schadstoffkonzentration des Kontrollquerschnitts, mg/L; C° die
Anfangskonzentration der Schadstoffe des Referenzquerschnitts, mg/L; R der kumulative
Schwächungskoeffizient der Schadstoffe entlang der Strecke ist; (2) Berechnen der Anfangskonzentration der Schadstoffe des Referenzquerschnitts, C°:
C'= CQ+CQ
Q +Ó, wobei Qo die Durchflussmenge des einströmenden Wassers flussabwärts des
Referenzquerschnitts, m3/s; Co die Schadstoffkonzentration im einstrômenden Wasser flussaufwärts des Referenzquerschnitts, mg/L; Q1 das Volumen der Punktquellen-
Abwassereinleitung am Referenzquerschnitt, m3/s; und C die Schadstoffkonzentration im eingeleiteten Abwasser am Referenzquerschnitt, mg/L, ist. (3) Berechnen des Grauwasser-FuBabdrucks des zu bewertenden Flusses:
Sei QO = GWFps und C(x) = Cs;
d.h. C, SE TE xR ps 1 dann GWF,, = (GR CR -DxQ,
Cs CR wobei GWF,s der Grauwasser-FuBabdruck des zu beurteilenden Flussabschnitts, m3/s; Cs die Wasserqualitätsstandardkonzentration von Schadstoffen am Kontrollquerschnitt, g/m, ist.
Die entsprechenden Daten werden in die Formel eingesetzt, der Grauwasser-FuBabdruck
GWF,s des zu beurteilenden Flussabschnitts wird erhalten und sieht wie folgt aus: m (GRR 1) 9 RDR 403
Cs CR 30—30R x 15200
Ro oo OPC 40002)
Der berechnete GWF,s beträgt 1,4965m?/s, d. h. der Grauwasser-FuBabdruck dieses
Flussabschnitts unter der spezifischen Punktquellenverschmutzung beträgt 1,4965m°/s.
Selbstverständlich sind die obigen Ausführungsbeispiele nur Beispiele zur
Veranschaulichung, und stellen keine Einschränkung der Ausführungsformen dar. Der Fachmann kann auf der Grundlage der obigen Beschreibung weitere Variationen oder Anderungen in verschiedenen Formen vornehmen. Es ist weder notwendig noch môglich, hier alle
Ausführungsformen aufzulisten. Die daraus abgeleiteten offensichtlichen Variationen oder
Änderungen bleiben im Rahmen des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung
Claims (10)
1. Verfahren zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks eines Flusses, das die folgenden Schritte umfasst: (1) Konstruktion eines eindimensionalen Wasserqualitätsmodells des zu bewertenden Flusses: C(x)=CxR wobei C(x) die Schadstoffkonzentration des Kontrollquerschnitts, mg/L; C° die Anfangskonzentration der Schadstoffe des Referenzquerschnitts, mg/L; und R der kumulative Schwächungskoeffizient der Schadstoffe entlang des Flusses ist; (2) Berechnen der Anfangskonzentration C° der Schadstoffe des Referenzquerschnitts, C°: Q +9 wobei Qo die Durchflussmenge des einstrômenden Wassers flussabwärts des Referenzquerschnitts, m/s; Co die Schadstoffkonzentration im einstrômenden Wasser flussaufwärts des Referenzquerschnitts, mg/L; Q1 das Volumen der Punktquellen- Abwassereinleitung am Referenzquerschnitt, m*/s; und C die Schadstoffkonzentration im eingeleiteten Abwasser am Referenzquerschnitt, mg/L, ist: (3) Berechnen des Grauwasser-FuBabdrucks des zu bewertenden Flusses: Sei Qo= GWFps, C(x) = Cs; Cs = CGWE +GQ, CR dh. GWF, +0, GWF, EA pg, dann s 0 , wobei GWF,s der Grauwasser-FufBabdruck des zu beurteilenden Flussabschnitts, m°/s; Cs die Wasserumweltqualitätsstandard-Konzentration von Schadstoffen am Kontrollquerschnitt, g/m°, ist.
2. Bewertungsverfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (1) das R wie folgt berechnet wird: x Roo zon wobei x die Entfernung von dem Kontrollquerschnitt zum Referenzquerschnitt, m; k der integrierte Schadstoffschwächungskoeffizient, 1/d; u die durchschnittliche Auslegungsflie&geschwindigkeit des Flussabschnitts, m/s, ist.
3. Bewertungsverfahren nach Anspruch 2, wobei der k-Wert durch eine Analyse- und Leinmethode oder eine empirische Messmethode zu bestimmen ist.
4. Bewertungsverfahren nach Anspruch 3, wobei die empirische Messmethode darin besteht, einen Unterabschnitt in der Mitte eines zu bewertenden Flussabschnitts mit einem geraden Flusslauf, einer stabilen Wasserströmung, keinem Nebenfluss und keiner Abwassereinleitungsöffnung dazwischen auszuwählen und Probenahmestellen flussaufwärts (Punkt A) bzw. flussabwärts (Punkt B) des Unterabschnitts einzurichten, um den Schadstoffkonzentrationswert zu überwachen und gleichzeitig durch Testen der hydrologischen Parameter die durchschnittliche FlieBgeschwindigkeit des Unterabschnitts zu bestimmen, und es nach folgender Formel berechnet wird: k=86471n C4 L Cr wobei k der integrierte Schadstoffschwächungskoeffizient, 1/d; Ca die Schadstoffkonzentration am oberen Querschnitt, mg/L; Cs die Schadstoffkonzentration am unteren Querschnitt, mg/L; L die Länge des Unterabschnitts des Flusses, km; v die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit des Unterabschnitts des Flusses, km/d ist.
5. Bewertungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Werte Q+, C1, Cs und Co anhand von Verschmutzungsdaten des zu bewertenden Flussabschnitts zu bestimmen sind.
6. Bewertungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die Verschmutzungsdaten Abwassereinleitungs-Flussmengendaten, Abwassereinleitungs-Konzentrationsdaten, Hintergrundkonzentrationsdaten des einströmenden Wassers und Wasserqualitätsstandarddaten des Kontrollquerschnitts umfassen.
7. Bewertungsverfahren nach Anspruch 2, wobei der Wert x durch räumliche Daten zu bestimmen ist.
8. Bewertungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die räumlichen Daten Verteilungsdaten des Flusssystems, Positionsdaten der Abwassereinleitungsöffnung und Positionsdaten des Kontrollquerschnitts im Flussabschnitt umfassen.
9. Bewertungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei der Wert u durch hydrologische Daten zu bestimmen ist.
10. Anwendung eines Bewertungsverfahrens nach irgendeinem der Ansprüche 1 - 9 zur Bewertung des Grauwasser-FuBabdrucks von Abwassereinleitungen innerhalb einer kleinräumigen räumlichen Einheit mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung.
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