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.     

基于MIKE21的南浔区河网水动力水质耦合模拟研究

为提升平原河网水环境质量、改善河道水动力条件,选取浙江湖州市南浔沈庄漾圩区为研究对象,利用MIKE软件建立二维水动力水质耦合模型,以二维浅水方程组为理论基础,应用同平台同维度中嵌套水质模型的水动力方法进行过程耦合,运用断面实测数据与相应经验公式进行参数率定,通过实测数据与模拟效果的分析进行模型验证,分别模拟了不同补水流量和调控位置条件下的水动力水质监测指标变化。结果表明,经率定验证后的耦合模型对河网内水动力和水质指标的模拟精度较好,模拟效果与实测结果吻合度较高;河网在补水流量为初始流量的30%时,湖区水动力提升效果增加9.92%,典型水质指标NH3-N、TP、TN的去除率分别为6.21%、11.4%和6.82%,改善效果显著,最优补水点位置为Code5。     

长江感潮河段码头油污染事故风险影响预测

建立贴体曲线网格水动力数学模型模拟长江太仓段潮流特性。在此基础上,针对码头油废水排放和成品油泄漏两种典型油污染事故分别采用不同的模式进行模拟预测,成品油泄漏采用费伊扩展模式预测其油膜面积、厚度、飘移距离等特性;含油废水排放采用非稳态二维水质模型预测其浓度分布。预测结果表明,两种模型均与水动力模型耦合,能够较好的模拟涨落潮对码头油污染输运扩散的影响,为码头选址的可行性论证提供初步依据。     

宁波杭州湾新区河网水动力及水质数值模拟研究

针对杭州湾新区水环境污染较重的现状,采用MIKE11软件构建新区河网的一维水动力——水质耦合模型,在此基础上研究分析了现状及远期规划排污条件下河网水质分布.结果表明:河道内水体流动较弱,不利于污染物迁移扩散,污水处理厂排出的处理水对排污口周围的河道的水质影响范围和程度均较大,叠加本底浓度后许多区域超过了Ⅴ类水质标准.最后提出了针对性措施以改善新区河网水质.     

京杭运河(杭州段)河网水质模拟

京杭运河杭州段河网属于典型的平原河网地区,根据平原河网的水流以及污染特点,利用一维对流扩散方程建立了该地区河网水质模型,采用全隐中心差分格式离散方程,并用追赶法求解。对京杭运河杭州段河网进行水质模拟,并利用2007年上半年常规水质监测断面水质监测数据对模型计算结果进行验证。验证结果表明水质模拟结果较为理想,模型能较为准确的反映河网水质变化趋势,可以用于该地区河网水质改善研究。     

城区地表径流面源污染和河道水环境治理的研究

河流为人类提供了多样的生态服务功能,然而城市化对河流生态系统健康状况造成严重的影响。随着点源污染的有效管理控制,非点源污染降雨径流己成为造成城市地表水环境污染的主要原因。为了改善河道水质,引调清水激活城市内河水体,提高河道的水环境自净能力,有效改善城市水环境。文章以南京河西水系为例,利用Saint-Venant方程组对水系建立一维水动力模型,并通过汇流结点水位法对方程组进行数值求解;对WASP5水质模型进行二次开发用于水质模拟;建立水质模型和一维河网水动力模型的耦合模型,将水动力模型计算所得到的水动力参数耦合到WSAP5水质模型中,模拟降雨过程以及引调清水过程的河网各河段的水质变量浓度,得出降雨径流对河流的污染程度以及引清冲污措施对河流水质改善的效果并优化调水过程。     

基于GIS的平面二维水质模型构建及其对广域平原河网水系数值模拟的适用性分析

为探究大范围平原河网地区众多圩区“大包围”背景下河网水质对内外源污染负荷及初级生产的时空响应分异特征,阐明不同泵闸调控模式对河网水质的改善效果,基于泛滥解析模型和水生态模型构建了苏州市吴江区广域范围的平面二维水动力-水质模型.同时,基于平面GIS地图,将吴江全域切分为2562×2487个（20 m×20 m）作为计算对象的网格来表达吴江区域范围内所有河网与湖荡的空间分布,并通过将平面二维排列数据转换为一维排列的空间网格信息来实现对水动力与水质的数值模拟.通过验证得到基于对水深及流速模拟的水位及流量值与实测值的吻合程度较高,闸泵排水对于整个区域水量的影响较大.通过分析2019年7月的模拟值与实测值之间的差异,比较不同模拟情境下的模型拟合程度,得到在闸泵调控模式未启动且不考虑生产消费项的情境下,外河水系模拟值与实测值最为接近;在闸泵启动所有内河与外河联通情境下,干流模拟情况好于支流;引入生产消费项后,整体模拟值有增大趋势,表明模拟结果对来自内河的藻类生产有实时响应,但闸泵开启调控的情境下,河网水系的水质呈现改善趋势,表明水体流动的稀释效果超过了河流水体中来自于浮游藻类内部生产的贡献.各项模...     

基于三维水动力水质数值模型的象山港排污策略研究

本文以象山港（半封闭港湾）为研究对象,采用Delft 3D软件建立三维水动力数值模型,对其潮位、潮流、温度、盐度的时空变化进行验证分析,计算结果与实测结果基本吻合,表明该模型能够较好地模拟象山港海域的水动力特征。为进一步研究象山港内污染物的迁移转化过程,在上述水动力模型的基础上构建三维水质模型,水质模拟结果与实测数据吻合良好,可以反映水质的变化趋势。利用验证后的水质模型,针对排污口的落潮排放、排放量减少和排污口整合3种排污策略进行模拟计算,分析排污口对象山港水质变量的影响程度。模拟结果表明,象山港水质环境受排污口影响明显,3种排污策略均可以直接降低港内DIN浓度,但不同的工况表现出不同的影响特征。     

面向流域水环境改善的潮汐河道闸门调度优化研究：以相互独立的圩内河网为例

以我国南方某5个相互独立的圩内河网为研究对象,针对感潮河段的特征建立水动力水质耦合模型,比较不同闸门调度策略下的水质改善效果。结果表明：1)圩内河网应在大潮期进行换水,相对小潮期换水最多可缩短7 h的水力停留时间。以示踪剂工况结果为依据,针对进出水闸门距离较短河网,采用单向流调度策略启闭闸门,相对往复流最多可缩短14.18 h的水力停留时间;针对进出水闸门距离较长的河网,采用开启双侧闸门进水从中心排河排水的往复流闸门启闭策略,相对单向流调度策略最多可缩短3.18 h的水力停留时间。2)水质结果表明,应先利用水系连通方式打通断头河,并采用前述的闸门调度策略,最终本片区河网平均水质达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水的断面比例增长了7.3%。研究结果为基于水动力水质改善不同地理特征圩内潮汐河网的闸门调度提供了参考。     

综合调水对苏州河DO影响作用的数值分析

针对苏州河水系水质状况的特点,建立了河网水动力、水质模型.对大气复氧系数进行了灵敏度分析.利用1999年实测水文水质资料率定模型,结果表明,计算值同实测值吻合较好.对综合调水对苏州河水系大气复氧系数和D O的影响作用进行了数值计算,结果表明,综合调水可以增加河道流量,提高河道复氧能力,并能提高河水的D O浓度.     

感潮河流环境需水量预测及敏感性分析--以深圳河为例

以深圳河为研究区域,应用～维非恒定水质模型计算了感潮河流的环境需水量,并针对污染负荷、补水水质、潮汐和污水厂尾水处置等因素对环境需水量的影响进行敏感性分析．结果表明,随着污染负荷和补水本底污染物浓度的增加,环境需水量分别成近似线性和指数函数增加;大、小潮时深圳河的环境需水量差别不大,但涨、落潮的影响却不能忽略;将污水厂尾水输送到流域外排放或将尾水资源化后作为河道补水可以大大减少环境需水量因此,掌握环境需水量的变化规律,对于感潮河流水环境综合治理中截污、补水、污水厂尾水处置等方案的决策具有重要的指导意义．     

滨海带感潮河流上朔规律及地下水面波动特征研究

本研究以太平洋附近具有典型海岸地形地貌的3.2km2的区域为调查研究对象。首先,通过调查设置在河流上的5处调查点的河流水位及河水铅直方向电导率,掌握了感潮河流海水上朔的规律。其次,通过调查设置在区域内的26口调查井在满潮和干潮时的地下水位,推断出了潮汐的涨落及感潮河流和地下水流动方向的关系。此外,对与海岸垂直的断面和平行的断面上的10口调查井的调查结果显示,同一位置、不同季节其地下水面波动的特点不同;不同的调查井,因所处位置的不同及与海岸、感潮河流距离的不同,其地下水面波动的振幅及其与潮汐波动的位相差也不同。     

基于贝叶斯网络的河流突发性水质污染事故风险评估

事故造成的水质突发性风险评估对于河流水质安全管理具有重要意义.通过贝叶斯网络直观地表示事故风险源和河流水质之间的相关性,并用时序蒙特卡罗算法将风险源状态模拟、水质模拟和贝叶斯网络推理过程结合,可以对多个风险源共同影响下的河流突发性水质污染事故的超标风险进行量化评估.案例研究表明,多风险源对同一受纳水体的水质突发性污染事故风险的耦合影响十分显著,在进行流域水安全管理时必须对多风险源进行综合管理.同时,模型的诊断推理功能可为流域关键风险源识别和管理提供决策支持.     

累积流量模型在河流水质管理规划中的应用

借助混合率与保存率的概念,将累积流量模型应用到河流水质管理规划中,提出了一个新的可考虑向扩影响的规划模型,并将水质管理目标定在取水口水质达标上。     

基于水流路径与景观单元相互作用的非点源污染模拟研究

从污染物进入受纳水体的载体水流着手,沿水流路径模拟污染物迁移过程中各景观栅格单元与周边景观栅格单元的相互作用关系,并将这种相互作用分为"推动"和"阻碍"两个方面,综合两种作用计算空间不同位置景观栅格单元污染物的入河迁移系数.同时,通过水文累积计算,获得河道水质空间分布特征.最后,以东北海伦地区4个子流域作为案例研究区,模拟得到流域污染源和水体污染程度的空间分布示意图,并利用2007、2008年10场降雨后流域出口的水质监测数据与模拟值进行了比较分析.结果显示,模拟N含量与监测TN值显著相关,模拟P含量与监测颗粒态P含量显著相关,表明该研究方法能定性地描述流域N、P污源染以及受纳水体水质时空分布特征.但模拟计算出的N、P含量均远远高于实测值,说明该模拟方法还需进一步改进以达到准确量化的目标.     

张家港水环境调水实验研究及数学模型建立

为改善张家港地区河网水环境,尤其是污染严重和常年淤积的城区以及南部水系,引长江水对张家港河网进行冲洗。为确定引水能力和张家港河网的水质改善效果,在张家港进行一次调水实验,对监测成果进行了分析和讨论,使张家港河网水量水质模型得到可靠验证。     

基于三角模糊技术的河流水环境容量研究

基于河流水环境系统的随机性、模糊性特征,以及资料信息的不足和不精确性,将水环境系统参数定义为三角模糊数。在此基础上,通过将常规的确定性模型参量模糊化,建立了河流水环境容量计算模糊模型。根据该模型,可以计算得到三角模糊数形式的河流水环境容量;再由给定的可信度水平要求,可以进一步将水环境容量由三角模糊数转化为区间值。实例研究表明,相对于常规的确定性方法,所得结果更为科学、合理,而且计算简单、操作方便,具有实用价值。     

长江下游及河口区水动力特征

基于EFDC模型,构建长江下游及河口区二维水动力模型,对河流和河口区进行整体模拟,研究长江下游及河口区水动力特征.模型在空间上采用变尺度、拟合边界的矩形网格,在时间上采用动态时间步长,在模拟过程中自动识别干湿网格,更好地保证模拟精度与效率.利用1998年冬季以及2005年夏季和秋季实测资料,对粗糙高度等敏感参数进行参数率定和验证.结果表明,模拟的潮位和流速与实测成果拟合较好,较好地反映了各水期长江下游及河口区的水动力要素的空间分布特征.应用模型模拟2004-2007年不同水期的水动力过程,并对模拟结果进行统计分析.研究显示:从空间来看,河道、河口流态存在显著差异,涨、落潮流场空间分布差异大;受径流和潮差的相互作用,潮流界在河口以上150~450 km之间变动,径流量和潮流界位置具有对数相关关系.从时间来看,径流量丰平枯变化大,对潮流量和径流入海时间都有一定的影响,潮流量、径流入海时间与径流量之间也存在明显的定量关系.