水质耦合模型分类及应用进展

水质模型广泛应用于水质模拟、预测与辅助决策,是研究水污染、治理水环境的一个重要工具。近年来国内外关注于水质耦合模型研究,它能够克服使用单个模型的局限性,提高了模拟精度。系统介绍了国内外广泛运用的三类水质耦合模型类型,主要包括多个水质模型组成的耦合模型、水文-水质耦合模型、GIS-水质耦合模型,着重介绍各耦合模型的内在发展驱动力及应用情况,讨论耦合模型在实际应用时的优越性。此外,还对水质耦合模型耦合方式的优、缺点进行总结。最后根据模型耦合方式存在的难点提出了对水质耦合模型未来发展的展望。     

陆地生态系统模型及其与流域水文模型耦合的研究进展

陆地生态系统在全球生态系统中起重要作用,它与流域水文循环通过复杂的生理学过程和水文学过程相互影响、相互作用.本文对陆地生态系统模型及其与流域水文模型的耦合研究进行了综述和讨论.将陆地生态系统模型分为基于静态植被和动态植被两种类型,讨论了两种类型包含的各种模型及其与流域水文模型耦合的研究进展和应用情况.阐述了陆地生态系统...     

基于SWMM和MIKE11的城市河流水质动态模型构建及应用

为了对城市河流水污染治理提出精细化控制建议，科学合理地制定流域水环境综合治理措施，以茅洲河为研究对象，基于Visual Studio开发SWMM与MIKE11的耦合程序，采用映射配置文件将两个模型的空间拓扑关联，构建了城市河流水质动态模型，并在模型率定验证的基础上将其应用于流域水质情势预测。结果表明：城市河流水文-水动力-水质耦合模型具有较好的模拟能力和适应性，可用于类似流域水质动态模拟、预测及评估。     

山区流域洪涝预报水文与水动力耦合模型研究进展

受人类活动及气候变化的影响,我国山区流域洪涝灾害频发,研制洪涝模拟及预报模型对于流域洪涝灾害防治及水环境综合整治具有重要的理论意义和应用价值。论文评述了洪涝模拟与预报使用的水文及水动力模型的优缺点,指出单一的水文或水动力模型的局限性。基于此,分析并比较了国内外已有的水文模型与水动力模型的不同耦合方式,包括水文模型与水动力模型的串联耦合、水文模型与一维水动力模型的动态单向耦合、水文模型与二维水动力模型的动态单向耦合。总结了各类耦合模型的优势和适用性,评价了已有耦合模型在计算精度、数值格式稳定性和计算效率等方面所取得的创新。论文探讨了流域洪涝发生和发展的水文过程与水动力过程的互馈机制,分析了水文模型与水动力模型新的耦合方法及可行性,介绍了水文与二维及一维水动力的动态双向耦合模型。动态双向耦合模型预期能更加真实地反映流域洪涝发生及发展物理机制,具有提高洪涝模拟预报精度和计算效率的潜力。各类耦合模型各有其自身优势,可以根据流域及城市防洪实际,选取合适的水文与水动力耦合模型,为山区流域洪涝模拟和预报提供技术支持。     

地下水与地表水耦合模拟模型研究与展望

地下水与地表水耦合模拟模型可以合理地反映水文循环过程,为水资源规划管理提供可靠依据.地下水与地表水耦合模拟模型按求解方法可分为水均衡法模型、解析法模型和数值法模型,按耦合方式可分为边界条件耦合模型、交换通量耦合模型、整体边界模合模型,目前各类模型存在问题主要有数值求解不稳定、失真、适应性差、参数率定困难等,"3S"及其他新技术的应用是今后的发展热点.     

基于OpenMI标准的模型耦合技术与应用

开放式模型接口（Open Model Interface ,OpenMI）为跨领域模型耦合提供了开放技术标准.简要介绍并分析了OpenMI标准接口技术的工作原理,以及采用该接口进行多领域耦合模型建模时各模型间接口的创建与实施模型耦合的关键技术,将该技术应用于河网一维水力学模型与圩区零维模型耦合模拟,计算结果令人满意,验证了使用该技术进行模型耦合及复用已有模型的可行性和有效性.最后对利用该技术进行模型耦合的意义和需要注意的问题进行了分析探讨.     

陆地生态系统模型及其与流域水文模型耦合的研究进展

陆地生态系统与流域水文循环通过复杂的生理学过程和水文学过程相互影响、相互作用,本文对陆地生态系统模型及其与流域水文模型的耦合研究进行了综述和讨论。将陆地生态系统模型分为基于静态植被和动态植被两种类型,讨论了两种类型包含的各种模型及其与流域水文模型耦合的研究进展。阐述了陆地生态系统模型与流域水文模型耦合在气候变化和人类活动影响研究中的重要意义,并分析了两者耦合研究的发展方向。     

三峡库区水环境模型系统构建

流域水环境受地形、气象、水文和社会经济等诸多方面的因素影响,其模拟分析是当前的研究热点也是一大难点。基于流域水循环机理,通过识别污染物主要来源和迁移途径,对流域及其内部发生的复杂污染过程定量化描述,构建了包含陆地模型、三维水动力模型和水质水生态模型的空-地-水一体化水环境模型体系,实现了大流域尺度水环境系统的高效模拟。通过模型条件节点和应用节点的协调运作,提升了水环境自动监控能力,实现了对全流域水环境状况实时模拟预测的业务化运行和突发事故的快速预警。将系统应用于三峡库区,验证了模型的有效性。研究成果可以为三峡库区的水环境管理提供可靠的技术支撑,对保障三峡库区水环境安全具有十分重要的现实意义。     

连云港市区水环境调度模型研究

根据连云港市区水环境现状，利用电厂闸从水质较好的蔷披河引水冲洗市区河网水系。建立了逆风隐式差分格式的水质模型，与河网水量模型相耦合，形成水量水质量调度模型，对连云港市区河网水环境改善以及河系中各闸门开启调度做了分析研究。     

连云港市区水环境改善的河网联合调控

以连云港市为例,通过构建一维水动力—水质耦合模型,对连云港市区河网联合调控典型情景进行了模拟,分析了市区主要污染物氨氮在不同初始浓度和引水流量条件下,在河道中输移扩散规律,由此提出了面向水环境改善的连云港市区河网联合调控优化方案建议.为连云港市实现"高质发展、后发先至"提供水环境保障和技术支持.     

陆地生态系统模型及其与流域水文模型耦合的研究进展

陆地生态系统在全球生态系统中起重要作用,它与流域水文循环通过复杂的生理学过程和水文学过程相互影响、相互作用。本文对陆地生态系统模型及其与流域水文模型的耦合研究进行了综述和讨论。将陆地生态系统模型分为基于静态植被和动态植被两种类型,讨论了两种类型包含的各种模型及其与流域水文模型耦合的研究进展和应用情况。阐述了陆地生态系统模型与流域水文模型耦合在气候变化和人类活动影响研究中的重要意义,并分析指出两者耦合研究的发展方向。     

基于正态云-模糊可变耦合模型的水环境质量评价

水环境质量评价作为了解和分析水环境现状及问题的基本内容,是河流规划、治理和管理的重要依据。针对水环境质量评价存在的模糊性、随机性和最大隶属度不严谨等问题,提出正态云-模糊可变评价耦合模型。模型对模糊边界问题进行定量化处理,确定隶属函数和识别水质级别,并采用最小相对熵原理计算组合权重。运用该模型评价秦淮河流域2016年的水环境,评价结果同单因子指数评价法、模糊综合评价法和云模型评价法进行对比。结果表明:正态云-模糊可变耦合模型更加合理、有效可靠;模型级别特征值H分析表明秦淮河上游和秦淮新河段汛期水环境大部分优于非汛期,但同时也表现出城镇工业、生活等污染特征;内、外秦淮河段,汛期河岸的污染物排入河流中,故汛期水环境劣于非汛期,表现出典型的城市生活及餐饮等"三产"污水污染特征。研究方法和结果对地区和流域的水环境质量评价和研究具有一定的借鉴和指导意义。     

水环境生态模型国内外研究进展

阐述了国内外有关生物生长和河流、湖泊、海洋等不同类别水体的生态模型研究进展，指出了国内今后水环境生态模型应该着重研究的方向：模型的全局灵敏度分析，生物生长模型和水质、水动力模型的动态耦合，模型与GIS等现代科学技术结合。      

青岛市城市化与水环境耦合协调关系评估

为了探究城市化与水环境之间的关系,找出促进城市化与水环境协调发展的途径,以青岛市为研究区域,利用耦合协调度模型和灰色关联度模型,对研究区域2000—2017年城市化综合指数、水环境综合指数、城市化与水环境两个系统的耦合协调关系以及两个系统不同指标之间的灰色关联度进行了分析,结果表明:2000—2017年青岛市城市化系统与水环境系统综合指数均呈上升趋势,两个系统在此期间经历了从低水平耦合失调到高水平耦合良好协调发展的阶段,同时两个系统各指标间的灰色关联度系数都大于0.5,关联性较强。     

湖泊-河网耦合水动力水质模型研究

根据太湖地区水系复杂、湖泊众多、河道水流方向复杂多变且受到人为干扰的特征,基于一维河网水质模型,二维湖泊水质模型,采用有限控制体积法获得离散的水动力学和水质模型控制方程,通过河网与湖泊连接断面上河流的流量、水位、水质与湖泊的流速、水位和水质耦合求解,解决了河网湖泊水质模型的耦合,并将闸站控制对河流湖泊水动力水质影响过程进行了时间空间的线性化处理,以边界条件方式将闸站控制带入模型代数方程中进行统一求解,建立了适合于太湖流域的湖泊河网耦合水动力水质模型.采用太湖典型流域河网区2007年实测水文水质资料对耦合模型进行率定和验证.结果表明,模型计算值与实测资料吻合较好.该模型适用于复杂湖泊-河网区的水动力和水质变化的模拟和研究.     

城市大型缓流景观水体水环境容量总量动态控制研究

针对缺水城市大型缓流景观水体水环境容量小、水质易恶化问题,提出了利用水环境容量总量动态控制模型进行水质管理的方法。以天津渤龙湖景观水体为研究对象进行实例研究。水环境容量计算结果表明：渤龙湖自然水环境容量无法容纳污染物输入总量的要求,而水体循环净化系统按照设计负荷运行时,会产生较大的剩余水环境容量。利用模型对渤龙湖水环境容量总量动态控制结果表明,在水体达到IV类水质标准的同时,优化后水体循环净化设施水量负荷可降低46.1%,且水环境容量得以充分利用。     

水务大数据分析与应用

<正>水体富营养化高光谱监测技术利用高光谱遥感数据“图谱合一”的特点,耦合地面监测站实测数据,构建了对叶绿素、总氮、总磷、水体透明度以及高锰酸盐指数等污染指标的反演模型,以及水环境质量综合评估模型。基于“珠海1号”卫星高光谱影像对北京市中心城区的污染物分布状态进行了反演,并开展了水环境质量的评估。技术成果可与水文站网人工监测、水环境侦察兵实时监测技术有机互补,提升水环境质量监测效率和精度。     

河道海绵建设中SWMM-MIKE 11耦合模型的构建及应用思路

为解决我国城市化进程中的水安全和水环境问题,结合海绵城市建设理念和河道综合整治目标,分析暴雨洪水管理模型(storm water management model,SWMM)和MIKE 11模型的适用范围、具备优势和存在不足。结果表明,SWMM广泛应用于径流总量控制和面源污染削减的模拟,但是无法模拟河道中污染物的对流扩散和生化过程;MIKE 11河网模型广泛应用于城市河道水量和水质模拟,可预测特定条件下的河道水环境变化情况,但是无法反映陆域面源污染对河道水质的冲击影响。构建SWMM-MIKE 11耦合模型,利用SWMM进行海绵设施和雨水管网模拟,将SWMM中管网排口径流作为边界条件导入到MIKE 11模型中,可以实现二者优势互补。     

湿地环境质量评价方法研究进展

近年来湿地评价已成为环境科学研究的热点。随着研究内容和评价方法的不断丰富,多种数学方法及模型被广泛应用于湿地环境质量评价。综述了目前国内外湿地中水环境、土壤及生态系统常用的评价方法,重点对水质评价的不确定性模型、土壤风险评价的生物效应方法和生态系统的指标评价法进行了归纳。针对目前湿地水环境和土壤质量评价研究中存在的不足,指出今后应结合遥感技术和地理信息系统自动化获取实时监测数据,优化水环境动态评价模型,加强湿地土壤质量标准的建立,进一步研究多种评价方法的耦合及评价模型的优化。     

HydroGeoSphere在锦屏水电站坝址区水流和溶质运移模拟中的应用

将裂隙岩体中的基质用等效连续介质模型描述,裂隙用离散网络模型描述,采用等效连续介质模型和连续-离散裂隙耦合模型模拟了裂隙岩体中的水流和溶质规律,并根据实测的裂隙倾向、倾角、隙宽等几何因素,应用随机的方法产生了裂隙网络.基于洪水期和枯水期的实测地下水位对耦合模型的参数进行了率定,模型的预测结果显示,采用耦合模型而不是等效连续介质模型预测的结果与实测数据拟合较好.在裂隙发育的区域,局部地下水位出现了异常,示踪剂的迁移速度较快,采用连续-离散裂隙耦合模型能够有效地模拟这一异常现象.