EFDC模型在城市景观水体生态补水工程设计中的应用 ——以昆明市翠湖为例

景观水体是城市人居环境的重要组成部分,但由于水体流动性差,水质难以保证,常需要环境水的补充。文章以昆明市翠湖为例,基于环境流动动力学模型(Environmental Fluid Dynamic Code,EFDC),模拟分析补水工程不同设计条件下的水动力情况变化,以辅助补水工程设计。结果表明翠湖补水工程适宜的补水量为30 000 m~3/d,进一步增大补水量对翠湖水动力改善效果不明显;结合水质零维模型,进一步明确了该补水工程适宜补水水源为牛栏江水。     

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.     

基于EFDC模型的洱海水温模拟

洱海是处于富营养化初期的高原中深水湖泊,夏秋季节没有明显的温跃层,具有独特的水温垂向分布特点。为掌握洱海水位、水温等要素的变化规律,分析其可能造成的影响,采用环境流体动力学(EFDC) 模型建立了洱海三维水动力模型,并用拉丁超立方采样(LHS)和标准秩回归(SRR)方法对影响水温的重要参数进行了敏感性分析。结果表明:湖体水温对太阳短波辐射中的快速波占比(FSWRATF)和快速衰减系数(SWRATNF)2个参数的变化较为敏感,而对太阳短波辐射慢速衰减系数(SWRATNS)的敏感性较弱;洱海水温的空间分布主要呈南北方向变化,且随季节变化明显,春夏季水温自北向南递减,秋冬季水温南北低、中间高,这可能与洱海湖盆地形及出入流河口位置有关。洱海水温模拟结果较好地拟合了水温的弱分层现象,对解释洱海营养盐的垂向分布特征、藻华发生条件等具有重要意义。     

基于AQUATOX的城市景观湖泊的水环境模拟与控制

城市浅水景观湖泊因其在水循环系统中的特殊性和其景观功能容易产生富营养化污染。针对位于成都市的某小型景观水体,混合了点源污染和非点源污染多种污染源,可持续生态维护难度较大,探索了利用水生态系统模型AQUATOX来模拟和预测该景观水体的水环境状态。根据为期1年的水质参数监测数据,分析不同来源污染负荷对水体营养物质含量的影响。利用实测数据拟合模型结果,分析模型运行的敏感参数,对相关参数进行率定,以增加模型对该水体水生态演变预测的准确性。使用高度拟合模型对水体富营养化关键决定参数TP、TN以及NH₃-N对该浅水景观湖泊水质的影响,利用SWMM模型模拟LID措施对入湖雨水污染负荷的削减效果,LID措施后TP和TN的雨水径流污染负荷分别减少59.34%和58.39%,NH₃-N的负荷降低21.94%,对降低面源污染效果负荷良好。水体中TP、TN和NH₃-N含量的平均削减效果分别为38.57%、42.2%和58.31%,可为景观水体富营养化生态修复提供理论指导。     

基于EFDC模型的水乡城镇水网水动力优化调控研究

河流的水动力状态与整体水环境状况息息相关.本研究以同里古镇区水系为例,在数据稀缺,尤其是缺乏水质数据的基础上,通过研究区域实地考察、现场监测、文献调研等方式,确定了研究区域合理的生态流速范围.同时,建立了同里古镇区水系的EFDC水动力模型,并采用情景分析法,对古镇区水系8种不同的调水优化情景进行分析评价.结果表明,当进水泵站以0.42 m3·s~(-1),饮马桥同时以0.5 m3·s~(-1)的流量进水,大东溪桥和会川桥出流口各出流10%,外河闸口出流口出流80%,其余出流口不出流的情况下,同里古镇区水系整体水动力改善条件较好,且大部分河段流速维持在0.05~0.10 m·s~(-1)之间,在同里古镇水系合理的生态流速范围内.这一方案不仅能有效改善同里古镇水系整体水动力状态,且对水质状况的改善,对整体水环境的提升具有良好的促进作用.     

基于EFDC模型的滇池水质模拟

从应用层面介绍EFDC模型的主要编程原理和数据结构,以及主控文件、初始化数据、气象和负荷数据以及模型输出的内容和结构。利用1988、1989年的负荷数据和观测资料,对滇池水质进行了模拟。结果表明,模型的水动力模块模拟结果与实际情况较接近,水质模块的模拟结果尚可接受,模型实用程度的提高有赖于基础数据的积累。     

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...     

景观湖泊富营养化治理及案例分析研究

景观湖泊的富营养化问题日益严重,其控制和治理,与天然湖泊及传统的污水处理有一定的共性而又存在明显的区别。在分析景观湖泊特点的基础上,综合介绍了湖泊富营养化的主要控制措施。并以4个不同的景观湖泊治理工程为案例,列举采取的措施及取得的效果,进一步探讨景观湖泊治理的要点、存在问题及研究发展方向,为景观湖泊的综合治理提供借鉴。     

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.     

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.     

基于EFDC的港口污水处理厂排放标准及排污口选划研究

污水处理厂的建立可避免污水直排对受纳水体的污染,但污水处理厂尾水的集中排放也会对水体造成污染,科学规划污水处理厂尾水排污口及排放标准尤其重要。以黄海北部地区某港口待建污水处理厂为研究对象,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)建立水动力及污染物输移扩散模型,定量评估不同排污口位置及排放标准下,尾水对港内水环境的影响。结果表明:港池内水体自净能力较差,排放口位于A点时,最适宜方案是GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级排放标准。     

基于EFDC模型的阿什河水环境容量季节性分析

在阿什河流域控制单元划分、气象水文季节性划分等成果的基础上,基于EFDC模型,对阿什河水环境容量的时空变化进行了数值计算与分析。结果表明:阿什河不同控制河段的水环境容量具有明显的季节差异,各河段不同时期的水环境容量与对应流量之间的相关系数为0.883。在冰封期(11月—次年3月),阿什河由上游至下游各控制河段水环境容量为38.3~104.0 t/月;在平水期(6,9,10月)为71.3~192.2 t/月;在融雪为主的春汛时期(4,5月)为108.8~303.6 t/月,在夏汛期(7,8月)可达151.5~434.3 t/月。通过对阿什河水环境容量时空分布差异性进行分析,确定不同时期不同河段的容量总量控制标准,可对以水质改善为目标的流域水环境管理提供参考。     

南昌市雨水和湖水硫同位素特征的研究

为探讨南昌市酸雨的硫源,研究了2006年南昌市区雨水、湖水的pH值、硫酸根离子浓度和硫同位素组成,并对市区用煤的δ34S值进行了测定。结果表明,雨水硫同位素组成的变化范围在-3.5‰~5.5‰之间,且具有夏季轻,冬、春季重的特点。湖泊水、赣江水的δ34S值变化范围在4.3‰~10.3‰之间。2006年南昌市酸雨污染较严重,冬春季时雨水的酸度较大。雨水中硫的来源是由生物成因硫、人为成因硫和海源硫综合贡献的,夏季生物硫贡献比重大,冬春季人为硫是主要贡献者,海源硫贡献可能很小。     

河岸渗滤对不同工艺再生水补给景观水的处理功效

分别采用"二级出水+O3+GFH"和"二级出水+DNBF"两种不同工艺再生水补给人工湖,河岸渗滤(简称BF)作为净化再生水补给人工湖后的维护工艺,分析BF对人工湖中污染物的去除机制。结果表明:以"二级出水+O3+GFH"工艺出水作为人工湖补水,BF对NH4+-N、NO2--N、DOC的去除效率分别为85.1%、52.0%、22.5%。以"二级出水+DNBF"工艺出水作为人工湖补水,BF对NH4+-N、NO2--N、DOC的去除效率分别为64.4%、62.0%、26.4%。人工湖NH4+-N越高,水体中充分富氧,BF砂坝内硝化作用越强,BF对NH4+-N的去除率越高,可有效抑制蓝藻的暴发。     

城市建筑立体绿化建设初探

由于城市人稠地少环境污染严重，城市中的人们渴望回到大自然的怀抱，本文通过阐述城市立体绿化的必要性、绿化的方法等来说明城市建筑立体绿化已成为人们走向森林走向绿色的重要途径之一。     

基于海绵城市视角的城市雨水湿地设计初探

为夯实城市雨水湿地设计的理论基础,针对我国目前城市雨水湿地设计理论不足的现状,基于海绵城市视角,对城市雨水湿地设计方法进行系统研究。根据城市雨水湿地与普通人工湿地的共性,借鉴人工湿地理论及技术,通过文献综合、理论分析、定量研究等方法,提出了城市雨水湿地设计思路。从设计的角度对城市雨水湿地选址、面积定量确定、湿地选型、工艺流程、基质选择、植物选择、景观设计等方面进行阐述。     

人工湿地与臭氧联合处理技术用于以再生水为补水水源的景观湖净化

采用人工湿地与臭氧联合处理技术,深度净化以污水厂尾水为再生水的补水水源,及对景观湖水进行循环净化,保证景观湖水质和水量。介绍了系统的工艺设计,并对运行后的水质进行检测分析。人工湿地系统以净化后污水厂尾水作为景观湖补水,水力负荷为0.268 m~3/(m~2·d)时,COD和BOD_5去除率可达60%以上,氨氮和TN去除率达80%以上,TP去除率达70%。人工湿地用于湖水循环净化,水力负荷为1.07 m~3/(m~2·d)时,人工湿地对污染物的总去除率为40%~50%。为防止湖水富营养化,阶段性启动臭氧系统进行湖水脱色、除臭处理,当臭氧投加量为3 mg/L时,对色度去除率可达80%,对氨氮去除率可达40%以上。     

淮南城区传统开发模式下雨水径流水质污染特征研究

选取淮南城区6种不同下垫面,研究了自然降雨和径流雨水随降雨历时和径流历时的水质变化,并探讨了降雨强度对初期径流水质的影响和径流污染物之间的相关性。研究表明:初期自然降雨和初期径流污染较为严重,随着降雨历时和径流历时的延长,自然降雨和径流雨水污染程度均逐渐降低并趋于稳定,且径流雨水中SS与其他污染物之间具有良好的正相关性;不同下垫面径流雨水水质具有一定差异,屋面径流雨水明显好于路面径流雨水;降雨强度对初期径流水质具有较大影响,降雨强度越大,初期径流雨水污染越严重。     

再生水补充景观水体的富营养化研究

以江苏省某市污水厂最终出水模拟水池及实际受纳景观水体为研究对象,主要考察水力停留时间、氮、磷营养物对叶绿素a的影响。实验结果表明:水力停留时间越短,叶绿素a浓度越低,富营养化的程度越低;水中磷酸盐浓度是藻类生长的主要限制因素,pH、DO值可以作为景观水体富营养化的预警指标。同时对有再生水补充的景观水体和没有再生水补充的景观水体进行监测对比,得出再生水补充景观水体缓解水体富营养化程度上有很好的效果。