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.     

基于MIKE11与EFDC模型的突发性水污染事故预测模拟研究

通过对沈阳市浑河流域水环境的调查,基于Mike11与EFDC建立浑河流域沈阳段水动力-水质耦合模型,并对突发污染事故进行模拟研究。结果表明,Mike11与EFDC模型应用于浑河流域的预警模型在率定期和验证期的模拟结果均良好,所确定的参数能准确反映河道特征。因此,此预警模型可应用于浑河流域突发性水环境风险应急预测,并且能够对浑河污染物迁移转化过程进行准确模拟预测,模拟结果能够为区域水资源管理和保护提供技术支持,达到流域应急预警功能需求。     

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。     

辽河口区径流对污染物漂移扩散的影响

基于MIKE3三维数值模型,本文将水动力模块与水质模块耦合,模拟了辽东湾海域无机氮DIN的浓度分布,并探讨了辽河径流变化对无机氮浓度分布的影响。模拟结果表明:辽东湾无机氮DIN经历了秋、冬季积累,春、夏季消耗的过程,浓度从东北至西南方向呈递减趋势,东北区域辽河口和大辽河口处为无机氮高浓度区;在河流输入无机氮浓度不变的情况下,辽河强水动力条件会使整个湾内污染物浓度增加,加剧水体污染,弱水动力条件在一定程度上可以改善海域水质状况。     

基于沉积物磷释放的WASP水质模型改进研究

沉积物释放是水体磷污染的重要来源之一.鉴于一般水质模型对沉积物释放项的模拟过于简单,无法充分体现实际河道污染物迁移转化等情况.本研究通过静态和动态相结合的室内沉积物释放模拟实验探讨不同水动力条件下磷释放规律,以此修正现有的水质模型,使沉积物在不同水动力条件下的释放项对河道水质的影响在模型中得到体现,并将其应用于太湖苕溪入湖口的水质模拟中.研究结果表明,在不同水动力条件下,沉积物释放速率与流速呈现指数增长关系.而采用动态底泥释放修正后的水质模拟效果要比采用模型默认值的水质模拟效果好,从而验证了改进模型的合理性,也表明水动力对沉积物释放的影响是水质模拟中不可忽略的因素.     

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。     

基于环境自净能力的龙凤湿地水质改善优化调控模型

为解决城市湿地生态系统存在的严重污染问题,找到合理的排污削减方案,选择大庆市龙凤湿地作为研究对象,以主要的污染物NH_3-N、TP、COD_(Cr)和石油类污染物为指标,应用MIKE21建立试验湿地二维水动力和水质耦合模型,采用数值模拟的方法,研究提出湿地水质改善的优化调控模型.进而,采用模拟试验研究了清淤、曝气、补水及上述措施两两组合下的调控方案对改善龙凤湿地水质效果的影响.结果表明:单一工程措施下无法使染物削减到控制目标浓度,各类措施的削减效果为补水清淤曝气;在各组合情况下,补水+清淤方案的削减作用更佳;在工程措施相同情况下,提高排污标准也能起到削减作用.最后,在考虑不同排污方式下既能使污染物排放达标、又能充分利用湿地纳污能力的前提下,优选出了最佳方案.     

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.     

再生水补给型城市河流水质改善效果模拟

再生水是干旱和半干旱地区河流重要生态水源之一,但其高营养盐含量极易导致河流发生富营养化,严重影响河流水生态安全。以再生水补给型城市河流北京市凉水河为例,构建基于MIKE11的水动力水质耦合模型,应用实测水文水质数据率定和验证河流水质模型参数。结合区域污染源特征设定不同情境方案,并通过模型模拟分析不同方案下水质改善效果响应关系。结果表明:点源污染截流是改善凉水河水质的关键,可降低大红门闸断面氨氮浓度51.8%、TP浓度43.3%,其次为污水处理厂系统完善、生态河道建设和降雨面源控制。该研究提出在包括上述4项在内综合治理措施下,水质改善效果最为显著,大红门闸断面氨氮和TP年均浓度分别为0.969 mg/L和0.214 mg/L,满足地表水Ⅳ类水体标准。     

感潮河网降雨径流污染空间分析与模拟

为了探究茅洲河流域感潮河网面源污染空间分布特征和降雨径流污染规律,基于空间分析、统计分析与流域水动力-水质耦合模拟方法,对典型降雨情景下河网水质情况进行模拟分析,提出基于水质改善目标的生态补水点位空间布局优化策略.研究表明,层次聚类凝聚算法和K-均值法迭代组合可以较好地实现面源污染分级与分类;茅洲河各支流中,石岩渠、松岗河中上游等河道（段）由于面源污染负荷相对较高且缺乏生态补水,雨后水质恢复缓慢;基于补水总量不变原则,对生态补水方案进行局部优化,优化结果可使雨后受污染重点河道（段）水质恢复速度加快一倍以上,提高了流域水质的整体稳定性.研究结论可为进一步认识茅洲河流域水污染特征、实现流域水环境精细化管理提供支撑.     

基于MIKE21模型的沙河水库水量水质响应模拟研究

沙河水库是北运河上游水系重要的汇,同时也是多源污染的重要聚集处,呈现非常规水源补给的缓滞水体特征,作为城市景观水体,对水环境和水生态要求较高,因此,沙河水库的治理对下游的水质改善至关重要.为进一步全面提升沙河水库水环境质量,以昌平区沙河水库为研究区域,采用MIKE21构建库区二维水动力水质模型,对沙河水库水量水质变化情...     

基于MIKE11模型入河水污染源处理措施的控制效能分析

为分析入河水污染源不同处理措施的控制效能,以中国多闸坝重污染河流的典型代表—涡河为例,针对"引江济淮"工程涡河段的水质改善需求,以涡河主要污染物COD、氨氮为指标,应用MIKE 11模型建立能客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;结合情景分析方法对涡河流域入河水污染源不同处理措施的控制效能进行量化评估.模拟结果表明:截污是改善"引江济淮"工程涡河段水质的关键,可降低约18.9%~36.8%的COD入河负荷,以及13.9%~26.3%的氨氮入河负荷;提高污水厂的处理量是改善"引江济淮"工程涡河段水质的有效措施,可削减15.0%的COD和10.8%的氨氮污染;综合处理措施优于单一措施,通过截污、提高污水厂的处理量和排放标准可以使86%以上的河段达到IV类水体要求.本研究结果可为"引江济淮"工程沿线的水污染防治提供技术支持,同时为河流综合治理工程决策提供借鉴和依据.     

基于MIKE 11模型的引江济淮工程涡河段动态水环境容量研究

为探索分析水体环境容量的动态特性,论文以引江济淮工程涡河段为例,首次提出MIKE 11模型结合稀释流量比m值法计算河流水环境容量。计算结果表明:1)基于MIKE 11模型的m值法计算环境容量来分析河流水体环境容量的动态特性是可行的,它综合了环境管理中的总量控制和质量控制思想。2)通过对参数的合理取值,可建立客观反映模拟河段水动力、水质时空演变规律的模型;MIKE 11模型综合考虑河床糙度、纵向扩散系数、综合衰减系数、地表储水层最大含水量、土壤或根区储水层最大含水量等因素,水深的绝对误差(Re)、确定性系数(R2)和Nash-Suttcliffe系数Ens分别为3.30%、0.990和0.984;流量的Re、R2和Ens分别为9.8%、0.969和0.997;义门大桥断面COD模拟误差为13.7%,氨氮模拟误差为14.7%。3)基于MIKE 11模型的m值法计算谯城区COD的月均环境容量为-220.48 g/s、氨氮的月均环境容量为-10.97 g/s;涡阳县COD的月均环境容量为-17.05 g/s、氨氮的月均环境容量为2.56 g/s;蒙城县COD的月均环境容量为30.58 g/s、氨氮的月均环境容量为4.47 g/s;怀远县COD的月均环境容量为176.59 g/s、氨氮的月均环境容量为10.67 g/s;与传统的一维模型计算值相比,计算精度更高。结论认为,此方法可为MIKE 11模型的应用拓宽新思路,为引江济淮工程中河流水体的动态水环境容量计算提供依据,为污染物在横断面均匀混合的非感潮河流水体的环境容量计算和流域水污染治理提供一种新的技术方法。     

基于动态规划理论的MIKE21河网排水方案优化研究

针对南方平原河网面对汛期暴雨时段排水能力差而导致内涝的问题,选取太湖流域南浔区沈庄漾圩田河网作为研究对象,选取城市排涝相应防洪标准的暴雨强度,应用多目标动态规划理论,以河网水位与排涝时间为限制目标,结合圩区现有水利工程条件参数和调度规则,设定了3个水闸排水方案和5个水泵排水方案;基于河网地形、水文数据,构建MIKE21河网水动力模型,定量化模拟分析了闸泵联调联控工况下河网排水效果。结果表明：面临10年一遇及以下暴雨时,河网可采用水闸排水方案,且3个方案均能在24 h内将水位降至排涝下限水位;当面临20年以上及百年一遇暴雨时,河网需采用内外网联动的水泵排水方案,西部闸门至少开启2台水泵,才能保证在24 h内将水位下降至下限水位,其排水效果与水泵开启数量呈正相关。该研究成果可为南方平原河网的汛期排水调度与河网工程改造提供理论依据。     

基于MIKE3模型的珠江口水体交换研究

根据珠江口地质地貌特征,分析河口范围内海洋与陆地相互作用的特点,结合前人对河口湾水体交换原理及其应用的相关研究,提出适合于珠江口水体交换研究的计算方法,并利用MIKE3模型建立珠江口河口八大口门到外海伶仃洋的三维水动力模型,在一个月的模拟与验证下,利用模拟结果,计算出珠江口水体交换的时间,分析河流流量、外海潮汐与珠江口水体交换的相关性,并与同类河口水体交换的情况进行对比研究,分析影响珠江口水体交换时间的因素。     

基于MIKE11模型的南淝河及其支流内分泌干扰风险评价与调控

为寻求评价和调控城市河流内分泌干扰风险的有效方法,以城市河流典型代表―南淝河及其支流水系为例,运用MIKE11水动力学和对流扩散模块构建南淝河流域城市河流雌激素迁移转化模型.同时,利用该模型对南淝河水系雌激素类物质引起的内分泌干扰风险进行评价,并基于未来可达水污染控制目标提出风险控制措施.结果表明,在最优雌激素排放率情景下,约50%以上的河段具有潜在内分泌干扰风险;仅在最高排放率情景下,丰、平、枯水期分别有19%、53%和67%河段存在高风险,高风险河段集中在南淝河城区段及其支流二十埠河、板桥河和店埠河.3种削减内分泌干扰风险远近期可达情境方案分析表明:仅依靠单一的点源截污控制方案,即使在最优排放率情景下仍有近50%的河段具有潜在风险水平;通过点源截污和70%的面源排污控制相结合的调控措施,在最优排放率情景下能使所有河段处于无风险水平;在将点源和面源排污完全截留控制的远期目标下,可以基本实现预期情景下90%以上河段处于无内分泌干扰风险水平.