高精度格式在河道水温模拟中的应用

水温是水环境质量评价的一项基本因素,准确的水温预测是许多水质模型的基础.水温变化过程可用对流扩散方程来描述,其模拟精度直接关系到水温模型的精度.结合交错网格,将高精度HAUC2格式应用到河道水温预测中,建立了一维河道水温模型,最后将模型应用于汉江皇庄--仙桃河段水温纵向输移扩散模拟中,取得良好的效果.     

危险品运输泄漏引发的河流污染事故模拟研究

针对农药运输过程中发生翻车泄漏事故造成的河流污染,结合SMS软件中的二维有限元水动力模块RMA2及美国环境保护署推出的WASP软件进行模拟研究.利用RMA2模拟水在河流系统中的物理运动,通过一定的转换规则将RMA2输出的结果转变为WASP所需要的形式,运行WASP得到污染物浓度在空间和时间上的变化规律并加以分析.模拟结果表明:在泄漏事故后不久,污染物还没有完全扩散到泄漏点对岸;在一段时间后,在横向扩散的作用下,污染物开始整个横断面上蔓延,断面横向浓度梯度不断减小,但还没有达到完全混合;断面浓度最大值开始从泄漏一侧向河流中心迁移.最后,针对研究案例提出与模拟结果相应的预警分析和应急措施.     

应用贝叶斯理论的河流污染源重建探讨

为深入了解河流中有毒有害物质事故性污染的污染源、污染物质扩散等情况,通过MATLAB实现了河流中污染物质一维扩散模型的差分解法.该扩散模型可用于模拟1个或多个瞬时点源、持续稳定点源和持续变化点源情况下,河流中污染物质浓度随时间的变化,具有一定准确度.根据贝叶斯理论,结合扩散模型和监测数据估计污染源的位置和强度,并采用马尔可夫链蒙特卡罗方法进行后验推断,以解决贝叶斯模型计算复杂的问题.已知污染源情况下,可采用本文给出的扩散模型模拟河流下游污染物质浓度随时间的变化;污染源未知而拥有一定监测数据情况下,则可以采用本文提出的河流污染源重建技术估计污染源的位置、强度等.     

珠三角地区城市雨洪过程模拟与计算——以佛山市南海区北村水系为例

受城市化快速发展及其内在的土地利用、水系调整、高架桥建设等复杂因素影响,城市降雨、入渗、蒸发、径流及其污染物输移过程已发生很大改变,由此导致的城市内涝与水环境污染等问题已经成为制约当地经济社会可持续发展的重要因素.基于城市雨洪径流传输过程模拟模型SWMM(Storm Water Management Model)对广东省佛山市南海区北村水系雨洪过程进行模拟计算,分析得到不同降雨和土地利用条件下北村水系雨洪可利用量及径流过程、地表污染物入河量及输移过程规律.结果表明,随降雨频率的减小,北村水系主要控制点的径流总量增大,面源污染物总量增大,通过增加城市绿地面积可以有效地减少洪水总量以及消减洪峰流量.     

基于二维动态水质模型的长江蕲春段水污染扩散分析

为定量预测非正常排污事故对水环境的影响,应用Mike21FM二维水质模型软件对长江蕲春段沿江排污口正常和非正常排污情况下的污染物迁移扩散情况进行了数值模拟,预测了事故中污染物在时间和空间上的变化规律。结果表明,在非正常排污事故发生后,排污口下游约68 km2的水域面积会受到影响,对该区域水环境影响较大。预测结果量化了污染事故在各时段的影响范围及影响强度,并明确了事故发生时的重点保护对象为排污口下游10.4 km处的蕲州镇饮用水水源地。     

三峡库区航道疏浚泥沙悬浮扩散影响数值模拟研究

在利用FLUENT软件建立三维输移扩散模型的基础上,针对不同疏浚期,构建了汛期疏浚、旱期疏浚两种施工方案下的三维数学模型;对不同施工方案下的泥沙悬浮扩散范围及浓度分布进行模拟预测,得出了2种方案下泥沙悬浮扩散规律;对各种施工方案下对施工区域水体环境的影响进行分析比较,发现旱期疏浚对水体环境的整体影响小于汛期疏浚。     

重气泄漏扩散实验的计算流体力学(CFD)模拟验证

运用CFD软件Fluent中的标准双方程湍流模型,对重气瞬时和连续泄漏的扩散进行了模拟以预测重气扩散过程中参数的变化,结果表明重气在垂直高度上的浓度随高度增加而减小,对于重气到达一点处的时间而言,瞬时泄漏的预测时间小于实际到达时间,而且浓度减小到零的时间也要先于实际的时间,连续泄漏的情形则相反,模拟过程假设风速和风向不变导致模拟结果没有实际的波动大.通过将模拟的最大摩尔浓度进行误差统计计算表明:Fluent对于连续泄漏源的扩散模拟结果最为准确.CFD模型能准确预测重气扩散过程中气体浓度的变化,可以应用于实际的风险分析和安全评价中.     

城市地区应急污染物扩散的模拟

将城市边界层模式(CBLM)和随机游动扩散模式连接,组成城市地区应急污染物扩散模式,利用该模式模拟瞬时源(35 t氯气)泄漏后污染物在城市地区的扩散特征.通过平地、3种理想城市建筑和实际南京城市建筑条件下风场和污染物扩散模拟结果的比较,分析了建筑高度和密度对城市风场及污染物扩散的影响.此外,结合美国环保署的毒物浓度伤害准则AEGLs,评估了城市地区氯气泄漏后危险区域的变化特征等.结果表明,污染物质量浓度在地面随时间逐渐减小,质量浓度最大值在泄漏后10～60 min从约139 mg/m3降低到1 mg/m3,外围最小值也从约10 mg/m3降低到0.1 mg/m3.且质量浓度中心随气流向下游移动,在一定时刻内,水平分布尺度逐渐增大.由于建筑拖曳力影响,模拟区域风速变慢,污染物在模拟区域停留时间延长,质量浓度中心值衰减减缓,扩散面积衰减减缓;且建筑高度越高,建筑密度越大,以上特征越明显.污染物在实际扩散中,扩散特征随着建筑条件的变化而不断变化.在所设置的气象条件及事故发生条件下,事故发生30 min后可解除重伤区警报,事故发生1 h后可解除危险区警报.     

基于Google Earth的城市大气污染扩散模拟分析

针对城市环境下的大气污染物扩散问题,采用Google SketchUp,从Google Earth地图中提取建筑物高程、经纬度等地理位置信息,建立城市三维模型。基于湍流理论和气体运动方程,模拟污染物在城市环境中的扩散演化过程,重点讨论了污染物扩散的运动规律及危险区域的变化。实验结果说明,污染物浓度一般集中在泄漏口的下方向,高浓度污染区呈现为狭长的椭圆区域,并随时间逐步扩大,但经过较长时间的扩散高浓度污染区趋于稳定。根据污染物扩散数值模拟结果,结合Google Earth地图绘制了污染物扩散危险区域图,为相关部门制定事故应急决策提供参考。     

景观型泻湖水体交换特性研究

以河北省七里海泻湖为例,建立了七里海泻湖及外海辽东湾的三维潮流数学模型,利用潮汐的实测数据对该模型进行了验证。结果表明,该模型能较好地模拟七里海泻湖及外海辽东湾的流场。为评价该泻湖的水体交换能力,选用溶解态保守型物质作为示踪剂,以更新时间来描述水体与外界交换的时间维特征。结果表明,无风情况下,泻湖末端水体交换能力差,水体交换时间大于800 d;考虑风向因素后,水体交换时间大幅缩短,以东北风作用尤为显著,水体交换时间均小于300 d,最有利于污染物的输移扩散。