基于EFDC和WASP耦合模型的水库水质数值模拟研究

从工作实践中可以发现,仅依靠单一模型对水库水质数值模拟存在难以模拟真实水流形态的问题,导致模拟拟合度较差,研究基于EFDC和WASP耦合模型设计一种水库水质数值模拟方法。在笛卡尔坐标系下建立水库坐标,确定EFDC水动力模型配置。划分网格结构,利用WASP计算水质模型的相关参数,默认污染物在水平和垂直方向无浓度梯度变化,网格单元浓度使用中心浓度表示。将EFDC的输出变量与WASP进行耦合,建立等效网格空间,两种模型的输出通过“.hyd”文件形式进行耦合,包括流量、速度和扩散参数等水体组分信息,利用COSMIC程序进行求解。仿真实验结果表明,TP浓度模拟值与实际监测值的变化情况比较贴合,其平均相对误差不超过20%,符合预期设定并具有较高的模拟拟合度。     

基于EFDC的西南地区某水库水温结构模拟研究

为预测西南地区某水库的水温分布规律,本文以EFDC模型为基础,参考二滩水库、三峡水库和阿海水库等算例的模型参数取值,建立了该水库二维水温模型,对该水库典型平水年水温分布进行预测,分析了该水库水温分层及下泄水温的变化规律。模拟结果表明:(1)典型平水年夏季该水库会出现水温垂向分层现象,其中6月份垂向温差最大达到10℃;(2)水库表层水体温度呈现出季节性的变化规律,日间变化也十分明显,底层水体温度比较稳定,仅随季节更替稍有变化;(3)水库取水口底板高程620 m时,下泄水温与天然水温比较,下降幅度小于0.5℃。     

基于EFDC模型的明湖水库水质数值模拟及预测

基于EFDC模型,以支鱼港补水闸和大尖退水闸实测流量、水质、水位为计算边界,模拟并探讨了明湖水库库区水体在静置期和交换期的水质情况。结果表明:库容较大时,库区水体水环境容量较高,水质浓度的增加幅度较小;COD浓度随水体静置时间增加的幅度较NH3-N低;在水体静置期,库区水体停留时间以27~30 d为宜;明湖水库运行期间,通过支鱼港补水闸、大尖闸与大冲闸联合调度运行,相机换水可有效保证库区水质安全。     

三峡库区大宁河口水体富营养化三维精细化模拟

针对目前三峡库区水力控藻仍然缺乏有效工具的问题,利用2010—2011年大昌和大宁河口实测水文、水质数据,基于EFDC富营养化模块,构建了三峡库区大宁河口三维富营养化模型,并利用双龙和龙门断面实测数据进行了模型参数率定和验证。结果显示水温模拟效果最好,模拟值与实测值高度吻合,各误差统计量也较小,如相对误差均小于10%;总氮和总磷模拟值与实测值有一定偏差,吻合度依然较好,总氮相对误差均小于40%,总磷最大相对误差为67.002%;叶绿素a模拟误差较大,但仍能很好模拟叶绿素a变化趋势。该模型可为后续开展三峡水力调度抑制“水华”爆发提供技术支持。     

温排水对湖泊、水库富营养化影响的数值模拟

本文针对大型火、核电厂温排水对湖泊、水库富营养化影响预测的迫切需要，建立了一套以改型分步杂交法为计算手段，对二维守恒型浅水环流方程及能量方程求解，在正确模拟流场及温度场的基础之上，继续求解单步一级生态动力学模型，并用单因素分析法考虑水温对藻类生长过程影响的计算模式．并结合一大型火电厂的建设，对该模式进行了验证和实际工作应用．     

岗南水库水动力特性数值模拟研究

岗南水库由于受到自然和人为因素的干扰,水质环境逐渐恶化。水库水质与水动力特性有着紧密的联系,因此了解水库的水动力特性具有重要的意义。应用EFDC建立了岗南水库三维水动力数值模型,并对其全年的水动力特性进行了模拟。通过分析其流速变化规律了解了岗南水库的水动力特性,为水质的改善治理提供了科学参考。     

宽浅型水库水体更新时间数值模拟研究

水体中污染物的迁移、扩散与水体更新时间密切相关。基于EFDC建立了宽浅型水库水动力三维数学模型,并用水库实测资料对模型精确性进行了验证。首先利用验证后的数学模型模拟了宽浅型水库365d流速场和水体更新时间,得到了其水动力特性;然后模拟了无风工况下的水体更新时间,通过对比得到了风对宽浅型水库水体更新时间的影响。研究成果可为宽浅型水库的生态调度提供理论依据。     

EFDC模型在三白荡二维水流数值模拟中的应用

阐述环境流体动力学模型(EFDC)的基本原理,结合苏州市吴江区三白荡的具体情况建立水流模型,讨论模型参数的设计、预测方案的选取,并对模拟结果做出具体的分析.分析结果显示,模型对三白荡的水流模拟具有较强的实用性,与实物资料吻合较好,不仅反映了湖泊的水流联系情况,而且显示了湖泊岸线受风浪侵蚀、出入湖水量分配情况.模型为湖泊...     

EFDC模型在长江口及相邻海域三维水流模拟中的开发应用

基于公开代码的EFDC(Environmental Fluid Dynamics Computer Code)模型,建立了范围包括长江下游段、长江口、杭州湾及邻近海域的三维水流数值模型。用Deflt3D附带软件得到了长江口海域正交曲线网格剖分,更好地实现了网格与地形边界的拟合;并在模拟浅滩动力过程中,设置最小水深条件限制,成功地消除了复杂浅滩地形情况下原模式运行出现负水深的局限。利用10个潮位站的实测潮位以及9个流速测站的水流流速资料对模型参数进行了验证和率定。模拟结果能够与实测值较好地吻合,各站模拟计算潮位值相对误差小于10%,。率定、改造后的模型不仅能够较好地模拟反映长江口海域三维潮汐及水流运动,而且还能对潮流运动特征进行分析。该模型可用于长江口海域相关问题的进一步研究。     

河口水库库内三维流动数值模拟

基于三维浅水方程和溶解物质输运方程研究河口水库流动和水体交换。用实测水文资料对数值模型进行验证。利用该模型计算分析了不同风况以及水库引排水条件下水库水体流动特征,结果表明风对水库水闸附近的流场影响较小,但对整个库区流场会有一定影响。针对长江口青草沙水库上游水闸引水、下游水闸关闭或开启的两种运行模式,通过溶解物质浓度模拟并依据所定义的水体交换率,给出了换水率随时间的变化过程。可为制定合理的水库引排水方案,确保水库水质提供科学依据。     

水库下游冲刷的数值模拟—模型的构造

由于水库下游冲刷过程中悬移质与推移质、推移质与河床质、河床质与悬移质交换机理及床沙粗化机理的复杂性,使得研究水库下游冲刷数学模型的难度较大。 为了研究水库下游冲刷、河床演变问题及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响,本文建立了一维全沙数学模型,模型考虑了非均匀悬移质不饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整。文中考虑了冲刷过程中挟沙能力的沿程调整,挟沙能力包括以下三个方面,即悬移质中细颗粒部分从累计效果看不参予与床沙交换(冲泻质),这部分泥沙全部计入挟沙能力;悬移质的粗颗粒部分落淤到床面与床沙交换后部分地计入挟沙能力;床沙中可悬浮部分从床面冲起后部分地计入挟沙能力。非均匀沙推移质输沙率公式考虑了床沙运动的随机性及床沙粗化对输沙率的影响。床沙级配的调整采用CARICHAR混合层模型。对计算中经常遇到的关键性问题提出了处理方法。     

水源地水库流场数值模拟研究

通过建立某水库二维水动力模型,用实测数据进行验证,然后对验证年的流场进行模拟分析,分别在春、夏、秋、冬四个季节选取一个特征时刻流场进行分析.结果表明:春季出库流量较大,夏季入库流量较大,所以春夏两季水库流速较大,水体流动性较好;秋、冬两季的出入库流量较小,水体流速较小,水体流动性较差.     

南方某水源水库富营养化水质主控因子识别与评价研究

淡水湖泊与水库富营养化使其农业灌溉、防洪、发电以及生活用水水源的功能日趋受损。本文以南方某水源水库富营养化动态监测的10个指标(UV254、CODMn、TOC、可溶性硅、总氮、硝酸盐氮、氨氮、亚硝酸盐氮、总磷和磷酸盐)为自变量,叶绿素a为因变量。通过主成分分析(PCA)与多元线性回归(MLR)对变量进行分析,最后得到了以TOC、总氮(总磷)、亚硝酸盐氮为自变量,叶绿素a为因变量的拟合曲线。统计分析表明模型的F值为18.670,Sig.值为0,证明曲线相关性很高;通过回代检验得到模型的符合率为86.1%,表明该评价模型对富营养化具有一定预报能力;模型分析结果进一步表明叶绿素a、总氮(总磷)是该水库富营养的水质主控因子,其中总氮与总磷对该水源水库富营养化水平的影响程度相近。     

岭澳核电站岭下水库溃坝洪水的数值模拟

基于非恒定流理论，采用一维与二维结合的数学模型全过程、全区域地模拟岭澳核电站岭下水库溃坝洪水的下泄过程及向下游的演进过程，分析了溃坝洪水对厂址及一期核岛的影响。     

金沙江干流山区水库通航流态三维数值模拟研究

采用三维水动力学模型,借助非结构网格重构地形,开展了金沙江干流山区水库通航流态的数值模拟研究。以攀枝花河段为例,选取不同的来流条件进行了模拟,重点关注了水深、流速、平面流场和典型弯道的环流结构等水动力学特性,进一步对河段可能的碍航点进行了分析。计算结果表明:在一定的出流边界条件下,河道水深整体呈沿程递增趋势,基本可满足三级航道标准;同时某些流量级下,局部卡口、突扩和弯道河段可能出现碍航流态。研究结果可为金沙江梯级水库群联合调度提供技术参考。     

水库水温数值模拟探索

水库重金属铁、锰污染与水体温度变化紧密相关。本文应用CE-QUAL—W2模型,采用王圈水库2011年实测水温、气象、水文等资料,对水库水位、表层及垂向温度结构变化进行了模拟。结果表明：模拟水库水位误差平均值仅为0．021m,模拟水温与实测值吻合较好,垂向温度变化符合规律。     

基于river边界条件的平原型水库数值模拟

为了掌握石佛寺水库蓄水后对库区周边地下水的浸没影响,应用数值模拟方法进行了设计蓄水高度下库区周边地下水位变化趋势的预测,采用Visual MODFLOW软件特有的river边界模拟了水库蓄水后地表水体对地下水位的影响。通过水库建成后蓄水试验实测的地下水位与利用建立的数值模型所预测的地下水位值进行对比分析,可以看出利用Visual MODFLOW软件的river边界处理平原型水库地表水对地下水的影响是可行的。     

基于EFDC的九龙江口-厦门湾三维潮流及盐度数值模拟研究

环境流体动力学模型(EFDC)集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块于一体,可以用于河流、湖泊、水库、湿地和近岸海域一维、二维和三维物理和化学过程的模拟。为了研究岛屿多、岸线地形及流态复杂的九龙江口-厦门湾水动力过程,该文将EFDC模型运用于该水域三维潮流及盐度场的数值模拟,对比实测资料校核了模型参数,利用实测潮位、流速和盐度数据对模拟结果进行了充分的验证,吻合度高。该水域属于规则半日潮类型,平均涨、落潮历时约6 h;潮流以往复流运动为主,表层流速最大可达2 m/s;低平潮前后出现面积合计约74 km2的多处露滩;发现河口区分层及不同类型的盐度锋现象均在低潮后1 h时最显著。结果表明,该模式成功复演了九龙江口-厦门湾潮汐潮流和盐度场的时空变化过程,适用于模拟和分析河口及近海海域的水动力场。     

基于EFDC模型的尾水回用于城市景观水体优化计算

以昆山市内蓬朗污水处理厂深度处理后的尾水回用于城市景观水体夏驾河为例,以环境流体动力学模型(environmental fluid dynamic code,EFDC)构建的夏驾河三维非稳态水量模型为基础,考虑经济、社会、环境等多方面的效益,构建目标函数,研究6种设计情景下尾水回用的综合效益,确定污水处理厂尾水回用的最佳运行方案。结果表明,从经济、社会、环境效益最大化的角度出发,昆山市夏架河尾水回用最优方案为:出水口选为距太仓塘4.5 km处,排水方向为吴淞江,回用流量为3.4万m3/d。尾水回用于景观水体可以有效改善水体交换,蓬朗污水处理厂尾水入河位置及回用量流量直接影响夏驾河换水周期以及夏驾河水质的好坏。     

东莞市水库富营养化评价

该文对东莞市主要的七大水库水体富营养化状况进行分析评价,近年的水质监测资料分析评价结果表明：参与评价的7座大水库水质总体较好,但不同程度地有富营养化趋势。其中有2座水库已经呈现出轻度富营养状态,4座水库属于中营养状态且富营养状态趋势明显。水库的富营养化影响其使用功能,为了保护水资源地,有必要建立一套完善的水库水质保护体系,以有效防止水质污染和水体富营养化,保护水库水质。