官厅水库供水系统水质水量控制的研究

本文应用确定性水质水量模型，分析计算出满足官厅水库供水系统水质目标所相应需要的最小放水流量，并定量分析了因水质要求而加大的放水量对工业用水保证率产生的影响。     

水库水体生态系统数值模拟模型及其应用──以丹江口水库为例

介绍了水库生态系统模拟模型,对水库生态变化过程及其数学模拟方法进行了分析.采用1995年的水文、气象、水库调度资料、入库河流水质及水库初始水质资料模拟了该年度丹江口水库水体生态逐日变化过程.     

利用WASP模型和GIS可视化集成的水质监测与模拟——以渭河为例

近年来,随着经济发展大量工业和生活污水的大量排放,严重的影响了河流水质状况,作为黄河主要支流的渭河流域更是如此.根据渭河下游水环境特性,选取化学需氧量(COD)作为水质模拟因子,采用WASP水质模型对渭河下游水质进行监测和模拟,将GIS集成到WASP水质模拟中同时利用外联式集成利用GIS对渭河下游水质的时空变化特征进行...     

黄河中游对硝基氯苯传输迁移转化模拟

进行了对硝基氯苯在黄河中游天然河道中的输送、迁移和转化的水质模拟研究。重点研究了大量泥沙对对硝基氯苯运动和归宿的影响及水质模型的率定和检验方法。模拟了在点源输入下,不同水情期,泥沙不同冲、淤格局的对硝基氯苯的输移。该水质模型由三个子模型构成,除了描述水流运动的水动力学模型外,还有描述河中可溶性有机碳沿程变化和对硝基氯苯在泥沙中的分配及其光解、挥发作用的子模型。     

岩溶管道中悬浮物运移及等参替代数值模型研究——以广西某排泥库悬浮物运移预测为例

暗河发育岩溶地区地下暗河中污染物的运移模拟研究一直是难点。实际工程应用中,由于传统数值模拟模型没有参数反应悬浮物的沉降作用,通常仅概化考虑悬浮物在地下暗河中的迁移而采用河流一维稳态水质模型进行预测,缺少其它方法进行有效验证。本文通过实验和数值模拟相结合的方法,研究了管径、悬浮物初始浓度、粒径、流速对管道中悬浮物沉降系数的影响,并初步探究数值模型机理相近的吸附系数等效替代一维稳态水质模型沉降系数的可行性,再进一步根据广西某岩溶区排泥库工程构建具体条件下吸附系数与沉降系数的等参替代关系,最后将其应用于数值模型模拟。计算结果表明经过参数等效替代后的数值模拟方法比一维稳态水质模型更为合理。     

官厅水库流域非点源污染研究进展

官厅水库位于北京市西北 10 0ｋｍ左右的永定河上 ,总库容量 41 6亿ｍ3,流域总面积为 46 76 8ｋｍ2 ,是北京市重要的供水水源地之一。流域内有洋河、桑干河两大支流 ,洋河主要由东洋河、西洋河、南洋河、洪塘河、清水河等支流汇合而成 ,流经怀安、万全、宣化、怀来 ;桑干河与主要支流壶流河在石匣里汇流 ,流经阳原、蔚县、宣化、涿鹿、怀来。由于水库水体遭受污染日益严重 ,1997年退出饮用水源地体系。根据对官厅水库的水质监测结果分析 ,目前水库水质已处于中营养向富营养过渡的阶段 ,某些指标如氨氮等已达到或超过富营养化水平。官厅水库…     

水质数值模型在浑河流域水量水质模拟中的应用

在构建浑河流域水动力水质模型的基础上,丰富和完善浑河流域水动力水质数值模型,从而建立浑河流域水动工程调度数值模拟模型,该模拟模型可为该流域水质的调水响应提供了科学依据,并对参数进行了修定和验证。研究结果表明,该模型具有较高的模拟精度和良好的拟合效果。     

淮南市区浅层地下水水质污染预测模型探讨

浅层地下水极易受到污染，用水动力弥散理论模拟浅层地下水中可溶物质弥散运移时，其浓度在时间和空间上的变化规律，建立研究区内浅层地下水水质变化模型，定量预测地下水中污染物质的发展趋势。     

地下水地球化学模拟

地下水地球化学模拟是评价地下水水质，模拟水－岩相互作用，查明地下水－岩石相互作用下污染物迁移形式和变化特点，以及预测地下水化学演变的有效方法。本文概述了地下水地球化学模拟的基本理论，讨论了地下水地球化学模拟中的组分存在形式的计算，质量平衡反应模型及反应路径模拟的研究内容和方法，并指出了其存在的问题及发展方向。     

三峡大坝施工期水环境三维数值预测方法

对三峡大坝一期围堰及二期围堰施工期不同的水流、污染物输运特性进行了分析,建立了三峡大坝坝下水域三维水量、水质模型。模拟结果表明,除在排污口形成的混合区内存在轻微污染外,由于大坝下泄流量较大,稀释能力较强,整体水质状况主要取决于上游来水水质,变化不大。     

小浪底水库淤积形态数值模拟

水库淤积形态是影响库容分布、水库排沙的一项重要因素。小浪底水库近坝段淤积泥沙粒径极细,具有流动性,针对其细颗粒泥沙淤积特点,揭示了水库细颗粒淤积物的流变特性与流型特征;通过引入水、淤积物、床面之间的界面受力分析,构建了细颗粒淤积物失稳流动描述模式,并与水沙输移模型相耦合,建立了考虑细颗粒淤积物流动特性的水库淤积形态模拟方法,在此基础上对小浪底水库淤积形态进行了验证分析。研究结果表明:低密度细颗粒淤积物为宾汉型流体,淤积平衡坡降较小,当其密度大于1.25 g/cm³后,流动性快速减弱;考虑细颗粒淤积物流动特征的水库淤积形态模拟结果与实测结果吻合较好。研究成果可为水库淤积形态形成机理及其对水沙调控的响应研究提供技术支撑。     

小浪底水库淤积形态数值模拟

水库淤积形态是影响库容分布、水库排沙的一项重要因素。小浪底水库近坝段淤积泥沙粒径极细,具有流动性,针对其细颗粒泥沙淤积特点,揭示了水库细颗粒淤积物的流变特性与流型特征;通过引入水、淤积物、床面之间的界面受力分析,构建了细颗粒淤积物失稳流动描述模式,并与水沙输移模型相耦合,建立了考虑细颗粒淤积物流动特性的水库淤积形态模拟方法,在此基础上对小浪底水库淤积形态进行了验证分析。研究结果表明:低密度细颗粒淤积物为宾汉型流体,淤积平衡坡降较小,当其密度大于1.25 g/cm 3后,流动性快速减弱;考虑细颗粒淤积物流动特征的水库淤积形态模拟结果与实测结果吻合较好。研究成果可为水库淤积形态形成机理及其对水沙调控的响应研究提供技术支撑。     

基于有限体积法的冻土水热耦合程序开发及验证

土体冻结和融化时的水分迁移、相变与传热是一个相互影响的耦合过程。采用基于有限体积法的开源软件OpenFOAM，编制描述土体冻融过程的水热耦合计算程序。首先，基于土体水分和热量迁移基本方程、水分相变与温度的平衡方程，同时考虑相变对水分特征参数和热特性参数的影响以及相变潜热对传热过程的影响，建立冻土水热耦合数学模型。然后，采用基于多面体网格的有限体积方法对水热耦合控制方程进行空间离散，采用全隐式向后差分方法对方程进行时间离散，由此编制冻土水热耦合计算程序。该程序具有良好的几何适应性、质量和能量守恒性，具备面向复杂问题的并行计算功能。最后，采用该程序对两组不同温度边界条件的室内土体冻结试验进行数值模拟，并与试验结果进行对比，结果表明该程序可以较为准确地模拟土体冻结过程中温度场和水分场的演化特征。     

水沙调节后荆江典型河道横向调整过程的响应——Ⅰ. 二、三维耦合模型的建立

三峡水库蓄水运用后,下游河道来水来沙条件均会发生改变,从而影响河道河势演变过程(包括垂向冲淤变化以及横向调整过程)。为解决长河道因岸滩崩塌引起的河势演变模拟问题,依据水位、流量及输沙量守恒和河床及河岸变形连续等条件,提出虚拟断面连接法构建了考虑岸滩崩塌的二、三维嵌套河势研究数值模型。采用1996年10月~1998年10月沙市至新厂河段实测资料对模型进行了验证,模拟结果与实测结果吻合较好,从而为定量研究水沙条件变化对荆江河道横向调整过程的影响提供了技术支撑。     

河网非稳态水环境容量研究

基于“河道-节点-河道”法的河网水量水质数学模型具有很高的效率,但到目前为止还没有与此求解方法相对应的河网水环境容量的求解方法,在对河网水质模型进行深入分析的基础上,引入节点污染物质允许进入量的概念,求出河网各河道河段及节点的允许排放量,建立了相应于上述水质模型的求解大型河网非稳态水环境容量的“节点-河道-节点”计算模式     

深水库区细颗粒淤积物重力驱动流动数值模拟——以三峡水库为例

针对三峡水库近坝区细颗粒泥沙淤积特征,从过程机理出发,提出了深水库区细颗粒泥沙淤积过程的物理图形。采用临界坡度作为细颗粒淤积物失稳流动的判别标准,借鉴浅水流动模式,描述失稳后细颗粒淤积物重力驱动流动过程,通过耦合三维水沙数学模型,建立了细颗粒淤积物重力驱动流动的数值模拟方法,在此基础上对三峡水库近坝区细颗粒泥沙淤积形态进行了模拟研究。研究结果表明:水库蓄水运行初期近坝区细颗粒泥沙主要淤积在断面深槽内,且呈水平状,考虑重力驱动流动后的模拟结果与实测结果吻合较好,从而为进一步深入研究深水库区细颗粒泥沙运动特征提供了技术支撑。     

基于不确定性分析框架的动态环状河网水质模型——以温州市温瑞塘河为例

以温州市温瑞塘河为背景,基于不确定性分析的框架,开发了动态环状河网水质模型。用HSY(Hornberger,Spear and Young)算法作水质参数的不确定性分析,求得模型参数的空间分布,从而提高模型使用的可靠性、降低决策的风险度。模型由水量子模型及水质子模型两部分组成:水量子模型采用圣维南方程并用四级解法求解;水质子模型采用CSTR(Continuously Stirred Tank Reactor)模型的机理,并结合环状河网特征作了修正,由于只需解常微分方程,因而避免了矩阵求解,显著提高了计算效率,使得用HSY算法进行不确定性分析成为可能。模型选取温州市温瑞塘河流域的鹿城区河网进行了首次应用,用HSY算法率定水质参数并讨论了参数的不确定性。对参数率定结果进行验证,结果比较理想。最后简要讨论了参数不确定性传递。     

浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染模型研究

从三维对流-扩散方程出发,推导包含底泥污染的水质控制方程,并与浅水流动方程耦合,建立相应的浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染的数学模型。运用伽辽金加权余量法推导出数学模型方程组的有限元公式,开发了实时二维水动力、水质模型。利用模型计算玄武湖混合流、水质动态变化过程,结果与实测值较吻合,从而为浅水湖泊混合流、包含底泥污染的水质模拟提供了一种可操作的新途径。     

不连续面在双重介质热-水-力三维耦合分析中的有限元数值实现

在建立双重介质热-水-力耦合微分控制方程的基础上,提出了裂隙岩体热-水-力耦合的三维力学模型,对不同介质分别建立以节点位移、水压力和温度为求解量的三维有限元格式,开发了双重介质热-水-力耦合分析的的三维有限元计算程序,在有限元数值分析中不连续面应力计算采用等厚度空间8节点节理单元进行离散,而不连续面渗流和热能计算时采用平面4节点等参单元进行离散,这样保证了不同介质之间的水量、热量交换和两类模型接触处节点水头、温度和位移相等。通过高温岩体地热开发算例,揭示了在热-水-力耦合作用下不连续面处于低应力区,其张开度随运行时间的延长呈非线性增加,非稳定渗流阶段不连续面显著地控制着渗流场的整体分布,它的水头远高于拟连续岩体介质的水头,而进入稳定渗流阶段不连续面的控渗作用不明显,由于高温岩体地热开发系统中存在大规模的热量补给,不连续面对岩体温度场分布的影响并不显著。     

分布式降雨径流物理模型的建立和应用

根据流域降雨径流的主要过程,考虑流域气象及下垫面要素的空间异质性,建立了具有物理基础的分布式降雨径流模型。模型将流域离散为栅格计算单元,并按水流特性分栅格单元为坡面单元和河网单元。在坡面单元上主要计算降雨、下渗、坡面流、壤中流等水文过程,而河网单元则主要计算河道汇流过程。模型利用空间权重插值方法将雨量站点的降雨量插值到各个计算单元,采用运动波方程来计算坡面流,将壤中流概化为垂向流和侧向流,分别用Green-Ampt公式和运动波方程来模拟,河道汇流也采用运动波方程。模型结构简单、参数的物理意义明确,大多数参数可利用DEM、土壤类型图、植被类型图直接获取,少数敏感参数通过率定确定。模型在浙江省甬江上游黄土岭流域和皎口流域进行了应用和检验,其结果令人满意。