平面二维水流-水质有限体积法及黎曼近似解模型

根据研究工程、工业废水及生活污水的水环境影响的需要 ,提出一个平面二维水流 -水质有限体积法及黎曼近似解模型。在无结构网格上对偏微分方程进行有限体积的积分离散 ,把二维问题转化为一系列局部的一维问题进行求解 ,模型具备有限单元法及有限差分法两者的优点。由于模型采用黎曼近似解计算水量、动量及污染物输运等通量 ,不仅提高了数值模拟的精度 ,而且能模拟包括恒定、非恒定或急流、缓流等水流 -水质状态。应用若干理想条件下的精确解对模型精度进行了检验 ,并结合汉江中下游的水质问题验证了模型的实际应用能力。模型计算结果与精确解拟合极好 ,与汉江中下游实测的污染分布带也相当吻合 ,为中线南水北调对汉江中下游水质的影响评价提供了依据。

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。

浅水流动有限体积法/Osher格式的二维水流-水质模拟

应用无结构网格有限体积法 /Osher格式的二维水流 -水质耦合数值模型 ,采用黎曼近似解计算模拟区域水量、动量及污染物输送通量。通过对长江南京八卦洲江段浓度场的模拟计算 ,其结果与遥感卫星图片确定的污染带分布相吻合 。

长江江苏段区域供水水源地水质可达性研究

采用平面水流、水质有限体积法及黎曼近似解模型,在无结构网格上对偏微分方程进行有限体积法的积分分离散,模型具备有限单元法及有限体积法两者的优点。采用同步遥感、水量、水质实测资料对模型进行了率定验证,在对长江水源地、沿江污染源调查以及岸线稳定段分析结果基础上,进行污染源概化以及确定主要研究江段。在对概化的污染源计算出在设计条件下的污染带分布图,并计算出污染带长、宽随排污量变化曲线;在上述研究基础上,分析出长江各水源地及岸线稳定段的水质变化状况。对长江江苏段各主要排污口的污染带进行了计算,并对长江江苏段区域供水水源地的水质可达性进行了研究。

临淮岗工程不同蓄水条件下的水质可达性分析

建立临淮岗工程淹没区在不同蓄水条件下的二维非稳态FVS格式水流水质模型,基于水量、水质同步实测数据对模型进行率定验证。运用所建模型对研究区域水流水质过程进行数值模拟,定量分析了研究区域在最不利条件下对临淮岗坝前水质的影响程度。对不同库容条件下在库区北部农业用水时的库区水质浓度场进行计算分析,结果表明:当上游边界来水为功能区Ⅲ类,临淮岗坝前COD、NH3-N和TP浓度都能达到GB 3838—2002Ⅲ类水质标准;当边界条件为枯水期水质时,临淮岗坝前的NH3-N浓度超标,超标率为28%,COD及TP均能达标。

长江江苏段的水质模拟

将以有限控制体积法(FVM)为基础的二维水流-水质模型应用于长江江苏段流场和浓度场模拟,结果表明:该二维模型是合理的、可靠的和有效的,FVM配合通量向量分裂格式(FVS)是一种高解析度的数值方法。此外,根据流场和浓度场4个特征时刻的分布特点,确定了污染带的最大范围,得到了各排污口排放量与污染带长度之间的相关关系。

大型复杂河网一维动态水流-水质数值模型

建立了非恒定河网一维水流-水质数值模型(THU-River1D),水动力模块利用最近提出的汊点水位预测-校正(junction-point water stage prediction and correction,JPWSPC)法处理缓流河网汊点处的回流效应,采用Preissmann格式离散Saint-Venant方程组,并采用Newton-Raphson方法求解非线性离散方程;水质模块采用分步法,分别求解对流项、源(汇)项、以及纵向离散项,其中,对流项处理采用改进的四阶显式Holly-Preissmann格式。模型无需特殊的河道编码,既适用于树状又适用于环状河网,还适用于潮汐流动。

长江南通段大型排污口退水影响预测

根据长江南通段的水动力、污染物输移特征,建立了平面二维非稳态水流水质模型,并利用实测的水文资料进行模型验证。结果表明,无论是流场的整体形态还是验证点的水位、流速都与实际情况符合较好。以南通市观音山污水处理厂、开发区第一污水处理厂入江整合排污口为研究实例,预测了该排污口在90%保证率下尾水对纳污江段的水环境影响,旨在为该类型河段的排污口退水影响预测提供技术依据。

不同水动力情况下青山湖水环境治理方案研究

根据南昌市青山湖浅水湖泊紊流扰动特性,建立相应的沿水深方向平均的二维平面水流—水质模型.模型在有限体积法框架下应用Osher黎曼近似解进行平面二维水流—水质模拟,理想资料检验表明,模型性能优良.模拟不同调水方案对青山湖水质的改善状况,为城市浅水湖泊水流—水质模拟提供可操作的新途径.

潮汐河口污染带影响因素研究

介绍潮汐河口污染物混合问题的研究现状,建立了应用贴体坐标和有限体积法求解二维水流水质方程的数学模型,并在此基础上,着重研究了潮汐河口水域水力要素及污染物排放特性与污染带范围的变化规律,得到了该水域水深、比降、纵向及横向混合系数,污染物排放量,污染物排放开始时间及污染物降解系数等因素与污染带范围的定量关系,并对各影响因素进行了灵敏度分析。

长江口北支段纳污能力分析

根据长江口北支水流、水质的特点和实际需要,建立二维非稳态水流-水质耦合模型,应用该模型模拟长江口北支的流场和浓度场,计算1000m污染带控制长度下长江北支自海门汤加镇至启东灯杆港江段的纳污能力,结果表明,该江段对COD的纳污能力为3659t/a,对NH3-N的纳污能力为265t/a。

水库甲藻水华与防治效果数值模拟

基于水库甲藻水华的基本特征,选定涡鞭毛藻类的多甲藻为研究对象,建立了一个模拟水库甲藻水华的水流—水质—生态耦合数学模型。采用1996年和1997年两个不同类型的甲藻水华的实测资料对模型进行了验证计算,验证结果表明模型的再现性良好。此外,采用经过验证的模型对水华防治方案(即各种整流膜设置方案)进行了甲藻水华治理效果的模拟预测与评价。

北方地区径流式电站日内间歇性运行对下游水质的影响

北方地区的中小河流枯水期流量普遍较小,径流式电站的日内调节对流量的影响幅度相对较大,对下游河道水质安全造成不利影响。本文以牡丹江石岩电站为例,研究了径流式电站日内间歇性运行对下游河道水质的影响并分析探讨了不同电站运行方式下的水质变化。结果表明:径流式电站日内的间歇性运行改变了下游河道的流量过程,造成了下游水质指标不同程度的波动,波动幅度随着与电站间距的增大而减小;在同样流量条件下,减少发电机组数量,增加发电时长有利于水质指标的稳定,而机组停运期间的下泄流量的增加对下游水质指标影响不大。此外,本文还预测了在建的三间房电站对牡丹江城市江段水质的影响,其影响程度约为石岩电站的10倍,值得关注。