地下水可溶性污染物迁移的最优估算

对流扩散方程的有限元和有限差方法已经广泛地用来模拟地下水污染物的迁移。由于迁移过程固有的不确定性,模拟方法的不准确性等都会给模型计算带来偏差;另外野外测量的误差也是不可避免的。通过数值模型、量测方程和卡尔曼滤波的结合,作为状态变量的污染物浓度可以优化给出。本文以二维地下水污染物的对流扩散方程为例,应用有限元方法导出卡尔曼滤波的转移矩阵,结果表明,使用滤波技术来估算地下水可溶性污染物浓度的分布比单独使用有限元方法有较大的优越性。     

城市多排污口对河流水质影响的模拟研究

通过实测阜新新邱长营子桥段5个连续排污口处污染物浓度,采用水平二维水质迁移模型对细河城市段排污口排出的生活废水及1 500 m长的细河河段进行模拟分析,计算出多排污口在耦合叠加作用下,河段内污染物的迁移扩散和污染物浓度的分布特征。模拟分析得出:第1、2、3年污染物在3个监测断面处的横向迁移距离和纵向迁移距离,污染物最大浓度所在的位置以及岸边处污染物浓度的分布规律曲线,为城市污水治理和城市规划提供一定的科学依据和指导。     

地下水曝气修复过程的三维数值模拟

地下水曝气法是去除挥发性有机污染物的重要原位修复方法之一,目前已得到广泛应用,但其现场设计主要依据经验,缺乏系统的设计标准.为深入了解曝气去除污染物过程,并为现场设计提供重要参考依据,针对地下水曝气过程开展了数值模拟研究.水气两相渗流数值模型以水压力和气压力作为基本未知量,利用达西定律和质量守恒原理可以建立水气两相渗流过程的控制方程.利用Van Genuchten(VG)模型及Mualem公式,建立渗透系数-饱和度-基质吸力(K-S-P)三者之间的关系.污染物的去除过程则是在水气两相渗流的基础上,引入污染物的溶质运移、相间交换及生物降解模型.采用开发的有限元数值模型,对地下水曝气过程及污染物去除过程进行三维数值模拟,并将三维数值模拟的结果与二维数值模拟的结果进行对比.结果表明,三维模型的曝气影响区域偏小,在曝气口附近,水有效饱和度最小;在曝气口上方,水饱和度先增大后减小.考虑气体所受的浮力作用或不考虑气体可压缩性均会使计算得到的曝气影响区域偏小.污染物去除边界与曝气影响区域的边界基本一致,在曝气区域内,溶质交换过程大大促进了污染物的去除速率;在曝气区域外,污染物的去除主要通过生物降解作用,去除较慢.结果表明实际工程地下水曝气修复系统设计时,应使得曝气影响区域覆盖污染区域以得到较好的修复效果.研究结果表明,两相渗流模型结合污染物迁移转化模型的三维有限元数值模拟可以较好地模拟地下水曝气法去除污染物的全过程,对地下水曝气的设计、应用与效果评价具有重要指导意义.     

农业非点源污染物在排水沟渠中的模拟与应用

排水沟渠系统是农业非点源污染田间产污和外界受纳水体之间的过渡带.通过对排水沟渠系统不同级别排水沟渠间递推关系以及农田排水和非点源污染物在其中迁移转化过程的分析,应用水动力学基本方程和污染物迁移转化方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并对模型求解进行了探讨;在此基础上,以黄河上游青铜峡灌区第...     

水库水质预测的解析计算

通过对水库恒定时间连续污染源输移扩散特征的分析 ,在其简化条件下求得一维水质模型方程的解析解。结合河道型水库断面几何参数的沿程变化规律 ,给出了 2座水库沿程BOD5浓度分布 ,并分别将解析计算结果与相应水库的一维水质数值模型预测值进行比较 ,沿程BOD5浓度分布吻合良好。 更多还原      

层状非均质各向异性含水层中抽水井对污染物迁移影响数值模拟研究

为研究层状非均质含水层中渗流与污染物迁移问题,本文以大理冲洪积扇盆地典型层状非均质各向异性含水层为例,建立垂向剖面二维层状非均质各向异性含水层水文地质数值模型,利用MT3DMS溶质迁移模拟程序模拟分析抽水井抽水率、深度、位置不同条件下污染物迁移特征。结果表明,抽水率大小对污染物运移速率影响较大,深层抽水井对污染物运移影响较明显,透镜体的存在使污染物出现拖尾现象,弱透水层厚度使污染物运移时间延迟,且降低污染物浓度。     

河流一维水质预测模型在污染贡献值计算中的应用

通过对河流一维水质预测模型的推导和转化,在模型中引入污染源污染物浓度贡献值和预测断面污染物浓度现状监测值,将预测结果同现状监测结果联系起来,使预测结果更贴近实际;探讨利用贡献值简化计算在拟建项目排污口与其下游预测断面间存在若干个未知点源污染情况下的预测断面污染物浓度预测值的方法,以尽可能少人力物力的投入,较为准确、快速的得到预测结果。     

赣江万安段突发水污染事故模拟预警研究

以赣江万安段为例,基于MIKE11模型的水动力模块、对流扩散模块建立了万安水库坝址至井冈山水库坝址河段突发重金属水污染事故一维预警模型,模拟了突发水污染事故中污染物迁移扩散过程,定量模拟了河流下游不同断面处铅污染物到达的时间和浓度值。结果表明,所建立的预警模型能够模拟和预测突发污染物泄漏事故条件下污染物迁移过程。在模拟时间内整个河段都会受到污染物的影响,铅污染物在经历132h14min后全部移除该河段。河段出口处控制断面应急响应时间为73h5min,其不可取水的时长为35h23min。     

大气多环芳烃区域迁移转化模型比较与关键影响因素:以京津冀地区为例

针对芘(Pyr)和苯并[a]芘(BaP),以京津冀地区2014年为例分别构建CMAQ和BETR模型系统开展数值模拟,对比评估两种模型对PAHs大气迁移转化的模拟效果,并利用XGBoost模型识别CMAQ中影响PAHs环境行为的关键大气物理化学过程和参数.结果表明,BETR和CMAQ模拟年均值与实测年均值比值基本在1/2～2之间,且CMAQ模拟值和实测值季节变化趋势相同,验证了两类模型结果的可靠性.同时,将CMAQ模型9 km网格模拟浓度平均至27 km网格并和BETR模拟浓度的对比结果显示,BETR模型Pyr和BaP模拟浓度平均分别约为CMAQ年均模拟浓度的1.59倍和1.38倍,两类模型在年均浓度水平和空间分布方面具有较好的可比性.基于XGBoost模型的SHAP变量重要性分析表明,边界层高是对Pyr和BaP迁移转化影响最大的气象因素,其重要性在所有因素中占比高达22%～35%,在部分城市和污染物中对浓度变化的贡献甚至超过排放量,且和两种PAHs浓度呈显著负相关;PAHs浓度水平其次受风速影响最大,且风速和PAHs浓度呈负相关关系;风向对不同城市污染物浓度的影响则各不相同.     

某地下车库污染物浓度分布的数值模拟分析

为了分析北京某一大型地下车库的污染物浓度分布,根据地下车库室内环境以及现有情况建立数学模型,采用计算流体力学软件Fluent对地下车库通风时的气流组织进行了数值模拟,对污染物稀释效果主要以垂直地面方向断面的一氧化碳浓度场来直观展现,分析和判断。数值模拟结果与该地下车库环境空气的实际状况较为吻合,从而说明本文建立的地下车库空间内污染物浓度数值模拟模型的正确性。为预测地下空间的污染物浓度分布提供了一种可行、直观的方法,同时也为地下车库通风系统的设计优化提供了参考依据。     

浅水湖泊群水质模型的近似解析解法

为了实现在一般微机上也能模拟浅水湖泊群的水质变化，从水质变化的基本控制方程出发，根据浅水湖泊群的水流特征与污染物迁移特性，首先建立了浅水湖泊群ＢＯＤ－ＤＯ模型，然后针对恒定水流和污染源稳定排放污水的情形，把处于湖泊边界上的污染源所面临的湖面视为半无限区域，并考虑到浓度的可叠加性，提出了浅水湖泊群ＢＯＤ－ＤＯ模型的近似解析解法。实例结果表明，这种解法计算工作量和存储量都较小，在一般微机上即能进行，且计算准确度基本上能满足工程实际要求。     

好氧颗粒污泥处理青霉素废水研究

青霉素在其生产过中产生大量的废水,其COD值较高,生化性较差,成分复杂,微生物难以降解,其处理技术是世界性难题。文章采用以葡萄糖模拟废水培养的好氧颗粒污泥为接种体,经青霉素废水逐步驯化后,使其完全处理青霉素废水。实验结果表明,应用好氧颗粒污泥技术,处理青霉素废水,COD,NH3-N,TP去除率较高,具有很好的处理效果。     

山东博山地下水污染的数学模拟

在分析研究区的水文地质特征和地下水污染情况的基础上，用模糊数学方法进行地下水水质评价，用趋势面分析和Ｋｒｉｇｉｎｇ方法模拟地下水中污染物的空间分布，用灰色系统方法和对流－弥散方程的特征有限元解模拟地下水中污染物随时间的分布并且进行污染的预测，对各种方法的特点和应用条件进行了分析，表明和数学模拟方法进行地下水污染的定量研究是可行的。     

基于Matlab软件自动化求取参数的HEC-RAS模型构建

水质模型是水环境模拟的重要工具,近年来越来越多的应用于水环境预测与管理中,但平原河网水质模拟一直是个难点.本研究采用HEC-RAS模型开展湖州市长兴城区平原河网水动力和水质模拟.模型的水质模块率定采用Matlab软件自动化求取参数,代替常规试错法求参率定,减少了人工干预,提高了模型率定效率.HEC-RAS模型在平原河网地区水动力模拟结果较好,水质模拟结果基本符合要求,证明了HEC-RAS模型在平原河网应用的可行性,但模型的精度通常受水系概化、水文状况、污染源信息等因素影响,对于信息比较充分的短时段水质模拟其精度相对较好.     

汉江中下游水质模拟与预测--QUAL2K模型的应用

南水北调中线工程计划实施后,对汉江中下游的社会经济和生态环境都将产生影响.本文运用美国环保局最新推出的QUAL2K模型,探讨了汉江中下游的水质变化趋势.QUAL2K模型进行了部分修改,以克服QUAL2E的缺陷.将QUAL2E和QUAL2K都应用到研究河流的同一河段并比较模拟结果发现,QUAL2K比QUAL2E能更好的拟合野外观测数据.水质预测为2010年,南水北调中线工程从汉江年调水145×108m3,汉江中下游水质变化情况,预测因子为BOD,结果表明:BOD在汉江中下游江段普遍升高,这说明汉江中下游的水质总体下降,最大浓度变化分别为19.8%和21.8%.     

黄河包头段水质模型探讨

文章利用两种比较常用的水质模型对黄河包头段BOD/DO进行模拟,结果表明模拟效果较好,可以在实践中应用。     

基于FBM法追踪秦皇岛海域赤潮迁移扩散

在Delft3D-FLOW模型模拟水动力的基础上,基于FBM粒子追踪法建立和验证赤潮迁移扩散模型.模拟了秦皇岛海域潮流和风生流,分析了风生流对赤潮迁移扩散的作用,对比分析了FBM法、拉格朗日法和常规布朗运动法在赤潮迁移扩散模拟中的特性,测试了模型Hurst指数的敏感性并得出其在赤潮模拟中的合理取值范围.主要结论为：①秦皇岛海域的赤潮主要随潮流的涨落而往复移动,一个涨落潮周期内赤潮的净迁移距离较小;②秦皇岛海域夏季潮流较弱,但风对赤潮迁移具有一定影响,易产生东北向风生流,导致赤潮更易往东北方向迁移;③Hurst指数较明显地影响粒子云的扩散范围,Hurst指数取0.80±0.03能比较真实地模拟秦皇岛海域赤潮的迁移扩散;④FBM法可模拟赤潮的non-Fickian扩散现象,使其模拟的粒子云扩散范围和分布形状明显优于拉格朗日法和常规布朗运动法.     

陆地生态系统净第一性生产力过程模型研究综述

陆地生态系统净第一性生产力的模拟已从统计模型发展到过程模型时代。过程模型从机理上对植物的生物物理过程以及影响因子进行分析和模拟,理论框架完整,结构严谨。论文从植物器官、个体、冠层、景观以及区域等不同尺度对过程模型进行分析。近年来,由于遥感和GIS技术的支持,使得遥感过程模型融合了遥感及时、准确、宏观、多尺度的优势而成为当前生产力模型的主攻方向。遥感过程模型可实现生态系统NPP的及时模拟和动态监测,便捷、准确地反映NPP的时空变化格局。而在NPP建模过程中,尺度转换是所面临的一个重要问题。不同尺度模型间扩展时,需要采取相应的数学手段进行尺度转换,同时遥感和GIS技术提供了尺度转换的有力工具。综观我国NPP研究的发展,起步晚、发展快是其特点。虽然取得了大量的研究成果,但过程模型的建模方面还很不足,这是一个亟待解决的问题。     

黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力与土壤水分动态的模拟研究

在EPIC模型介绍和模拟精度验证的基础上,利用EPIC模型对黄土高原旱塬地冬小麦水分生产潜力和土壤水分动态进行了中期(12a)和长期(30a)评价定量模拟研究。结果表明:(1)在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;(2)在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地小麦水分生产潜力呈现波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性显著,但土壤干燥化趋势并不明显;(3)综合分析认为,在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬地麦田土壤干燥化只是一种短期现象,不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但产量随降水量变化的波动性不可避免。     

好氧颗粒污泥处理青霉素废水研究

青霉素在其生产过中产生大量的废水,其COD值较高,生化性较差,成分复杂,微生物难以降解,其处理技术是世界性难题。文章采用以葡萄糖模拟废水培养的好氧颗粒污泥为接种体,经青霉素废水逐步驯化后,使其完全处理青霉素废水。实验结果表明,应用好氧颗粒污泥技术,处理青霉素废水,COD,NH3_N,TP去除率较高,具有很好的处理效果。