河流—大气系统两种湍流运动耦合的探讨

在天然河流大尺度紊动结构研究的基础上，同时应用水文气象和近地层大气湍流结构的有关研究成果，以大型水利工程对生态环境的影响为背景，以河流—大气为整体体系，探讨两种湍，流运动的各自特征及两者的耦合，并根据动量传递理论提出了稳态情况下一种简单的耦合模式方程与解法。可为大型水利工程对当地水文气候和水资源的影响评价提供一个方面的理论依据，帮助流域生态环境的保护与改善，增强水利与水资源可持续性发展能力。

河流拦蓄对水资源的影响

河流是水文循环的一个组成部分，流域作为生态环境系统已被河流研究工作者采用，自七十年代后，科学家们对于河流生态环境问题的研究迅速发展，开始认识到河流拦蓄后可能对流域生态环境产生影响的严重后果，特别是在长江大河的干流上修建高坝大库可能对生态环境造成不可逆转的变化，甚至使河流“连续性定律”遭到破坏，物质流和能量流是影响生态系统的最重要因素，气候为这一系统的形成与演变提供动力和水，河流拦蓄后产生显著影响表现在水资源时空分布发生变化，水库上游降水量减少和入库径流量减小，而且拦蓄规模越大，减小的幅度也越大。本文根据作者所能掌握到的资料进行统计分析，对减小的事实和不同意见的争论进行客观评价，对产生的原因从环境河流动力学的基础理论角度进行尝试性探索，以望引起科技界的注意和开展进一步研究。

天然河流中污染物排放远区浓度分布的数值计算模型

本文建立了一个适合于自然河流中污染物排放的远区计算模型。该模型的计算特点是将流场和浓度场分开计算 ,即所谓“非偶合解”,运用 SIMPLEC方法计算了流场 ,用改进的QUAL—IIm和 QUAL2 D方法计算了浓度场。该模型应用于长江汉江仙桃段 ,其计算出的流场和COD浓度场与实测值基本一致。

天然河流中大尺度紊动结构的观测分析与雷诺应力计算

本文在作者以往关于天然河流中大尺度紊动理论研究的基础上 ,进一步采用多普勒三向流速仪 ,在长江干流某水文测流断面开展了大尺度脉动流速观测试验 ,根据大量的观测试验资料 ,分析了天然河流大尺度紊动结构和内在规律 ,并详细计算了雷诺应力。

天然河流中远区污染物浓度分布数值计算模型

建立了一个适合于自然河流中污染物排放的远区二维深度平均计算模型．模型运用了自然河流中的大尺度湍流模拟理论，在离散过程中采用了上风格式、Ｐｅａｃｅｍ ａｎ－Ｒａｃｈｆｏｒｄ 交替格式和Ｄｏｕｇｌａｓ 交替格式．在国内多条大、中。

自然河流中污染物排放的一种远区计算模型

建立了一个适合于自然河流中污染物排放的远区二维深度平均计算模型,此模型采用了自然河流中的大尺度湍流模拟理论,在离散过程中采用了上风格式及Peaceman-Rachford交替格式和Douglas交替格式,并应用于国内多条大、中、小型河流的污染物排放计算中,取得了广泛的成功。

一种自然河流的流场计算模型

根据计算污染场的实际需要，建立了一种适体坐标下深度平均的ｋε模型，并用它计算了汉江仙桃段的流场，取得了与实测值基本一致的计算结果．

三峡坝区河段水流与大气湍流运动相互影响探讨

在三峡坝区河段的水流紊动结构、近地层气象条件与地面三维风脉动观测分析的基础上,针对大型水利工程对小流域水文气候的影响,以河流-大气为系统,研究水流、大气湍流运动的特征及两者的相互影响,提出了以河流-大气为系统的耦合模型,并探讨了耦合模型的求解。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 五、河流溶解氧模型改进

确定一条河流中DO水平的方法是Steeter-Phelps微分方程组的解。经多次修正已能全面反映一条河流中DO水平的来笼去脉过程。这过程代表需氧物质,主要含碳类的生化需氧量（BOD）及氮需氧量（NOD）同河流中氧来源的相互作用。对BOD-NOD-DO方程系统已有广泛的研究,而且仍然是水质研究的主要手段。由于模型所需的数据很容易得到,故可应用于大多数情况.模型结构可以归结为:（1）BOD和NOD可分别根据K1和K4得到;（2）复氧提供DO。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 七、水质水量综合评价模型

综合评价模型由两部分组成,一部分为水质污染强度-污染历时-污染范围评价,另一部分为水量评价。分述如下。 (一)河流水质污染强度-污染历时-污染范围评价在图7-1中,给出了河流水质污染强度-污染历时-污染范围评价方法的基本程序.人们熟知的步骤解释从略,仅就污染历时与范围的评价方法作一说明。

同化容量与数学模型 第一部分 同化容量 三、寄希望于搞好水质规划

在我国,长期以来围绕水污染防治工作产生的种种争论,实质上都可统一于水质规划的各个层次上。例如浓度控制标准与总量控制标淮之争,实为流域规划应做出的结论;例如水质评价与水处理工程何者为重之争,实为流域与设施规划两个层次的内容;例如系统规划与传统的给排水工程设计谁能解决问题之争,实为流域、区域规划与设施规划不同要求的反映;又如水利部门对利用同化容量的不放心感。

同化容量与数学模型 第一部分 同化容量 二、从长江干流看我国开发同化容量资源的前景

长江干流主要污染源排放情况,根据1982年统计资料列于表2-1。对仅次于南京的第二大污染源武汉及其影响江段作进一步分析,武汉段主要排污口监测资料列于表2-2。在每日196万吨废污水注入长江的情况下,武汉江段1979—1981年断面水质监测数据见表2-3。值得注意的是,对照断面沌口上游Ⅰ号点,与控制断面下太古Ⅱ号点。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 八、非点源污染负荷计算模型

1、城市径流模型世界各国在城市径流的研究工作中,总结出分析模型、统计模型、半经验模型等多种型式。由于统计模型和半经验模型需要大量的数据校准,只适合易于获得资料的地区使用,有较大的局限性。唯分析模型通用性较强,特别是其中的暴雨模拟模型,建立模型的思路颇为可取,有广阔的发展前途。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 九、完全均匀混合模型

完全混合水质模型是以化学工程的概念,根据质量平衡关系导出的数学方程式。对于河流的完全混合的单元系列模型,就是把一条河流想象为一系列串接的水槽,每个水槽视为一个单元。假定每个单元中物质都是完全混合的,对每个单元建立一个质量平衡关系式,一条河流如果有n个小单元的话,就有n个平衡方程式,

同化容量与数学模型 第一部分 同化容量 一、必须重视开发同化容量资源

同化容量(assimilating capacity)的研究与利用,已成为世界各国防治水污染的基本对策。围绕同化容量的定量计算,70年代以前,国外水质模式的研究曾出现飞跃。以优化利用同化容量为目的,水质规划技术的发展日新月异。近年来,对排放口区域污染物混合、输移特征的描述,要求日趋精确,又导致了传统水力学学科向环境水力学领域开辟新境.水污染的现实需要科学理论去进行防治实践,成功的实践。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 六、随机模拟枯水径流过程(解集模型)

水文时间序列的随机模拟不是简单地、机械地再现已发生的水文过程。模拟的目的是寻求以最大后验概率产生现有实测序列的变量总体。这样的总体不只是为各种水资源系统的规划设计提供更多的依据,更主要的是构成了各种水资源系统模拟中的一个重要环节,为各种系统优化问题提供了一种重要手段。随着计算机科学的飞速发展,计算机模拟这门新兴学科也随之崛起。

同化容量与数学模型 第二部分 数学模型 四、水质规划中的数学模型问题——代序

水质规划是水质管理科学化的具体体现,故应加强水质管理研究。水质管理研究不同于水质研究,它不仅涉及到一个局部水域的水质研究,还涉及管理结构的研究,并进一步落实水质研究中已鉴定的水质问题的解决方案。因此,水质规划研究中应用的数学模型,其功能主要体现在设计某些将来条件,这些将来条件是根据已出现过的各种水文、水力学、水质条件和可估计到的未来变化范围得出的。在很多条件下,数学模型虽然得不出准确的绝对值解。

深圳市河流水污染治理与雨洪利用研究

在深圳市水污染治理已有规划研究的基础上,以三条跨界河流为例,根据饮用水源地功能和交接断面水质目标,研究通过流域产业结构调整及控制人口增长,提高污水收集率和处理率,同时采取流域径流调节、污水资源化、枯季补水增容、人工湿地系统净化、干流河道渠化与生物生态技术等一系列措施,治理河流水污染问题。利用河流水质模型QUAL-Ⅱ,对多种措施进行论证和优化,使原规划治理方案进一步得到完善。结果表明,在采取90%以上截污率截污、干流渠化和滞留塘技术、枯季补水、污水处理后不排入河流或经深度处理达GB3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水质后排入河流几项措施的情况下,可同时实现河流水污染治理和雨洪资源利用的目标,彻底改善深圳市水环境质量,缓解"水资源难以为继"的约束。