澳大利亚基于GIS的水质水量模型研究

采用地理信息系统(GIS)进行野外数据采集和水质水量模拟,是对传统的流域水质评估方法的改进。对澳大利亚新南威尔士州威廉姆斯河应用GIS进行数据采集的情况作了介绍。该技术应用便携式电脑、无线通信和互联网技术进行地形、环境方面的样本采集,将采集的数据与历史数据相结合,可以用于建立流域水质水量模型,以便在大范围的流域一级模拟水量和水质。研究的目的是确定和评估威廉姆斯河流域点源和非点源污染对水质的影响。采用历史数据对基于美国流域管理软件BASINS的模型进行校验。研究结果表明:短历时、大范围的GIS野外数据采集是促进流域模型研究的有效方法,尤其是对于测站稀少、历史数据不足的地区;数据采集和模型拟合相结合是实现水质水量模型野外数据实时采集的重要步骤。

合肥市南淝河基于水质水量响应模型的生态基流研究

生态基流是维护河湖健康的重要因素,生态基流的计算方法各有不同,为优化生态基流计算的方法,文章采用水质水量响应模型法进行研究,该方法综合考虑水量、水质及生态条件等要素,能更好反应河道在不同工况、不同降雨条件及不同时段生态基流的需求,通过模拟成果对比分析,该方法计算成果较为可靠。该研究是对生态基流计算方法的创新,为科学确定河道生态基流规模,制定生态补水实施保障方案提供依据。

基于B/S架构的水量水质模型系统在城市面源污染模拟中的应用

城市面源污染已逐渐成为我国城市水环境污染的主要污染源,其影响因素多、随机性强、污染源分散、治理难度较大,因此众多学者将城市雨水径流及其产生的污染物迁移规律作为城市水环境研究的重点。本文分析了国内外城市雨污分流典型区域的水量水质模型适用性及易获取性,选取集成SWMM模型,实现浏览器/服务器(B/S)水量水质模型应用,可为城市面源污染水量水质监测点位布设及污染物迁移分析提供技术支撑。

基于水质水量耦合模型的湟水西宁市段生态流量计算及模拟分析

考虑未来枯水期湟水生态流量、水质将面临不稳定达标风险,提出量化计算与数值模拟相结合的方法确定满足水质水量目标的湟水西宁市段生态流量。基于实测流量、断面、污染源等现状调查及分析,采用不同频率最枯月平均值法、改进年内同频率展布法、生态水力半径法3种方法计算了湟水西宁市段生态流量,并与Tennant法的计算结果进行合理性分析比较。利用MIKE11水动力和水质模块构建了水质水量耦合模型,利用率定后的模型,以COD、NH3-N作为主要污染物指标,通过模拟不同生态流量下泄过程,分析了3种计算方法对应的下泄方案对湟水西宁市段水质的影响,优选出合理的生态流量的下泄方案,得出了满足水质水量需求的湟水西宁市段生态流量,为湟水西宁市段的水生态保护及区域水资源配置方案提供理论支撑。

基于水量水质耦合模型的南明河水环境治理方案研究

为改善贵阳市南明河枯水期流量小、水质污染严重的问题,利用MIKE11软件对南明河研究河段构建水质水量耦合模型,结合实测水文、水质数据对模型进行了参数率定与验证,所得模拟值与实测值吻合良好。应用所建立的模型预测不同花溪河水库调水量下河道主要水质指标的变化,分析生态补水与污水厂提标联合治理方案对枯水期关键断面水质的改善效果。结果表明:NH3-N浓度净化稀释所需调水量是造成水质达标所需调水量大的主要因素。提高污水厂NH3-N排放标准,从根源削减NH3-N排放,提高以清释污效率,是改善南明河水环境污染的关键。

基于MIKE11的白莲泾区域水量水质模型研究

为保障世博园区水安全、研究河网水力要素的时空变化过程及感潮河网水动力变化特性,应用MIKE11水环境模型软件,构建并改善了白莲泾区域水量(水文、水动力学)水质模型,并对模型进行重新率定、验证,所得计算值与实测值吻合较好。应用模型模拟了"6.29大雨"白莲泾区域的河道水量水质,提供了最优的泵闸联动调水方案。可为制定、优化调水方案和建立水资源环境管理决策支持系统提供科学依据。

基于DEM的水量水质模型算法

为使水量水质模型标准化、模块化,更方便、快捷地跟地理信息系统耦合,提出一种以DEM为计算网格,纳入对DEM进行前处理的GIS(Geographic Information System)算法,采用同位网格布置变量,使用有限体积法离散方程,SIMPLEC法求解运动方程的新水量水质模型算法,并详细论述了该算法在使用DEM后,在水体识别、边界生成、初边条件、动边界处理和代数方程组求解等方面的处理方法.最后,将该算法应用于三峡水库突发性水污染事件应急响应系统的水量水质模型模块,证明该算法准确可靠,可与GIS系统从网格层次无缝耦合,在资料输入时能省略前处理步骤,系统能快速移用于不同的水域,具有较大的实用价值.

基于生态的城市河流水量水质联合调度模型

针对城市河流河道淤堵、过流能力下降、水质恶化、生态环境破坏等问题,根据城市河流的基本特点和功能,从满足城市河流生态需水量出发,建立了基于生态的城市河流水量水质联合调度模型,模型中水流运动方程和水质模型分别采用圣维南方程和一维对流扩散模型,并分别采用Perissmann四点隐式离散法和有限控制体积显式算法进行求解.将该模型应用于郑州市七里河水系的闸坝生态调度,分析不引用黄河水和引用黄河水2种方案下生态需水量调度效果.计算结果表明,在引用黄河水量的情况下,河道生态需水量能基本满足要求,而在不引黄河水的情况下,其生态需水量无法满足要求.基于生态的城市河流水量水质联合调度模型可为城市河流水量水质联合调度方案的制订、河流生态修复提供技术支持.

河网概化密度对河网水量水质模型的影响研究

河网地区河道结构复杂,大小河道纵横交错,加上潮流的影响,流量和流向都是随时改变的。在对河网地区水量水质进行模拟时,一般要求对水系进行必要的概化处理。而河网概化密度的大小将对水量水质的计算结果产生影响:当被概化河道水质特征、纳污量悬殊较大时,模拟结果难以反映具体河道的实际情况;被概化河道水质模拟的偏差,还会造成概化河道下游的模拟偏差。

基于水量水质模型的高邮湖控制断面污染源解析

湖心区及近大汕退水闸断面是高邮湖重点控制断面,水质考核目标为Ⅲ类,2011~2015年水质监测结果显示TN、TP尚不能稳定达标。通过河网水量水质模型构建及模拟,得出影响高邮湖控制断面水质的主要污染源的比值及排序,为锁定重点削减对象、改善高邮湖湖体水质、制定断面达标规划提供了科学依据。

感潮河网水量水质模型及其数值模拟

本文研究了感潮河网水量水质数学模型——Hwqnow模型。该模型不仅反映了感潮河网的水流、水质复杂多变的特点,而且反映了感潮河网水体受各种因素影响下的水量、水质变化规律,尤其是反映了感潮河网水体分别处于好氧、缺氧、厌氧状态下的各水质组分间相互制约、相互影响的变化规律。模型的参数都是在分析机理的基础上通过实验室和现场实验得到的。在计算方法上采用有限体积法对水质基本方程数值求解,物理概念清晰,通用性强,计算稳定收敛。经实测资料审定和验证,取得良好的结果。该模型已用于为改善上海浦东新区河网水环境而进行的调水方案研究以及浦东新区水利一期工程对改善新区水环境的研究中。

多水源补给的宿迁市黄河故道水量-水质耦合优化调控

为了实现黄河故道水量和水质双重保障目标下的耦合优化调控,需要综合考虑水量补给渠道、水质改善目标、经济成本和技术难度等多重因素。研究基于黄河故道11级梯级蓄水工程和骆马湖、中运河、洪泽湖对黄河故道的补给关系,充分利用和优化分配周边水系水源,通过建立水量-水质耦合模型,开展多种水资源配置方案的数值模拟与方案比选,提出多水源补给的黄河故道优化调度方案。结果表明:在“高水高用、低水低用”的基础上每月增加小额生态补水量(0.42亿~0.52亿m3),成本适中、技术难度低,且水质改善效果较好,2018年(现状年)和2025年(规划水平年)水质综合改善率分别为22%和9%,水质总体达标率分别为82%和93%,调水成本分别比单一水源(“高水”)成本降低16%和24%。

基于水质水量耦合模型的宁波市主城区活水方案研究

针对城市化发展给平原河网地区带来的水动力不足与水质恶化问题,以宁波市主城区——海曙区为研究区,探究引清活水对河网水环境的改善效果。利用MIKE11构建一维水量水质耦合模型,模拟不同引水规模、引水口门布局及引水时段下流速变化及污染物NH3-N和COD的改善情况,分析不同方案的活水效果。结果表明,引清活水可改善河网水环境,改善效果与引水规模、引水口门布局及引水时段均有关;综合水动力与水质的改善情况,当引水规模为27m3/s,以洪水湾节制闸、高桥泵站、邵家渡翻水站及沿山导流河节制闸联合调度引水,对河网进行间断活水时,海曙区水环境得到较大改善。

基于水量-水质模型的星海湖生态补水量研究

【目的】探明星海湖主要污染物指标,并研究分析不同水质目标下的生态补水量,为改善星海湖水环境质量提供参考.【方法】于2017年各月采集水样检测水环境指标含量,采用主成分分析法确定影响星海湖水质的主要水环境因素,构建水量-水质模型,并分析计算星海湖不同水质标准下的生态补水量.【结果】星海湖水环境主要影响因素为总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD Mn)、重铬酸盐指数(COD Cr).星海湖水质保持现状不再恶化所需补水量由污染物指标COD Cr决定;星海湖水质达到地表水水质标准中规定Ⅳ类时,所需补水量由污染物指标COD Mn和COD Cr共同决定;星海湖水质达到地表水水质标准中规定Ⅲ类水时,所需补水量由污染物指标COD Cr决定.星海湖水质保持现状、达到Ⅳ类、Ⅲ类水标准时,其所需补水量分别为7420万m 3、12496万m 3、15244万m 3.【结论】星海湖水环境主要污染物指标为TN、TP、COD Mn、COD Cr,大量N、P元素及有机物进入星海湖中造成水体营养盐超标和有机污染;不同污染物指标需净化稀释的补水量差异较大,与N、P营养盐超标净化稀释所需水量相比,有机污染物的净化稀释是造成星海湖补水量大的主要原因,稀释补水应以降低水体有机物含量为主.

基于MIKE模型的梁溪河水质水量分析与应用

通过对梁溪河-大运河(京杭运河无锡段)河道、水利工程、水文及水质现状的现场查勘和资料收集,选用MIKE11模块,率定模型参数,构建梁溪河-大运河水量水质耦合模型,量化分析不同工况下调水引流对梁溪河和大运河水量水质的影响程度,模拟结果符合实际,表明MIKE模型可应用于无锡平原水网地区的水量水质研究。

基于MIKE11的沈阳市南北运河水质水量耦合模型研究

通过利用丹麦水资源与水环境研究所DHI研制的MIIKE11软件中的HD水动力学模块和AD对流扩散模块,对沈阳市南北运河的水质水量进行了模拟分析。根据掌握南北运河段水文站的实际日水文资料对模型的参数进行率定,并对南北运河模型进行验证。研究结果表明,所建立的模型在率定期间和模型验证期间模拟效果均表现良好,水质、水动力及可控水中构筑物均模拟效果好,模拟精度高,此模型能够充分表现沈阳市南北运河段的水质、水量特征,为实现沈阳市南北运河水生态环境的全面提升和水功能修复建设提供了强有力的技术支持。

基于水质-水量-水源地耦合模型的生态补水量研究

为研究受损河流生态修复所需的补水量,基于QUAL-2K水质模型模拟断面水质,Tennant法确定河道生态流量,构建了以水质达标、生态水量达标、对水源地影响最小为目标的耦合模型,并将耦合模型应用于四川省某中小河流,在水质目标下,通过对河流现状水质因子评价分析,选取氨氮、总磷两种水质因子达到Ⅲ类水为目标,对该河流出境断面水质进行模拟;水量目标下,以多年平均流量的30%和50%分别作为非汛期和汛期的生态流量;水源地目标下,生态补水不应侵占水源地本身生态流量和其他用水户用水。结果表明,水质目标下全年引水量为7 197万m^(3),水量目标下全年引水量为6 808万m^(3),综合水源地可引水量,确定补水月份为1-6月,全年引水量为1.01亿m^(3)。研究成果证明生态补水可作为短期内改善因缺水而受损的生态系统的一种手段,能够为跨区补水河流项目生态补水量的确定提供决策依据。

太子河区域水质改善水量调控技术研究

针对太子河观音阁水库坝前至参窝水库入库区段下游水质超标、水环境污染严重的现状,采用MIKE11软件建立了水质水量调控模型,开展了以特征污染物氨氮浓度达标为目标的水库闸坝联合调度方案研究。研究表明,河道闸坝工程的水量调控作用有限,增大水库枯水期下泄流量和控制入河排污量是改善河流水质的关键。

基于水质水量耦合模型的浑河沈抚段水质分析

通过以MIKE11软件为基础,加入实测大伙房水库、排污口和支流河的流量水质数据,建立了符合浑河沈抚段特征的水质水量耦合数值模型,以浑河主要污染物质COD、氨氮为水质指标分析了干流排污口、支流河对干流水质浓度的影响。模拟结果表明:通过MIKE11软件可以清晰地观察不同边界条件下浑河沈抚段水体中污染物的迁移和衰减过程,干流排污口截流后浑河干流东陵大桥断面COD、氨氮浓度整体降低10%左右,支流河调控至地表五类水后浑河干流东陵大桥断面COD、氨氮浓度整体降低30%左右。

基于改进的水量水质耦合模型的流域非点源污染时空模拟研究

文章将水量水质模型进行动态耦合,对传统水质预测模型进行改进,以解决传统模型在流域面源污染模拟时未考虑水量对水质影响的局限,并以栅格为计算单元,将改进的水量水质耦合模型用于流域非点源污染时空全过程模拟中。研究结果表明:相比于传统水质模型,改进的水量水质耦合模型在流域总氮和总磷模拟的相对误差减少,相关系数有所提高。研究成果对于区域非点源污染可提供方法参考。