基于ASM2D模型对龙王嘴污水处理厂的工艺模拟

目前比较成熟的包括脱氮除磷过程的活性污泥模型为ASM2D,但该模型由于参数和过程较多,限制其应用于实际污水处理工艺中。以ASM2D模型为基础,对采用改良型A2/O工艺的武汉市龙王嘴污水处理厂进行稳态和动态模拟。通过调整进水组分百分比与参数,在应用Matlab/Simulink软件后,所得仿真结果与实测值均较吻合,成功验证了模型的有效性与实用性,并可在此基础上实现对污水处理厂的进一步控制研究。     

基于对流扩散方程和ASM2D的氧化沟耦合模型研究

基于ASM2D模型和对流-扩散方程,建立一维氧化沟的生化反应耦合模型,采用过程工程法对模型中溶解氧传质系数、聚磷菌的乙酸半饱和系数和最大自养菌生长比速率三个模型参数进行修正。以桂林某污水处理厂氧化沟为例,校正后模型模拟了连续61 d实际运行过程,计算所得N H3-N和PO3-4-P去除率平均误差分别为15.35％和3.39％,表明所建立的模型能较好模拟氧化沟中的脱氮除磷过程,最后模拟讨论了可能的优化方案。     

ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂的应用

描述了GPS-X模拟软件中国际水协(IWA)的ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂应用的实例.该研究的目的包括:建立一个大型污水处理厂的模拟模型,以更好地理解生物处理过程;使用建立的模型寻求改善和优化污水处理厂脱氮除磷的方案.在应用中,模型的校准和验证是在已有资料基础上进行的,包括污水处理厂的设计和日常运行监测数据,这样就避免了在模拟大型污水处理厂的前期进行大量的专门研究工作.但是已有的数据不能直接作为模型的输入参数,需要把进水的COD、氮和磷的数据转化成适合于模型输入的各种组分.最后,使用经校准和验证的模型对改善污水处理厂的脱氮除磷进行了初步探讨.     

基于TELEMAC-2D和SWMM模型的城市内涝数值模拟

以广州长湴地区为例,基于SWMM和TELEMAC-2D模型构建一种新的耦合模型TSWM,通过历史暴雨事件验证、模型对比等方式评估了TSWM模型的适用性和可靠性,并对不同重现期暴雨开展了数值模拟.结果表明:TSWM模型能较准确地模拟研究区的内涝情况,可实现城市内涝精细化模拟;与基于SWMM和LISFLOOD-FP、WCA...     

River2D模型及其在漓江桂林市区段的初步应用

River2D模型是河道内流量增加法(IFIM)中的一个河流水动力学和鱼类栖息地模拟软件,可以模拟流量和鱼类栖息地之间的定量关系.介绍了River2D模型的构成及理论基础.利用漓江桂林市区段地形图和实地勘测的地形数据,建立漓江桂林市区段River2D模型,初步结果表明,模型能有效地反映某个特定条件或某个时刻河流流量、流速及水深的分布情况,可以在河流修复等研究中发挥作用.     

基于大尺度物理模型与2D数值网格的洪水淹没过程模拟

许多研究涉及到洪水淹没过程的数值模拟,但由于洪水淹没具有不确定性,数值模拟结果的准确性以及可信度难以验证.通过大尺度物理模型对数值网格模型进行了验证,以物理模型的实际值校准和分析数值模拟数据.结果表明:数值模型结果与物理模型结果吻合较好,存在略微的差异.     

基于FLO-2D的溃决型泥石流模拟研究

2013年7月10日华溪沟引发降雨量为100年一遇的溃决型泥石流("7.10"泥石流),造成岷江堵塞并形成堰塞湖,造成巨大经济损失和人员伤亡。为了研究溃决型泥石流危险性,探讨不同降雨频率下暴发泥石流的结果,利用FLO-2D软件对华溪沟在不同降雨频率下溃决与非溃决条件进行了数值模拟,并把100年一遇的模拟结果与实际野外调查情况做出对比。结果显示溃决条件下冲出量、堆积范围面积、平均堆积深度比非溃决条件下超出1倍;溃决时冲出量比实际调查值少5.58万m3。数值模拟结果表明模型的误差在允许范围内,模拟结果与原型相比准确度为88.61%,模拟效果较好。溃决型泥石流规模比非溃决时相比甚大,因此在进行灾害防治设计和危险性评价时应特别注意。     

基于CCHE模型的石门子渠首弯道水沙数值模拟

采用CCHE 2D软件中的k-ε闭合紊流模型,对大西沟石门子渠首人工弯道段进行二维水沙数值模拟研究,得到弯道水位横比降、典型断面泥沙冲淤形态、泥沙的横向输移现象以及泥沙冲淤后的河床变形,并将断面泥沙冲淤形态与物理模型试验数据进行对比,二者吻合较好,并且符合弯道凹岸冲刷,凸岸淤积的机理。通过对比分析可知,CCHE2D软件在用于模拟弯道水沙运动时,可充分展现弯道环流作用下的泥沙冲淤效果,但对于横断面环流作用下的流速矢量分布及水沙变化过程还需借助三维软件。     

基于TELEMAC-2D模型的深圳洪涝风险评估

基于TELEMAC-2D模型构建深圳市深圳河流域洪涝仿真模型,选取两场实测暴雨(20180607和20180916)的内涝淹没资料对模型进行验证,结果表明所构建的模型具有较好的可靠性和精度。采用构建的仿真模型模拟暴雨重现期为50年一遇、雨峰系数为0.4条件下,降雨历时分别为30 min、60 min、90 min和120 min 4种情景下洪涝发生的过程,获取积水深度、积水面积和流速等致灾因子,考虑不同流速和积水深度组合情境下对深圳河流域进行内涝风险评估。结果表明：随着降雨历时的增加,积水深度、积水面积和流速均增大;根据积水深度和流速对深圳河流域进行洪涝风险分区,中高风险区面积随着降雨历时的增加不断增大;中高风险区占流域总面积比例较小,但容易出现人员伤亡和财产损失,当出现中高风险区时,应及时发布信息,积极采取应急减灾措施。     

基于栅格的分布式水文模型应用研究

基于DEM的分布式水文模型是数字化时代水文模型发展的主要方向。笔者在DEM的基础上,GIS软件的支持下,采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型CASC2D,对半干旱地区三关口流域和典型湿润地区呈村流域进行洪水模拟。由于模型采用的是超渗产流模式,适用于半干旱半湿润地区,因此在半干旱地区的三关口流域模拟效果较好;而对于典型湿润地区的呈村流域,产流机制为蓄满产流,模拟的洪峰流量及洪量较实测数据偏小。     

River2D在码头工程防洪评价中的应用

数学模型是防洪评价的一种重要的技术手段。介绍了River2D模型的基本原理及River2D在平乐黑山码头防洪评价中的应用实例。分析了天然2%、5%、10%和20%洪水频率下的河势影响,结果表明:黑山码头建设后对河道流态的变化多限于码头平台桩基局部范围,与水面线一样,对河势的影响不明显,不会影响到河势的整体稳定性,但会加强沙滩的冲刷,减少淤积。     

基于PFC2D的黄土轴向压裂试验细观参数敏感性分析

黄土的低抗拉能力是黄土地区工程建设中病害频发的重要原因。采用离散元程序PFC2D对黄土轴向压裂试验进行数值模拟,通过控制变量法改变单个细观参数取值,分析其对黄土抗拉特性的影响,并结合正交试验,对各细观参数进行了敏感性分析。结果表明：黄土的抗拉强度与黏结刚度比■呈对数递减关系,与黏结强度■、半径乘子■呈线性递增关系;黄土的抗拉刚度与黏结刚度比呈对数递减关系,与半径乘子呈线性递增关系;半径乘子对抗拉强度的影响最强,黏结刚度比对抗拉刚度的影响最强,粒径比r^*对抗拉强度、抗拉刚度的影响均最弱。研究可为黄土轴向压裂试验数值模拟中细观参数的标定提供参考。     

基于1D CNN-LSTM模型的红旗水库水位序列模拟

为了提升水库水位模拟的精度,通过1D CNN-LSTM模型与五种常用的机器学习模型对安徽省红旗水库历史水位数据和降雨量数据实现未来7天的水位模拟并进行对比验证。CNN和LSTM能够表现出比较好的模拟性能,结合两种模型的优势能够更加显著的提升模型的模拟效果;1D CNN-LSTM具有较高鲁棒性,对于未来3天以内水位模拟都有较好的预测效果和精度,虽然3天以后的模拟效果有明显下降,但对未来第7天的模拟NSE和KGE依然能够达到0.8以上,在不发生极端天气的情况下,模型对于水位趋势的模拟依然具有相当的参考价值。1D CNN-LSTM模型对于红旗水库的水位模拟优于其他五种传统的机器学习模型,并具有相当高的精度。     

基于FLO-2D的泥石流危险性评价——以四川省汶川县绵虒镇簇头沟为例

2013年7月10日四川省汶川县绵虒镇降持续性暴雨,促使簇头沟暴发降雨频率为2%的泥石流,导致岷江堵塞,严重威胁沟口居民及下游安全。以簇头沟的1∶10000等高线、2013年降雨数据与遥感影像等作为基础数据,结合野外考察资料,运用FLO-2D软件,模拟计算簇头沟在不同降雨频率下(5%、2%和1%)泥石流的运动堆积过程,研究簇头沟泥石流的危险性。在2%降雨频率(实际降雨频率)条件下,模拟得出最大泥石流流速为12.99m/s,最大泥石流泥深为15.7 m,堆积面积为9.55×10~4m~2,与实际堆积范围进行验证,精确率为77%,在合理误差范围内,成果可靠性高。通过泥深与流度来构建泥石流的强度模型,再与暴发的重现周期相结合而构建簇头沟泥石流危险性评价模型,获得堆积扇危险范围分布图,其中高危险面积占61%,中危险面积占19%,低危险面积占20%。为簇头沟泥石流的灾害防治提供科学的参考依据。     

基于Maxwell 2D的水轮发电机建模与仿真

以新疆石城子二级水电站水轮发电机为例,建立了基于Maxwell 2Dd的水轮发电机有限元计算模型。对常见运行工况下的电磁场分布进行了模拟,获得了空转工况、空载工况及负载工况下矢量磁位、磁感应强度、气隙径向磁密分布情况及变化规律,以及负荷力矩扰动下的电磁力矩和转速的瞬态变化规律。计算成果可为水轮发电机设计、运行提供了参考。     

大沙河护岸生态效果的数值模拟

利用River2D软件模拟了大连市大沙河多孔栖息单元式生态护岸修建后的水流状况和鱼类栖息地条件。为了选定护岸铺设的位置,以便达到最佳的河流恢复效果,把护岸铺设分为4种方案:方案一维持原貌,不铺设护岸;方案二在整个河段沿岸修建护岸;方案三在需要保护的地方修建河流护底;方案四护岸与护底同时修筑。对比了4种方案下鲤鱼流速适宜指数和河段权重可利用面积,指出了在不同流量下的护岸最佳铺设方式。结果表明利用软件进行数值模拟的方法可以弥补室内实验方法和实地观测方法的不足。     

基于物理基础的分布式水文模型应用研究

为了探讨基于物理基础的分布式水文模型在国内半干旱半湿润流域的应用,研究模型径流模拟在中小尺度流域的合理性与适用性,采用基于连续栅格单元演算的分布式水文模型CASC2D,对县北沟流域1983年～2007年8场洪水和栾川流域1961年～1998年8场洪水进行了径流模拟.对模拟精度、特征值等方面进行的比较分析结果表明,模型在县北沟流域和栾川流域均取得较好的模拟效果,且县北沟流域的模拟效果比栾川流域好;模型适用于中小尺度的半干旱半湿润流域,在超渗产流与混合产流流域均能取得较高的精度.     

基于DAN3D的五花海泥石流运动过程模拟研究

2017年8月8日九寨沟景区发生7.0级强烈地震,地震诱发景区内多处崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。五花海泥石流沟口正对五花海景点,地震诱发沟域内产生大量崩滑、震裂松散物源,一旦遇到强降雨,可能形成泥石流冲出沟口,对五花海景观造成强烈破坏。本文通过DAN3D软件对泥石流进行数值模拟,预测了泥石流50 a与100 a一遇的运动过程,可以得知50 a一遇工况下泥石流不会大量冲出,少量冲出泥石流会对栈道构成一定威胁。100 a一遇工况下,泥石流浆体大量涌出,泥沙大量冲入五花海,会对五花海景观水质构成严重威胁。根据模拟结果,提出了"拦挡物源、围堰停淤、拦水过滤"的防治建议。