概论

自 Streeter-Phelps 水质模型建立以来,水质数学模型在环境问题研究中的应用越来越广泛。水质模型作为水质规划和环境质量管理的有效工具有了较大的发展,特别是近几十年,在环境污染控制和水质规划研究中,水质模型显得尤为重要。利用水质模型进行河流、湖泊、水库及河口等的水质规划已取得了成功。一些在五、六十年代曾经严重污染的河流,如芝加哥河、泰晤士河以及特拉华河口等利用所建立的水质模型进行     

编者的话

“环境研究中的水质模型”一文是作者根据从事水质模型研究的实践,吸收国内外各种水质模型的长处,综合国内外文献而编写成的。河流水质模垫是研究水环境污染、水质规划、水污染控制及水质管理必不可少的工具。为了更好地运用水质模型于我国环境科学研究,作者取各家之长,介绍并讨论各种水质模型及其参数识别等问题。附有十四个计算机程序,供环保科研工作者参考。 西德环境问题专家 Dr.W.Kinzelbach     

河流常用水质数学模型参数估计方法评述

前言 河流水质数学模型是描述河流中物质混合、输移和转化规律的计算模型.近年来,由于水质模型在水质预测、规划管理,污染防治以及水环境研究等方面的重要作用,它已成为环境科技工作者十分关注的研究对     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化简

为探索河流水质模型参数新的求解方法，根据有限的实测数据，分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法，对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合，并与实测结果进行了比较。结果表明，将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高，而且相对稳定，从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。     

基于智能优化算法的河流水质模型参数的优化

为探索河流水质模型参数新的求解方法，根据有限的实测数据，分别应用免疫进化优化算法和免疫进化优选的捕食搜索算法，对河流水质模型计算公式中的多参数进行优化。将优化得到的计算公式用于国内外若干河流的河段中DO浓度值的拟合，并与实测结果进行了比较。结果表明，将免疫进化优化算法或免疫进化优选的捕食搜索算法优化得到的水质模型参数精度不仅较高，而且相对稳定，从而为河流水质模型参数的优化提供了一种新方法。     

鸭绿江下游水质模型研究

本文采用含有藻类光合、呼吸作用的DO—BOD耦合模型,模拟鸭绿江下游河流段的水质状态;采用二维曲线正交坐标系统模拟河口段的BOD、COD、DO、NH_4~-—N、NO_2~-—N、NO_3~-—N和酚的状态。对于河流模型中的各个参数作了比较详尽的研究,探讨了估计参数初始值和综合估值的多种方法;对于河口模型,重点研究了二维曲线正交坐标系统的离散化处理和多水质组分的耦合计算问题。河流模型和河口模型都已经过实际监测数据的验证。这两个模型对于含藻类的河流与二维河口的水质模拟具有推广意义。     

闸坝河流水质模型及实例研究

分析了闸坝控制河流具有水库特征，在比较已有闸坝河道水质模型的基础上，提出应在以下两方面改进，必须考虑蓄水量的变化，应能反映出水质沿程变化，在此基础上研制了新的闸坝河道水质模型，并进行了案例研究，证明了模型的有效性。     

改善深圳河水质的补水方案及生态影响初步分析

深圳河旱季天然径流量小而污染负荷高,为了改善河流水质,在削减入河污染物的同时有必要采取补水措施。利用水质模型,计算了不同污水处理率下,分别以污水资源化再生水、珠江口海水和大鹏湾海水为补水水源时,深圳河达到基本不黑臭所需的补水量。讨论了补水方案对河流水质、盐度、水动力条件的改变及其对生态系统的影响。研究表明,引海水对河流生态系统的冲击不容忽视。而污水资源化是较优的补水方案。     

城市内河综合水质对再生水补水的响应

为解析再生水补水对城市内河水质的影响,以合肥市塘西河为例,采用一维水动力水质模型,结合模糊模式识别方法,研究再生水补水位置、水质和补水量对塘西河水质的影响。模拟结果表明:再生水补水改变了河流水动力特征、污染物负荷及其扩散降解过程,影响河流水质空间分布,且对补给点附近的河流水质影响最为显著;通过模糊模式识别分析发现,补给点越靠近上游对河流水质的改善作用越大,提高补水水质或增大补水水量均可进一步改善河流水质。     

简化河流水质1号模型(RWQM1)实验研究

为了建立标准、一致的河流水质模型,并使它们可与标准活性污泥模型直接相连,国际水协会(IWA)专门成立了河流水质建模任务组,并发布河流水质1号模型(RWQM1)。根据河流水质1号模型(RWQM1)子模型选择原则,通过试验研究,得出以下两点结论:(1)简化河流水质1号模型能充分考虑废水生物处理自身的特点,较为深入地反映活性污泥生物反应过程的主要行为;(2)通过参数灵敏度分析,发现对模拟COD值影响较大的动力学参数是kgro,H,aer,To和khyd,To,对模拟TP值影响较大的动力学参数是kgro,H,aer,To、kgro,N1,To和βN1,对模拟NH3-N值影响较大的动力学参数是kgro,N1,To和βN1。     

水质规划概率模型的研究

着重分析了河流水文状况的对河流水质的影响，分析和研究了水污染的变化规律，以氧亏值作为水质的约束指标，以河流量的Ｐ－Ⅲ型概率分布为基础，建立了水质控制模型，并以保证率来控制水污染，用概率论和数理统计的方法对这一模型进行求解。     

河流温度模型

对于所有的水质因素,其中温度是非常重要的变量之一。因为大多数影响水质的过程都与温度密切相关。这些过程包括化学的、生物反应、氧的溶解过程以及藻类生长等等。研究温度对水体的影响、建立相应的温度模型是水质模型研究的重要组成部分。本章将讨论温度与水体的关系,并建立相应的河流温度模型。     

基于时序蒙特卡罗方法的某铬盐场污染地下水泄漏风险

突发性污染地下水泄漏对周围水环境的影响具有重要研究意义。借鉴时序蒙特卡罗(SMC)方法来模拟污染源运行状态,并结合相应的河流水质模型,对污染地下水泄漏后造成的河流水质超标风险概率进行研究;利用健康风险评价模型,对污染物泄漏时水环境造成的人体健康风险进行评价。以某铬盐场为例验证该方法的稳定性和实用性。结果表明,该场地受污染的地下水对人体健康产生的危害程度为中级,其超标风险概率随模拟时间的增加而趋于稳定。     

城市河流水质常规评价技术研究

运用综合水质标识指数法,对我国河流水质评价面临的关键技术问题,包括水质评价方法、水质评价项目,水质级别评价,水环境功能区达标评价、水质定性评价、河流及水系整体水质比较、水质随时间和空间变化等作了明确界定,并介绍了在上海河流水质评价中的应用。     

基于主成分分析法的现有水质评价体系改进探讨

针对中国现行的单因子评价法存在水体过保护问题,在系统分析765个国控河流断面水质状况的基础之上,提出利用主成分分析法(PCA)首先识别河流主要污染指标、再以单因子评价法对主要指标进行水质评价的联合应用方法。将单因子评价法、PCA-单因子评价法的评价结果进行比较,两种方法对河流主要污染指标的识别较一致;将PCA和单因子评价法联合应用于水质评价,能更真实、客观地反映河流水质状况,有利于作出科学管理决策。     

未确知信息对河流型水源保护区划分的影响

基于未确知数学理论,考虑河流环境系统信息的未确知性,定义二维水质模型主要参数为未确知参数,建立未确知二维水质模型,递推计算出保护区划分的合理长度及对应的污染物浓度取值区间及可信度分布,并对未确知二维水质模型中各参数的影响做了比较分析。结果表明,利用未确知二维水质模型,以COD为污染物计算的晋江干流水源二级保护区水域长度为6 220m,该长度能在0.934 0的主观可信度上保证水质安全,而基于确定性水质模型,利用各参数均值计算的保护区长度5 350 m存在95.22%的水质超标风险率。未确知二维水质模型各参数影响分析表明,模型应用的未确知参数及各参数变异性对模型计算结果有较大关系,未确知参数考虑越多,保护区划分长度越长;参数变异系数越小,其对计算结果影响越小。     

在长江水质评价中某些方法的探讨

水质评价是水源管理的一个基本任务,目前水质评价的一个倾向是用多项水质参数建立水质评价的数学模型,通过模型计算出表征水质优劣的评价指标。一般都认为这种方法能简单又概括地反映水体水质状况,并使于作水体污染地区间或变化趋势的对照比较。所以,近年来国内在对水质评价数学模型的研究方面进展也很快。从模型的性质看,其中多属于所谓     

南四湖入湖河口水质综合分析与改善效果评估

南四湖是南水北调东线工程重要的输水通道和调蓄湖泊,随着通水时间的临近,南四湖入湖河流的水质状况更加受到关注.通过对4次南四湖水质空间分布35个入湖河口的监测数据的统计比较和污染负荷量分析,在分析计算平均综合污染指数和等标污染负荷的基础上,进行不同河流的污染状况比较和水质改善效果评估.研究表明,2010-2011年南四湖入湖河口水质平均综合污染指数(1.56)比2006-2007年(2.73)下降了42.9％,重污染河流由12条减少为3条；南四湖入湖污染负荷总量削减率总体达到了66.0％,入湖污染负荷量分布75％以上集中在主要排污河流,南四湖流域的污染物以TN为主；南四湖的重污染河流为房庄河、老运河和洸府河,10条主要排污河流为老运河、洸府河、东鱼河、房庄河、泗河、洙赵新河、白马河、薛城小沙河、新薛河、新万福河,这些河流是南四湖流域治污的重点.     

应用TOXI模型进行重金属在河流中迁移转化规律的研究

ＴＯＸＩ模型是美国环保局的ＷＡＳＰ（水质分析模拟程序）中的一部分。由于该模型考虑了污染物质在河流中溶解态，颗粒态和底泥态的分布关系，对于模拟重金属在河流中的浓度变化效果较好。为保证计算结果的可靠性，首先应对重金属浓度的衰减变化特性进行研究，本文重点讨论的是重金属在河流中迁移转化的过程，并如何将这一过程用数学公式来进行模拟。     

马莫特流域(加)山溪中氧和有机物的来源与分布

过去,对水质的化学分析多考虑溶解的无机物元素和悬浮物质,对水中的有机物组成了解得很少。最近,由于有机物的分析技术、分离技术和鉴定方法有了新的进展,有可能分析鉴定河流水体中的有机化合物。但目前主要精力仍是花在分析那些因人类活动而引起水质污染的有机物,如,除莠剂、杀虫药剂、增塑剂、