基于EFDC模型的人工湖水质保障最佳运行方式研究

以石家庄市正定湖为例,基于EFDC水环境数学模型确定引水规模,分析风场因素对人工湖调水置换效果的影响,并根据不同风向、风速的风场叠加后湖区水龄模拟结果,探明最有利于调水的外部环境条件：正定湖最佳引水风向为偏北风,风速为5m／s时,实现80％水体交换需要2～3d。     

膜料防渗人工湖水质模拟试验研究

为防止西安世博园人工湖运营管理不当可能发生水质富营养化问题,选用EFDC水动力学模型和WASP水质模型对世博园79 hm2膜料防渗人工湖进行了变水质、变流量等4种情景下的模拟试验研究。研究表明:仅用于人工湖生态需水量而不考虑湖体循环用水量的最小直接补水时,水流速度缓慢,120 d即出现营养物质累积、湖体水质开始富营养化。循环直接补水控制在1 m3/s流量时,并不能有效地改变湖内水力条件不良"死区"的污染物累积现象。最小达标补水比最小直接补水效果明显,循环达标补水效果更好。研究认为,世博园人工湖水系经济安全运行最长时间为120 d,与此同时必须构建湖内水生态系统,提高湖体自净能力。     

基于EFDC模型的南方某水库富营养化三维数值模拟

针对目前南方某水库存在“水华”风险问题,利用2010年实测水文、水质数据,基于EFDC富营养化模块,构建了南方某水库三维富营养化模型,并利用2011—2012年和2016年实测数据进行了模型参数率定和验证。结果显示水温和总磷模拟效果最好,模拟值与实测值高度吻合,年均总误差分别为0. 5%和-1. 4%; COD次之,模拟值与实测值基本吻合,年均总误差为-4. 4%;总氮和叶绿素模拟值与实测值有一定偏差,但仍能很好模拟变化趋势,氨氮和溶解氧稍差。该模型可为该水库后续开展水质和水生态预测预警提供技术支持。     

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。     

基于EFDC模型的明湖水库水质数值模拟及预测

基于EFDC模型,以支鱼港补水闸和大尖退水闸实测流量、水质、水位为计算边界,模拟并探讨了明湖水库库区水体在静置期和交换期的水质情况。结果表明:库容较大时,库区水体水环境容量较高,水质浓度的增加幅度较小;COD浓度随水体静置时间增加的幅度较NH3-N低;在水体静置期,库区水体停留时间以27~30 d为宜;明湖水库运行期间,通过支鱼港补水闸、大尖闸与大冲闸联合调度运行,相机换水可有效保证库区水质安全。     

基于EFDC模型的尾水回用于城市景观水体优化计算

以昆山市内蓬朗污水处理厂深度处理后的尾水回用于城市景观水体夏驾河为例,以环境流体动力学模型(environmental fluid dynamic code,EFDC)构建的夏驾河三维非稳态水量模型为基础,考虑经济、社会、环境等多方面的效益,构建目标函数,研究6种设计情景下尾水回用的综合效益,确定污水处理厂尾水回用的最佳运行方案。结果表明,从经济、社会、环境效益最大化的角度出发,昆山市夏架河尾水回用最优方案为:出水口选为距太仓塘4.5 km处,排水方向为吴淞江,回用流量为3.4万m3/d。尾水回用于景观水体可以有效改善水体交换,蓬朗污水处理厂尾水入河位置及回用量流量直接影响夏驾河换水周期以及夏驾河水质的好坏。     

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。     

基于EFDC模型的感潮河网地区闸门调度研究

水动力调控是治理黑臭水体、建立良好水环境和水生态的重要措施。对于感潮河网地区,做好闸门泵站调控的水动力调控达到活水循环是水环境问题治理的关键。研究了福州感潮河网地区水系水质维持的水动力调度模拟。基于EFDC构建福州复杂河网水系水动力水质模型,模拟研究区内不同水质目标及引水条件下的闸泵调度对河道水质变化影响。根据模型模拟结果得出结论：采用潮差引水可以降低运维成本,但是无法使水质恢复维持在优秀水平;采用泵站引水可以快速恢复河道水质,使用不同位置泵站对河道内水质产生影响不同,应根据实际的运维目标进行调整;同时开启水系南侧闸门及泵站易导致河网中心区域水体流向反复,引发水体震荡,不利于河道水质恢复维系,在运维调度中应避免同时开启。研究结论可以为感潮河网地区水质维系和水动力调控实施提供方法借鉴。关键字:     

平原地区人工湖规划设计中的若干问题

由于人工湖规划设计到目前还没有一个具体的标准，在综合分析前人对人工湖规划设计所取得研究成果的基础上，主要对人工湖水源、湖形、湖底与湖岸结构、水处理、湖水动力分析、湖水富营养化预测和人工湖管理7个方面进行论述，认为这7个方面内容应在人工湖规划设计中予以考虑。     

城市人工浅水湖泊群水系连通方案研究

城市大规模小型人工湖泊湿地群的建设,改变了水系水动力特性及污染物质迁移、扩散和转化过程。构建了包含状态变量、常数、作用力、进程、辅助变量和衍生变量等的一维河网和二维浅水湖泊水生态模型,确定敏感参数值,采用清潩河流域实测数据验证模型的准确性。模拟得到不同换水频率、不同恒定流量和不同波动流量等换水方式下人工湖泊的流场和水质浓度场,揭示了多种河湖水系连通方案下湖泊水动力特性和污染物质迁移转化规律。进一步结合多种方案下湖泊污染物质削减量和出水水质,组合优化水系连通方案。研究结果表明:彩用循环+换水的调控模式,控制清潩河流域湖泊群循环流量在0.03～0.20 m~3/s,换水次数选择每年的3,7月和11月统一换水3次,此时水系连通效果最优。     

基于数值方法的城市人工湖泊水体交换研究

为定量分析和定性掌握引调水作用下城市人工湖泊的水体交换能力,以某城市人工湖泊为例,建立了水动力和对流扩散模型,通过获得湖内保守性物质含量的分布,计算了人工湖的水体更新时间和水体交换率。模型依据实测水位资料得到校准和验证。计算结果表明,主湖区的水体更新时间较短,不超过10 d,湖区整体更新时间最短可达13 d,水体交换率最大可达94%。内湖水体受其半封闭性形态限制更新时间较长。对内湖及湖周死水区域采取增加抽注水等工程措施,可显著改善湖内水体交换效果。研究结果有助于理解湖内水体中的物质输移过程,可用于人工湖泊的规划设计和调度运行的决策管理,对其他同类型城市人工湖泊的水体交换研究具有一定的参考作用。     

城市人工湖动态换水水位对流速分布影响

水位和流速是人工湖维持生态的关键因子,为探究人工湖水位对流速分布的影响,基于二维水动力模型对雁鸣湖流场进行数值模拟,研究单因素水位对流速影响和实测换水水位对流速时空分布的影响。结果显示:水位是水动力影响因素之一,低水位时的湖泊流速大于高水位时期,水位变化时的平均流速介于高低水位流速之间,水位对环流影响较小。在实测换水期间,高水位时水位分布无明显差异,水深自上游至下游逐级递增;低水位时水位分布出现差异,河滩裸露,水深分布差异较大;水位变化时,湖泊上游至下游水位呈梯度变化,水深随水位变化;流速时空分布验证了单因素水位对流速的影响,并表明不同水位对流速大小及分布影响有所差异。雁鸣湖水位和流速的模拟结果表明,人工湖水位变化能改善湖泊水动力,可为人工湖水情管理提供科学参考。     

基于EFDC的咸潮上溯对闽江下游水源地的影响

为保障咸潮上溯情况下闽江下游水源地供水安全,建立基于EFDC的二维水环境数学模型,利用2013年12月同步监测资料进行参数率定,模拟不同流量条件下咸潮上溯的距离以及对水源地的影响。结果表明:咸潮上溯距离与下泄流量成负相关关系;咸潮上溯距离的增加将延长下游水源地的不宜取水时间。为减缓咸潮上溯对闽江下游水源地的影响,建议优化水口水库调度方式,加大下泄流量。     

逆流式人工湿地维持景观湖水水质的研究

针对人工景观湖水采用人工湿地进行水质维护时水力负荷较高的特点,研究了在高水力负荷时,逆流式人工湿地对景观湖水中的浊度、CODCr、氨氮、总磷和叶绿素a的去除效果.试验结果表明,该工艺能有效地对微污染景观湖水进行修复,处理后的湖水清澈见底,浊度、CODCr、氨氮、总磷和叶绿素a的去除率分别为48.4%、33.1%、23.9%、26.6%和85%.     

基于人工湿地的组合处理系统净化校园人工湖设计

对成都某高校人工湖现状进行调研,并对目前国内外人工湖、景观水的水处理方法进行了比较,结合校园人工湖具体情况,采用"动力循环+砂滤+跌水充氧+人工湿地+湖体"生态组合处理系统进行校园人工湖的净化,并加装二氧化氯发生器用于藻类多发期的除藻,运行效果良好.     

阳澄湖水环境改善数值模拟研究

近年来,阳澄湖水质常年劣于Ⅳ类,水质不容乐观,与其战略性水源地的地位极不适应。七浦塘是阳澄湖区域骨干通江河道,本文结合七浦塘综合整治工程,应用数值模拟方法,设计不同工况,对七浦塘引水规模及阳澄湖水环境改善情况进行了研究。结果表明:不同引水规模72 h均能基本趋于稳定,当入湖流量增加至100 m3/s,水质改善幅度最为明显,因此引水时长72 h,引水规模100 m3/s为较优的调水方案。水质污染突发事件发生时,七浦塘引长江水入阳澄湖后,湖体流动明显增强,全湖平均流速增加0.7 cm/s,TN、TP平均浓度分别下降59.83%和65.29%,阳澄湖水质改善效果明显。