基于EFDC模型的表面流人工湿地水力性能和净化效果影响因素分析

为探究长宽比、水深和水力负荷对表面流人工湿地水力性能和净化效果的影响及其定量关系,采用EFDC(environmental fluid dynamics Code)模型建立表面流人工湿地水动力-水质耦合模型并对模型进行率定和验证,基于构建的模型设置3因素6水平的全因子模拟试验,通过分析216组试验结果研究湿地长宽比、水深和水力负荷及其交互作用对湿地水力性能和净化效果的影响,进而采用多元非线性回归模型将多因子影响与7个评价指标之间建立定量关系。结果表明:长宽比、水深和水力负荷之间的交互作用对水力性能和净化效果均有显著影响(P<0.05)。构建的参数与评价指标的回归模型说明水力效率、有效容积率和莫里尔离散指数与长宽比呈指数相关,总氮浓度去除率与水深呈指数相关,回归方程的建模决定系数均大于0.9,经试验数据验证的相对误差在20%以下,说明模型是可靠的。研究可为表面流人工湿地设计和运行提供依据。

基于EFDC模型的靖江河道多码头开发段溢油事故综合污染风险分析

基于环境流体动力学模型EFDC模拟了长江靖江开发段6个码头溢油事故下油膜漂移路径,提出了溢油污染风险评估方法,计算了多码头溢油事故的污染风险指数分布及其对保护区的综合污染风险指数。结果表明:码头位置和周围流场影响油膜的漂移路径;急流区溢油事故产生的油膜峰值迁移速度快,影响距离长,而缓流区溢油事故产生的油膜聚集程度高,影响时间长;多码头溢油事故产生的污染风险主要分布在各油膜路径的叠加区域,在开发段中部至下游末端形成强等级污染风险带,综合污染风险指数约为1.6;风险带主要影响W1保护区,应在高风险区域提前采取应急防范措施。

基于EFDC模型的旁侧湿地对河道水质影响研究

以山东省东营市某河道治理工程为例,利用EFDC模型模拟采用旁路湿地进行处理后河道水质的变化情况,论证采用旁流湿地是否可以使水体水质稳定达到地表水Ⅴ类标准。结果表明,研究段内各点的COD和氨氮浓度在30d后基本达到地表水V类标准,说明旁侧湿地净化措施的实施对河道水质具有较好的效果。

基于正交设计及EFDC模型的湖泊流域总量控制——以滇池流域为例

构建了基于正交设计-水质模拟-方案评价的污染物总量控制方案的方法体系,并应用于滇池流域.选择TN、TP作为总量控制指标,将滇池流域划分为6个子区单元,通过设计5水平(0%,5%,10%,15%,20%)6因素的正交试验表,得到25种不同削减方案;耦合EFDC模型模拟得到25种不同削减情景条件下湖泊水质的TN、TP浓度分布,计算各方案综合营养状态指数(TSI),筛选符合中度富营养化标准(60<TSI(Σ)≤70)的方案,引入数据包络分析(DEA)计算各方案的效率得分,得分最高的方案为最优削减方案.研究表明,滇池的叶绿素a平均浓度与TP平均浓度具有极强的相关性,最优方案下滇池流域6个子区TN、TP在原排放量的基础上,削减比例均为20%,15%,10%,5%,0%,20%.

基于EFDC模型的河道型水库藻类生长对流域污染负荷削减的响应——以广东长潭水库为例

将环境(EFDC)模型应用于广东梅州的河道型水库——长潭水库,经过模型的验证,建立长潭水库水生态数学模型,模拟出水库在现状污染负荷下的藻类生长情况,以叶绿素a浓度为指标,研究水库在丰水年与枯水年富营养化改善程度对不同流域污染削减方案的响应关系.结果表明:现状污染负荷削减10%,在丰水年库尾、库中和库首点位的叶绿素a平均浓度分别降低13.99%、12.00%和10.35%;枯水年3个代表点位叶绿素a平均浓度分别下降8.42%、5.63%和2.10%.污染削减20%的情况下,丰水年3个代表点位的叶绿素a浓度分别降低26.78%、19.25%和17.04%,枯水年对应的降低幅度分别为11.72%、7.97%和5.12%;库尾地区表现出河道的特征,在污染负荷削减的情况下藻类生长能够受到有效遏制,库首地区则表现出湖泊的特性,枯水年这一特征表现更加突出,污染削减20%的情况下,叶绿素a的平均浓度仅降低5.12%.

基于EFDC模型的人工湖水质保障最佳运行方式研究

以石家庄市正定湖为例，基于EFDC水环境数学模型确定引水规模，分析风场因素对人工湖调水置换效果的影响，并根据不同风向、风速的风场叠加后湖区水龄模拟结果，探明最有利于调水的外部环境条件：正定湖最佳引水风向为偏北风，风速为5m／s时，实现80％水体交换需要2～3d。

基于EFDC模型的天镜湖水动力优化调控方案研究

太仓市天镜湖以长江水为水源,补水量只能维持蒸发渗透水量,湖水基本不动,水体极易处于高度富营养化状态。针对该湖现有问题,利用环境流体力学模型(EFDC模型)建立了天镜湖的三维非稳态水量、水龄、污染物颗粒追踪数学模型,对天镜湖水动力优化调控方案进行了模拟(模拟内容包括水位、流速和水龄)。模拟结果表明,通过浏河闸开启向天镜湖引水能够在一定程度上加强湖入口和中心区域的水体流动性能,且浏河闸开启的时间越长效果越好,但引水对天镜湖内部(远离入口处)区域的水动力无明显的改善作用;在西南风条件下,开启浏河闸引水对湖区的水动力改善效果最好;在现状条件下,湖区中存在多处水体交换差的区域(集中在湖周边和远离入口的地方),可能成为天镜湖潜在的水体富营养化高发区。

基于EFDC模型的汤河水库污染物质扩散模拟

目的 模拟水库区域可能发生的累积性污染物质及突发风险事故泄露的污染物质在水中的扩散,预防水源地危险事件发生,保证居民饮水安全。方法 基于汤河水库已有数据及实测水文水质数据建立EFDC模型,并对汤河水库的水体状态进行动态模拟,验证模型的可行性。基于EFDC模型建立库区水动力水质模型,分析针对性模拟污染物在典型年的扩散情况。结果 对TP和NH_(3)-N进行6个月模拟,丰水年对出水水质影响较大,会造成出库水水质超过地表水Ⅱ类标准;枯水年对出水水质影响较小,6个月后TP和NH_(3)-N超标水质距离水库出水口分别为6 960 m和7 600 m;平水年6个月后TP和NH_(3)-N超标水质距离水库出水口分别为1 700 m和3 850 m。对污染物质泄漏情况模拟,事故发生0.25 d污染物扩线极快,在2 d后迁移速度逐渐下降,5 d后污染物迁移600 m,当突发性风险事故发生后94 d时,扩散至水库出水口,但出水口最高污染物质量浓度低于0.000 3 mg/L.结论 建立的EFDC模型对污染物质可以进行有效地模拟,扩散的污染物质会长期影响水库水质,因此需及时对污染物质进行处理,避免对城市供水产生影响。

基于EFDC模型的明湖水库水质数值模拟及预测

基于EFDC 模型,以支鱼港补水闸和大尖退水闸实测流量、水质、水位为计算边界,模拟并探讨了明湖水库库区水体在静置期和交换期的水质情况.结果表明：库容较大时,库区水体水环境容量较高,水质浓度的增加幅度较小;COD浓度随水体静置时间增加的幅度较NH3-N 低;在水体静置期,库区水体停留时间以27～ 30 d 为宜;明湖水库运行期间,通过支鱼港补水闸、大尖闸与大冲闸联合调度运行,相机换水可有效保证库区水质安全.

基于EFDC模型的滇池外海流场及温度变化研究

利用EFDC模型模拟滇池外海2014年12个月的流场及温度变化过程。通过对湖体流场变化过程的研究发现,在浅水湖泊中,湖体流场主要受风驱动作用,在河口处主要是受河流驱动作用。对温度参数进行率定,EFDC模型能够较好地模拟滇池外海的水温变化过程。通过分析与水温相关的敏感参数发现,在浅水湖泊中,太阳短波辐射中快速波所占比FSWRATF和水体中太阳短波辐射的慢速衰减系数SWRATNS,以及水体中太阳短波辐射的快速衰减系数SWRATNF的变化对水温影响不大,对流热传递相关系数RCHC的变化对湖体表层温度的影响较明显。在此基础上,对水温分层进行研究发现,浅水湖泊水温在垂向存在分层,分层情况呈季节性变化。

基于EFDC模型的滇池水质模拟

从应用层面介绍EFDC模型的主要编程原理和数据结构,以及主控文件、初始化数据、气象和负荷数据以及模型输出的内容和结构。利用1988、1989年的负荷数据和观测资料,对滇池水质进行了模拟。结果表明,模型的水动力模块模拟结果与实际情况较接近,水质模块的模拟结果尚可接受,模型实用程度的提高有赖于基础数据的积累。

基于EFDC模型的长江下游码头溢油风险预测

为了更有效地预测溢油事故,建立了基于EFDC(environmental fluid dynamlics code)模型的长江下游南京段码头溢油事故影响的预测模型。研究结果表明:构建的二维水动力模型能够较为准确地反映研究区域风场、流场、复杂地形条件综合影响下长江溢油扩展和迁移运动的整体规律,油膜在研究区域降解较慢,溢油发生在落急时刻和西风风向时,油膜更早向下游扩散,对下游保护区的污染更严重。

基于EFDC模型的尾水回用于城市景观水体优化计算

以昆山市内蓬朗污水处理厂深度处理后的尾水回用于城市景观水体夏驾河为例,以环境流体动力学模型(environmental fluid dynamic code,EFDC)构建的夏驾河三维非稳态水量模型为基础,考虑经济、社会、环境等多方面的效益,构建目标函数,研究6种设计情景下尾水回用的综合效益,确定污水处理厂尾水回用的最佳运行方案。结果表明,从经济、社会、环境效益最大化的角度出发,昆山市夏架河尾水回用最优方案为:出水口选为距太仓塘4.5 km处,排水方向为吴淞江,回用流量为3.4万m3/d。尾水回用于景观水体可以有效改善水体交换,蓬朗污水处理厂尾水入河位置及回用量流量直接影响夏驾河换水周期以及夏驾河水质的好坏。

基于EFDC模型对鄱阳湖湖面面积的推算方法

鄱阳湖是中国最大的淡水湖泊,水位与面积是湖区生态系统中的重要参数.主要研究鄱阳湖水位与面积的数学关系,以便用水位来快速推求湖面面积.利用美国EFDC水动力学模型对典型年份面积进行模拟,得出逐日模拟面积,而后根据康山、棠荫、都昌和星子4站实际水位与模拟面积建立数学关系,最后使用遥感数据对模拟面积进行验证.结果表明,典型年份鄱阳湖水位与面积具有高动态性,平均相对误差为4.14%,模拟面积与实际面积误差较小.

EFDC模型的GIS可视化研究

为研究EFDC模型的GIS可视化,采用EFDC模型对恩县洼蓄滞洪区二维洪水演进过程模拟,根据工程实际需要改进EFDC模型输出项,输出洪水历时等EFDC模型原来未涉及的输出项,并将EFDC模型与GIS耦合。通过与EFDC模型展示效果对比,GIS平台的展示效果明显优于EFDC二维网格展示效果,能更好地模拟二维洪水演进过程,为蓄滞洪区防洪评价、防洪决策、抢险等提供技术支持和研究方法。

基于EFDC模型的松花江哈尔滨段突发水污染事故预测模拟研究

近些年,我国的突发水污染事故频发,松花江哈尔滨段作为哈尔滨市重要的水源地,沿岸的污水处理厂及化工企业众多,存在着突发水污染事故的风险,因此,对可能的突发水污染事故进行预测预警研究具有重要的现实意义.基于EFDC模型建立了松花江哈尔滨段突发水污染事故二维预警模型,分别预测了枯水期、丰水期污染物对主要断面的影响时长和污染物在江面的迁移过程.结果表明:经过实测水位及水质数据验证后,模型能够较为准确的反映污染物质在研究区河段的扩散变化过程.以哈尔滨市某污水处理厂污水污泥泄露为例,得出主要断面COD浓度峰值及污染带持续时间,枯水期何家沟口下、阿什河口下、呼兰河口下及大顶子山断面受污染物影响的时长分别为13、52、59、72h,丰水期污染团停留的时长分别为19、30、43、51h.枯水期及丰水期整个江面受污染时常分别为128h和70h.模拟结果为松花江哈尔滨段突发水污染事故的应急预警及区域水环境管理提供科学依据.

基于EFDC模型的湿地生物塘水质净化效果模拟与优化设计

为研究湿地不同生境生物塘水质净化效果,筛选最佳生境的设计方案,以山东省鱼台县惠河湿地项目为背景,基于环境流体力学模型(EFDC模型),建立惠河湿地范围内的水动力、水质数学模型,并根据生物塘水动力、生物特征和物理形态等因素构建目标函数,进行综合赋分,对湿地中生物塘进行优化设计。结果表明:不同生境生物塘对水质有不同程度的改善作用;水体交换程度适当,生物丰富度大,岸线长,偏离主流的生物塘对水质的净化效果佳。研究筛选出的生物塘生境可为湿地修复与水质改善工程提供参考。

基于EFDC模型的小浪底水库水温研究

准确预测小浪底水库的坝前水温分布对减免水库下泄低温水对下游灌区农作物和水生生态环境造成不利影响有重要意义。利用EFDC模型建立了小浪底水库水温模型,分3种工况(丰水年、平水年、枯水年)对小浪底水库水温进行模拟。模拟结果表明,3种工况下库区坝前水温在11月、12月、1月、2月、3月无明显分层现象,上下层水温相差在1℃之内;4月至10月水库水温出现分层现象,上层年内变幅大,下层年内变幅小;尤其7月份,上下层水温相差可达到12℃左右;小浪底水库建成后垂向有较好的水温分层,水温随着水深的增加逐渐降低。将模拟计算的水温结果与实测水温值进行对比分析,结果表明,EFDC模型用来模拟库区坝前水体的水温分层情况比较理想。

基于EFDC模型的排污口水质影响分析

入河排污口设置论证工作对于防治水污染,保护水生态环境具有重要意义。入河污染物排放在水体中的迁移扩散以及对水体的影响范围和程度是排污口设置论证的重要流程之一。以江苏港城污水处理厂三期扩建工程为例,考虑尾水正常排放与事故排放的4种工况,采用EFDC模型模拟评价了区域设计条件下尾水排放产生的各污染因子的浓度增量以及对周边水功能区的影响。结果表明:EFDC模型对入河污染物的扩散过程模拟精度较高,模拟成果合理,基本反映了排污口污水排放对所在江段的水质影响情况,可作为排污口设置论证的参考依据。

EFDC模型在三白荡二维水流数值模拟中的应用

阐述环境流体动力学模型(EFDC)的基本原理,结合苏州市吴江区三白荡的具体情况建立水流模型,讨论模型参数的设计、预测方案的选取,并对模拟结果做出具体的分析。分析结果显示,模型对三白荡的水流模拟具有较强的实用性,与实物资料吻合较好,不仅反映了湖泊的水流联系情况,而且显示了湖泊岸线受风浪侵蚀、出入湖水量分配情况。模型为湖泊岸线设计、环境容量研究、陆地污染物排放控制提供较强的技术支撑。此外,模拟结果对研究太湖流域类似三白荡的浅水湖泊水动力过程具有较强的借鉴意义。