水污染预警DSS系统框架下的白河水质预警模型研究

为了应对频发的水环境污染事故,在污染事故发生后快速有效地制定应急响应措施,保护水环境,有必要在水源保护区建立水污染预警DSS系统,重点对系统建立的核心与难点——水质预警模型进行研究.密云水库是北京市最重要的地表水源地,以密云水库上游的白河为研究区域建立水污染预警DSS系统,设计水污染预警DSS系统的三层结构框架,将控制端、核心预警模型、GIS空间数据库紧密联合起来;在此基础上对核心预警模型的建模过程、参数取值等进行研究;最后以典型污染物氰化钠为例,设置水污染事故情景以及应急措施预案情景,进行了情景模拟分析.实例研究表明,此水质预警模型能够较准确地对污染发展趋势进行分析预测,并对不同的应急处理方案的实施效果进行模拟分析,模拟结果能够支持应急方案的制定与优选决策,达到了DSS系统的功能需求.     

广佛珠江河网区石油类污染数值模拟研究

基于EFDC模型,构建了广佛珠江感潮河网区三维水动力模型;同时,通过耦合石油类污染物水力输运与悬沙吸附一沉降过程,构建石油类水质数学模型,从而更全面客观地模拟水体石油类污染物的迁移转化过程。通过2001年1月实例模拟及验证,表明模型能较好地模拟再现珠江水体石油类浓度变化过程,为日后珠江水环境质量监控与水质改善、城市河涌整治成果评价及预测等提供技术支持。     

大型浅水湖泊水质模型边界负荷敏感性分析

为探究太湖水质对外源负荷削减的时空响应分异性,阐明不同入湖水量和污染来源条件下对应的外源削减侧重点,基于EFDC模型构建太湖水质模型,将太湖入湖边界划分为7组,以COD和氨氮为输出目标,采用局部敏感性分析方法进行太湖水质边界敏感性分析.结果 表明,各湖区的COD和氨氮改善响应特点为自削减边界向外围递减,边界敏感性指数均...     

EFDC模型在河口水环境模拟中的应用及进展

EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)是EPA最为推荐使用的水质模型之一,使用范围较广泛,能够模拟河流、湖泊、河口、水库、湿地和近海区域等多种水体的三维水流、泥沙迁移和化学过程。文章综述了相关文献的研究结构,分别介绍了EFDC的基本原理、模块结构、基本方程、应用流程以及其在河口模拟方的应用和发展。     

基于EFDC水动力-水质模型的建立--以慈湖河为例

本文根据马鞍山市慈湖河流域水环境现状,结合当地政府对慈湖河的管理整治目标,选择EFDC水动力-水质模型作为慈湖河水环境模型。并根据慈湖河流域整体情况对时间空间进行概化。时间概化上,最终确定水动力学模拟时间步长为10s,水质模拟时间步长为20s;空间概化上,采用凸四边形网格概化,各网格之间为一维线性关系;通过CAD、GIS软件,将河道划分为106个网格,共计86行、24列,建立二维模型。通过研究参考文献及相似案例,最终确定本模型的参数和取值。将参数值输入程序中,对慈湖河流域2013年水质进行模拟计算。与马鞍山实际数据比对后发现,模型输出的水位、流速、水质结果在合理范围内。表明在慈湖河干流建立二维水质污染扩散模型,具有较高的拟合、预测精度和泛化能力,模型及方法可为相关水质预测研究提供参考。此外该模型可与web应用系统集成,应用于水质预警,模拟不同污染负荷情形下水质变化,模拟污染事故发生后不同应急措施对污染情况的改善效果,为污染控制和水环境管理工作提供科学依据。     

鄱阳湖水利枢纽工程对湖区氮磷营养盐影响的模拟研究

运用EFDC模型构建鄱阳湖水利枢纽工程与主湖区的二维模型,使用Delft3D软件划分研究区域网格,并以2010年实测TIN、TP数据为初始条件,模拟水利枢纽运行前后湖区氮磷营养盐的变化特征,验证结果显示TIN 和TP的计算值和实测值吻合较好,证明了模型计算结果的有效性和可靠性。结果表明：水利枢纽运行后,枯水期湖区TIN、TP浓度分别增长2042%和2055%,达到286和044 mg/L,饶河是湖区污染物的主要来源;平水期湖区TIN、TP浓度分别增长1339%和1290%,达到208和018 mg/L,赣江主支与修河的汇流是湖区污染物的主要来源,枢纽对氮磷的影响主要体现在对磷素的控制上;在以松门山为界的南、北湖区,TIN表现出北湖区>南湖区,TP为南湖区>北湖区的变化特征;湖区N/P比值为927,比实测值低291%,磷素污染较重     

Application of a three-dimensional eutrophication model for the Beijing Guanting Reservoir, China

The Beijing Guanting Reservoir (BGR) is located northwest of Beijing and has been an important water supply reservoir ever since the construction of a dam near the town of Guanting in 1954. As a result of excessive nutrients and organic carbon loadings from the drainage basin over the last several decades, the BGR suffers from eutrophication as well as other contamination problems and has not been used as a drinking water supply reservoir since 1997. As a management step to restore the reservoir's water quality, a numerical model was developed based on the environmental fluid dynamics code (EFDC) framework. The model simulated three phytoplankton species based on the observed cyanobacteria, green algae, and diatom concentrations in 2004 for the Yongding arm of the reservoir, which is separated from the rest of the reservoir by a sand bar. The model was calibrated with vertical temperature profiles as well as the observed chlorophyll a and nutrients concentrations in the water column. The calibrated model was further applied to investigate management scenarios, which include reduction in external loadings of nutrients with constructed wetlands, biomanipulation, and transferring water from CeTian Reservoir. All three scenarios can reduce the peak chlorophyll a levels in the reservoir. The background nutrients were high, and reducing the external nutrients was effective only after a reduction in background nutrients after phytoplankton growth. The biomanipulation and water transfer scenarios could also delay the occurrence of the peak chlorophyll a. Because the model was developed based on one year of data, the model can only reveal the short-term effects of applying the management scenarios. Future studies will consider the long-term processes, such as diagenesis, when data are available to predict the long-term effects of the scenarios.     

基于EFDC模型的水乡城镇水网水动力优化调控研究

河流的水动力状态与整体水环境状况息息相关.本研究以同里古镇区水系为例,在数据稀缺,尤其是缺乏水质数据的基础上,通过研究区域实地考察、现场监测、文献调研等方式,确定了研究区域合理的生态流速范围.同时,建立了同里古镇区水系的EFDC水动力模型,并采用情景分析法,对古镇区水系8种不同的调水优化情景进行分析评价.结果表明,当进水泵站以0.42 m3·s~(-1),饮马桥同时以0.5 m3·s~(-1)的流量进水,大东溪桥和会川桥出流口各出流10%,外河闸口出流口出流80%,其余出流口不出流的情况下,同里古镇区水系整体水动力改善条件较好,且大部分河段流速维持在0.05~0.10 m·s~(-1)之间,在同里古镇水系合理的生态流速范围内.这一方案不仅能有效改善同里古镇水系整体水动力状态,且对水质状况的改善,对整体水环境的提升具有良好的促进作用.     

滇池水动力仿真研究

系统地介绍了利用EFDC环境流体力学代码及Matlab软件进行滇池水动力仿真研究的方法,为滇池进一步的水质和沉积物输移研究奠定了基础。     

湖泊水动力模型外部输入条件不确定性和敏感性分析

以我国典型的大型浅水湖泊太湖为研究区域,采用国内外常用的环境流体动力学模型(EFDC),结合拉丁超立方取样(LHS)方法,研究湖泊水动力模型中4个重要的外部输入条件,即3个边界输入条件(出入湖流量、风速、风向)和1个初始输入条件(初始水位),对模型水动力模拟结果(水位、水龄以及流场)的影响与贡献.结果表明,初始水位的设定对模拟全湖水位和水龄产生决定性影响,不确定性的贡献率分别达到85.73%和66.125%,对垂向平均流速影响的贡献率只有3%;风速对表面流速模拟结果影响较大,贡献率达到58.70%,而对水位和水龄的贡献率分别为5.25%和3.00%.在垂向上,各层流速受外部输入条件不确定性的影响规律相似,贡献率排序为风速(55%~60%)>风向(10%~15%)>初始水位≈出入湖流量(1%~5%).因此在模拟大型浅水湖泊水动力过程时,可以根据不同的输出目标能够有针对性地提高外部输入条件的准确度,为提高模型精确度提供有效信息.