珠江三角洲网河数学模型的研究进展

基于近年来珠江三角洲网河数学模型的研究成果,介绍建立水流模型、泥沙模型和水质模型的方法以及模型求解的基本思路及主要特点.对珠江三角洲网河地区的数学模型中常用的节点[CD*2]河道模型和人工神经网络模型作了概要说明,并分析了各自的优缺点,在此基础上讨论了珠江三角洲网河数学模型发展中有待研究的问题.     

珠江三角洲一维盐度与三维斜压耦合模型

本文将珠江三角洲河网区、河口区以及近岸海域视作一个整体,耦合一维盐度模型与三维斜压模型,并在连接过程中考虑三维模型的分层边界条件,从而构建了珠江三角洲的耦合斜压模型。采用1999年7月和2001年2月的实测资料对模型进行率定及验证,分别模拟了珠江三角洲径流和潮汐共同作用下的洪季、枯季流场及盐度分布。其后分别从验证效果和与单独计算相比是否发生明显变化这两个角度来检验连接计算的效果。研究结果表明,所建立的耦合斜压模型模拟结果与实测值吻合较好;连接计算与单独计算的模拟结果相当接近,模型成功复演了河口区的特征流态与盐度的分布态势。综合分析表明该模型成功描述了珠江三角洲典型的水动力过程,可用以研究咸潮入侵、污染物通量等问题。     

垃圾渗滤液污染物在土壤中迁移规律试验及模拟

为全面系统地研究垃圾渗滤液迁移规律,科学地分析污染物运移规律和预测污染物浓度分布情况,通过垃圾渗滤液的动态淋溶试验,研究了垃圾渗滤液主要污染物包括有机物(CODcr,)、Cl-、SO42-、总硬度等在土壤水环境中的运移机理,试验结果表明迁移速度最快和最慢的分别为Cl-与有机物(CODCr);并对建立的一维数学模型求解表明·模型曲线与COD试验曲线较好的吻合,说明所建数学模型模拟有机污染物的有效性.     

珠江三角洲氯化物扩散模型研究

珠江三角洲地区河网交错,水流受潮汐影响显著,在径流与潮汐的共同作用下,河网的水量分配以及氯化物的扩散规律较复杂。为了解它们之间复杂的扩散规律,需建立水流运动和氯化物扩散模型进行研究,以便为淡水资源利用和供水工程措施提供依据。经验证,本珠江三角洲网河中氯化物扩散模型可较好地反映珠江三角洲网河中水和氯化物的时空分布规律。     

厌氧膨胀颗粒污泥床反应器水力优化数值模拟研究

厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器内部流场及浓度场分布影响反应器运行效率,污染物不均匀分布会导致反应器内微生物无法与污染物充分接触,使处理效率下降。对EGSB反应器内部流场及浓度场进行模拟,研究污染物浓度分布对处理效率的影响,可实现对反应器结构的优化。在流体力学模型的组分浓度输运方程源项中嵌入厌氧消化数学模型,构造CFD-厌氧消化耦合模型进行模拟。结果表明,EGSB反应器内部污染物浓度分布呈现中轴处高近壁处低的不均匀分布,在一定高度处甚至出现死区,不利于微生物的生长,严重降低了反应器处理效率。通过在反应器内增设挡流板,使中轴处污染物随水流向壁面分流,可以有效提高近壁面附近污染物浓度,减小死区体积,提高反应器处理效率。     

浓度及温度场问题三维数值模拟及应用

研究温度和污染物的扩散规律,对于健康河流具有十分重要的意义。在排水口附近,温度和污染物的扩散具有很强的三维性。在已开发的三维紊流水动力模型基础上,研制了浓度及温度场三维数学模型。在模型中,空度用来处理不规则边界,VOF用来处理自由面。另外,模型还采用了k-ε紊流模型和壁面函数。利用建立的模型,对水槽和天然的排水口附近的水位、流场、紊动能及其扩散率、温度场和浓度场的分布规律等进行了模拟和研究。通过研究进一步认识了排水口局部三维水流运动规律,浓度和温度扩散规律及分布。     

基于GMS的云南德厚水库下游废弃砒霜厂地下水溶质运移模拟

地下水溶质运移模拟是找出污染物迁移规律、确定污染范围及污染物浓度分布的重要手段,可以为合理开发地下水资源、优化设计地下水开采方案及地下水污染修复提供定量依据。在分析德厚水库咪哩河流域裂隙岩溶含水层的水力性质和污染物运移特征的基础上,运用GMS软件建立地下水流场模型和溶质运移模型,对裂隙岩溶水的流场和污染物进行了数值研究,判断出了污染源分布及污染羽扩展范围,分析了砒霜厂污染物运移对水库建设的影响。     

造纸行业退水影响分析方法研究

本文简要介绍了造纸行业的主要产污环节、污染物种类、特点及水资源论证对造纸行业退水影响论证的要求。基于现有水质模型的分析,对受纳水体不同水流条件水质模型的适用性和参数识别进行了探讨。以安徽某造纸厂退水影响为实例,利用二维水质模型对退水进行了模拟,预测了污染物的空间分布,得出污染带的最大长度、宽度和浓度的分布,最后对有关问题进行了探讨。     

扩散作用对静水湖泊水质浓度空间分布的影响

根据水域开阔的中小型浅水湖泊的水动力特征,建立了加入扩散项的湖泊移流模式,分析了污染物对流输移、降解作用、扩散作用对污染物浓度空间分布的影响。研究发现:在静风条件下,对流输移、降解作用是湖泊水质浓度空间分布的主要影响因素,扩散作用对湖泊水质浓度空间分布的影响居次要地位。但当排污流量较小且污染物浓度较高时,扩散作用对预测结果有一定的影响。在进行湖泊水质空间分布精确预测时,应综合考虑对流输移、降解及扩散作用等因素的综合影响。     

波浪环境中垂向紊动射流的三维数值模拟

实验结果显示在持续的波浪环境中污染物稀释度比无波环境有显著提高,但是关于波浪要素与污染物浓度分布之间的关系的研究还不充分,结论还不统一,需要在实验及数值计算等方面对这个课题作更深入的研究.本文采用非线性紊流模型和VOF方法建立了波浪环境中垂向紊动射流的三维数值模型,通过改变波浪参数做了大量的数值模拟实验.基于数值模拟结果,重点分析了射流初始稀释阶段污染物浓度分布和波浪要素的关系.     

珠江三角洲河网与河口区CBOD及TN和TP通量的模拟

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,以1998年6月(丰水期)、1999年1月(枯水期)为案例计算分析珠江三角洲河网与河口区的碳质生化需氧量(CBOD)、总氮(TN)和总磷(TP)通量。结果表明,河网和河口区的污染物通量呈现明显的季节变化。在丰水期,河网区污染物的外源输入主要由上游输入的污染物通量(上游通量)贡献;经八大口门输入河口区的污染物通量(入河口通量)是河口区污染物的主要来源。在枯水期,河网区污染物的外源输入主要由河网污染负荷贡献;入河口通量是河口区TN、TP的主要来源,而河口区的CBOD主要来自河口污染负荷。丰水期的污染物上游通量、入河口通量分别是枯水期的8.0~20.2、15.1~21.5倍,同时,丰水期输入南海的污染物通量(入海通量)是枯水期的6.4~9.1倍。污染物主要经东四口门输入河口区,就各口门而言,虎门、磨刀门和蕉门是最主要的输入口门。总体上,河网和河口区对于CBOD、TN、TP均表现出"汇"的作用。     

珠江梧州水文站枯季月径流预报

梧州站流量作为珠江下游河口地区压咸控制流量,其上游来水的丰枯直接关系到珠江流域枯季水量统一调度的成功实施。基于梧州站枯季(10月-3月)月径流资料,采用逐步回归法提取径流序列的趋势项、周期项,自回归方法预测随机项的组合预测方法建立了梧州站枯季径流预报模型。结果表明:逐步回归与自回归组合的方法在径流预报中取得了较好的预报效果,1月径流预报精度达到甲等,10月、11月、12月、2月以及3月预报精度均达到乙等,可用于实际水文预报工作中。     

2010-2011年度枯季珠江水量调度效果分析

2010-2011年枯季珠江来水偏枯,珠江三角洲地区咸潮上溯加剧,珠江防总组织实施了枯季水量调度,确保了珠海、澳门等地供水安全,有效改善了广州亚运期间珠江三角洲地区的水环境,实现了供水、水环境、电力、航运等多方共赢,充分体现了流域水资源统一管理的重要性和迫切性,彰显了新形势下水利的战略地位.同时,分析结果表明,珠江水资源调控能力不足,应尽早建设西江大藤峡水利枢纽工程,以实现珠江水资源效益最大化.     

珠江梯级水库群联合抑咸优化调度方案研究

建立了以抑咸为目标的珠江流域梯级水库群优化调度模型,采用优化算法对调度方案进行寻优。通过珠江流域典型枯水期实测资料进行模拟计算,将优化计算结果与实际调度结果进行对比分析,优化调度模型在提高补水量的发电效率、缓解电量损失方面具有优势,可为珠江枯水期水量统一调度方案的制定提供借鉴。     

基于pair-copula结构的珠江三角洲河网区水位空间依赖性分析

基于1957—2016年珠江三角洲河网区15个水文站月平均水位资料,利用pair-copula结构构建水位空间依赖性模型生成样本数据,并采用F-madogram方法定量评估不同时期、不同时间尺度和不同距离范围内珠江三角洲河网区的水位空间依赖性。结果表明:珠江三角洲河网横向发育区域比东南45°方向发育区域水位空间依赖性弱；夏季丰水期水位空间依赖性比冬季枯水期水位空间依赖性显著增强,且季节尺度下水位空间依赖性比全年尺度下水位空间依赖性弱；受人类活动影响,在远距离情况下夏季丰水期1987—2016年的水位空间依赖性比1957—1986年显著增强；在较小距离范围内年极小月水位1987—2016年的空间依赖性比1957—1986年显著减弱,在远距离情况下年极大月水位1987—2016年的空间依赖性比1957—1986年显著增强。     

基于REOF的珠江三角洲河网区水位时空变异特征分析EI北大核心CSCD

基于1962—2016年珠江三角洲河网区12个水文站的月平均水位资料,利用Mann-Kendall趋势检验法、旋转经验正交函数法(REOF)等方法分析了该地区平均水位的时间演变趋势和空间分布特征。结果表明:水位呈显著上升趋势的月份主要集中在1—3月和12月,水位呈显著下降趋势的月份主要集中在8—9月;珠江三角洲河网区平均水位分布特征可划分为4个典型空间异常型,第一空间异常型表现为旱季水位呈上升趋势,雨季水位呈下降趋势,第二、三、四空间异常型均表现为旱季和雨季水位均为先上升再下降的趋势。     

海河干流汛期动态水环境容量计算研究

海河干流是一个典型的平原缓滞流型河道,水体自净能力低,且汛期大量污染物随降雨径流汇入,水污染问题严重。水环境容量的计算是实施污染控制的基础,对水环境质量管理方案的制订具有重要意义。在汛期,海河干流受降雨径流和闸门控制等因素的多重影响,其水位、流量、水质等要素随时间变化十分复杂。为此,提出基于水动力水质模型的河流动态水环境容量计算方法,计算了海河干流4个控制单元汛期COD、TN、TP的水环境容量。结果表明:海河干流水体污染严重,各控制单元现状条件下TN及TP几乎没有可利用的水环境容量。在此基础上,对天津市中心城区及环城四区选取透水铺装、下凹绿地、绿色屋顶和生物滞留设施等4种措施进行低影响开发改造,并在SWMM模型中模拟改造效果。改造后,研究区域内COD、TN、TP入河量的削减率分别达到39.5%,35.7%,35.9%,且各个控制单元汛期水环境容量均有明显提高。研究结果可为海河干流水环境质量管理提供依据,为缓解降雨径流污染、改善水环境质量提供技术支撑。     

近年来珠江三角洲成潮活动特点及重点研究领域探讨

分析1990年以来珠江三角洲咸潮活动特点，探讨近年来咸潮活动增强的原因，并在分析近年咸潮研究概况的基础上，提出今后珠江三角洲咸潮的重点研究领域。     

陕西泾河河流溶质弥散系数示踪试验研究

为了对不同情况下的河流污染物弥散系数进行实地研究,以陕西泾河枯水期水流为研究对象,利用钼酸钠为示踪剂进行了示踪试验。根据试验所得数据以及相应河段的水文资料,用相关分析法分析了河流弥散系数与平均流速及传播距离的关系。试验结果表明：泾河枯水季节的流量及河流弥散系数都很小,对污染物的稀释净化能力很低。     

珠江三角洲河网入伶仃洋污染物通量计算研究

采用河网区非稳态水量数学模型，计算了珠江东四口门1985～1995年的入海水量(净泄流量)；在此基础上，利用1985～1995年在珠江东四口门实测水质资料(CODMn、BOD5、无机氮、水溶性磷酸盐、石油类等)，计算出了该时段每年丰、平、枯三季从东四口门下泄到伶仃洋的污染物总量。采用季节性肯达尔检验法对计算出的1985～1995年间陆源污染物通量值进行了趋势分析，得出了各口门各污染物通量的一些变化趋势特征。