环境系统学(环境系统工程)

X 192 9502728浅水湖泊群水质模型的近似解析解法/金腊华二(南昌大学环境工程系)才中国环境科学/中国环境科学学会一2995.15(l)一59~63 环信X一58 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一以〕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B()D一IX〕模型的近似解析解法。实测结果表明,这种解法计算工作量和存储量都较小…     

厦门杏林湾水库水质污染分析

以ｐＨ、ＤＯ、ＣＯＤＭｎ、ＢＯＤ５、ＮＯ３＾－－Ｎ、ＮＯ２＾－－Ｎ、ＮＨ３－Ｎ、ＯＩＬ为参评因子，采用超标分类评价法，分析了杏林湾水库近７年水质污染状况。结果表明：１９９１年、１９９３年、１９９６年杏林湾水库水质类别为Ｖ类，其余４年为Ⅳ类。通过杏林湾水库周边污染源状况分析表明，面源污染是水库主要污染来源。     

京杭运河徐州段的水质模型研究

根据京杭运河徐州段水污染的特点，建立了包括ＢＯＤ５、ＮＨ３－Ｎ、酚和ＤＯ４项水质组分的多元耦合氧平衡水质模型及ＣＯＤ衰减经验模型。     

通过SS,COD的监测探讨湖泊富营养化

通过常规不 监测项目ＳＳ和ＣＯＤ与湖泊富营养化特性指标Ｔ－Ｐ关系的研究，得出「ＳＳ」「ＣＯＤ」与「Ｔ－Ｐ」的相关数，从而可用例行河流监测掌握水质富营养化变化情况。     

现代控制理论在河流水质系统状态估计中的应用

本文基于导出的河流水质系统随机状态空间模型，提出了以能够即时测定的ＤＯ浓度实时估计不易测定的ＢＯＤ浓度的塔穆勒滤波方法。通过仿真实例，证明了该滤波方法能在较大范围内适用于河流水质系统的状态估计，用ＤＯ估计ＢＯＤ是可行的。     

基于B－P网络的水质营养状态评价模型及其效果检验

选取与ＴＳＩｃ为０，５０，１０相应的水质营养状态作为３个建模样本，以ｃｈｌ－ａ，ＴＰ，ＴＮ和ＳＤ４个水质参数作为样本的输入特征，建立了Ｂ－Ｐ网络的水质营养状态评价模型。该模型应用于全国３０个湖泊水质的营养状态评价，获得了较好的检验效果。     

基于B－P网络的水质营养状态评价模型及其效果检验

选取与ＴＳＩ＿ｃ为０．５０，１００相应的水质营养状态作为３个建模样本，以ｃｈｌ－ａ，ＴＰ，ＴＮ和ＳＤ４个水质参数作为样本的输入特征，建立Ｂ－Ｐ网络的水质营养状态评价模型。该模型应用于全国３０个湖泊水质的营养状态评价，获得了较好的检验效果。     

肇庆星湖水质模型研究

根据星湖水污染特点，建立包括ＮＨ＾＿４－Ｎ，ＮＯ＾－２－Ｎ，ＮＯ＾－３－Ｎ，ＣＢＯＤ，ＤＯ的多元耦合氧平衡模型，Ｐ平衡模拟以及Ｃｈｌａ－Ｐ关系统计模型。模型中的参数采用实验法，经验公式法以及利用实测资料率定等方法，经实测资料验证，模型精度达到基本要求，可用于星湖水质管理实际工作。     

B－P网络用于环境质量分类研究

用全国２５个湖泊的水质指标资料作为训练样本，应用人工神经网络Ｂ－Ｐ算法，分别建立了３参数和４参数的水质分类模型。并用所建立的模型对６个湖泊水质进行分类检验效果。结果表明Ｂ－Ｐ模型应用于环境质量分类是可行的。且由于Ｂ－Ｐ网络有自学习、自适应的能力，因而与其它的环境质量分类法相比具有优越性。     

湖泊暴雨径流水质模拟研究

根据暴雨径流污染物浓度变化特点，采用最小二乘法对暴雨期间污染源各监测数据进行回归分析处理，对湖底糙率采用自动调整处理，建立了湖泊暴雨径流水质模型．对滇池湖泊某次暴雨过程的总磷和总氮进行了模拟研究，计算结果表明，该模型应用于滇池湖泊是成功的．     

妫水河湿地植物作用及调水水质响应模拟

本文基于湿地植物在河流湖泊中的物理、生化反应机制,应用MIKE21中EcoLab的编辑功能,建立湿地植物的水质模块,将植物的阻流、产氧、耗氧及微生物和植物吸收营养盐过程参与计算中,耦合湿地水动力实现水质模拟.在对妫水河表流湿地调研及监测基础上,建立妫水河下游与三里河的模型,考虑湿地植物类型、分布及水量变化下的植物有效面积等作用,定量研究工程尺度上河流湿地水动力及水质净化效果.计算中采用实测数据率定湿地植物对水质作用的关键参数,并对模拟结果进行验证.通过模拟,无循环系统对支流三里河及上游调水时,岸带湿地建设后相比建设前,下游出口处氨氮、磷酸盐和总氮的浓度下降了14.29%、 33.33%和20.00%;循环系统运行后,三里河和妫水河上游流量分别增加0.4 m~3·s~(-1),使得部分河段水位抬升,断面平均流速略有增加,三里河和妫水河的有效湿地覆盖率分别增加了144.44%和13.16%,出水口处水质与工程前相比,氨氮、磷酸盐和总氮分别下降了35.71%、 50.00%和46.67%,循环体系的建设加强了湿地净化功能.模型有机地将湿地植物分布融合进模型水质计算中,为河湖湿地生态修复、方案设计和水利调控等综合措施下的水质响应研究提供了模型方法和技术支撑.     

Three-dimensional hydrodynamic and water quality model for TMDL development of Lake Fuxian, China

Lake Fuxian is the largest deep freshwater lake in China. Although its average water quality meets Class I of the China National Water Quality Standard (CNWQS), i.e., GB3838-2002, monitoring data indicate that the water quality approaches the Class II threshold in some areas. Thus it is urgent to reduce the watershed load through the total maximum daily load (TMDL) program. A three-dimensional hydrodynamic and water quality model was developed for Lake Fuxian, simulating flow circulation and pollutant fate and transport. The model development process consists of several steps, including grid generation, initial and boundary condition configurations, and model calibration processes. The model accurately reproduced the observed water surface elevation, spatiotemporal variations in temperature, and total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chemical oxygen demand (COD) concentrations, suggesting a reasonable numerical representation of the prototype system for further TMDL analyses. The TMDL was calculated using two interpretations of the water quality standards for Class I of the CNWQS based on the maximum instantaneous surface and annual average surface water concentrations. Analysis of the first scenario indicated that the TN, TP and COD loads should be reduced by 66%, 68% and 57%, respectively. Water quality was the highest priority; however, local economic development and cost feasibility for load reduction can pose significant issues. In the second interpretation, the model results showed that, under the existing conditions, the average water quality meets the Class I standard and therefore load reduction is unnecessary. Future studies are needed to conduct risk and cost assessments for realistic decision-making.     

北京市官厅水库水质预报系统

CE-QUAL-W2模型是近年来新开发的水动力学与水质模型,可模拟河流、湖泊、水库等 不同条件下多种污染物的迁移转化规律.根据官厅水库狭长、水浅和水文、水力、水质扩散 等特点,采用CE-QUAL-W2模型模拟其水质变化,并对模拟模型水质参数进行验证,将其用于官 厅水库水质的预测研究;进而提出官厅水库水污染控制的对策及建议.     

基于双向算法的湖库允许纳污负荷量计算及案例

为了加强湖库流域水环境保护与污染负荷排放管理,支持湖库控制单元允许纳污负荷量的计算和污染负荷分配决策的制定,在总结国内外环境容量相关研究的基础上,针对现状水环境总量控制技术中允许纳污负荷计算与分配环节存在的问题,提出基于双向算法的湖库允许纳污负荷量计算方法.并以EFDC(environmental fluid dynamic code)水环境模型为核心,通过模型概化、参数率定等建模技术与方法的研究,利用估算与精算相结合的方法制定排污情景,并应用模型完成情景分析.应用多次情景试算、分析的方法,制定优化的排污情景,从而计算出湖库允许纳污负荷量.最后以辽宁省柴河水库为实证区进行方法的应用,证明了方法具备科学性与计算精度.     

一种考虑水生态修复措施对污染物降解影响的水质模型

针对水域中生态修复措施对污染物降解规律的影响,建立了平面二维水流-水质计算模型.该模型通过采用特征有限元方法,在各种吸附性边界下均能保持污染物浓度变化的单调性;通过采用2阶龙格-库塔法求解上游源头浓度特征点的位置,使得模型在流线弯曲条件下的特征浓度计算精度得到明显改善;通过分区指定水流糙率与紊动粘滞系数、污染物扩散与降解系数,可以具体分析水域内各种水质改善措施的实际效果;通过典型算例,证明模型具有较好的适应性和可靠性,为今后水生态修复工程方案的设计提供了一种定量分析工具.     

Scenario analysis for reduction of pollutant load discharged from a watershed by recycling of treated water for irrigation

A model in which a river model was layered on a distributed model (double-layered model) was developed to analyse the transport of water and pollutants (nitrogen,phosphorus,and BOD as organic matter) in watersheds and rivers.The model was applied to the watershed of Abragafuchi Lake,Japan,where serious water pollution has occurred over three decades,and the applicability of the model was demonstrated.Scenarios of recycling of sewage treated-water into agriculture to reduce pollutant load discharged into the lake were analysed.The results showed that irrigating paddy fields with the sewage-treated water could contribute to conserving water and reducing pollutant load,with reduction rate in BOD,nitrogen,and phosphorus ranging from 6%–36%,16%–46%,and 18%–51%,respectively.Particularly,the results indicated that,irrigating paddy fields with the treated water during non-cropping periods and the accompanying reduction in withdrawn water from the river were more effective in reducing pollutant loads discharged into the lake.Further study is required on the effect of recycled water on crop cultivation and soil conditions for safe implementation.     

基于水质模型的海湾填海岸线选择

在应用水动力学模型预测海湾余流分布的前提下，讨论了深圳湾北岩填海后污染物迁移规律的一些变化，并采用水质模型分析了海湾的水质变化。根据浓度场的迭加原理，计算了各种岩线方案下海湾可利用的环境容量。通过对不同环境要求的各种岩线方案之比较，给出了协调诸要求的相对较优岸线。     

基于湖泊与出入湖水质关联性研究:以鄱阳湖为例

基于1996～2016年鄱阳湖及出入湖水质数据,解析了鄱阳湖与出入湖河流水质间关联及影响因素.结果表明TN和TP是引起鄱阳湖水质下降的主要因子,其中,1996～2003年,鄱阳湖及出入湖水质总体较好,但呈下降趋势,主要受流域污染负荷增加影响; 2004～2011年,水质继续下降,"五河"水质下降明显,并引起鄱阳湖水质下降;由于鄱阳湖较强的水质净化能力,其出湖水质相对较好,该阶段水质下降受流域污染负荷增加与水文条件变化共同影响; 2012～2016年,水质进一步下降,入湖河流水质快速下降及来水量减少,使鄱阳湖水质净化能力降低,进而导致出湖水质也有所下降,该阶段鄱阳湖水质下降仍受流域污染负荷增加与水文条件变化共同影响.由此可见,入湖河流与鄱阳湖水质关联密切,南部和东部湖区TN浓度明显高于西部湖区,主要与赣江和信江TN负荷输入有关;南部湖区TP浓度明显高于东部和西部湖区,主要与赣江和抚河TP负荷较高有关.相对于水文条件变化,流域污染增加对湖泊水污染贡献更明显.     

调水对巢湖浮游植物群落演替模式的影响

建立了巢湖生态动力学模型CAEDYM,并利用2010年的实测出入湖流量、水质、水文、气象等数据对模型进行了参数验证,确定了适用于巢湖水环境特征的生态动力学模型参数.利用模型中的磷循环原理模拟了巢湖水体中磷的生态动力学循环过程和浮游植物群落的季节性演替模式,并模拟了调水对浮游植物群落演替模式的影响.模拟结果表明,巢湖浮游植物优势种的演替模式为:春季绿藻占优势,夏季和秋季蓝藻占优势,冬季硅藻占优势.通过夏季的短期调水可使巢湖各点最终的TN、TP分别平均下降了约18.9%,25.2%.从Chl a的计算结果可知,调水的实施对巢湖西半湖和中部湖区Chl a的改善效果比较明显,可使Chl a的峰值从69μg/L下降到57μg/L,对巢湖的蓝藻有较好的改善效果,且对浮游植物群落的季节性演替影响不大.     

湖泊水动力模型外部输入条件不确定性和敏感性分析

以我国典型的大型浅水湖泊太湖为研究区域,采用国内外常用的环境流体动力学模型(EFDC),结合拉丁超立方取样(LHS)方法,研究湖泊水动力模型中4个重要的外部输入条件,即3个边界输入条件(出入湖流量、风速、风向)和1个初始输入条件(初始水位),对模型水动力模拟结果(水位、水龄以及流场)的影响与贡献.结果表明,初始水位的设定对模拟全湖水位和水龄产生决定性影响,不确定性的贡献率分别达到85.73%和66.125%,对垂向平均流速影响的贡献率只有3%;风速对表面流速模拟结果影响较大,贡献率达到58.70%,而对水位和水龄的贡献率分别为5.25%和3.00%.在垂向上,各层流速受外部输入条件不确定性的影响规律相似,贡献率排序为风速(55%~60%)>风向(10%~15%)>初始水位≈出入湖流量(1%~5%).因此在模拟大型浅水湖泊水动力过程时,可以根据不同的输出目标能够有针对性地提高外部输入条件的准确度,为提高模型精确度提供有效信息.