广州潮汐河网水质预测数学模型研究

采用有限控制体积法和隐式离散基本水质方程,根据潮汐河网的特点,利用半控制体积概念和迭加原理,导出一种适合于任意形状的均匀混合型潮汐河网水质方程的分缓解法。应用广州潮汐河网两期水文水质同步实测资料,建立溶解氧动态模型,并进行了不同条件下的水质预测,初步揭示了广州潮汐河网半月潮期间的水质变化特性。      

潮汐河网水质数学模型

以南通市濠河为例,建立了潮汐河网水质数学模型,并提出了参数估算的方法。所建模型可用作潮汐河网地区进行水污染控制、水质管理、评价、规划的工具。     

潮汐河网可降解有机物降解系数研究

潮汐河网具有其独特的水物理及水化学特性。本文采用珠江三角洲河网区域20个水样的BOD降解实验数据,并用BOD反应一级动力学方程进行数据拟合,结果表明,潮汐河网水体BOD降解过程的延滞期消失,远离污染源河段河水的BOD降解过程两阶段区分不明显,降解过程符合BOD反应一级动力学方程。此外,潮汐河网河水的降解系数随时间的变化过程是随机的。      

珠江三角洲潮汐河网水环境数学模型评述

对珠江三角洲潮汐河网水环境数学模型研究进行了系统的总结。结果表明：该河网地区一、二、三维水动力与不质数学模型在稳定性、收敛性及模拟精度方面已取得重大进展,而且提出了解决非线性项影响、河断面概化、潮汐动边界、自由表面非恒定运动以及不同维度模型之间的相互连接等难题的有效方法,但同时存在计算机耗时较多的缺点;在潮汐河网随机水质模型、污染物总量优化分配模型和区域水污染控制优化规划模型等方面也开展了探索性的     

潮汐河网调水工程的环境与经济效益分析——以北江、西江调水工程为例

本文针对潮汐河网的基本特点,提出了运用非恒定流水环境实时数学模型和“影子工程法"对一系列引水方案的环境与经济效益进行定量的预测、分析和比较。该方法对潮汐河网地区水务工程的环境与费用效益分析研究具有普遍的参考意义。文中的算例为广州市市政洪水与污水整治战略决策提供了科学的依据。      

潮汐河网水环境随机容量研究

根据潮汐河网水环境模型中水文及水质参数具有明显随机性的特点,本文建立了潮汐河网水环境随机模型,给出了随机参数的分布函数形式。用Monte-Carlo随机抽样法求解水项模型 当只抽一个样本时,随机模型的算法与确定性模型的算法一样。计算结果为水环境容量的分布函数,容量结果与保证率成一一对应关系。最后还对随机参数的分布函数形成进行了敏感性讨论。      

潮汐河网区水污染总量控制及其分配方法

本文介绍了潮汐河网地区水污染总量控制的两种方法和水污染负荷总量分配的六种方法。对各种方法都建立了相应的数学模型,介绍了求解方法,并给出了各种方法的应用实例。      

水文条件变化对重金属运移过程影响研究

针对西、北江河网区复杂的水环境系统,建立了河网区一维水动力学模型和重金属模型,选取相应实测资料对模型进行参数率定和验证。通过设定上游来水条件与下游潮汐作用并代入数学模型进行模拟计算的方式,研究了在不同水文条件下河网区重金属的运移过程。研究结论为,不同潮汐作用导致西江和北江的水流相互流通方式发生变化,并进而影响污染物的传播途径;遭遇大潮时河网区各断面同期的镉浓度值要大大高于遭遇中潮和小潮时;上游来水量增加会增大（遭遇大潮时）或缩小（遭遇中潮或小潮时）西江和北江在思贤滘处的水位差,进而会加剧对西江（遭遇大潮时）或北江（遭遇中潮或小潮时）的水污染。     

福州城区内河河网水质数学模型

本文分析了福州市内河河网的水力和水污染特征，根据圣维南方程和污染物迁移扩散转化原理，建立了一个适合潮汐河网的水质数学模型，该模型采用了较先进的网联合解法，并利用实测资料对模型参数进行了率定，该模型采用底部校正的方法，较好地解决了低流量的计算问题，基本上满足了区域水质规划和污染源控制规划的要求，在福州市城区内河综合整治方案研究中取得了很好的效果。     

网河水系水闸群联合水质调度方法与数值分析

建立了珠江三角洲潮汐河网一、二维联解潮流数学模型,计算了水闸群五种联合调度方案对市桥河水系水动力条件的变化,并分析了水闸群联合水质调度对改善水环境的作用,为水利枢纽市桥河水系水闸群联合调度方案选择优选提供了重要的参考意见依据。     

面向流域水环境改善的潮汐河道闸门调度优化研究：以相互独立的圩内河网为例

以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明：1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。     

闸控感潮河网水环境容量计算研究

受潮汐影响的闸控河网的水环境容量计算是水环境控制的重要内容。针对闸控感潮河网的水流特点,介绍了基于动态水质模型的水环境容量的数值计算方法。其方法综合考虑了感潮河网地区水流运动复杂、易受水利工程设施运行影响的特点,并成功地应用到动态水环境容量计算。     

模拟珠江河网的污染物通量及外源输入对入河口通量的贡献

基于一维河网与三维河口耦合水质模型,模拟计算了2000年珠江上游输入河网以及河网输入河口的碳质生化需氧量(CBOD)、氨氮(NH4)、硝态氮与亚硝态氮(NO3)和无机磷(IP)等污染物通量,并结合数值实验,量化了外源输入(包括入河网污染物通量与河网污染负荷)对入河口污染物通量对河网区的贡献.研究结果表明,河网区的污染物通量由入河网通量与河网污染负荷共同控制,通量分配具有显著的空间差异;上游各水系中,以西江的通量最大,约占入河网通量的71%～81%;8个入海口门中,以虎门、磨刀门的通量最大,两者共承接超过一半的入河口通量.此外,数值实验表明,入河网通量与河网污染负荷对CBOD、氨氮的入河口通量均有显著贡献,而硝态氮与亚硝态氮、IP的入河口通量则主要来自入河网通量;磨刀门、虎门分别是入河网通量、河网污染负荷最主要的输出口门.基于模型,亦针对入河口CBOD、氨氮通量对河网污染负荷的响应关系进行了探讨.     

基于水环境保护的苏州平原河网水利调度决策研究

平原河网地区作为经济发达地带,其水环境面临着巨大的压力.基于水环境保护,以水质改善率最大作为决策目标,通过构建平原河网水利调度决策理论模型来优选出最佳调度方案.并将该理论模型应用于苏州市平原河网地区,在模拟产生的6个不同水利调度方案中决策得到综合水质改善率最大的方案.决策结果显示:方案6的综合水质改善率最大,最有利于苏州平原河网地区的水环境保护,为最优调度方案.研究成果可为以水环境保护为目标的平原河网地区水利调度决策提供一定参考.     

宁波杭州湾新区河网水动力及水质数值模拟研究

针对杭州湾新区水环境污染较重的现状,采用MIKE11软件构建新区河网的一维水动力——水质耦合模型,在此基础上研究分析了现状及远期规划排污条件下河网水质分布.结果表明:河道内水体流动较弱,不利于污染物迁移扩散,污水处理厂排出的处理水对排污口周围的河道的水质影响范围和程度均较大,叠加本底浓度后许多区域超过了Ⅴ类水质标准.最后提出了针对性措施以改善新区河网水质.     

河网连续动态模型构建及其在典型杀生剂时空迁移模拟中的应用

以三氯生（TCS）和三氯卡班（TCC）为目标污染物,通过监测评价新冠疫情期间杀生剂的河网污染特征;同时,构建了一维水动力学模型和四级逸度模型耦合的河网连续动态模型,解决了污染物在河网迁移过程中的时间和空间异质性问题,开展了目标杀生剂在石马河流域的迁移模拟.模型通过率定和实际浓度验证,获得了满意的模拟结果.结果表明,新冠疫情期间河网中杀生剂的污染浓度是非疫情期间的2倍.TCS和TCC从污水处理厂排出后,在河道中的浓度随着河流迁移的距离增大,呈现先升高后降低的趋势;而浓度的时间变化特征则受到河段流量的影响,上游低流量区域河网中杀生剂浓度先上升而后下降,且在20 h左右已逐渐趋于稳定;下游高流量区污染浓度呈现梯形缓慢升高趋势,且浓度最终在24 h时尚未成为稳定值.因此,对河网中典型杀生剂迁移的时空特征的评估,需在区别流量大小的前提下,分段和分时进行.     

基于Matlab软件自动化求取参数的HEC-RAS模型构建

水质模型是水环境模拟的重要工具,近年来越来越多的应用于水环境预测与管理中,但平原河网水质模拟一直是个难点.本研究采用HEC-RAS模型开展湖州市长兴城区平原河网水动力和水质模拟.模型的水质模块率定采用Matlab软件自动化求取参数,代替常规试错法求参率定,减少了人工干预,提高了模型率定效率.HEC-RAS模型在平原河网地区水动力模拟结果较好,水质模拟结果基本符合要求,证明了HEC-RAS模型在平原河网应用的可行性,但模型的精度通常受水系概化、水文状况、污染源信息等因素影响,对于信息比较充分的短时段水质模拟其精度相对较好.     

北运河下游典型河网区水体中氮磷分布与富营养化评价

选择北运河下游典型河网区(闸坝多、水流慢和湖库化)为研究对象,通过为期1 a的水质监控,阐述了河网区氮、磷的时空变化特征,并利用对数型幂函数普适指数公式对其水体营养状态进行了评价.结果表明,河网区水体中TN平均质量浓度为12.50 mg.L-1(NH4+-N占67.41%),TP为1.45 mg.L-1(SRP占80.81%).河网区水体中氮、磷的时空分布特征明显,TN和NO 3--N质量浓度随季节变化特征趋于一致,NH 4+-N稍有不同;TP和SRP质量浓度随季节变化特征基本一致.从河网区进水带至出水带,水体中氮、磷质量浓度均呈逐渐下降趋势,其中TN、NH4+-N和NO3--N平均质量浓度分别从19.30、13.22和2.19mg.L-1降至7.98、4.45和1.50 mg.L-1;TP和SRP分别从1.95和1.59 mg.L-1降至1.11和0.91 mg.L-1.富营养化评价综合指数表明,河网区水体在时空尺度上均处于"极富"营养状态.     

京杭运河(杭州段)河网水质模拟

京杭运河杭州段河网属于典型的平原河网地区,根据平原河网的水流以及污染特点,利用一维对流扩散方程建立了该地区河网水质模型,采用全隐中心差分格式离散方程,并用追赶法求解。对京杭运河杭州段河网进行水质模拟,并利用2007年上半年常规水质监测断面水质监测数据对模型计算结果进行验证。验证结果表明水质模拟结果较为理想,模型能较为准确的反映河网水质变化趋势,可以用于该地区河网水质改善研究。     

潮汐河口水库型饮用水水源地保护区划分技术方法探讨

为揭示水源地水质与潮汐河口水流运动、污染源及排放方式等的影响规律,明确水源地水质主要影响因素,形成潮汐河口水源地保护区的划分技术方法体系,填补潮汐河口水库型水源地保护区的划分技术方法的空白,研究以青草沙水源地为例划分水源保护区范围,对国内外饮用水水源地保护区的划分方法进行了调研.指出目前国内的饮用水水源地保护区划分技术方法在潮汐河口水域应用时存在科学性差、适用性不强等问题.研究针对河口潮汐往复流特征、水污染排放和水环境特点,提出了充分利用水库库区自净能力的划分原则和应用污染物最大流动距离法划分潮汐河口水库型水源地二级水源保护范围的技术方法.研究利用该方法初步划定了规划中的长江口青草沙水库水源保护区范围,结果表明该方法概念清晰、简单实用、可靠性强.