基于二维动态水质模型的长江蕲春段水污染扩散分析

为定量预测非正常排污事故对水环境的影响,应用Mike21FM二维水质模型软件对长江蕲春段沿江排污口正常和非正常排污情况下的污染物迁移扩散情况进行了数值模拟,预测了事故中污染物在时间和空间上的变化规律。结果表明,在非正常排污事故发生后,排污口下游约68 km2的水域面积会受到影响,对该区域水环境影响较大。预测结果量化了污染事故在各时段的影响范围及影响强度,并明确了事故发生时的重点保护对象为排污口下游10.4 km处的蕲州镇饮用水水源地。

基于对流扩散方程的水质预测模型研究

为了实现河流水质的细粒度监测,以对流扩散方程为基础,构建细小水段的水质关系模型,在空间维度上对流域水质进行预测。首先,求解一维对流扩散方程的显示差分解、隐式差分解和解析解(也叫精确解),构建出以一定的时间步长和空间步长为单位的细小水段水质关系模型,并对这些方法的精度进行验证。然后,依据木兰溪的实际水文情况,以某段为例,按照构建的对流扩散水质预测模型,求解该河段中某时刻各个节点的污染物浓度,实现该河段水质的细粒度预测,通过该应用验证隐式差分法具有较高的精度,使用隐式差分法进行空间维度预测具有一定可行性。

缓冲层-复合隔离墙-含水层系统中有机污染物二维运移规律研究

复合隔离墙常用于污染场地的防污防渗工程。针对由土工膜和土-膨润土组成的复合隔离墙,考虑了污染源区有机污染物浓度沿深度不均匀分布及缓冲层的存在,建立了缓冲层-复合隔离墙-含水层系统中有机污染物二维运移理论模型。利用有限差分法对该模型进行了求解。通过对比试验测定结果、已有解析模型和COMSOL软件的计算结果,验证了所建理论模型合理性。在此基础上,研究了复合隔离墙中有机污染物的运移特性。结果显示,相比于一维运移理论模型,二维运移理论模型下复合隔离墙中有机污染物的浓度较低,这是由于有机污染物会通过竖向扩散减慢水平向运移速度。缓冲层存在有助于减缓复合隔离墙中有机污染物运移速率,且缓冲层厚度越大,所定义击穿时间t_(b)越长,墙体外侧总运移通量越小。当土工膜渗透系数从0.5×10^(-12)m/s增大到5.0×10^(-12)m/s时,对应的t_(b)将从172.8 a降低至28.2 a。鉴于隔离墙厚度及其线性吸附系数增大均可显著增强复合隔离墙的防渗效果,可结合隔离墙的吸附性能选定墙体厚度。

不同来水条件下洞庭湖二维水动力水质模拟

为研究不同来水条件对洞庭湖水动力水质的影响,本文构建了洞庭湖二维水动力–水质耦合模型,通过改变模型水动力边界和水质边界过程,模拟并分析了江湖水量交换变化和入湖污染负荷变化下洞庭湖水动力水质的响应过程,研究结果表明:① 三峡运行后三口入湖水量、江湖连接处的水力特性发生变化,进而影响湖区水动力水质的时空分布情况,如10月份三峡进入蓄水期,入湖水量减少,湖区TP、TN浓度整体呈上升趋势,但由于长江干流来水减少,出湖口水力坡度加大,东洞庭湖站至出湖口区域的TN、TP浓度有明显的减少趋势;② 当保持基准年入湖流量过程不变,使入湖污染负荷量整体减少10%时,西洞庭湖北部、南洞庭湖南部区域TP、TN浓度下降幅度较明显,东洞庭湖站6、7月份,万子湖站5、10月份TP将达到III类水标准,东洞庭湖站9月份、小河咀站7~10月份TN将达到III类水标准。

浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染模型研究

从三维对流-扩散方程出发,推导包含底泥污染的水质控制方程,并与浅水流动方程耦合,建立相应的浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染的数学模型。运用伽辽金加权余量法推导出数学模型方程组的有限元公式,开发了实时二维水动力、水质模型。利用模型计算玄武湖混合流、水质动态变化过程,结果与实测值较吻合,从而为浅水湖泊混合流、包含底泥污染的水质模拟提供了一种可操作的新途径。

基于平面二维水质模型的潮汐河流污染源反演

根据潮汐河流的水动力及污染物输运特点,采用二维非稳态水动力、水质模型构造污染源控制反问题,在确保控制点水质达标的前提下,通过对污染源进行反演控制,实现总负荷量最大与污染负荷最优分配的目标。以长江小河口—十二圩段为例,对反演方法进行验证。结果表明,反问题计算结果是可信的。

河流污染二维水质模型研究及RMA4模型概述

介绍二维水质模型常用的模拟手段、建模求解步骤的要点难点,并在此基础上对RMA4水质模型的特点进行详细归纳和分析,最后探讨河流水质模型的未来发展趋势,从而为建立二维河流水质模型进行水质模拟提供一定的思路和依据.

二维随机水质模型在模拟污染带中的应用

利用二维随机水质模型计算了排入河流中的污染物浓度分布,建立了多个不确定因素影响时河流污染带长度及水环境容量的概率分布计算模型。研究结果表明:利用该计算模型对湘江水质进行预测,预测结果与实测数据相吻合,实测值与计算均值相对误差为0.99%～9.12%;该计算模型的概率分布解能够反映任一点的污染物浓度变化,以及在不确定因素影响下污染带的范围和水环境容量随机变化情况。

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。

二维水质模型横向扩散系数的人工神经网络模拟

将人工神经网络的理论和方法引入河流横向扩散系数的理论预测中 ,提出了基于 BP人工神经网络的横向扩散系统预测模型 ,应用国内外河流的实测样本对模型进行训练与检验表明 :该模型用于横向扩散系数的计算不仅可行而且精度较高 。

考虑紊流效应的深度平均二维模型在澜沧江水质预测中的应用

采用可靠的水动力水质模型对水质进行预测是水污染治理的有效措施。常用的深度平均二维浅水模型因忽略了紊流项的影响,难以准确模拟水流运动,会对水质预测造成影响。鉴于此,本研究构建了考虑紊流效应的二维水动力水质模型,以南木冷河汇入澜沧江段为研究对象,分析不同排污情景下的污染物浓度变化。结果表明,构建的二维水动力水质模型在研究区域具有较好的适用性,排污口设置对水功能水质达标存在不利影响。本研究可为澜沧江水环境保护提供科学依据。

考虑热扩散情况下有机污染物在复合衬垫中一维瞬态运移的解析模型

考虑到污染场地内部产热会使得复合衬垫处于非等温分布状态,以土工膜(GMB)+压实黏土衬垫(CCL)组成的双层复合衬垫为例,建立有机污染物的一维瞬态运移模型,并通过分离变量法求解得到该模型的解析解。该解析模型可考虑分子扩散、对流、吸附、降解和热扩散等因素对有机污染物运移过程的影响。通过将解析模型的计算结果分别与热扩散试验结果和已有解析解的计算结果进行对比分析,对所建解析模型的正确性进行验证。基于所建解析模型,以击穿时间为主要参数,通过某一算例分析Soret系数ST、渗滤液水头h_(w)、降解半衰期t_(1/2)和Robin边界常数α对有机污染物运移过程的影响。分析结果表明:Soret系数ST和渗滤液水头h_(w)的增大均会加快运移速率,缩短击穿时间,但当S_(T)不超过0.01K-1或h_(w)低于0.3m时,热扩散和对流作用对运移过程的影响较小;降解半衰期t_(1/2)的增大会缩短击穿时间,增大底部浓度和底部通量,当t_(1/2)不超过100年时,应考虑降解作用;Robin边界常数α的增大会降低底部浓度,延长击穿时间,但不同α下击穿时间的差异相对较小。

河流混合污染物浓度二维移流扩散研究

河流混合污染物浓度移流扩散,采用稳态运移原理构建污染物移流扩散模型,忽略垂向扩散时间的影响,使得分析结果不准确。为此,提出河流混合污染物二维移流扩散分析。根据污染物排入河流后的空间扩散特征,计算污染物在岸边和中心排放条件下的浓度分布,参照水体模型对污染物的影响范围,计算污染物水平和垂向的扩散时间,构建污染物浓度二维移流扩散模型,采用有限体积法求解模型,得到模型的解析解,实现对污染物浓度二维移流扩散过程的分析。实验结果表明,所提方法能够准确模拟污染物浓度二维移流扩散过程,分析结果较为可靠。

一维水质模型对河流污染物扩散的简单模拟

利用一维水质数学模型模拟污染物扩散情况,以此作为管理人员进行应急决策的参考依据。文中一维水质模型用有限差分格式进行离散,然后借助Matlab软件进行数值计算,揭示污染物扩散趋势和影响范围。

长江、嘉陵江重庆城区段二维水质对流扩散数学模型

对二维水质对流扩散数学模型的有限差分解作了较详细的叙述，同时对距离步长、时间步长计算，网格内水深、流速、横向扩散系数的求取也作了简要介绍。

基于大气污染扩散模型的空气污染多维动态可视化表达研究

针对现有空气污染可视化表达方法不能有效集成地理信息、可视化效果差、信息维度低的问题,基于大气污染扩散模型模拟计算结果进行了三维空间空气污染多维动态可视化表达研究,提出了空气污染的多维动态可视化表达方案,详细论述了空气污染研究区域三维地理场景构建、污染浓度值与颜色的映射、基于切片的空气污染表达、基于立方体的空气污染表达、任意垂直线/面的空气污染表达等5种空间污染可视化表达方法与关键技术。最后以珠三角空气污染扩散模拟为例,开发了原型系统,进行了5种时空可视化表达与分析试验。试验结果表明,所采用的技术方案能够有效集成高精度大范围地理信息,能实现较好的空气污染可视化表达效果,能有效反映空气污染的时空分布,可以为空气污染管理人员提供有效的决策支持。

河道立面二维非恒定水温及污染物分布预报模型

通过建立一种立面二维模型 ,考虑自由水面的变化 ,采用全显式的有限体积法模拟了河道流动的水温及悬浮污染物质分布 .该模型适用于大尺度水域中较长期的流动、水温及悬浮物质迁移问题 .通过优化取水口位置高程将水体中污染物质残存总量控制到最少 ,对水库实际流动、水温、悬浮物质分布的模拟结果与实际观测符合良好 .

河流二维水质模型与地理信息系统的集成研究

根据水质预测、管理的不同需求,提出基于二维对流扩散方程的三种水质计算模式:连续点源排放水质模型,瞬时点源排放水质模型,有限体积法求解的数值解水质模型。基于MO进行GIS系统的组件式开发,实现了GIS平台下河势贴体河道二维正交网格的自动生成,解决了二维水体的空间网格离散问题。在此基础上,将三种类型的二维水质模型模块与GIS平台集成,以更好满足水质预测与管理在水质模型计算方式选取、计算精度与实现效率等方面的需求。

二维稳态河流水质模型的河岸镜像问题及其计算机模拟研究

基于二维稳态河流水质模型的河岸镜像问题 ,采用计算机模拟河流污染带的方法 ,对一侧镜像模型和两侧镜像模型进行了分析讨论。根据湖南省澧水某段枯水期的水文参数 ,对一侧镜像模型和两侧镜像模型的污染带进行了模拟 ,发现一侧镜像模型由于忽略了一个虚源而使河流中污染物的浓度分布产生较大的误差 ,从而导致污染带异常 ;而两侧镜像模型考虑了河岸两侧的两个镜像虚源 ,从而很好的反映河流中的污染物浓度分布。因此在河流水质预测评价过程中 ,应采用两侧镜像的二维水质模型。

港湾三维水动力和污染物扩散数值模型

本文提出一种浅海三维污染物扩散数值模拟的方法 .首先建立σ坐标系下的Navier Stoker方程及物质扩散方程 .基于过程分裂法将前者分解为外模式 (二维方程组 )及内模式 (三维方程组 ) ;并且引入窄缝法对变边界进行模拟 ,由此建立三维σ坐标潮流模型 ;并找到σ坐标系下三维污染物扩散方程的差分方法 ,最后建立三维σ坐标污染物扩散模型 .本模式已被应用于厦门海域 ,并对其 2 0 0 2年海水水质 (CODCr值增量 )进行了预测 .应用结果表明 ,这种三维可变边界污染物扩散数值模型能够较好地对具有较大面积浅海滩涂的海区进行水质模拟和预测 .