基于EFDC的长江常州段污水排江浓度场数值模拟

长江感潮河段水流与污染排放引起的浓度场复杂多变,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamic Code)模型,采用正交曲线网格拟合自然河道边界,建立了长江常州段的水动力和水质模型。采用现场同步实测资料,与计算结果比对,证明该模型在水动力和水质两个方面都与实测数据吻合较好,满足了实际工程的需要;同时由于长江水流运动较快,一阶降解动力学已经满足了化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和总磷(TP)浓度计算要求,可以不考虑它们复杂的生化反应过程。     

基于EFDC和WASP模型的突发水污染事故影响的预测预警

近年来，我国突发水污染事故频发。长江作为我国最重要的水源地，其水质安全受到沿江众多化工企业可能突发污染事故的威胁。因此，开展南京化工园突发水污染事故影响的预测预警研究意义重大。基于EFDC和WASP模型，建立了南京化工园突发水污染事故影响的预测模型，并以龙翔甲苯罐区泄漏为例进行了事故情景模拟。研究表明：所建的预测模型能够对南京化工园突发水污染事故后污染物的水环境行为进行快速的模拟和预测，并且能够在地理信息系统的图层上以动画的形式实时展示事故影响的范围和程度，可以为南京化工园突发水污染事故的预警应急提供决策依据；基于EFDC构建的二维水动力模型能够较为准确地反映研究区的水动力情况；事故情景中排放的甲苯在研究江段能够较快地稀释扩散，挥发作用对甲苯的衰减过程影响显著，平水期比枯水期更有利于水体中甲苯的衰减     

三峡水库水动力分区及总磷标准研究

采用EFDC模型计算2010~2018年三峡水库流域水龄.结果表明,三峡水库水龄由上游库尾至下游库首愈来愈大,尤其坝前水龄高达100余天,湖泊属性增强,坝前支流受库区影响大,大坝调度对水龄影响较大,高水位运行期水龄将增长至2~4倍.基于水龄空间分布将三峡水库及其17条主要支流划分为河流型、河湖过渡型和湖泊型.水龄影响因素定量分析表明,水龄与水位呈正相关,与流量呈负相关,泄水期变化速率较蓄水期明显,单位流量与水位内水龄变化幅度高达6~7d,变化区间介于30~100d之间.最后,提出基于水龄权重法的河湖过渡区总磷评价标准,该标准可揭示库区水体总磷的时空变化特征.     

污染负荷多情景变化下河流水质响应关系研究

以松花江哈尔滨段为研究对象,构建了EFDC水动力-水质模型,以主要污染物COD、NH₃-N为指标,结合情景分析方法对松花江哈尔滨段支流污染负荷多情景变化下对干流水质及下游出口断面水质进行量化评估.结果表明,大顶子山出口断面COD浓度值在满足Ⅲ类及以下水质要求时,阿什河口与呼兰河口的浓度在枯水期、桃花汛期、平水期和丰水期分别最高不能超过29.3、22.3、41.82和32.13mg/L以及47.75、36.27、65.4和41.47mg/L,大顶子山断面的NH₃-N浓度,枯水期保持在Ⅲ类,则要求阿什河口和呼兰河口NH₃-N浓度最高为8.73和2.92mg/L,桃花汛期保持在Ⅱ类时,则二者最高分别为6.3和2.23mg/L,枯水期大顶子山断面保持在I类时,阿什河口和呼兰河口则最高不能超过7.57和1.79mg/L.     

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.      

氮磷比对湖泊富营养化模型参数敏感性的影响

运用Morris方法研究了蓝藻暴发期不同氮磷比条件下,巢湖富营养化模型中蓝藻、溶解有机碳、营养物和溶解氧的参数敏感性.结果表明：蓝藻的敏感参数随氮磷比不同有显著差异;氮缺乏情况下,蓝藻对氮转化过程相关参数较敏感;磷缺乏情况下则反之.在任何氮磷比条件下,溶解有机碳、营养物和溶解氧等非生物变量都是对直接参与其自身转化过程的参数最为敏感,它们在不同氮磷比情况下的敏感参数差异较小.相比较蓝藻生长过程的参数,基础代谢过程的参数对所有变量的影响都更强.此外,各个参数的敏感性与它们的相互作用强度呈显著正相关,且这种相关性在极端氮或磷缺乏情况下尤为显著.本研究的结果有助于深入理解湖泊富营养化现象、改善富营养化模型模拟效果和精度.     

三峡库区水质和水龄数值模拟研究

三峡水库是我国重要的生态屏障和水资源战略储备库,保护水库的水质安全对于国家经济发展和社会稳定具有重要战略意义.本文基于EFDC模型模拟了2010—2014年三峡库区及主要支流的水动力水质过程,重点研究上游来水和重点支流对库区水质的影响及水龄变化特征,结果表明：①模型可定量研究重点支流输入对库区水质的影响,17条支流中仅金沙江、嘉陵江、乌江和木洞河对库区水质贡献率较大,其他支流总体贡献率小于1%;各支流对库区氨氮、COD和TP的贡献率沿程呈下降趋势,其中,上游来水（金沙江）对库区水质影响最大,高于65%.②丰水期嘉陵江和木洞河对库区水质的贡献率较枯水期增加,增加幅度为4%~23%,主要表现为水质指标氨氮和TP的增加,研究结果可为库区支流富营养化方面的研究提供科学依据.③2010—2014年除寸滩外,干流其他断面水龄呈缓慢增长趋势,干流水龄和各支流河口水龄都呈现上游至坝前的增长趋势,在枯水期和平水期尤为明显;库区水龄与流量和水位存在定量关系,支流河口水龄与支流本身流量也有一定关系.     

基于正交设计及EFDC模型的湖泊流域总量控制——以滇池流域为例

构建了基于正交设计-水质模拟-方案评价的污染物总量控制方案的方法体系,并应用于滇池流域.选择TN、TP作为总量控制指标,将滇池流域划分为6个子区单元,通过设计5水平（0%,5%,10%,15%,20%）6因素的正交试验表,得到25种不同削减方案;耦合EFDC模型模拟得到25种不同削减情景条件下湖泊水质的TN、TP浓度分布,计算各方案综合营养状态指数（TSI）,筛选符合中度富营养化标准（60     

流域污染负荷水质响应的时空数值源解析方法研究

以目前广泛应用的环境流体动力学模型EFDC为平台,构建时空数值源解析方法,理论上可以得到任意时刻任意空间点位污染物的来源构成.其原理是考虑水质模型的微分方程,直接对每个污染负荷再微分,从而将原来1个微分方程变为关于每个污染源的微分方程组,然后联立以EFDC的水动力模型求解,得到每个源对每个时空点的贡献.概化的抚仙湖模型作为数值案例用以验证方法.时空数值源解析的结果与传统扰动方法的结果几乎重合,验证了时空数值源解析方法的正确性.另一方面,数值案例中存在34个独立的污染源,扰动法则需要35次模拟,而时空数值源解析方法的结果通过单次模拟就可得到,说明时空数值源解析方法具有明显的计算效率优势.而通过对结果的进一步分析可以发现,时空数值源解析方法可以提供更精确的源贡献的动态描述.     

An approach to calculating allowable watershed pollutant loads

To improve the management of discharge pollutants loads in the reservoirs’ watershed, an approach of the allowable pollutants loads calculation and its allocation, based on the water environment model, was proposed. Establishment of the approach framework was described at first. Under the guidance of this framework, two major steps were as follows: modeling and scenario analysis were involved and should be applied to support the decision of discharge loads management; Environmental Fluid Dynamic Code (EFDC) model was selected as the kernel model in this framework. In modeling step, spatial discretization for establishing cell map in model, data preprocessing, parameter calibration and uncertainty analysis (which is considered as the significantly relevant factor of the margin of safety (MOS)), were conducted. As a result of the research, the model-based approach presented as a combination of estimation and precise calculation, which contributed to scenario analysis step. Some integrated modules, such as scenario simulation, result analysis and plan optimization were implemented as cycles in the scenario analysis. Finally, allowable pollutant loads under various conditions were calculated. The Chaihe Reservoir in Liaoning Province, China was used as a case study for an application of the approach described above. Results of the Chaihe reservoir water quality simulation, show good agreement with field data and demonstrated that the approach used in the present study provide an efficient and appropriate methodology for pollutant load allocation.