非恒定一、二维耦合水质数值模拟技术研究

真实环境中的湖区和周边河网通常是相互联系的,水中污染物会随水流在湖区和河道间发生迁移;为了更客观地模拟预测这类区域中的水质变化规律,从一、二维耦合区内公共单元的水质浓度应满足相容条件出发,对一、二维连接区利用重叠投影法,建立了基于美国国家环保局WASP5模型的污染物迁移扩散机理以及有限体积法的一、二维耦合水质模型,并应用于苏北洪泽湖水系水质模拟,模拟成果验证了该耦合水质模型具有较高的可靠性与实用性的特点。     

基于WASP7.2河流水质模型的应角研究

WASP(The Water Quality Analysis Simulation Program)水质模型软件作为美国国家环保局推出的经过时间考验的水质模型软件,在国外的应用取得了很好的效果。WASP应用于北京市内长河的水质模拟,选用COD、总磷、总氮、叶绿素作为水质模拟指标。模型计算结果表明:模拟值和实测值的误差较小,曲线的变化趋势接近,基本符合模型模拟的要求。     

WASP水质模型检验及参数敏感度分析

WASP是美国国家环保署(EPA)推荐使用的水质模拟软件,本文利用Brandywine河实测结果,验证了WASP模型的水质模拟效果,模拟结果与实测符合较好,证实了WASP模型是一种有效、实用、可靠的水质模型。为了提高模拟效果,分析了模型主要参数的敏感度,发现水温对溶解氧影响最大、BOD衰减系数影响次之。灵敏度分析对模型参数选取和误差分析有指导意义。     

基于EFDC和WASP耦合模型的水库水质数值模拟研究

从工作实践中可以发现,仅依靠单一模型对水库水质数值模拟存在难以模拟真实水流形态的问题,导致模拟拟合度较差,研究基于EFDC和WASP耦合模型设计一种水库水质数值模拟方法。在笛卡尔坐标系下建立水库坐标,确定EFDC水动力模型配置。划分网格结构,利用WASP计算水质模型的相关参数,默认污染物在水平和垂直方向无浓度梯度变化,网格单元浓度使用中心浓度表示。将EFDC的输出变量与WASP进行耦合,建立等效网格空间,两种模型的输出通过“.hyd”文件形式进行耦合,包括流量、速度和扩散参数等水体组分信息,利用COSMIC程序进行求解。仿真实验结果表明,TP浓度模拟值与实际监测值的变化情况比较贴合,其平均相对误差不超过20%,符合预期设定并具有较高的模拟拟合度。     

柴河水库水质水量藕合调度 模型及求解

针对柴河水库作为铁岭市重要水源地受到的污染,综合考虑柴河水库目前水量调度情况及库中TP(总磷), TN(总氮)在水库中的最大日负荷作用,建立了柴河水库水质水量藕合调度模型,并利用MATLAB进行了求解。结果表明柴河水库利用该模型进行调度即能满足对铁岭市需水量的要求,也能保证出库水质标准。此调度模型能有效地改善水库水环境质量,可供其他水库水质水量藕合调度作参考。     

基于水量水质耦合模型的南明河水环境治理方案研究

为改善贵阳市南明河枯水期流量小、水质污染严重的问题,利用MIKE11软件对南明河研究河段构建水质水量耦合模型,结合实测水文、水质数据对模型进行了参数率定与验证,所得模拟值与实测值吻合良好。应用所建立的模型预测不同花溪河水库调水量下河道主要水质指标的变化,分析生态补水与污水厂提标联合治理方案对枯水期关键断面水质的改善效果。结果表明：NH₃-N浓度净化稀释所需调水量是造成水质达标所需调水量大的主要因素。提高污水厂NH₃-N排放标准,从根源削减NH₃-N排放,提高以清释污效率,是改善南明河水环境污染的关键。     

WASP5水质模型在平原河网区的应用

以平原河网区水环境为研究对象,选择了WASP5系统作为平原河网水质模拟的基本工具,针对WASP5系统自带的DYNHYD5水动力模型功能的局限性,以及平原河网水力调控系统复杂的特征,选择了具有产汇流模拟、闸坝控制模拟及河网水流模拟等功能的三级联解平原河网水动力模型。通过利用C++语言编程,实现了三级联解平原河网水动力模型与WASP5水质模型的耦合,使之可以应用于平原河网水环境的模拟。并把研究成果运用到实际引调水工程中去,模拟引调水工程中不同实施方案下的环境效益,为引调水工程实施方案的确定提供了理论依据。     

望虞河一维水量水质模拟模型研究及应用

本文利用IWRS分别建立望虞河河网水量和水质模型，并实现了水量和水质的同步模拟。模型自动从系统数据库中读取数据，经数据处理、科学运算后，利用IWRS的核心程序RS2000计算出系统内水体的流态，水质模拟计算在此基础上同步进行。模拟结果表明，河网水量模型的计算结果与实测数据吻合较好；河网水质模型也能较好反映河网内的污染物浓度，为“引江济太”实时调度提供了依据。     

含内源污染平面二维水流-水质耦合模型

本文从紊动扩散理论出发根据浅水湖泊紊流扰动特性,推导出包含底泥污染的水质控制方程,并与浅水方程耦合,建立相应的平面二维水流-水质-底泥污染的数值模型。模型在有限体积法框架下应用黎曼近似解求得耦合方程的数值解。并以玄武湖为例进行模型验证。结果表明,数值解与实测值较吻合,证明预测结果可信。     

流域水资源水量水质集成管理模型研究进展

将流域水资源水量水质集成管理模型分为优化模型、模拟模型、优化和模拟相结合模型以及决策支持系统四大类,按此分类总结了目前国内外研究的相关进展,并针对模型中出现的水量水质耦合项,分析了直接求解法、大系统分解协调技术、逐步求解法和情景优选法等水量水质变量的解耦原理和技术,并展望了流域水资源水量水质集成管理模型在水资源优化配置、生态环境需水配置和水资源冲突协调领域中的应用前景。     

WASP6水质模型应用于汉江襄樊段水质模拟研究

WASP6是美国国家环保局开发的最新的Windows版水质模拟软件。应用WASP6对汉江襄樊段现状水质进行了模拟研究,研究的水质指标包括:BOD5、NH3-N、DO,并用2001年实测值对水质模型模拟结果进行校验。研究结果表明:BOD5、NH3-N、DO模拟的平均相对误差分别为10.7%、11.0%和5.6%。WASP6应用于汉江的水质模拟能够取得较满意的结果。     

二维水沙和温度及浓度场数学模型与应用

 根据水流泥沙运动和水质（温度及浓度）扩散传播基本理论,建立了平面二维水流泥沙和温度及浓度场数学模型,以之研究水库、河道、河口水流及其输移物质运动规律,并采用有限体积法和有限元法来离散和求解这些模型方程组,用以模拟河道水流及其输移物质运动规律。该模型计算过程稳定,计算速度快,已在诸多工程中广泛应用,并得到原型观测成果的检验。     

水生生物水质基准研究进展及建立我国氨氮水质基准的探讨

水质基准是制定水质标准限值的重要依据,是科学的水质管理体系的重要组成部分。通过对国内外水生生物水质基准制定方法进行概述,综合分析了评价因子法、毒性百分数排序法、物种敏感度分布法的特点,在此基础上对基准制定方法的发展趋势进行判断。结合国外研究进展和我国实际情况,对我国氨氮水质基准的建立进行探讨,提出在不同毒性数据积累的情况下应当结合方法学特点,采用不同的方法以相对保守的方式制定我国的氨氮水质基准。     

基于综合权重的灌溉水质评价物元模型

针对灌溉水质单指标评价的缺点和现有综合评价方法存在的问题,将分辨能力强、不易丢失信息的物元模型引入到灌溉水质的评价中,并采用主观权重(AHP法)和客观权重(熵权法)综合的方法解决关联度计算时权重不易确定的问题。将基于综合权重的灌溉水质评价物元模型应用于实例分析,5个水样的灌溉水质分别为Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅴ级、Ⅴ级和Ⅲ级,与属性综合评价法的评价结果基本一致,说明物元模型用于灌溉水质综合评价方法可行、结果可信。     

闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别研究框架

针对重污染河流闸坝众多、水污染事故多发、防洪防污矛盾突出等问题,评估闸坝对河流水质水量影响,识别闸坝调控能力,是解决河流突发性水污染事故的科学基础和前提条件。探讨了当前闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别技术研究面临的关键科学问题,包括闸坝对河流水质水量影响评估技术方法,闸坝调控、入河污染负荷和河流水质变化之间量化关系模拟技术方法,闸坝对河流水质水量调控能力识别技术;并以淮河流域为例,结合淮河重大水专项国家需求和科技需求,初步提出闸坝对河流水质水量影响评估及调控能力识别技术研究框架,旨在为闸坝水质水量联合调度提供理论支持。     

考虑环流横向输沙及河岸变形的平面二维扩展数学模型

本文考虑弯道环流输沙效应，在泥沙运动基本方程中增加了反映环流横向输沙附加项，对平面二维水沙数学模型的悬移质、推移质输沙方程和河床变形过程进行了扩展。借助土力学中关于边坡稳定性理论中的圆弧滑动法，并引入多杈树搜索方法，建立了适用于平面二维数学模型的河岸崩塌变形计算方法。经扩展后的平面二维水沙数学模型能模拟环流横向输沙及由其引起的河床冲淤和河岸变形，并应用该模型模拟了弯道发生、发展过程，计算结果与已有的认识是一致的。     

浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质藕合模型研究

将湖泊群连通并进行引清调水的水环境污染治理模式在浅水湖泊分布比较集中的地区逐渐受到人们的关注.为了探究独立湖泊群相互连通引水后各湖区的水动力水质变化情况,以武汉大东湖生态水网工程的建设为背景,建立了湖泊群二维水动力-水质耦合模型.采用适合复杂边界的非结构化网格,考虑湖底地形和气候条件,考虑污染物的输入、迁移和转化,以及蓝藻等浮游生物的生长条件,分别利用东湖2006年6月和2007年6月的野外数据对所建模型进行参数的率定和校核,并利用2012年6月实测数据对3种引水方案与3种连通模式组合情况下湖泊群的BOD5,TP,TN以及Chl-a等生化指标的变化情况进行模拟,对稳定运行30 d后的模拟结果进行比较分析.结果表明:引水工程中,对于水域面积较大的湖泊,风力作用依旧是影响流场的主要因素;同样的引水流量下,不同的调水方案对水质改善结果有较大差别;湖泊群中隔堤的存在会给湖泊污染治理带来困难,而在湖泊群中适当区域设置生态小岛对水质变化过程影响微弱.     

基于博弈论组合赋权的TOPSIS模型在地下水水质评价中的应用

农村地下水水源地水质评价是保证农村饮水安全的重要基础。考虑到权重值对TOPSIS模型的重要性,通过基于博弈论集合的模型将模糊层次分析法(FAHP)确定的主观权重和熵权法确定的客观权重进行组合赋权优化,同时引用“虚拟负理想点”代替“传统负理想点”,避免样点出现与理想点和负理想点欧式距离等距问题。并以德阳市5个典型乡镇农村地下水饮用水源水质监测数据为评价对象,计算相对贴近度确定各水质等级。该模型评价结果与F指法、熵权-TOPSIS和FAHP-TOPSIS模型评价结果的对比分析。结果表明改进的TOPSIS模型评价结果具有合理性、有效性及实用性,并能准确地反映地下水水质等级以及偏离分级标准的程度。     

基于TLI和PCA的贵州草海水质状况评价

为了评价贵州草海水质状况,分别于2016年1,4,7,10月对草海阳关山和草海中部各3个样点的11项水体理化指标进行了监测,运用综合营养状态指数法(TLI)并结合《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)对监测区水质进行了评价,同时应用主成分分析(PCA)分析了水质的污染程度和主要影响因子。结果显示:①11项参数在2个区域均有显著的季节差异,其中透明度(SD)和溶氧(DO)为冬季最优,悬浮物(SPM)在秋季最高,pH几乎均呈弱碱性(除秋季);TN,TP,NH₄⁺-N,COD_Mn全年的水平分别为0.58～2.27,0.032～0.072,0.059～0.364,4.28～6.79 mg/L,Chl.a水平为5.62～9.95 mg/m³,其中TN在秋季最高,TP在秋冬季较高,COD_Mn和Chl.a在夏秋季较高。②TLI评价结果表明,阳关山和中部水体TLI值在秋季略超过50,为轻度污染状态,其他季节TLI值均为30～50,为中营养状态;《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)评价结果表明阳关山全年主要为Ⅱ—Ⅲ类水质,而中部较差,全年主要为Ⅱ— Ⅳ类水质,影响水质类别的主要因子是TN和COD_Mn,TP和NH₄⁺-N全年为Ⅱ类水平。③PCA结果显示阳关山水质最主要的影响因子包括离子、氮素、有机质、DO和Chl.a,而中部则包括Chl.a,NH₄⁺-N,SD,EC,TP,DO,WT,SPM。总之,氮素和有机质是影响草海阳关山和中部水质的最主要因子和根本原因,控制外源性的氮和有机质输入是管理和改善草海水质的关键所在。