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。     

引配水对京杭运河杭州段水质的改善预测

根据平原河网的水动力和水质特点,建立了运河水系河网水质模型,并利用2007年该运河水系河网的实测水位及水质资料对模型进行验证。进行了杭州市主城区引配水方案下的水动力计算,并对设计水动力条件下的运河水质进行预测。结果表明,杭州市主城区引配水方案实施后,运河干流及主要支流水质将有较大改善。     

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.     

水功能区水质响应系数计算研究

水质响应系数是计算水环境容量,进而明确排污责任主体的重要基础。以一维对流扩散方程为基础,基于线性叠加原理,推导了水质响应系数矩阵,探讨了基于综合水动力水质模型的水功能区水质响应系数矩阵高效计算方法。基于HEC-RAS模型建立了辽河干流水动力水质模型,据此计算了辽河干流水功能区水质响应系数矩阵。结果表明:基于综合水动力水质模型的水功能区水质响应系数矩阵高效计算方法可显著提高计算效率,而且HECRAS模型不仅在水动力模拟方面优势显著,在水质模拟方面亦表现出良好特性。较之公式法,基于综合水动力水质模型计算水功能区水质响应系数可以显著提高计算精度。     

基于同步原型观测的水质改善效果敏感性分析与应用

将无锡运东大包围调水试验过程划分为背景期、调度期和恢复期3个阶段,通过长系列河网水动力-水质多要素同步原型观测,获得河网干支流水动力特性,掌握不同控制断面水质指标的变化规律,并分析水动力过程对不同水质指标改善的敏感性。在此基础上,基于引水流量、汊道分流比、河网流速、水位以及水质改善幅度控制阈值,论证白屈港-严埭港-转水河-环城河-古运河沿线主引水通道的可行性与存在的问题,构建区域精细化河网水动力模型,在模型率定验证基础上模拟了高水位单通道自引泵排、低水位单通道泵引泵排、双通道自引泵排运行方案,比选了不同生态补水方案的水动力与水质效果,为无锡运东大包围畅流活水方案制定提供了研究方法与数据支持。     

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。     

水动力水质模型在温黄平原河网入河污染负荷削减中的应用

为了探究入河污染负荷削减对河网水环境改善的效果,针对台州市提出的河网水质改善需求,以浙南温黄平原河网为例,设定河网主要污染物氨氮为评价指标,建立能反映出河网水动力水质时空变化规律的模型,通过对入河污染物削减率和配水水源的调节,进行方案模拟计算。结果表明:在长潭水库和灵江联合配水、入河污染负荷削减率达到55%时,水质改善效果最好;温黄平原整体河网平均水质达到较好的Ⅳ类水。提高入河污染物削减率虽然能够大幅度的强化内部河网的治污体系,但控制污染物排放、调水引流、加强区域内截污治污多措并举才能从根本上有利于河网水环境改善。本模型的应用研究可为台州及其他类似城市的河网水污染治理和控制提供参考,为建立有效可行的城市河网水污染防治安全体系提供技术支撑。     

基于有限体积法的河网水动力并行计算模型

针对具有干河床、急缓流态交替的河网水动力模拟,采用MUSCL-Hancock有限体积格式离散Saint-Venant方程组,运用汊点水位预测-校正法处理河网汊点连接条件,建立了断面与河道完全数值解耦的复杂河网水动力模型。运用OpenMP和OpenACC编程模式分别实现了CPU,GPU并行计算。采用经典算例对模型计算精度进行了验证,采用珠三角河网实际算例对不同并行计算方式的加速效果进行了分析。算例研究表明,该模型具有良好的稳定性和计算效率,可适用于陡坡河道水动力模拟,具有较好的推广应用价值。     

太湖流域水质模拟研究

将荷兰Delft水力学研究所研制的Delwaq水质模型应用于太湖流域，通过对太湖流域水质模拟研究，进行模型参数的率定和验证以及灵敏度分析，得到了适合太湖流域平原河网的水质模型和参数，其模型计算值和实测值批合较好。     

平原河网水动力模型及求解方法探讨

参考国内外有关资料 ,根据河网非恒定流水动力模型的控制方程组和汊点衔接条件 ,建立平原河网水动力节点 河道模型。介绍用特征线法 ,有限体积法和有限差分法中的直接解法、分级解法、汊点分组解法、矩阵标识法、非线性方法等求解的基本思路。对比单元划分模型、混合模型以及人工神经网络模型等平原河网水动力模型 ,分析各个模型的优缺点 ,结果表明 ,节点 河道模型原则上可以求解任何水网的水力参数 ,单元划分模型仅适用于河道流速时空变化不大的情况 ,人工神经网络模型的验证比较困难。指出改进和设计计算方法、应用向量运算和并行算法、数值模拟可视化、数值计算模型软件化是河网数值模拟的主要发展方向     

浙东河网水质改善措施研究——以上虞、余姚、慈溪河网为例

浙东地区位于长江三角洲经济区的杭州湾南岸，而且其中的萧绍宁平原河网水质普遍较差。浙东引水工程是解决萧绍宁平原及舟山市水资源短缺问题的系统水利工程，曹娥江至慈溪引水工程是浙东引水专项工程，该工程不仅可向上虞、余姚、慈溪提供优质的曹娥江径流，还可明显改善引水工程沿程河网的水环境。在建立河网水质数学模型的基础上，以改善该区河网水质为目的，根据环境远期目标，推荐最佳方案。     

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。     

河流水质模型及存在问题

介绍了河流水质模型的基本思想和建立方法,主要涉及控制方程、流体力学方程、迁移方程和转化方程等.论述了现有河流水质模型存在的问题,主要涉及模型的近似性、模型的调整和验证、以及模型的预测性等.一维流动的假定,使计算所得的污染物的浓度,往往远低于河流中的最高浓度.由于模型以BOD作为状态变量,以及对SOD的底栖生物需要量和对细菌降解系数的考虑方法等,因而它不能完全满足质量守恒.为了使模型适用于某一特定河流系统 ,必须根据具体条件对模型参数进行调整.缺乏必要的现场数据对模型进行可靠的调整和验证,是模型应用中的突出问题.在一些特殊情况下,模型的预测能力会变得很差.     

Simulation of Non-Point Pollutants Evolution in Coastal Plain Island-A Case Study of Chongming Island

The coastal plain region usually shows the agricultural dominated industry mode, so more and more attention is paid to non-point pollutants discharge. In this study, the method for assessing the influence of non-point pollutants discharge on river water quality is probed which is concluded as follows： （1） Considering the costal plain island is characterized as nearly even elevation, the conventional gravitational runoff confluence method based on eight-point gravitational flowing directions （DS） is unable to compute the runoff confluence received by the surrounding rivers, so a new method of triangular confluence based on three-points of grid center and the river segments is presented. Further the equations of non-point pollutants loads estimation and non-point pollutants confluence on rivers are presented. （2） The integration mode of non-point pollutants model and river water quality model is presented so as to further assess the non-point pollutants contribution to river water quality. （3） With the Chongming Island, the third largest island in China, as an example, the above-mentioned equations are specified. For this island, the non-point pollutants loads are estimated and linked to the developed water quality model of the river network in the island, and further the non-point pollution evolution in river network is simulated. In this scenario, the non-point pollution contribution to river water quality over the whole island is clearly displayed, and the area where the river water quality is seriously influenced by non-point pollutants discharge is distinctly depicted. This scenario also shows the water quality contribution ratio of non-point pollution to point pollution can be in the range of 55.5% to 44.5% which proves the importance of non-point pollution control in costal plain islands.     

平原河网污水治理工程中的水质模拟计算

慈溪市位于浙江北部经济发达的平原河网地区,2006年前,大量工业废水和多数未经处理的生活污水经市区和各镇区内河排入河网水系,最终排入杭州湾,对内河和海域污染较重,其市域污水治理工程一方面扩大地区管网和污水处理能力,另一方面扩大供水能力进行治理。采用一维水环境数值模型,在验证基础上模拟计算了工程进行前后内河水质CODMn的变化,为工程环境影响评价提供可靠的数值。     

昆山主城及周边区域活水畅流改善水环境方案研究

以昆山主城及周边区域为研究对象,在合理确定水质改善目标的基础上,依托流域、区域水文水力资料,宏观确定引排格局、引水水源和水量,结合已有规划和现状工况设计活水畅流方案情景,并通过MIKE11水动力水质数学模型进行微观模拟验证和决策分析,提出活水畅流工程建设布局及调度方案,旨在对其他平原河网地区开展引调水改善城市水环境提供借鉴。     

横琴岛中心沟规划水系水体交换效果模拟研究

横琴岛中心沟规划水系为珠江三角洲感潮河网水系,水系内存在多个相互连通的环路,水动力条件差异较大。部分区域水体交换能力较差,容易导致局部的污染蓄积。为了掌握水系在外江潮汐影响条件下水动力水质变化规律,采用DELFT SOBEK软件对水闸联合调度条件下的中心沟规划水系进行了水动力水质数值模拟,获得了非稳态浓度推移过程和水体半交换周期等指标,为水系规划提供了技术支撑。     

城市河网连通循环净化系统构建及其关键技术

针对城市河网连通性欠佳、水环境质量下降及河网调控难度大等问题,提出基于活水循环耦合高效净化的城市河网水环境改善新模式,并提出河网整治过程中待解决的关键问题,即城市河网全局补水调控技术、定量化整装净化技术、精细化水环境模拟与信息互馈机制、信息集中与全局处理。在此基础上,阐述了新发展形式下城市河网连通活水循环净化系统的内涵与总体需求,提出了涵盖河网整治、河网水体净化、河网水流-水质模拟评价、水质在线监测等4个方面的系统架构,明确了城市河网水体动态连通调控-定量整装成套净化耦合技术、河网水体动态监测-精细化模拟耦合技术、城市河网水环境全局信息管理与全面互联等关键技术问题,给出了城市河网未来的规划治理方向。