大沽河干流青岛段水环境容量研究

本文根据大沽河的水流特性和水文、水质实测资料，利用QUAL2E综合水质模型，分析确定了大沽河干流丰水期和平水期的水环境容量。又利用水库水环境容量的计算方法，确定了大沽河干流枯水期的水环境容量。大沽河干流水环境容量的确定，可用于河流的水质模拟和预测，为实施大沽河污染物总量控制提供基础资料，为大沽河流域水污染控制的管理和决策提供科学依据。     

黄河兰州市区段泥沙特性及水质预测研究

河流中的泥沙对污染物既具有吸附作用,同时会引起河流水力学结构(流变特性)的变化,这使得含沙河流中污染物的扩散迁移及转化具有其自身的一些特点,简单地运用清水水质模型预测含沙河流中污染物的时空变化将产生较大的误差。本文对黄河兰州市区段的水沙特征进行了分析,认为黄河兰州段河流水质预测模型中降解系数的确定应充分考虑泥沙的影响,并运用双边反射二维水质模型对黄河兰州段新城桥控制断面主要排污口CODCr排放对河流的水质影响进行了预测研究。     

西安市渭滨傍河水源地地下水质变化预测

西安市渭滨水源地位于渭河南岸,属于傍河集中地下水源地,开采量约为９８１００ｍ＾３／ｄ。目前,渭河水已受污染,但渭滨水源地地下水潜水未受污染,承压水质良好。运用地下水污染物数值模型对未来地下水质进行了预测,结果表明,当可水为三类水时,到２０１０年渭滨水源地地下水质仍符合饮用水质标准。但从长远来看,保护该水源地的关键是治理渭河水污染。     

滏阳河东武仕水库至苏里桥段水质模型研究

近些年来,随着经济发展及工业化进程的加快,滏阳河水环境污染问题日趋严重。通过以氨氮、挥发酚主要污染物为例,根据河流水动力学特性及污染物输运特性,建立了滏阳河东武仕水库至苏里桥段的一维河流水质模型;并运用有限差分法对其求解。结果表明,运用该水质模型对包含马电闸上游桥、张庄桥、联纺桥、苏里桥四个断面在内的模拟河段的氨氮、挥发酚浓度进行模拟,得出的模拟值和实测值的相对误差较小。由此说明,滏阳河东武仕水库至苏里桥段的一维河流水质模型可较好地反映该模拟河段的水质变化状况,对滏阳河水污染的科学治理和水环境的保护与修复具有一定的指导意义。     

基于D藤Copula的河湖水系连通伴生水污染风险识别建模方法研究

河湖水系连通作为提高水资源利用率、优化水资源配置的有效举措,在水资源保护与开发利用中越来越受重视．河湖水系连通工程在促进河湖生态环境改善、缓解水资源分配不均的同时,也伴随着诸多不确定性因素．针对河湖水系连通可能带来的伴生风险,基于D藤Copula函数在风险种类与指示因子之间建立辨识体系,根据指示因子的变化情况识别可能产生的风险．本研究以南四湖连通为例,应用水污染风险识别模型识别出NH₃-N、TN、Chla等物质为工程运行后水环境联合风险的关键因子,建议重点关注TN指标．计算结果表明,该建模方法能够实现水质风险识别,可以为河湖水系连通伴生风险识别管控工作提供技术支持．      

磷酸盐在大连湾时空分布的数值模拟研究

大连湾由于接受附近大量的工业和生活废水造成海域严重污染．影响大连湾水质的主要污染物之一为总磷．为此应用数值模型对磷酸盐的时空分布进行了模拟研究．验证的模型结果较好地再现了磷酸盐的时空变化．模拟结果显示,在空间分布上,磷酸盐集中在排污口附近区域,最大值出现在15^#监测点上;随季节变化,在夏季磷酸盐浓度最低为0．011mg／L,4月份达到高峰值0．22mg／L．陆源废水排放位置是影响磷酸盐浓度空间分布的主要因素．由模型计算结果得出的磷酸盐时空变化规律有助于大连湾海岸区域水质污染防治．     

平原河网地区闸泵群联合调度水环境模拟

为探索闸泵联合调度对水环境的改善作用,以苏州城市中心区为研究对象,基于实测数据构建河网一维水动力-水质数值模型,模拟了45个关键水工调控工程;对污染源做了详细的分类计算,采用实测水质资料对模型进行验证。利用该模型研究了平水年现状调度方案下的水质变化规律,结果表明,CODCr和NH+4-N质量浓度变化与水位呈负相关,且枯水期水质呈现西北好东南差的特点。针对此特点,提出利用城市中心区闸泵群对西塘河引水量进行再分配,作为枯水期水质改善的调度方案,模拟结果表明,在新的调度方案下,大部分区域的水质都能达到更优一级的标准,各站点的污染物浓度都有大幅减少,最多减少了49.7%。     

降雨对贾鲁河水质影响的模拟研究

根据降雨对河水的污染有明显改善作用的事实,以2003年7～8月问贾鲁河水质实际监测值为依据,建立了降雨对贾鲁河水质影响的模型．结果表明：降雨对河流有机污染物稀释和降解作用的模拟计算值与实际监测值基本吻合,故该模型能较好地预测降雨对贾鲁河水质的改善作用。     

尼尔基水库一维水质模拟研究

尼尔基水库位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上,是国家重点建设的水利枢纽工程。以尼尔基整个库区作为研究对象体。根据尼尔基水库河道型特点。开发了一维非恒定水流水质数学模型。利用稳定性比较好的四点隐格式有限差分法进行模型数值求解。以主要污染指标BoD5、DO为例。介绍了尼尔基水库一维水流水质数学模型的开发、研制过程。模型中充分考虑了尼尔基水库建成前后水流条件巨大变化对库区水流水质的影响。对主要水质模型参数,如污染物纵向离散系数、有机污染物衰减系数和大气复氧系数等建立了与水流条件相关的经验关系式。建立的数学模型经过尼尔基库区江段长河段水文水质和污染源同步观测资料验证,具有较高的模拟精度,可为预测尼尔基水库水流水质总体变化趋势提供技术支持。     

基于QUAL2K模型的滦河流域动态水环境容量研究

传统的水环境容量核算一般以一定保证率下的设计枯水流量为计算条件,存在水文计算条件单一、水环境容量不易管控等不足。本文通过滦河流域污染排放调查核算,基于QUAL2K模型建立水质模型,对流域水质进行逐日模拟,并根据模拟结果计算滦河流域主要河流逐日COD、氨氮和总磷的水环境容量。本研究计算的动态水环境容量能够较为客观地反映水文条件变化下的动态水环境容量,给出满足河道水质目标前提下逐日入河污染物允许阈值,为流域水环境保护与精细化管理提供数据支撑。     

BOD-DO耦合模型在鄱阳湖入湖河流水质预测中的应用

BOD-DO模型是定量描述水体污染物时空变化的一种数学表达式。论文将此模型应用于鄱阳湖入湖河流的水质预测,并通过实例的应用分析,将预测值与实测值对比,证明此模型应用于河流水质预测,理论合理,方法简便,易于应用。     

三峡库区次级河流河口回水变动区回水时段水质模型

根据三峡库区次级河流“回水变动区”的定义,以及云阳县澎溪河河口近年来的水文特征及水质现状,采用狭长湖库移流衰减模型模拟澎溪河河口回水变动区回水时段的水质,确定模型参数K1,计算了2005年污染物浓度值。结果显示:计算值与实测值的相对误差在±4%以内,提示模型可以用来模拟三峡库区次级河流河口回水变动区回水时段的水质。     

宿州市主要河流污染的时空特征及水质评价

基于2004~2010年宿州市5条主要河流的水质监测数据,分析水体中污染物 CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TN、TP的时空动态变化特征,并利用内梅罗综合指数评价法对水质污染状况进行了评估。结果发现：除TP以外,其他5类污染物质量浓度均呈总体下降的年际变化特征,而在年内变化方面,各污染物总体呈“上升-下降-上升”特征,质量浓度高值集中于3~6月份;6类污染物质量浓度最高值均出现在奎河杨庄断面,而最低值除CODMn出现在沱河东关闸断面外,其余5类污染物最低值均出现在新汴河泗县汴河桥断面。评价结果表明,研究期内各河流水体均受到不同程度污染,其中奎河水质最差,而新汴河和浍河水质较好,多数河流断面水质较2004年有明显改善,其中以沱河芦岭桥断面最为显著。     

城镇河网水环境模拟及水质改善情景方案

为寻求促进平原地区城镇河网水环境问题识别和水质改善的方法,以苏州市甪直镇河网为例,基于水文水质监测数据建立了相应的水环境模型,并将其应用于水质问题识别和水质改善方案研究中。甪直河网流动状态欠佳,长期平均流速小于0.02m/s的河道占河道总长度的63%、总水面面积的49%,不利于污染物迁移扩散,是导致该区域水质变差的主要原因。利用水环境模型对甪直河网的水文水质时空分布进行模拟分析,在此基础上制定出水系结构优化和水利调度强化2个水质改善方案。基于水环境模型的情景分析结果表明:水系结构优化方案能够有效促进生化需氧量BOD5和氨氮NH3-N这2类污染物的整体质量浓度水平降低。现场试验结果表明:水利调度强化方案能够有效地增强甪直河网流动性,实现以溶解氧DO质量浓度上升为表征的水质改善。     

受潮汐影响的闸控河网水质的模拟

以河道法为基础建立水动力学计算模块,模块集成了产流、汇流模型,包括了多种闸门运行控制方式的模拟.以美国国家环保局(EPA)的水质模型(WASP6)为基础建立了考虑水质主要指标CODCr,NH3-N,BOD5和DO及点污染源和面污染源的水质计算模块.该耦合模型水量和水质同时耦联计算,特别适宜于受潮汐影响的河网水质的模拟.模型利用上海市青浦、松江区河网实测资料进行了验证,CODCr的计算误差在-25%~18%之间,NH3-N的计算误差在-14%~20%之间.考虑到实测数据的误差,模型水质计算的精度完全满足工程计算精度的要求.该耦合模型可以用于受潮汐影响的闸控河网水质的模拟.     

明渠水流-水质模型的格子Boltzmann方法

建立了一个明渠水流-水质的格子Boltzmann模型(LBM),经过Chapman-Enskog展开可以得出守恒形式的二维明渠浅水动力学方程组和对流扩散方程。对于浓度场,针对各向异性的紊动扩散系数提出改进的简化LBM模型,即松弛时间在纵向和横向不一致以及平衡分布函数不含流速的二阶项,更符合宏观方程。数值模拟了污染物的非对称扩散稳态和对流扩散输送的二维稳态问题,并与理论解进行了对比,相对误差在3%以下。对于二维恒定流下事故瞬时排放污染物的动态扩散输送问题,结果较好的反映了下游取水口处浓度增值随时间变化的高斯分布,和一阶迎风有限体积通量向量分裂法(FVS)的计算结果对比相对误差不大于1.8%。本模型具有很好的并行计算性能,在环境污染模拟与预测的数值计算领域有着广阔的发展前景。     

反应扩散方程在水质浓度预测中的应用——以绥化市二次供水为例

依据偏微分方程为基础的系统动力学建立水质模拟的反应扩散模型,结合水质浓度检测数据进行模型求解、模拟及模型验证,对水质中起重要作用的物质浓度变化进行模拟仿真,实现为水质预测工作提供重要理论支持。     

渤海风暴潮过程的数值模拟研究

基于三维近海海洋模式——FVCOM(the finite volume coastal ocean model)海洋动力学模型,利用中尺度气象预报资料WRF(the weather research forecasting model)风场数据和网格嵌套方法,通过潮汐和风场共同驱动,建立了渤海风暴潮模型.对1997年8月的Winnie台风风暴潮进行数值模拟,研究了渤海风暴潮增减水及流场的时空变化特征.研究表明,渤海沿岸增水幅度较大,水位变化明显,潮流运动发生较大改变.利用模拟结果,研究了岸线变化对渤海湾风暴潮增水的影响.岸线变化后,曹妃甸港、天津港和黄骅港海域,风暴潮增水有不同程度的增加,渤海湾风暴潮灾害强度有增加的趋势.     

一二维耦合的水动力水质模型在闸汾河控河段的应用

为了研究受闸控河段的水动力特性及污染物运移规律，采用MIKE软件，建立汾河二坝水闸回水区二维模型与回水区上下游和潇河河段一维模型相耦合的水动力和水质数学模型。以汾河二坝蓄水位维持正常蓄水位的控制为前提，在汾河生态基流和典型洪水过程、A和B污水厂分别正常运行和非正常排污的四种情景下，模拟了闸控河段的水动力特性和COD浓度的迁移变化规律。计算结果表明：增大河道来流量有利于污染物快速排出，随着河道来流量的增加，污染范围也有所不同，生态基流下，污染物以团状缓慢下移；典型洪水下，污染物主要贴近河岸以带状快速下移。研究成果对汾河二坝回水区污染物预测和控制有一定的参考价值。     

模糊综合评价法在江安河青羊段水质评价中的应用

运用模糊数学综合评价模型对2006年岷江水系江安河青羊区段的水质监测数据进行了综合评价,根据实测资料,选择了7个评价参数:溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、石油类物质、总磷及粪大肠杆菌.评价结果表明,江安河青羊区段的两个断面水质具有明显的季节变化,冬季水质较差.江安河青羊区段入境水质良好,除1、2月外其它月份均是Ⅰ类水;出境水质则明显恶化,12个月全是Ⅴ类水,主要是受到了粪大肠杆菌和总磷的严重污染,构成了这一区段用水安全的重大隐患.评价结果为水污染治理以及控制提供了科学依据.