人工岛对金梦海湾水体交换的影响

为研究金梦海湾人工岛的不同布局对周围海域水动力及水体交换的影响,基于MIKE软件建立三维和二维潮流模型以及保守物质输运模型,运用欧拉法计算水体滞留时间,从整体和分区二个方面分析人工岛对水体交换的影响机制.结果表明：海螺岛工程起到分流、导流的作用,提升了金梦海湾的水体交换能力,水体交换率提升10.17%;海螺岛和进岛路的联合作用,使金梦海湾形成一个水体交换能力较差的半封闭式水域,水体交换率下降7.73%;在建设人工岛时保留潮汐通道有助于该区域的水体交换,进岛路的去除为汤河口和金梦海湾近岸增加一条潮汐通道,水体交换能力增加17.90%;在弱潮流地区,需考虑余流的作用.金梦海湾区域的余流小,潮流弱,因此保守物质滞留时间长,水体交换缓慢,水体的自净能力低.     

基于水体交换模拟的白洋淀围堤围埝拆除方案比选

白洋淀是华北平原最大的浅水湖泊,因水产养殖等社会经济活动需要,淀内高密度建设围堤围埝,不利于水体交换,影响了水体环境和生态功能.基于MIKE 21软件,构建了白洋淀二维水动力模拟模型,选取水力滞留时间、滞水区面积比、流线分布均匀度等指标,提出了水体交换能力综合改善率计算方法,模拟了基准与低、中、高3种围堤围埝拆除强度情景的水体交换能力变化,进行了方案比选.结果表明,与基准情景相比,3种拆除强度情景下,流线分布均匀度均有增加,滞水区面积比分别减少6.17%、9.04%、9.24%,水力滞留时间分别缩短约1、2、3 d,水体交换能力综合改善率分别为34.37%、42.84%、47.25%,3种拆除情景对水体交换能力提升均有明显效果.本研究可为湖泊阻水构筑物拆除方案比选提供技术方法,为湖泊水体交换能力提升、水生态修复提供技术依据.     

“引江济太”工程对太湖水体交换的影响研究

为了探究"引江济太"工程对太湖水体的交换范围及能力的影响，本研究耦合对流扩散及水体交换模型，依据不同流量与常规风场共设置10种工况，对太湖水体的交换区域及交换周期进行数值模拟.结果表明：（1）流量是影响水体交换率的主要因素，200m³/s下贡湾的半交换周期与常规风场联系不大，稳定在8~9d左右；（2）常规风场对局部交换区域的空间分布有着明显影响，在北风和西北风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在东湖区，东风和东南风条件下，太湖水体的交换区域主要集中在西北湖区；（3）为降低长江水体对太湖水质的不利风险，"引江济太"工程引水时间/方案应结合太湖区域气象预报，尽量选择在以东风或者东南风为主的条件下进行引水工作.     

清淤疏浚工程对七里海潟湖湿地水体交换的影响

七里海潟湖湿地受到人类活动的影响,湖盆淤积、湖面萎缩、水质恶化,其生态修复工程（一期）通过对湖盆进行清淤疏浚来改善潟湖生态环境.基于三重嵌套非结构网格建立七里海潟湖湿地水动力和物质输运数学模型,采用实测资料对模型的潮位、流速和流向进行验证,运用欧拉法计算潟湖整体滞留时间及其空间分布,分析工程对七里海潟湖水动力和水体交换的影响,结果表明：（1）工程对潮位的影响较小,工程后潮汐通道口门处涨落潮流量增大,涨落潮流速也随之增加;（2）工程后,潟湖纳潮量较工程前提升87%,滞留时间较工程前降低38%,水体交换能力自潮汐通道向潟湖内部逐渐减弱,工程对潟湖水体交换能力的改善主要集中在河道及潟湖中心水域;（3）工程前水体滞留时间的分布主要受到潟湖地貌影响,工程后水深增大,流场受地貌的影响变小,水体交换能力的分布主要受到潟湖流场影响.清淤疏浚工程有助于潟湖改善水体的交换能力和生态环境.     

普兰店湾水体交换数值模拟研究

采用不规则三角网格和有限体积方法,建立普兰店湾附近海域的潮流数值模型,在验证良好的潮流数学模型的基础上,以溶解态的保守物质作为示踪剂,对普兰店湾水交换状况进行了数值模拟,将普兰店湾划分成6个区域,针对各区域进行了水交换能力研究。结果表明:普兰店湾内不同区域的地形和地理位置变化较大,水体交换能力平面分布不均匀。在普兰店湾的6个子区域中与湾外的水交换速度最快的为A区（湾口处）,连续潮作用10 d后,水体交换率达到45%。水交换速度最慢的为F区,100 d后水体交换速率为14%。普兰店湾内水交换控制机制的区域性差异使得湾内不同区域水交换率相差较大。     

基于MIKE3模型的珠江口水体交换研究

根据珠江口地质地貌特征,分析河口范围内海洋与陆地相互作用的特点,结合前人对河口湾水体交换原理及其应用的相关研究,提出适合于珠江口水体交换研究的计算方法,并利用MIKE3模型建立珠江口河口八大口门到外海伶仃洋的三维水动力模型,在一个月的模拟与验证下,利用模拟结果,计算出珠江口水体交换的时间,分析河流流量、外海潮汐与珠江口水体交换的相关性,并与同类河口水体交换的情况进行对比研究,分析影响珠江口水体交换时间的因素。     

基于对比度传输方程的非均匀海水透明度的计算

针对非均匀水体中海水透明度和对比度关系研究较少、海水透明度计算精度较低等问题,推导了在非均匀水体中目标对比度的传输方程,并利用该传输方程建立了海水透明度的计算模型,有利于海水透明度的精确计算,实验证明,该计算模型具有较高的精度和通用性。     

黑龙江水体二维弥散系数计算方法初探

在对于天然水体的二维扩散规律的研究中，最为困难的是二维弥散系数的计算。这主要是由于各种计算方法所涉及的影响因素的不同使得所产生的误差在１０～１００倍以上。为使计算结果尽量接近真实，在此以江上示踪实测值为依据，对各种求算方法进行理论研讨，误差验证，寻找最佳计算方法，并求定黑龙江水体二维弥散系数，使之直接应用于天然水体的污染带计算和水质模拟。     

城市浅水湖泊雨水溢流总磷输运的数值模拟

从三维对流-扩散-反应方程出发,根据雨水箱涵溢流入湖总磷形态特性,推导雨水溢流进入城市浅水湖泊后二维总磷的输运方程,并与浅水流动方程结合,建立城市浅水湖泊平面二维水流-水质总磷的数学模型.模型通过深圳荔枝湖实测资料验证,计算结果较好.用此模型计算设计降雨强度28 mm/h历时1 h情况下,雨水径流通过箱涵溢流进入荔枝湖和湖水混合后总磷输运情况,分析了入湖雨水总磷归趋.结果表明,溢流入湖TP通量为15.385 kg,其中62.3%掺混在水体中,28.1%沉积到表层底泥;污染后的湖水通过水污染治理工程连续运行3.0 d可将荔枝湖TP恢复到雨前初始浓度水平.     

基于GIS的平面二维水质模型构建及其对广域平原河网水系数值模拟的适用性分析

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水质模型.同时,基于平面GIS地图,将吴江全域切分为2562×2487个（20 m×20 m）作为计算对象的网格来表达吴江区域范围内所有河网与湖荡的空间分布,并通过将平面二维排列数据转换为一维排列的空间网格信息来实现对水动力与水质的数值模拟.通过验证得到基于对水深及流速模拟的水位及流量值与实测值的吻合程度较高,闸泵排水对于整个区域水量的影响较大.通过分析2019年7月的模拟值与实测值之间的差异,比较不同模拟情境下的模型拟合程度,得到在闸泵调控模式未启动且不考虑生产消费项的情境下,外河水系模拟值与实测值最为接近;在闸泵启动所有内河与外河联通情境下,干流模拟情况好于支流;引入生产消费项后,整体模拟值有增大趋势,表明模拟结果对来自内河的藻类生产有实时响应,但闸泵开启调控的情境下,河网水系的水质呈现改善趋势,表明水体流动的稀释效果超过了河流水体中来自于浮游藻类内部生产的贡献.各项模...     

基于Mapgis和AHP的DRASTIC模型在黄山市中心城区地下水防污性能评价中的应用

随着工业化和城市化进程的加快,黄山市中心城区浅层地下水多数受到了不同程度的污染。本文选取了地下水位埋深、净补给量、含水层渗透系数、地形坡度、含水层介质、土壤介质及非饱和带介质7个指标,用层次分析法确定权重,建立了黄山市中心城区地下水易污性评价DRASTIC指标体系。借助于Mapgis技术的空间分析及制图功能,对该地区浅层地下水防污性能进行了评价和分区。评价结果与实测区域地下水质量较好的吻合,说明基于DRASTIC模型的浅层地下水防污性能相关成果在一定程度上可为该地区政府管理部门制定城市规划、工业布局和地下水资源保护提供决策参考。     

口外岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响

2005年以来,钦州湾口外围填海规模近3000 hm2,岸线变化十分显著,对其上游茅尾海潮流动力及水体交换产生了一定影响。本文通过建立钦州湾-茅尾海二维潮流数学模型,从潮流特征、纳潮量、水体交换周期等方面探讨了2005~2015年间钦州湾岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响,其中,水体交换周期以总负荷的半交换时间表征,避免了单点浓度半交换时间表达中采样点位置不同导致的偏差,以及平均浓度表达中不同时刻水体体积差异带来的误差。研究结果表明:口外岸线变化使钦州湾湾口进一步缩窄,纳潮容积减小,茅尾海潮流流速和潮差减小,潮量减小1.30%~1.53%,半交换周期增加51 h,潮流动力及水体交换能力均有所减弱。     

基于生态功能的水资源三级区水资源开发利用率研究

论文根据全国水资源分区和生态功能区划的具体情况,进行了水资源三级区生态功能内涵研究,采用空间叠置法对水资源三级区图和生态功能三级区图进行叠加处理,在此基础上制定了水资源三级区生态功能确定规则,得出全国各水资源三级区的主导生态功能和辅助生态功能。然后,依据水资源三级区生态功能,确定了基于生态功能的各水资源三级区水资源开发利用率阈值。将水资源开发利用率现状与水资源开发利用率阈值进行比较,结果表明,我国水资源开发利用程度合理性呈现出明显的地域特征,东部地区合理性程度低于西部地区,北部地区合理性程度低于南部地区。     

基于GIS技术的湛江市区浅层地下水防污性能分析与评价

近年来,随着工业化和城市化进程的加快以及"三废"排放问题的加剧,湛江市区浅层地下水普遍受到了污染。参照DRASTIC方法的基本思路,兼顾多方面因素,选择包气带影响(厚度、岩性、结构)和地形作为评价指标;并借助于GIS技术强大的输入、空间分析及制图功能,对该地区浅层地下水防污性能进行了评价和分区,评价结果与实测NO3-浓度分布状况表现出较好的负相关性,说明浅层地下水防污性能分布图在一定程度上可为该地区政府管理部门制定城市规划、工业布局和地下水资源保护提供决策参考。     

考虑随机输入信息的浅层地下水系统模型

本文依据浅层地下水系统的特点,把地下水系统放在降水－地表水－地下水的整体水文循环中来研究。建立了以地下水位为参数的水量转换模型,并在地下水运动基本微分方程的差分离散式中进行线性化处理。同时考虑浅层地下水系统输入信息的不确定性。从而构造了一个考虑三水转化关系和随机输入倍息的浅层地下水系统模型,并给出了应用实例。     

浅水湖泊群水质模型的近似解析解法

为了实现在一般微机上也能模拟浅水湖泊群的水质变化，从水质变化的基本控制方程出发，根据浅水湖泊群的水流特征与污染物迁移特性，首先建立了浅水湖泊群ＢＯＤ－ＤＯ模型，然后针对恒定水流和污染源稳定排放污水的情形，把处于湖泊边界上的污染源所面临的湖面视为半无限区域，并考虑到浓度的可叠加性，提出了浅水湖泊群ＢＯＤ－ＤＯ模型的近似解析解法。实例结果表明，这种解法计算工作量和存储量都较小，在一般微机上即能进行，且计算准确度基本上能满足工程实际要求。     

基于潮汐时变特征的水质时空双重达标控制标准

潮汐河口水文、水质要素具有日内、月相周期性的时变特征,不适用恒定流的计算方法和评价标准进行水质达标控制,从而无法科学核定河口的水环境容量用于水污染防治管理。本文针对潮汐河口的非恒定往复流特性及水质的时变特征,提出了适用于潮汐河口水质达标控制的时、空双重控制标准;建立了钱塘江河口潮流水质模型,基于水质时空双重达标控制标准核定了各水功能区的环境容量。其中时间控制标准采用1d内超标小时数和月内超标天数两个指标控制,空间控制标准采用功能区空间平均水质、交界断面水质、混合区面积和敏感点水质等4项控制指标进行控制。水质时、空双重控制标准能够更全面更真实的反映潮汐河口水质达标情况,从而有效保护河口水资源水环境质量。其计算思路和方法可供相关水环境研究人员和环境管理人员借鉴。     

矿区塌陷地改造与构造湿地建设——以徐州煤矿矿区塌陷地改造为例

徐州矿区的塌陷地有4700～5300hm²为常年积水或季节性积水,平均积水3～3.5m,积水最深达7m,几乎不可能复垦。对于不可恢复为农田的深度塌陷地,根据当地的自然环境、水文水系等特点,结合降水资源截留、污水处理厂的尾水排放处理等,可构建成不同类型的构造湿地(Constructed wetland),如养殖型构造湿地、景观型构造湿地和净化型构造湿地。如对于季节性积水或常年水深在0.5m以下的塌陷地,可以建设为以芦苇为优势的构造湿地,芦苇湿地不仅具有很强的污染净化能力,而且具有较大的生成能力,可以提供丰富的造纸原料。构造湿地的植物选种原则是土著性、强净化作用及良好的经济价值。这种因地制宜修复利用塌陷地的途径,不仅代价低,而且可以解决废水资源化利用、缓解地区水资源短缺的矛盾。