河流水污染模拟的多河段模型及其应用

给出了模拟河流分段的原则,根据连续性原理和Streeter—Phelps方程,建立了多河段BOD-DO数值离散方程,编制了求解离散方程和进行数据整理的计算机信息系统。运用多河段模型模拟河流的污染状况,不仅可以预测不同情况下河流水质的动态变化,而且可以运用模型预测治理后的水质变化情况,因此对河流污染的防治具有重要意义。     

多河段非稳态河流水质模型研究

提出了一种非稳态模型求解方法,得到了Stastry非稳态河流水质模型的解析解.为了准确辨识多河段河流水质模型结构,提出了非线性模型结构新的最优判据及算法,将最大信息量准则下的优选算法计算量由O(m!)降至O(m 3 ),计算量与逐步回归法相当.提高了模型结构辨识数值稳定性和计算效率,而且,建立了模型判据和数据长度之间的关系.实践表明新方法可以有效地识别多河段河流水质模型结构.     

基于水功能区划的河流生态环境需水量计算研究

以北运河为例,根据河流功能区划及河流特点,基于分时段、分区域、分等级的思想,综合采用Tennant法、水质模型法、鱼类生境法进行北运河流域生态环境需水量计算,得出北运河各功能区河段的最小、适中、最佳生态需水量。研究结果表明:沙河闸—北关闸、北关闸—杨洼闸的河段水污染严重,仅依靠增加基流量无法满足河流水质功能要求,需要在满足河道一定基流的基础上最大程度削减河段的污染物排放量;土门楼—筐儿港、筐儿港—屈家店河段,采用鱼类生境法计算河道生态环境需水量分别为2.581亿m3/a、3.016亿m3/a,此水量是该河段恢复河流生态结构与功能健康的最佳需水量。     

山区河流微弯河段平面二维数值模拟应用研究

数值模拟技术在河道整治中的应用越来越广泛,利用通用商业软件以及自编程序进行计算是目前主要的两种数值模拟方法。针对长江上游微弯河段河道特性,对丰都刀鞘溪河段进行数值模拟,复演河段的水位与流动情况。通过对比发现计算水位与实测水位偏差很小,河道流动情况与实测流动情况大致相同,达到了较高的计算精度,能够满足工程应用的需求,较好地模拟了复杂的河道流动情况。计算成果可用于长江上游通航、行洪论证以及航道整治等方面研究。     

水葫芦生态型河道水流特性及污染物扩散数值模拟

以水葫芦生态型河道为研究对象,采用数值模拟方法应用二维水动力模型对水葫芦生态型河道的流场进行模拟计算,建立了水葫芦生态型河道水质模型,对河道中污染物质的扩散和降解过程进行模拟,率定了有关参数,求得了浓度场的分布情况,分析了污染物在水体中的迁移规律,取得了较为满意的结果.     

北京市北运河系水质有机污染时空变化研究

基于主成分分析,以河段为研究单元,选取2000～2006年北京市北运河系部分监测河段的有机污染指标的监测数据,对该河系有机污染的年际和空间变化进行了分析．结果表明：北运河系河流有机污染严重,城市河流污染特征明显,主要受居民生活和工业影响．城市中心区河流水质较好,年际变化小;近郊和远郊区河流水质较差,年际变化大．2005年后除个别河段（流）水质继续下降外,整体水质有所好转．     

径向基函数神经网络在多河段水质模拟中应用

为了更好地模拟与预测河流水质,运用人工神经网络的原理与方法,在分析河流多河段水质模型基础上,建立了RBF人工神经网络水质模型,应用滏阳河邯郸市区段实测水质数据对模型进行训练与检验,结果表明,该模型应用于水质模拟精度高,是可行的.     

山溪性河流河道糙率分析与研究

河道糙率是反映河床表面粗糙程度的重要水力参数,在水利工程中多有应用。河道糙率影响因素复杂,主要受河道河床组成、床面特征、平面形态、水流特征及岸壁特征等河段特征要素控制。本文以山溪性河流祖厉河流域河流为例,通过实测资料分析研究流域河道糙率特性,得出流域内河段糙率与平均水深关系较好。天然河道糙率也有其规律性,流域内不同河流具有不同的河道糙率,即使同一河流的上、中、下游各河段,乃至同一河段的各级水深的糙率也不尽相同。本次分析成果合理,在山溪性河流相应河段糙率的应用中可供参考。     

天然河道岸边排污的三维数值模拟

对某磷肥厂废水排入某江干流－河段形成的流场和浓度场的进行了三维数值模拟，并采用原观测资料对数学模型和计算方法进行了验证，三维计算中采用了实际的地形资料和标准k－ε模型方程组，成功地模拟了天然河流岸边水面排放形成的流场与浓度场，计算结果与原型观测数据具有良好的一致性。     

基于生态的城市河流水量水质联合调度模型

针对城市河流河道淤堵、过流能力下降、水质恶化、生态环境破坏等问题,根据城市河流的基本特点和功能,从满足城市河流生态需水量出发,建立了基于生态的城市河流水量水质联合调度模型,模型中水流运动方程和水质模型分别采用圣维南方程和一维对流扩散模型,并分别采用Perissmann四点隐式离散法和有限控制体积显式算法进行求解.将该模型应用于郑州市七里河水系的闸坝生态调度,分析不引用黄河水和引用黄河水2种方案下生态需水量调度效果.计算结果表明,在引用黄河水量的情况下,河道生态需水量能基本满足要求,而在不引黄河水的情况下,其生态需水量无法满足要求.基于生态的城市河流水量水质联合调度模型可为城市河流水量水质联合调度方案的制订、河流生态修复提供技术支持.     

A new model for the grid size optimization of the finite element method --Based on its application to the water quality modeling of the topographically complicated river

The finite element method is one of the typical methods that are used for numerical water quality modeling of the topographically complicated river. In this paper, based on the principle of probability theory the probability density of pollutants is introduced. A new model for the grid size optimization based on the finite element method is developed with the incorporation of the maximum information entropy theory when the length of the grid is given. Combined with the experiential evaluation approach of the flow discharge per unit river width, this model can be used to determine the grid size of the finite element method applied to water quality modeling of the topographically complicated river when the velocity field of the river is not given. The calculating results of the application of the model to an ideal river testified the correctness of the model. In a practical case-the application of the model to the Xingjian River (the Hengyang section of the Xiangjiang River), the optimized width of the grid of the finite element method was gained and the influence of parameters was studied, which demonstrated that the model reflected the real situation of the pollutants in the river, and that the model had many excellent characteristics such as stabilization, credibility and high applicability in practical applications.     

感潮河道引江工程综合调度应用研究

以长江中下游地区感潮河道引江调水为实验基础，建立了适合感潮河网的非稳态水量水质耦合模型，分别采用Preissmann隐式差分格式和新的迎风全隐格式求解水动力方程及流扩散方程，改进了河道节点污染物质量浓度的平衡连接和边界污染物质量浓度的处理方法．根据实际水力、水质条件以及引江调水工况，重点模拟了市区包括感潮入河口及出河口水系水流水质变化规律，经过率定与验证，提出了一套参数稳定的感潮河道工程调度方案，并分析了各种引水方案下河段污染物质量浓度过程，最大限度地解决了环境容量在空间和时间上的重新分配．模型在实际工程综合调度中运行稳定，结果可靠，实现了地区水资源的有效利用．     

白洋淀流域河流干涸断流遥感监测

白洋淀流域水生态环境质量对雄安新区及周边区域具有重要意义,为了掌握白洋淀流域地表河流水资源状况,本文利用高分辨率遥感影像进行人工目视解译,分别获取了白洋淀流域河流2018年春季（枯水期）、2018年夏季（丰水期）干涸断流河段的空间位置、干涸长度以及干涸比等信息,并从干涸断流河流的空间分布、季度变化、干涸断流原因等方面进行了分析。结果表明：（1）白洋淀流域河流2018年春季及夏季河流干涸断流长度均在1 100km左右,2018年丰水期干涸河道长度比枯水期减少了98.78km,夏季河流干涸断流情况略有改善,但白洋淀流域整体河流干涸断流情况较严重;（2）唐河、大沙河、慈河常年干涸断流情况严重,在监测期内两个季度出现干涸断流的河段都超过50km;（3）保定市相对于白洋淀流域其他地市,监测期内常年干涸河道最长,达到535.54km,间歇性干涸河道长度为250.3km,因此保定市是白洋淀流域开展水生态环境治理改善的重点区域;（4）白洋淀流域河流干涸断流问题较严重,建议制定严格的水资源规划及利用管理制度,同时建立流域地表水资源状况遥感动态监测机制,为跨流域调水工程实施提供决策依据,同时对调水工程实施后的效果开展评价,为白洋淀流域水生态环境质量改善提供支撑。     

河道人工湿地的构建及其对河道水流的影响

提出了河道人工湿地的构建方法:在河道两侧的滩地上,每间隔一段距离设一弦长为S、弓高为B、高程在正常水位以下0.5 m的圆弧形扩展段,且扩展段于河道两侧呈犬牙交错状布置,洪没枯出形成旱湿交替的人工湿地场.采用三维湍流数值计算和分析方法,优化确定河道人工湿地断面的主要参数S和B,使人工湿地内获得了最佳水流条件.算例模拟计算表明,河道人工湿地床体主要构建参数的最优值为S=2.0D,B=0.7D(D为河道口宽).从河道流场、断面平均流速沿程分布及垂线平均流速横向分布3方面分析了人工湿地对河道水流的影响.分析结果表明:人工湿地构成后,整体河道会形成缓变与急变交错的流态;人工湿地段断面平均流速明显衰减;湿地与河道主槽内的水流流速差异较大.     

少资料河流一维水动力水质模型概化断面参数获取方法

 水动力水质模型是河流水环境容量研究中的常用工具,中国西部大部分地区中小河流缺少断面测量数据,成为制约这些区域河流水动力水质模型构建的关键问题。为解决这一难题,提出一种利用Google Earth遥感影像提取河流多期水面宽度,结合实测最大水深获取河流概化断面参数的方法,并分别用概化断面和实测断面在MIKE11下构建少资料河流一维水动力水质模型,对两种断面模型的计算结果进行对比分析。结果表明,两种断面模型计算的水动力水质因子无显著差异;在模拟河段的上段、中段和下段,两种断面模型对水位、流速、化学需氧量（COD）浓度的计算结果基本吻合,验证了少资料河流概化断面参数获取方法的可靠性和可行性。     

浊漳河平顺县河段地表水环境影响评价与分析

结合浊漳河水质现状,通过在浊漳河平顺县阳高乡和石城镇分别设置监测断面进行实验测量,得出具体的环境指标因子,运用单项标准指数法对浊漳河平顺县河段地表水各监测因子的环境影响做具体的分析及评价。研究结果表明:该河段氨氮和石油类超标比较严重,其余各项指标均能达到《地面水环境质量标准》III类水质标准,同时分析得知该河段污染物超标的主要原因是沿岸生活污水、生产废水未经处理直接排放所致。     

江水源热泵水质标准实验及传热特性分析

分析了长江重庆段的水温和水质情况,通过实验方法测试了水源热泵机组在不同含沙量、浊度及藻类物质条件下的性能变化情况,提出了适应长江上游地区地表水源条件下的高效节能水源热泵机组的水质标准.实验结果表明:在不同水质条件下,热泵机组的性能系数最大下降了3.73%,换热器水侧污垢热阻的增幅最大为25.6%,当水质条件为含沙量≤100g/m3,浊度为≤50NTU时,热泵性能较好,可作为江水源热泵合适的冷却水水质标准.     

长江泰州江段水环境模拟及水质可利用性分析

利用点源连续排放的解析解对FDS格式二维水流水质模型精度进行分析,应用FDS格式二维水流水质模型对长江泰州江段的流态及污染带分布进行模拟并建立了排污混合带长度与排污量的响应关系曲线,同时根据模拟结果对泰州江段岸线水质状况进行了分析．结果表明：入江水道口向上游3．6～7．2km段内及三江营至泰州引江河口段的水质状况良好,可以用作供水水源地的取水口;古马干河至如太运河河口段水质较差,需对沿岸排污口及沿线相应的污染源进行治理。     

常州市城市污水潜没排江流场 浓度场研究

海洋和大江(河)从整体上看蕴藏着较大的环境容量,特别离岸水体还没有得到合理利用。长江是我国第一大江,水深、流速大。常州市城市污水有条件地潜没、多孔排入长江不仅能解决常州市水环境问题,而且治理费用也将降低。本文分别用二维潮变流动方程、二维潮变扩散方程建立常州市城市污水排放江段流场、浓度场数学模型。在实测资料的基础上进行了流场计算;根据近、远期规划的污染物发生量。对COD浓度分布进行了预测,由模拟计算结果,得出城市污水排江方案是可行的结论。本文应用隐式破开算子法进行流场、浓度场数值计算。计算结果表明,该方法具有较好的稳定性和重现性。