近红外光谱的水体污染指标COD定量预测模型

针对传统化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)检测存在检测成本高、耗时、易造成二次污染,以及现有检测模型泛化性较差等不足,难以满足水环境实时监测需求的问题,提出基于近红外光谱技术的COD快速无损定量预测模型.实验结果表明,本模型在污水COD光谱数据集上的预测性能,相较于传统机器学习算法和现有其他深度学习算法更优.测试的决定系数(R^(2))和均方根误差(E_(RMS))分别达到0.992 1和27.47 mg·L^(-1),模型卷积层的输出特征可解释性强,能有效表征关键波长点.该预测模型为实际水体COD含量快速检测提供一种新的方法.

基于MIKE11的毛河流域水环境容量计算研究

为分析毛河流域水环境容量,研究了解四川省眉山市毛河流域水质的具体情况。通过调查当地雨量站彭山站2001~2021年的降雨量数据以及2018~2021年毛河水质监测数据获得计算所需水文水质数据,采用MIKE11建立了毛河流域一维非稳态水动力水质数学模型,构建基于MIKE11模拟水文与水质数据用于计算水环境容量的动态模型,在设计水文条件下逐月进行水环境容量进行计算。计算得到毛河流域水环境总容量为COD 878.0 t/a、氨氮86.3 t/a、总磷22.2 t/a。模型模拟得到毛河流域的水质情况,对流域的水污染治理和制定未来水环境保护措施提供依据,用以减少污水排放对毛河的污染。

基于MIKE11模型的长河动态水环境容量分析

为探究水环境容量的动态特征,明晰非感潮河流水体的污染治理方法,选取山西长河为研究水体,针对COD和氨氮两种污染物,采用MIKE11模型与传统一维水质模型法对比分析水环境容量计算结果。结果表明:1)MIKE11模型法下月均水环境容量史村断面COD为7.59g/s、氨氮为-0.09g/s;双河底断面COD为6.54g/s、氨氮为-0.11g/s;川底断面COD为20.89g/s、氨氮为0.21g/s;石淙头断面COD为19.63g/s、氨氮为1.11g/s。与一维水质模型相比展现出明显的动态特征;2)MIKE11模型法能更好的考虑水质现状、水文要素和排污情况等综合因素对河流水环境容量的影响,计算精度更高;3)丰水期水环境容量最大,枯水期水环境容量最小,其大小与流量流速等水文要素有着密切的关系。研究可为长河水环境保护与治理提供新的思路。

基于水文水动力模型的城镇水环境提升关键技术研究

近年来某城镇水污染问题日益突出,为改善城镇水生态环境,拟实施河湖连通工程。河湖连通工程水生态环境改善主要通过截污、引水活水和水生态修复等方法实现,其中引水工程的规模论证是本次水生态环境改善方案的重点。通过建立二维水动力水质模型,分析论证不同引水规模下水质改善、水力特性等评价指标,从而确定合理的引水流量及换水周期。

岷江—横江洪水顶托对向家坝水电站通航影响研究

通航为向家坝水电站功能之一。为发挥电站通航效益,明确电站适宜通航水流条件,前期通过实船试航试验初步确定电站最大通航流量不超8500 m^(3)/s,且最大泄洪流量不超2200 m^(3)/s双控标准。然而,在近年船舶通航实际调度中发现,向家坝水电站通航水流条件除受下泄流量影响以外,还受下游岷江、横江洪水顶托作用影响。通过建立向家坝—泸州一维非恒定流模型,模拟当汛期向家坝水电站依次按4000 m^(3)/s至8000 m^(3)/s各级流量恒定出库时,分别遭遇岷江、横江5~100 a一遇不同典型年洪水顶托后,向家坝水文站水位日变幅、小时变幅情况。得出当遭遇岷江50 a一遇、横江100 a一遇洪水顶托时,向家坝水文站最大水位小时变幅分别达0.55、1.19 m/h,最大水位日变幅分别达7.59、6.87 m/d;且仅当遭遇岷江、横江5~10 a一遇部分工况洪水顶托时,向家坝水文站水位满足小时变幅不超过1 m/h、日变幅不超过3 m/d双控要求,其余工况下水位变幅均超标准。研究成果可为后续向家坝水电站通航调度提供参考。

水库降低水位运行对库区水质影响的预测研究

水库在很多情况下会降低水位运行,在大坝检修或治理时通常也会降低水位。为了定量研究水库降低水位运行期间库区水质的分布及变化规律,采用数值模拟的方法对某水库水质进行了预测。建立了大型水库平面2维非恒定流水动力模型和水质模型,采用该水库实测成果对模型进行了验证,并利用该模型对该大坝治理期间降低水位运行对库区水质的影响进行了预测。结果表明:随着水位降低,库区污染物浓度升高,水质变差;随着水位回升,污染物浓度降低,水质逐渐变好。水库降低水位运行将对水质造成不利影响,因此,在水库低水位运行期间,需严格控制库区污染源,同时加强水环境监督管理与监测。本文模拟结果对于开展水库降水位期间水环境影响的定量预测评价、保护库区水环境具有一定的理论意义和应用价值。

基于日调节非恒定流影响的长江叙渝段最不利通航水位数值模拟

长江上游金沙江、岷江上梯级电站的日调节作用对其下游河道水流运动产生影响,两江水流在宜宾交汇、叠加,两股非恒定水流的耦合使下游河道水流运动规律变得更为复杂。为确定长江干流叙渝段在上游干、支流梯级水库日调节影响作用下的最不利通航的水流条件,建立了兼顾计算精度、效率、稳定性的二维非恒定流数学模型,在确定岷江、金沙江非恒定流代表工况的基础上,数值模拟了下游河道水流参数变化规律。结果表明,洪水传播过程中存在明显的坦化现象,沿程李庄、泸州、朱沱测站水位变幅渐次降低,水流非恒定参数也呈沿程减小的趋势,下游河道水流的非恒定性主要受基流及流量变幅都较大的金沙江向家坝日调节过程影响;进而确定了金沙江、岷江最不利来流条件组合工况。

二维水质模型在污染带长度计算中的应用

三峡水库175m蓄水以后,水流速度减缓,水体的稀释能力将显著下降。为了使库区的水源具备生活用水、工农业供水、航运、景观等多种功能,需要对库区各污染源造成的污染带进行详细的观察,而污染带长度是诸要素中最重要的参数之一。二维水质模型简便易行、具有较高的精确度,可用于污染带长度的计算及预测,是保护水环境的重要工具。

流域水环境管理信息系统及可视化技术应用研究

通过建立苏帕河流域水环境管理信息系统,针对苏帕河流域没有主要经济产业、水质较好的状况,侧重于介绍建立改进的BP神经网络模型对流域的水质进行综合评价.而且通过一维水质模型对流域的水质分布进行了模拟,并将其运用于苏帕河流域梯级电站水环境管理.一维水质模拟结果与实测值吻合良好.结合GIS的图形功能对一维水质模拟的结果进行了动态显示,为水利工程及环境管理部门提供了有效、经济的决策信息.

矿井涌水量预测三维数值模拟

为了准确预测矿井涌水量,保障煤矿安全生产,以鄂尔多斯巴彦淖井田为例,采用地下水三维数值模拟理论和方法,通过对研究区水文地质模型的概化,建立了巴彦淖井田矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产进度,以工作面月回采进度为单位,模拟预测了丰水期和平水期两种情况下,各工作面不同进度期地下水位分别疏降至2煤层底时的涌水量。结果表明:在前10个进度期内,工作面最大涌水量为1 328 m3·h-1,正常涌水量为1 134m3·h-1.实践证明:该方法不但能正确刻画矿井水文地质条件,而且还能将矿井涌水量预测和矿井生产进度紧密结合起来,具有较高的精度。

高含沙水流的紊动粘性系数研究及其应用

基于张红武的“紊流涡团模式”和采用高精度的流速垂向分布表达式,建立起高含沙水流的紊动粘性系数计算公式。应用此公式计算泥沙连续性方程中的泥沙扩散系数,得到了与测试资料相符合的含沙量垂线分布规律;进一步,将建立起的紊动粘性系数计算公式应用于黄河下游平面二维泥沙数学模型中,以封闭水沙控制方程,并选择1982年洪水和花园口至夹河滩河段开展数值仿真,计算出的洪水流量过程、水位过程及主流线等与实测资料基本一致。应用结果表明本研究中所建立的紊动粘性系数计算公式可用于高含沙水流的理论分析和模拟计算中。

温榆河水环境容量分析

针对温榆河的污染现状,根据该河段的水流特性和水文、污染源的调查资料及水质实测资料,应用一维水质数学模型,研究了该河流的水环境容量问题.结果表明:CODCr水质指标除东沙河实际入河量小于其水环境容量外,其余干支流纳污量均大于其水环境容量,超载1倍以上,北沙河和清河下段超载3倍以上;氨氮指标,除东沙河和蔺沟河超载倍数小于2以外,其余干支流纳污量均远远超出其水环境容量,超载5倍以上.因此,要使水体功能恢复,必须采取有效措施削减污染负荷.

基于分期分区控制思想的洱海总磷水环境容量计算

针对现有湖泊水环境容量计算方法中设计条件较为单一的问题,以洱海为例,在建立二维非恒定水动力与水质模型的基础上,基于分期分区的设计思想应用响应系数及分担率的方法,按水资源的时间分布特点划分为丰、平、枯典型年,以风向、湖流、水质分布等实际情况将洱海分为北部、中部、南部等不同分区,计算不同分期分区条件下洱海总磷水环境容量。结果表明,不同时期的水环境容量随水文条件呈现出丰水年>平水年>枯水年的变化态势;从空间分布来看,北三江和苍山十八溪约占洱海总磷水环境容量的70%左右,波罗江次之,约占20%左右,而东部河流仅占10%左右。

福州内河河网精细水流水质数学模型研究

文章在前人研究的基础上,根据感潮河网地区水体的水动力、水质特性,建立了河网一维水动力和水质模型,并进行了模型验证。结果表明水动力模型计算值能够较好的吻合实测值,能正确反映涨落潮趋势,水质模型能正确反映污染物受涨落潮影响在河网内回荡的变化情况。本研究成果对解决福州市水环境问题提供了一定的理论基础,具有一定的指导意义。

盐度分层水域温排水流动特性的三维数值模拟

为了研究盐淡水分层水域温排水的水力热力特性,在物理模型试验的基础上,基于ECOMSED三维非线性水动力模式,在考虑上游径流和潮流共同作用的情况下,对温度和盐度相互影响的水流进行了数值模拟。在对该水域的潮流验证良好的基础上,通过模拟得到了温度和盐度的垂向分布、不同水深处全潮平均温升场,以及涨急、涨憩、落急、落憩四个典型时刻温度场的特征值,与试验值进行比较,分析温盐扩散的机理。结果表明,该数值模型基本反映了非恒定盐淡水交汇水域的温盐输运扩散规律。

基于二维水动力水质模拟下水环境容量的求解研究

由于受到适用条件有限、计算烦琐等方面的限制,目前许多水环境容量计算方法难以得到广泛应用,采用了影响系数法,在二维水动力水质模拟的基础上,以下边界上最大浓度点为控制点,计算区域的水环境容量,并对长江仪征工业用水区的水环境容量进行了计算,得出该河段环境容量为17 969.2t/a。该方法计算简单,且综合考虑了控制点的浓度,污染源位置,河流水文,水力学特性等多种因素,是一种非常有效且值得推广的计算方法,可为该区域水资源保护规划提供依据。

汾河太原段纳污能力计算

选取COD、氨氮为污染物指标,采用一维水质模型对汾河太原段进行纳污能力计算,对汾河太原段污染情况进行了分析并提出了治理建议,为太原市加强水资源管理与保护提供依据。

三维非恒定流水环境实时数学模拟方法

本文采用Patankar 提出的控制体税法和乘方律插值分布,建立了无条件稳定、收敛的三级非恒定流水环境实时数学模型。文中提出了“分离表层水体”的方法,较好地解决了复朵的边界地形和自由表面的非恒定运动等问题;采用顺序解法节省了计算所需的内存量及加快了求解速度。该模型在珠江口东侧水域得到了广泛的应用,效果良好。

南门河水环境容量的确定

在搜集水文水质等参数的基础上,利用"水环境容量分析系统"提供的一维水质模型,对南门河的水质现状进行了评价,并采用正向方法进行了河流水环境容量的计算。结果表明:由于河流本身流量不大,导致在现状排污条件下,水体水质严重超标,必须对该河流进行总量控制。

基于水动力模型的防洪工程水环境影响分析

文中通过建立福州闽江河段水动力二维模型,对闽江北港南岸防洪工程对水文情势、盐度上溯、水质变化等的影响进行定量计算。结果表明:工程对闽江南北港分流比几乎没有影响,整体水动力条件变化极小,工程前后南北港污染带分布基本没有变化,工程具有较好的环境合理性。