地表水水质模型综合评价技术体系研究

水环境数学模型开发及应用的不规范会严重影响水环境管理决策的有效性和科学性.为了更好地发挥模型的职能,减少因采用的模型差异而造成差别管理等不公平因素,应当建立科学的模型筛选制度和评价体系.基于模型开发及应用的生命周期全过程,在文献调研和专家咨询基础上,提出了包含目标层、准则层和指标层的地表水水质模型综合评价指标和评价方法,其中指标层包括通用性、可靠性、友好性、先进性和易用性5个准则的29个指标.采用层次分析法和专家打分法确定指标值及指标权重,并以国内外常用的水质模型,即HEC-RAS、MIKE11、CE-QUAL-W2、WASP、EFDC和Delft3D模型为例,进行了水质模型的综合评价.案例应用的模型评价得分高低的排序依次为Delft3D、EFDC、CE-QUAL-W2、MIKE11、WASP和HEC-RAS模型,结果表明建立的水质模型综合评价技术体系科学、可靠、易用,可为我国水环境数学模型的规范化建设提供重要参考.      

WASP模型湖库水环境模拟国内外研究进展综述

WASP（The water quality analysis simulation program）模型是美国环保局（EPA）推荐使用的水质模型之一,数年来被广泛应用于各类水体的水质模拟、预测和决策制定.本文简述了WASP模型的基本原理,针对湖泊和水库较为相似的水环境特征,阐述了WASP模型在湖库水环境中应用的国内外进展,总结和分析了WASP模型的应用前景和不足之处,为进行湖库水环境模拟研究和模型的选用提供一定的参考依据.     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

基于MIKE11与EFDC模型的突发性水污染事故预测模拟研究

通过对沈阳市浑河流域水环境的调查,基于Mike11与EFDC建立浑河流域沈阳段水动力-水质耦合模型,并对突发污染事故进行模拟研究。结果表明,Mike11与EFDC模型应用于浑河流域的预警模型在率定期和验证期的模拟结果均良好,所确定的参数能准确反映河道特征。因此,此预警模型可应用于浑河流域突发性水环境风险应急预测,并且能够对浑河污染物迁移转化过程进行准确模拟预测,模拟结果能够为区域水资源管理和保护提供技术支持,达到流域应急预警功能需求。     

WASP模型应用于城市区域河网水质模拟研究

WASP7.2是美国国家环保局开发的最新的Windows版水质模拟软件。文章以成都市核心城区为例,应用WASP7.2对城市区域河网水质进行了模拟研究。研究的水质指标包括:BOD和NH3-N,并用2005年成都市成都核心城区河网水质实测值对水质模型模拟结果进行校验。研究结果表明:边界断面BOD、NH3-N模拟的平均相对误差分别为1.084%、0.947%;中间断面BOD、NH3-N模拟的平均相对误差分别为0.315%、3.0%。WASP7.2应用于在城市区域河网水质模拟能够取得满意的结果。     

WASP—5系统及其述评

WASP5（The water quality analysis simulation program-5，水质分析模拟程序5），是EPA推荐使用的水质模型软件。该文介绍了WASP5的组成、功能、原理、应用步骤、适用范围、输入输出，并对其优缺点进行了评论，最后还介绍了WASP5在浦西河网水质模拟中的应用。     

基于水质模型的河流水环境调控方案效果评估——以太浦河为例

针对太湖流域河流水质达标率下降的现状,构建基于水质模型的水环境优化方案的效果分析方法。以太浦河为例,应用WASP模型分析河流水环境优化调控方案的效果,应用实测水文水质数据率定和验证河流水质模型参数,设定枯水期污染物蓄积、降雨导致面源释放和突发性水污染事故引起的水质超标3种情景,通过模型模拟调水和抽水等调控措施的效果,分析不同的调控方案与水质改善效果的响应关系,为水环境优化方案筛选提供决策支持。     

EFDC模型在水环境管理信息系统集成开发过程中的关键技术研究

随着环保信息化工作的不断推进以及水环境质量模型研究的不断深入,人们对在水环境管理信息系统中集成水环境质量模型的需求变得越来越突出。简要介绍了EFDC水环境质量模型的研发历史、在国内的应用现状以及模型输入文件的数据结构,并对输入文件的原数据结构进行优化,即通过利用一种基于XML的EFDC-ML(EFDC Markup Language)标记语言来重构EFDC的输入文件,以适应于水环境管理信息系统的集成开发。     

EFDC模型在河口水环境模拟中的应用及进展

EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)是EPA最为推荐使用的水质模型之一,使用范围较广泛,能够模拟河流、湖泊、河口、水库、湿地和近海区域等多种水体的三维水流、泥沙迁移和化学过程。文章综述了相关文献的研究结构,分别介绍了EFDC的基本原理、模块结构、基本方程、应用流程以及其在河口模拟方的应用和发展。     

生态模型在水体富营养化研究领域的应用进展

生态模型在水体富营养化研究领域的应用拥有巨大潜力,为帮助初学者尽快掌握近年来生态模型在水体富营养化领域的研究成果,运用CiteSpace梳理了2008-2018年生态模型在水体富营养化领域的应用进展,以期为生态模型在水环境领域的广泛应用提供参考.以WoS（Web of Science）核心库收录1 523篇文献和CNKI（中国知网）数据库收录的3 779篇文献为样本数据源,通过可视化分析软件CiteSpace进行相应的数据挖掘和计量分析,提炼出生态模型在水体富营养化领域应用进展、前沿热点、演化路径和未来趋势.采用文献调研、分类梳理的方法,系统地分析和总结了EFDC系列模型、CE-QUAL-W2模型、DYRESM-CAEDYM模型、AQUATOX模型、Vollenweider（VOL）模型、PCLake模型、MIKE系列模型、WASP模型在水体富营养化领域应用现状、局限性、不确定性来源及注意事项.结果表明:2008-2018年国外研究应用热点主要涉及富营养化、营养盐循环对水生态系统的影响、气候变化及富营养化水体的管理等领域;国内热点研究则主要集中在水体富营养化问题相关领域应用.研究显示,新型试验数据的采集与获取（遥感数据、高频传感器）、大数据、数据-模型耦合及数据同化、生态建模之间耦合等应用是未来发展趋势.      

基于WASP对渝河NH_3-N排放方案的研究

随着宁夏南部山区经济的快速发展,水环境问题在渝河表现得尤为突出。为实现"建设美丽宁夏"和"渝河出境水质达到Ⅳ类标准"的目标,对渝河排污的控制极为重要。因此,基于2014年渝河的监测资料,运用WASP建立一维水质模型对渝河污染主因子NH_3-N排放方案进行研究,并提出了相应的水环境保护建议。结果表明:当初始隆德断面为Ⅲ类水质标准,NH_3-N按一级A标准的优化方案进行排放时,可以达到出境水质目标;同时,增设监测断面ZG1和ZG2有利于全面反映渝河水质的沿程变化。     

滇池水动力仿真研究

系统地介绍了利用EFDC环境流体力学代码及Matlab软件进行滇池水动力仿真研究的方法,为滇池进一步的水质和沉积物输移研究奠定了基础。     

基于MIKE 11模型的引江济淮工程涡河段动态水环境容量研究

为探索分析水体环境容量的动态特性,论文以引江济淮工程涡河段为例,首次提出MIKE 11模型结合稀释流量比m值法计算河流水环境容量。计算结果表明:1)基于MIKE 11模型的m值法计算环境容量来分析河流水体环境容量的动态特性是可行的,它综合了环境管理中的总量控制和质量控制思想。2)通过对参数的合理取值,可建立客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;MIKE 11模型综合考虑河床糙度、纵向扩散系数、综合衰减系数、地表储水层最大含水量、土壤或根区储水层最大含水量等因素,水深的绝对误差(Re)、确定性系数(R2)和Nash-Suttcliffe系数Ens分别为3.30%、0.990和0.984;流量的Re、R2和Ens分别为9.8%、0.969和0.997;义门大桥断面COD模拟误差为13.7%,氨氮模拟误差为14.7%。3)基于MIKE 11模型的m值法计算谯城区COD的月均环境容量为-220.48 g/s、氨氮的月均环境容量为-10.97 g/s;涡阳县COD的月均环境容量为-17.05 g/s、氨氮的月均环境容量为2.56 g/s;蒙城县COD的月均环境容量为30.58 g/s、氨氮的月均环境容量为4.47 g/s;怀远县COD的月均环境容量为176.59 g/s、氨氮的月均环境容量为10.67 g/s;与传统的一维模型计算值相比,计算精度更高。结论认为,此方法可为MIKE 11模型的应用拓宽新思路,为引江济淮工程中河流水体的动态水环境容量计算提供依据,为污染物在横断面均匀混合的非感潮河流水体的环境容量计算和流域水污染治理提供一种新的技术方法。     

三峡库区EFDC模型集成与应用

为满足三峡库区大尺度的水质预测需求,降低专业水质模型使用门槛,实现模型业务化运行,采用涵盖"模型封装-接口服务-系统集成"全过程的模型封装集成技术方法,开展了EFDC模型集成研究,并在三峡库区水质安全评估与预警系统中进行验证和应用.结果表明:①基于实例化模型建立的模型预置参数库,是模型业务化运行中参数简化的前提,可有效解决模型本地驯化及模型实例的基础数据复用问题;②依据参数识别结果,将模型参数识别为"必调参数、可调参数、默认参数"三类,并采用B/S架构对输入文件、输出文件和主控文件中的不同参数进行分类封装,达到参数简化目的;③采用半紧密型方式建立的基于Web services的EFDC模型集成接口服务及标准,可为信息系统提供通用的EFDC模型计算服务;④该方法在EFDC模型与三峡库区水质安全评估与预警系统集成中得到验证,实现了全库区干流及主要支流COD_Cr、总磷、总氮等污染因子的长时间序列水动力水质预测联机在线运算,满足了用户在水质影响预测预警中低修改量、高运算效率和良好用户体验等需求,实现了模型的业务化运行.