温瑞塘河河网水质模型研究

利用MIKE11软件包，建立温瑞塘河水动力水质模型，对19个水文测点与38个水质测点连续5d的实测资料的验证结果表明，计算值和实测值吻合良好，相关指标的验证精度较高，可用于类似平原河网地区，以预测水质变化趋势与工程措施的有效性。     

复杂河网地区气候-水文-水动力耦合模型模拟

以淮河流域中下游结合部的洪泽湖周边滞洪区为研究对象,基于紧耦合技术,将一维和二维水动力模型进行耦合,基于松耦合技术,将气候模型与水文模型、水文模型与水动力模型进行耦合,实现了流域、河网、蓄滞洪区和湖泊复杂系统气候-水文-水动力单向耦合,并对气候变化影响下的复杂河网地区水流演进进行了模拟。结果表明:构建的气候-水文-水动力耦合模型对洪泽湖周边滞洪区洪水演进具有较好的模拟能力和适应性;气候变化导致未来淮河流域洪水量级增加,加大了洪泽湖周边滞洪区的洪水风险。     

河网水质模型的汊口处理

本文把河网划分成一系列的控制体积，把可以描述河网汊口水质变化的三维对流扩散方程在汊口控制体积积分，变量间的插值分布采用Ｐａｔａｎｋａｒ提出的幂函数，得出一个新的汊口离散方程，把汊口象河道控制体积一样处理，不仅可以考虑汊口的对流扩散效应，而且可以考虑汊口处的污染源排放和污染物降解。工程实际实用表明，这种汊口处理的方法非常有效。     

感潮平原河网水流水质计算模型应用研究

根据平原河网在不同水文时期关注的目标,应用建立的水流水质计算模型,对研究区历史发生的5场洪水水流进行了验证,并对现状枯水期水流和水质进行了计算。结果表明,模型对洪水水流预报和枯水水流及水质计算都能达到较高的精度。通过研究区河网水环境现状验证,提出了枯水期相应的水质改善方案,为地区河网水资源的综合利用及水环境管理提供了决策依据。     

大型潮汐河网水质模型的求解方法及其应用

用有限体积法对描述河流污染物运动规律的对流扩散方程积分，提出了一种处理潮汐河网汉道水质模拟的新方法；同时针对潮汐河网水质离散方程的特点建立了一种水质模型分级求解程式，实际应用表明：综合利用本文提出的汊道模拟方法及模型分级求解对于大型潮汐河网水质模拟不仅可以提高其模拟精度，而且具有极快的求解速度。     

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。     

复杂河网水质模型的研究与应用

复杂河网水系由于交错纵横、水流相对滞流的特征以及沿岸污染负荷(废水排放、生活垃圾、河涌淤积)的加大,使得水体受到不同程度的污染,对其进行治理刻不容缓。通过建立一维河网水质模型并将该模型应用于广东省佛山市北村水系河网中,通过计算分析,得出了该地区河道所有河段水力要素变化规律和污染物浓度的时空分布,为北村水系水环境的修复提供了技术支撑。     

引水改善城市河网水质效果评估研究

引水仍是目前改善城市河网水质最常用的方法之一,但引水对河网水质改善的整体效果缺乏统一的评价标准和评估体系。以杭州市江干区为例,构建了一维河网水质模型,模拟了不同的引水水量和水源水质方案下河网水质改善情况;利用水质改善率、类别变化指数和浓度变化指数分析了引水对河网水质的改善效果。结果表明:引水水量对河网水质有一定的改善效果,但随着引水水量的增大,河网水质改善幅度逐渐变小;水源水质的提升对河网水质提高有明显效果,且改善幅度随水质的提升而提高,是影响引水效果的关键因素。     

河网概化密度对河网水量水质模型的影响研究

河网地区河道结构复杂,大小河道纵横交错,加上潮流的影响,流量和流向都是随时改变的。在对河网地区水量水质进行模拟时,一般要求对水系进行必要的概化处理。而河网概化密度的大小将对水量水质的计算结果产生影响：当被概化河道水质特征、纳污量悬殊较大时,模拟结果难以反映具体河道的实际情况;被概化河道水质模拟的偏差,还会造成概化河道下游的模拟偏差。     

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。     

DYNHYD与WASP模型在复杂河网区的应用——以湖南省大通湖垸河湖连通为例

通过对湖南大通湖垸进行现场调查并结合河湖连通规划,针对自草尾河引水入东洞庭湖的连通方案,建立了DYNHYD与WASP水质耦合模型。模型参数确定后,模拟了在枯水典型水文年水位条件下,调水后的大通湖及各主要河渠总磷的浓度变化情况。分析模拟结果表明,大通湖达到预期Ⅲ类水标准所需的时间为135d,各河渠中总磷浓度达到预期标准所需的时间明显小于大通湖。分析方法和过程可为DYNHYD与WASP水质耦合模型在南方复杂水网地区河湖连通中的实际应用提供科学参考和实际指导。     

平原感潮河网地区一维、二维水动力耦合模型研究

提供了一种复杂地形、水流条件下一维、二维水动力耦合模型的通用计算方法。根据感潮河流地形复杂、河岸弯曲多变、河道狭长的特征,采用有限元法求解一、二维水动力模型控制方程;在一、二维模型连接断面处．利用两种模型模拟的水位、流量相等的条件,实现一、二维模型的耦合。依据该原理,开发了大范围的上海市黄浦江上游地区河网一维与黄浦江干流二维水动力耦合模型,验证结果表明：一、二维耦合模型的设计是合理的。     

基于三维浅水模式的太湖水动力数值试验-盛行风作用下的太湖流场特征

基于三维浅水动力模式，对太湖不同定常风作用下的整层平均流场和分层流场特征做了模拟，结果发现在无旋风场的情况下，可产生有旋流场。经分析发现，有旋流场为湖底地形变化所致，若在均匀平坦的湖底地形情况下，流场中除边界以外任一点的涡度为零。在方向相反的不同定常风作用下，其环流形势相似，环流个数相等，但涡度值呈现反位相特征。数值试验表明，在定常风作用下，太湖表层流完全为风生流，流向与风向平行，中间为过渡层，底层流向相反，为补偿流，在增水区域，下沉运动强烈，而减水区域则出现较强的上升补偿流，形成封闭环流。     

流域水污染经济损失计量模型

作者首先在理论上提出一般水污染经济损失计量概念性框架，包括水污染经济损失经济学含义及其分项设置、损失计算的数学处理方法；其次，针对流域大尺度区域，基于水质-经济影响关系曲线的主要特征，构建双曲函数型水污染经济损失计量模型和参数确定方法；最后以经济发达且水污染十分严重的太湖流域为例，进行流域水污染经济损失计量模型的实践应用研究。     

松花江干流水质模型在流域水资源保护管理中的应用

在讨论松花江流域水资源保护管理工作的基础上,运用降雨径流模型、水动力学模型、污染物传输扩散模型耦合的松花江干流水质模型,并以2005年水污染事件数据进行验证。结果表明:模型能够准确地模拟流域水量、水质变化,模拟值准确率较高。随后进行了水功能区管理、入河排污口监督管理、日常水质模拟等水资源保护管理中的应用研究。计算结果表明:分别实施污染物排放量削减10%的方案及大中城市污水处理率不低于70%的方案后,全年河流水质污染物平均值较之前将分别下降0.16和1.53mg/L,下降比例分别为2.8%和27.3%。如距雅鲁河河口45.4km处需建入河排污口,则其排放应达到国家综合排放二级标准;库容6.08亿m3的哈达山水利枢纽建成后,在流量减少66m3/s的情况下,对第二松花江丰满坝下至库末段、库区下游河道水质进行模拟预测,结果满足水质目标要求。     

溃堤洪水分析的一、二维水动力耦合模型及应用

建立一、二维水动力耦合数学模型以模拟溃堤洪水的演进过程,其中一维模型采用Preissmann格式离散,二维模型利用基于非结构网格的Roe格式离散。将道路、灌渠等特殊边界概化为宽顶堰并作线性处理,利用非结构网格与特殊边界的耦联,建立具有真实地形的耦合模型,并采用干湿水深理论对模型进行优化。将模型应用于黄河青铜峡河西灌区溃堤洪水的模拟,较为真实地再现了洪水在计算区域内的演进过程与淹没范围,体现了道路、灌渠等特殊边界的阻水效果与桥涵的过水效果。     

河道溃堤与溃堤波的一、二维耦合计算数值模拟

建立了一维河道溃堤与二维溃堤波耦合计算的水力模型、其中,河道的计算采用一维明渠非恒定流Saint—Venant方程组,求解的过程与溃口的数值模拟耦合;溃堤按渐溃计算,将溃口模拟为梯形,随时间线性增大;溃堤波的计算采用在有限体积无结构网格上建立的TVD—MUSCL格式．模拟算例表明,建立的河道溃堤与溃堤波的一、二维耦合计算水力模型模拟结果比较接近真实溃堤过程．     

七浦塘引水对阳澄湖河网水环境影响的模拟研究

为准确地衡量七浦塘引水工程的运行方式对阳澄湖及周边河网产生的影响,基于太湖水量水质模型设计了7种数值实验,从引水量和雨型两个角度对七浦塘引水对阳澄湖及周边河网造成的影响进行了评估,并定义了河网总体水质达标率作为评估标准。结果表明:七浦塘引水使得水量向阳澄湖北线和南线河道集中,在改善阳澄湖西湖水质的同时恶化了中东湖的水质;七浦闸引水量在20~40 m3/s之间时对提高河网水质总体达标率最为有利;引水对河网水质的影响具有显著的空间差异性;在不同雨情条件下,七浦塘引水调度均可在一定程度上改善河网和湖体的水质。     

Development and application of a eutrophication water quality model for river networks

The Preissmann implicit scheme was used to discretize the one-dimensional Saint-Venant equations, the river-junction-fiver method was applied to resolve the hydrodynamic and water quality model for river networks, and the key issues on the model were expatiated particularly in this article. This water quality module was designed to compute time dependent concentrations of a series of constituents, which are primarily governed by the processes of advection, dispersion and chemical reactions. Based on the theory of Water Quality Analysis Simulation Program （WASP） water quality model, emphasis was given to the simulation of the biogeochemical transformations that determine the fate of nutrients, in particular, the simulation of the aquatic cycles of nitrogen and phosphorus compounds. This model also includes procedures for the determination of growth and death of phytoplankton. This hydrodynamic and water quality model was applied to calculate two river networks. As illustrated by the numerical examples, the calculated water level and discharge agree with the measured data and the simulated trends and magnitudes of water quality constituents are generally in good agreement with field observations. It is concluded that the presented model is useful in the pollutant control and in the determination of pollutant-related problems for river networks.     

二维坡面雨洪水动力模型研究

由降雨产生的坡面洪水运动过程复杂,其可靠模拟仍有待深入。该文建立了基于浅水方程的二维坡面雨洪动力过程模拟的动力波模型,选用单坡、三阶坡面和复杂起伏多变坡面的雨洪运动为数值算例,进行了数值检验并与忽略惯性项的扩散波模型进行了对比分析。结果表明:动力波模型可以较好地模拟洪水过程,在峰现时间,洪峰水位的捕捉和退水过程等方面都表现出优良的特性;而且动力波模型在复杂坡面雨洪过程计算的适应性方面表现更佳。而扩散波模型在计算精度和稳定性方面都相对要差。虽然扩散波模型在单坡面算例中的计算精度也较高,但因受忽略惯性项的影响,退水过程有明显偏离。