水质预警预报系统的研究与应用--以汉江武汉段为例

报道了水质预警预报系统的研究及在汉江武汉段的应用情况。该系统基于河流一维水质综合模型和地理信息系统理论,建立了河流空间数据库和属性数据库,考虑了污染物的迁移和生态转化过程,可实现污染物迁移扩散的常规预报、水华预警预报及突发污染事件的模拟,并利用MapObject实现了模拟结果在系统中的实时动态可视化,为河流水环境的管理和决策提供科学依据。     

城市河流纳污能力的动态研究

随着城市经济的快速发展,城市流域水环境污染问题日益突出。为了控制和治理城市河流污染,研究城市河流的纳污能力是必要的。针对城市河流动态变化的特征,研究城市纳污能力的动态性。以西安市灞河干流为研究对象,分析纳污能力的动态要素,选择确定污染源、排污口概化方式和水质目标等因子的动态变化特征,建立动态纳污的计算方案,采用标准一维水质模型,计算分析不同来水频率(90%、75%、50%)条件下年际纳污能力变化以及2010年的年内纳污能力变化。纳污能力的动态研究为实施水污染总量控制提供依据,也为河流水环境污染防治和环境管理决策提供理论依据,具有现实意义。     

水质预警预报系统的研究与应用——以汉江武汉段为例

报道了水质预警预报系统的研究及在汉江武汉段的应用情况。该系统基于河流一维水质综合模型和地理信息系统理论，建立了河流空间数据库和属性数据库，考虑了污染物的迁移和生态转化过程，可实现污染物迁移扩散的常规预报、水华预警预报及突发污染事件的模拟，并利用MapObject实现了模拟结果在系统中的实时动态可视化，为河流水环境的管理和决策提供科学依据。     

一维河流水质模拟

利用Streeter-Phelps方程进行一维河流水质模拟要求河段流量、流速及其它参数保持衡定,对于一条天然河流,我们可以利用分段的方法来满足这一要求,即根据注入污水,引走河水及河段参数(K_1、 K_2)等来进行分段。对河段长度L满足下式:     

江河水质监测断面优化布设方法

江河水质监测断面应掌控水质的时空变化规律.数理统计分析方法可以发现一条河流上现有水质监测断面是否存在功能相似的邻近断面,水环境数值模拟方法可以近似地展现一条河流任意位置的水质情况,二者结合即可解决缺乏实测数据的河流水质监测断面优化布设问题.以我国某条大河为研究实例,运用物元分析法、模糊聚类分析法以及一维水环境数值模型结合物元分析法研究其水质断面优化问题.研究发现该河现有15个监测断面需要去除2个,同时需要增设2个新的水质监测断面.通过实地调查,该优化方法很好地解决了河流水质监测断面的合理布设问题.     

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。     

伊洛河水质模型与预报系统研究

本文从中国河流水文的具体情况出发,研究了水质变化的机制。在充分取得水质系统信息的条件下。进行了模型的选择、参数识别和分段动态水质模型的建立。考虑了天然河道中随机因素对水质的影响,引进模型随机误差来体现随机因素对BOD-DO浓度的影响,然后利用自适应技术自动校正河流状态估计和预报系统,应用卡尔曼滤波技术建立伊洛河水质状态估计和预报系统。这是从天然河道特点出发,引进数学计算技术改进和提高水质模型精度的尝试,结果是很令人满意的。     

基于MIKE11模型提高污染河流水质改善效果的方法

为寻求提高污染河流水质改善效果的方法,本研究选择中国多坝闸重污染河流颍河为研究对象,针对引江济淮工程颍河段的水质改善要求,以颍河主要的污染物高锰酸盐指数、氨氮为指标,提出了应用MIKE11建立试验河流一维河网水动力和水质模型,采用数值模拟的方法,试验研究河流水质改善的最优技术方法,模拟试验主要进行了补水流量、补水水质、补水位置和补水方式等措施对改善颍河水质效果的影响.模拟结果表明:用MIKE11模型中水动力模块(HD)和对流扩散模块(AD)并结合降雨径流模块(NAM)来进行污染河流水质改善是可行的,即补水流量为河流本底流量的10%,分别对补水点1采用Ⅲ类水,补水点2和补水点3采用Ⅳ类水进行补给,补给效果最佳,高锰酸盐指数和氨氮的去除率分别为72.3%和55.7%,使研究区颍河85%以上的河段达到Ⅳ类水水质标准,为河流污染控制提供了一种新方法.     

基于MATLAB的河流水质仿真研究--以漆水河为例

应用水质模型对河流污染控制进行研究 ,非常经济、方便、有效 ,而水质仿真更便于进行水污染治理的科学决策。Simulink工具箱是MATLAB为系统仿真研究的用户提供的一个操作简便、功能强大的可视化仿真平台。近年来 ,它已经成为系统建模和仿真方面应用最广泛的软件之一。文章构建了基于MATLAB的一维稳态水质模型 ,对不同情况、治理方案下的漆水河水质变化进行了仿真研究 ,为漆水河水污染控制提供了科学依据     

基于MIKE 11的河网区域小型闸坝调控的水质响应模拟研究

闸坝运行是流域开发和利用中河流调节的主要形式之一,它改变了河流自然结构、流水过程及其相关环境.然而,目前很少有关于河网区域小型闸坝运行对水环境影响的分析.本研究利用MIKE11建立一维水动力与水质模型,以无锡市主要的污染物高锰酸盐指数,氨氮为指标,模拟闸坝调控模式下与无闸坝情景下无锡河网水质响应.研究表明：多个小型闸坝运行对河网区域内河流水质产生了负面影响,使城市河流高锰酸盐指数(COD_Mn)和氨氮(NH₃-N)浓度都有所上升;其中,闸坝调控对区域内河流上游水质的负面影响更为明显,对下游的则相对较小.在多小型闸坝运行下,河流上游的COD_Mn和NH₃-N总体浓度分别上升了12.89%和11.11%,下游的二者浓度分别上升了5.38%和7.27%.研究结果可为今后小型闸坝群的生态调控以及相关水环境响应研究提供了理论支撑和新思路.     

水闸调度对河流水质变化的影响分析

文章以沙颍河干流上的槐店闸为例,在研制水闸调度影响模型(由考虑水闸影响的一维水动力模型和考虑底泥作用的一维水环境数学模型组成)基础上,设置不同的水闸调度情景,并对各种情景进行模拟计算及对比分析,进而评估水闸调度对河流水质变化的影响。通过模拟分析发现:水闸调度使河道的水位、流量及流速等水动力学条件有明显的变化,从而对河流水质产生一定的影响。     

基于QUAL-Ⅱ模型的地热尾水溶质污染数值模拟

在东营地区广利河某段开展了地热尾水溶质弥散试验,获得监测断面的相关数值,采用河流水质综合模型(QUAL-Ⅱ)对尾水在河流中的弥散过程进行数值模拟和预测。求取弥散参数D为12 m2/s,模拟结果显示:单一点地热尾水排往河流中,对河流水质贡献不大,除排放口有影响外,尾水对整个河流的生态环境没有大的污染和破坏;预测多个尾水排放源排往同一河流时,尾水溶质的累积作用是明显的,相对影响较大区域在排放源0～40 m范围,距排放源大于200 m时,尾水的排入对河流水质影响已较轻微。建议在地热尾水排放点分散布设,降低尾水对河流水质的影响。     

通吕运河控制断面水质达标分析

文章通过通吕运河规划区域内南通主城区、通州区、海门市、启东市污染物现状入河量和预测量的计算,将通吕运河全线划分为四个水质控制断面,并采用河流一维稳态水质模型对通吕运河沿程水质变化情况进行数值模拟,进行通吕运河四个控制断面水质达标分析,得出选定的四个控制断面水质在不同的污染物入河量时达到地表水环境功能区水质目标需要削减的化学需氧量、氨氮、总磷的排放量,为通吕运河的水环境综合整治提供技术支撑。     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

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.     

感潮河段水污染控制的随机方法

根据Liouville定理,推导了一个随机动态水质模型,并提出了相应的数值求解方法,该模型用于感潮河段的水质模拟及控制,获得污染物浓度变化的主要趋势、波动范围、浓度超标风险率及其与超标时间长的关系等,较好地揭示了污染物浓度的不确定性变化对水污染控制的影响.     

南水北调对汉江下游藻类生长的影响及对策研究

采用水质生态模型 ,模拟分析因南水北调中线工程导致水量的变化以及河道内营养负荷的改变 ,引起汉江下游水体藻类生长速率的变化 ,并对藻类生长的规律做了分析 ,结果表明 :要有效地控制汉江中下游“水华”的发生 ,在现状水量和营养负荷条件下 ,需削减营养负荷 5 0 %;实施设计方案调水 1 45亿m3且有引江济汉配套工程条件下 ,需削减现状营养负荷 80 %;调水后控制污染负荷至现状的 5 0 %,要消除因调水产生的负面影响 ,则需将引江济汉水量增大 30 %。由此可减轻因南水北调中线工程对汉江中下游造成的负面影响 ,但“水华”发生机率仍比不调水年程度严重且历时长久。因此 ,首先必须治污 ,控制沿江的污水排放 ;其次在藻类大量繁殖的春季 ,结合丹江口水库和引江济汉工程的合理调度 ,确保汉江中下游工农业生产和生态环境需水。     

地理信息系统与一维水质模型的集成开发

水质模型是研究和解决水体污染的一种常用方式,已大量应用于工程可行性研究中,并取得一定的成效。研究了地理信息系统(GIS)与一维水质模型的集成开发,GIS所特有的空间数据分析及地图输出功能,缩短了模型建模周期,提高了模型精度,实现了模拟结果可视化,并以紧密耦合的集成形式建立了江苏省水环境容量信息管理系统。     

闽江下游突发性水污染事故时空模拟

以闽江下游为例,基于有限元法建立闽江下游水动力模型及水质模型,通过对模型进行率定和验证,表明该模型具有较理想的模拟效果.在此基础上,利用闽江下游2004年的水文情况,模拟了突发性水污染事故中污染物的运移扩散过程.定量模拟了突发性水污染事故发生后,闽江下游不同地点处污染物到达的时间和浓度值,并对突发风险事故的影响范围、程...