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。     

面向水环境改善的城市河网综合调控研究进展与前沿

面向日益突出的城市河网水环境改善需求,从支撑技术和管理决策两方面,总结了当前研究进展,并提出了3个待解决的技术难题:(1)城市河道高效适应性水质净化技术和装置;(2)城市河网精细水环境模拟和全局优化调控技术;(3)城市河网水环境改善管理决策支持技术.在此基础上,提出了亟需突破和解决的前沿技术,包括城市河网联动水循环净化系统的集成水质净化技术、城市河网水循环净化系统的水动力-水质耦合数值模拟与综合调控技术、城市河网联动水循环净化系统管理信息平台构建技术,并阐述了技术的研究思路.     

平湖市水环境综合整治工程规划研究

基于现场调研与水环境模型,对平湖市污染源及水体污染成因展开深入分析。综合考虑境外来水条件及技术可行性,提出水质改善与污染负荷削减目标。根据平湖市水系水文特性和现状污染特征,提出水质改善规划措施,通过多方案情景模拟分析,对水环境综合整治工程进行科学规划,并对污染控制和水质改善效果进行定量评估。研究提供了水质模型应用新思路,可为平原河网地区水环境综合整治规划提供有益借鉴。     

福州内河河网精细水流水质数学模型研究

在前人研究的基础上,根据感潮河网地区水体的水动力、水质特性,建立了河网一维水动力和水质模型,并进行了模型验证。结果表明水动力模型计算值能够较好地吻合实测值,能正确反映涨落潮趋势,水质模型能正确反映污染物受涨落潮影响在河网内回荡的变化情况。研究成果对解决福州市水环境问题提供了一定的理论基础,具有一定的指导意义。     

基于混合模型的河网输水能力计算

河网水动力数值模拟广泛应用于平原河网的防洪排涝计算,水流主要由支流向主河道汇集.而河网输水则是主河道向支流扩散的非恒定流动,需考虑支流蓄水作用对河网整体输水能力的影响.在平原河网水动力混合模型的基础上提出了一种河网输水能力计算方法.基于数字化河网划分骨干河道和蓄水支流,通过时变侧向出流形式来考虑引水时骨干河道向支流扩散的水量,从而将圣维南方程中的侧向出流项由以往的常数改进为时变流量过程,以提高河网非恒定流数值计算精度.将该方法运用到某引水工程输水计算中,有效地解决了复杂河网跨流域输水时的水量分配问题.     

上海世界博览会园区河网水环境调控

为改善上海世界博览会园区河网水系的水质,建立综合考虑河道复杂形态、生态浮岛、河道底质释放污染等因素的河网水动力及水质模型,并利用世界博览会园区引、排水试验测定成果对模型进行验证。结果表明,两模型的计算值与实测值吻合较好,具有工程适用性,可用于模拟复杂河网水量和水质的变化。利用河网水动力和水质模型对河网常规污染、初期雨水污染、突发水污染和世界博览会泵闸故障4种情况下的调度方案进行数值模拟,并在此基础上提出适应小区域、多节点控制的潮汐河网水环境治理的应急水环境调控预案。     

上海青浦城区西北片河网调水的数学模型构建与验证

基于河道几何特征以及污染物对流、湍动扩散和混合稀释的不同机制,构建起模拟上海青浦城区西北片河网内污染物浓度时空分布的二维数学模型;采用两种不同的实际调水工况(先排后引和边引边排),对所建模型进行了验证计算.结果表明,河网内各取样点的污染物浓度实测值与计算值都基本一致.从而证明了所建模型具有工程适用性,可用于模拟上海青浦城区西北片的河网水质调节过程.     

南通水系片水环境容量及污染综合治理研究

基于南通河网水文地理特性,建立了感潮地区河网水量水质模型,对南通河网进行水量水质模拟及水环境容量计算。在此基础上提出水污染综合治理方案,为潮汐河网地区的水污染治理提供科学依据。     

鹤地水库文官至石角段水环境容量研究

建立了鹤地水库文官至石角段的河网区水量、水质计算模型，根据实测资料对模型中水质降解系数进行了率定；利用率定的降解系数值，模拟水环境容量计算公式，计算了鹤地水库文官至石角段的水环境容量；利用上述河网区水量、水质模型，以及规划期的污染源排污预测值，对2010年文官至石角段的水质进行预测，水环境容量计算结果和水质预测结果表明，至规划期，排污量预测值可满足该段水环境容量的要求，水质可满足该段水环境功能区的要求。     

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。     

Integrated simulation and assessment of water quantity and quality for a river under changing environmental conditions

The water cycle and water resources within river basins under changing environmental conditions undergo profound changes, which have significant effects on the water environment of the river. Owing to the water resources demanded for economic and social development, water quantity and quality are becoming the core constraints of water resources development and utilization. In this paper, the dual attributes of water resources, progress into research regarding water quantity and quality joint assessment and simulation and the shortcomings associated with these techniques are summarized and described with respect to water quantity and quality. The results indicated that under the current environmental conditions, the method used for traditional water quality assessment of single water bodies cannot meet the requirements for water resources management. Moreover, a coupled hydrodynamic and water quality numerical model for river networks and lakes that applies to the river water environment system was developed for the river network flow and pollutant migration and transformation process and validated. This validation revealed that the error between the simulated values calculated by the model and the monitored values was small, meeting the application requirements and realizing the integrated and dynamic simulation of water quantity and quality of the river water environmental system. On this basis, the integrated simulation model was applied to the Luanhe River Basin.     

上海市主要河流调水方案的水质影响分析

针对上海市平原感潮河网的特点,对全市河网的水流、水质调度情况进行了详细分析,并利用MIKE11建立了上海市平原感潮河网的水动力和水质模型,同时数值模拟和分析了全市主要河流调水方案对水质的影响.结果表明,通过水利工程的合理、科学调度运行,全市骨干河流的水质可以得到一定程度的改善,部分河段的水质甚至可以提高1~2个水质等级.     

流域水环境模型及应用

 流域水环境模型是研究流域水环境问题的重要工具。梳理了流域尺度水环境污染模型及水质风险评价方面的模型,基于流域水环境的污染负荷、水质模拟对整个流域合理规划、管理管控的重要性,从水环境污染负荷模型、水质模拟模型及水环境质量评价3个层面,探讨了各类水环境模型的特征及适用性。结合农业非点源与城市非点源污染负荷模型、稳态与动态模拟水质模型、确定性与不确定性水质评价模型,剖析了流域水环境模型的研究应用进展。     

河流水质模拟问题的探讨

根据研究对象的不同特点选用相应的理论及方法建立恰当的数学模型是河流水质模拟研究的关键所在。文章针对河流水质数学模型的空间维数的确定、参数估计、模型求解的计算方法和常用水质模型软件这几个建模求解的要点、难点问题,结合现有研究成果,就各自优缺点及适用范围进行了详细的对比、分析和归纳,并从模拟内容和模拟方法进展方面探讨了今后的发展趋势,从而为建立、应用河流水质数学模型进行水质模拟提供思路和依据。     

太湖流域产汇流模拟

太湖流域河网密布,湖汊遍布。本文结合传统的水文方法开发了适用于平原河网地区的产、汇流模型。在太湖流域的水量和水质计算中证明该模型是十分成功的。     

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.     

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.     

基于二维水流模拟的湖泊型水源保护区划分方法

通过建立及求解二维水流水质模型,提出了基于水质模拟的湖泊型饮用水水源保护区的划分方法.以太湖贡湖流域为例,根据《饮用水水源保护区划分技术规范》(HJ/T338—2007),在研究二维水流水质模型的基础上,建立贡湖流域二维水流水质模型.将望亭立交调水情况作为重要影响因素,以高锰酸盐指数、总氮、总磷作为主要水质指标,模拟并分析贡湖湖体2010年不同调水情景模式下的水质变化.应用贡湖流域水流水质模拟结果和GIS分析方法,采用数值分析法划分贡湖水源地一、二级保护区,对贡湖饮用水水源保护区做出准确的划分,为贡湖流域的饮用水水源地保护提供切实可用的技术支持.