基于River 2D模型的黄河花园口河段生态流量研究

针对目前生态流量研究方法难以充分考虑鱼类栖息地等生境因素的问题,以黄河花园口鲤鱼核心保护区为研究区域,选取黄河鲤鱼为研究物种,基于耦合水动力学模型和栖息地模型的River 2D模型确定黄河鲤鱼的生态流量,将水深和流速作为鱼类生存保护的限定性因子,采用栖息地模型模拟不同流量下对应的黄河鲤鱼的适宜栖息地面积。计算结果表明:花园口河段鲤鱼产卵期的最小生态流量为230 m^(3)/s,生长期的最小生态流量为430 m^(3)/s,越冬期的最小生态流量为150 m^(3)/s。计算结果可以为花园口核心鱼类保护区的鱼类保护以及黄河小浪底水库的生态调度提供参考。

基于HYDRUS-2D模型的滴灌土壤水氮动态模拟研究

【目的】探究河套灌区滴灌条件下玉米各生育期土壤水氮变化规律及不同灌水量对土壤硝态氮累积量的影响。【方法】通过田间试验,设置高灌水量(D1:76 mm)处理和低灌水量(D2:60 mm)处理,分析土壤含水率和土壤氮素(铵态氮和硝态氮)的动态变化规律,利用HYDRUS-2D模型进行模拟验证与预测。【结果】各处理灌水后土壤含水率呈增加趋势;而土壤铵态氮和硝态氮在灌水施肥后迅速升高,随后下降,D1处理和D2处理不同生育期0~10 cm土层铵态氮量和硝态氮量的平均降幅分别为60.0%~62.0%和40.0%~46.7%。拔节期、抽雄期和灌浆期各土层灌水后D1处理相比D2处理的土壤含水率分别增加了5.9%、8.0%和6.7%,而土壤铵态氮量和硝态氮量随着土层深度的增加而降低。不同生育期硝态氮累积量为拔节期>抽雄期>灌浆期,随着生育期的推进,硝态氮累积量呈降低趋势。土壤含水率及氮素模拟值与实测值的吻合度较高,R2、RMSE和d均介于合理范围内。【结论】玉米生育期120 mm的灌溉定额可有效降低0~60 cm土层的硝态氮累积量,可降低硝态氮在60~100 cm土层的积累量。该研究可为当地灌区合理的水肥调控及灌溉制度的制定提供参考。

基于ASM2D模型对改良DAT-IAT工艺脱氮除磷能力优化

以ASM2D模型为基础、STOAT软件为工具,对改良DAT-IAT工艺进行外回流比、内回流比、DAT池DO质量浓度、温度单因素模拟实验。结果表明:外回流比对NH_(4)^(+)-N与TN去除成正相关,对TP去除成负相关;在一定范围内,内回流比与出水NH_(4)^(+)-N与TN去除成正相关;DAT池DO质量浓度对出水NH_(4)^(+)-N去除成正相关,对出水TN去除成负相关;当进水温度在10~16℃范围时,出水NH_(4)^(+)-N、TP出现不达标的情况。根据4因素5水平正交试验,分析确定了各影响因素对工艺出水水质的显著性大小和最佳工况。分析表明,当外回流比为140%、内回流比为150%、DAT池DO质量浓度为2.0 mg·L^(-1)、温度为22℃时为改良DAT-IAT工艺的最优组合,在该条件下模拟时段内的工艺出水水质均满足一级A标准。

基于TELEMAC-2D模型的城区水库溃坝洪水数值模拟——以广州市龙洞水库为例

针对城市水库下游地区地形复杂、建筑物密集的特点,以广州市天河区龙洞水库为例,采用基于不规则网格的TELEMAC-2D模型,构建二维溃坝洪水演进模型并开展数值模拟,将模拟结果与LISFLOOD-FP、WCA-2D模型的模拟结果进行综合对比。结果表明:当模拟历时大于15 min后,TELEMAC-2D模型模拟的下游淹没区内淹没总水量与溃口流量过程线所计算的累积洪水量基本相等,二者相对误差仅为0.26%,在3种模型中误差最小;3种模型模拟的洪水演进规律基本一致,且模拟的最大水深空间分布相关性均不小于0.92,表明模拟结果科学合理;TELEMAC-2D模型可对建筑物密集区域的地形进行局部网格加密处理,能更精细地表征城区的复杂地形情况,模拟效果较LISFLOOD-FP和WCA-2D模型更好。研究结果可为城区水库溃坝洪水数值模拟、溃坝洪水预警预报以及相关防洪减灾等工作提供科学的参考依据。

ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂的应用

描述了GPS-X模拟软件中国际水协(IWA)的ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂应用的实例。该研究的目的包括:建立一个大型污水处理厂的模拟模型,以更好地理解生物处理过程;使用建立的模型寻求改善和优化污水处理厂脱氮除磷的方案。在应用中,模型的校准和验证是在已有资料基础上进行的,包括污水处理厂的设计和日常运行监测数据,这样就避免了在模拟大型污水处理厂的前期进行大量的专门研究工作。但是已有的数据不能直接作为模型的输入参数,需要把进水的COD、氮和磷的数据转化成适合于模型输入的各种组分。最后,使用经校准和验证的模型对改善污水处理厂的脱氮除磷进行了初步探讨。

利用ASM2D模型模拟高碑店污水处理厂的工艺运行

为了探讨数学模型在污水处理厂中的应用,以ASM2D模型为基础,结合北京高碑店污水处理厂的实际运行数据,对其A/O工艺辅助化学除磷进行了模拟。结果表明,在不改变模型缺省参数的情况下,模拟结果与实测值基本吻合,COD、总氮、硝酸盐氮等出水指标的模拟值与实际值的误差率均小于10%。调整参数kPRE和kRED后,模型可以很好地模拟曝气池化学沉淀除磷效果,尤其在停止加药后,能够很好地反映出水TP的升高情况。在实际生产中,当水量、水质发生波动时,模拟结果对控制投药量有一定的参考价值。

CASC2D模型与GSSHA模型在栾川流域的径流模拟

为研究半干旱半湿润流域复杂产流机制下不同模型结构对于径流模拟的影响,选取栾川流域为研究对象,在采用相同的DEM、土地覆盖以及土壤资料的前提下,利用基于超渗产流机制的CASC2D模型以及在其模型结构基础上改Green-Ampt方程为理查德方程计算下渗并增加地下水径流的GSSHA模型对1964—2000年间的8场洪水进行径流模拟。结果表明,GSSHA模型在栾川流域获得较好的模拟效果,除峰现时差外,GSSHA模型在洪峰、径流深模拟以及确定性系数方面均比CASC2D模型有较大提升。

基于CASC2D模型的县北沟流域径流模拟研究

基于物理基础的分布式水文模型中的CASC2D模型,对县北沟流域径流过程进行了模拟分析,以确定性系数、洪峰相对误差、径流深相对误差为评判标准。结果表明,采用CASC2D模型在县北沟流域的径流模拟效果良好,8场洪水中有6场洪水确定性系数在0.75以上,且均值为0.85。洪峰相对误差合格率为100%,径流深相对误差合格率为87.5%,只有1986062614这场洪水径流深相对误差不合格。可见,CASC2D模型在县北沟流域具有较好的适用性,能用于该流域径流过程的模拟。

利用ASM2D模型分析UNITANK工艺的反硝化行为

利用活性污泥数学模型ASM2D对UNITANK工艺的反硝化行为进行研究,不但可以了解影响其反硝化潜力的根本因素,还可以预测反硝化能力,预警沉淀区的反硝化。结果表明,UNITANK的三池结构不利于反硝化脱氮,B池的缺氧设置能实现部分反硝化作用;反硝化主要在沉淀区进行,但由于碳源不足,反硝化效率不高,而且存在沉淀底泥上浮的风险。

基于ASM2D模型对改良DAT-IAT工艺模拟

以ASM2D模型为基础,STOAT软件为工具,结合抚顺市某污水处理厂的实际运行情况建立改良DAT-IAT工艺数学模型。根据模型需求,通过对模型进水组分的测定,得到该污水处理厂进水COD中SI、SA、SF、XS、XI占总COD的比例分别为3.54%、2.02%、4.59%、54.24%、35.61%。结合该厂实测水质对改良DAT-IAT工艺进行模型检验,结果表明:经过参数校核后的数学模型所得到的模拟结果与实测结果比较吻合,能较好地反映工艺的运行情况,为污水处理厂模拟与优化控制提供技术支持。

ASM No.2d模型模拟SBR工艺同步脱氮除磷效能

SBR工艺由于处理上的高效性和操作上的灵活性在世界范围的污水处理领域得到广泛应用。采用国际水质协会1999年提出的ASM No.2d模型,利用m atlab作为程序开发工具编制计算模型,并利用该模型对一实验室规模SBR系统进行模拟。模拟过程中动力学和化学计量参数采用ASM No.2d给出的典型参数值,并结合实际SBR系统进行了修正。结果表明,该模型能够较好模拟SBR工艺同步脱氮除磷效能,说明应用ASM No.2d进行SBR系统的模拟能够对SBR系统的优化和控制起辅助作用。

基于HYDRUS-2D模型模拟耕荒地水盐运移规律

在野外实测资料的基础上,利用HYDRUS-2D模型对作物生育期耕地与盐荒地间土壤水盐的迁移进行了模拟和分析。结果表明,在强蒸发作用下,盐分在表层土壤中积聚,20、40、70cm土层分别上升了67.23%、62.37%、37.2%。经检验,HYDRUS-2D模型对土壤含水率和含盐率运移的模拟具有较高精度,反映出盐分积聚和水分运移规律。

CASC2D模型在半湿润半干旱地区的应用与研究

概念性的分布式水文模型由于其性较好的实用性取得了快速的发展,特别是基于蓄满产流机制的分布式水文模型已经在湿润地区得到了较广泛的应用,但是在半湿润半干旱地区却得不到很好的应用效果。现选取基于物理基础的采用超渗产流机制的分布式水文模型在半湿润半干旱地区进行应用,通过对陕西地区的3个流域的29场洪水进行模拟,研究CASC2D模型在半湿润半干旱地区水文模拟及洪水预报情况,认为模型可以用于中小尺度半湿润半干旱地区,并且有较好的模拟结果。

CASC2D模型和新安江模型的应用比较

通过CASC2D模型和新安江模型的原理对比,并选取前毛庄流域1978—2012年间的5场洪水和板桥流域2001—2005年间的4场洪水进行实际应用,从原理和应用两方面反映分布式水文模型和概念性水文模型的差异。根据对CASC2D模型模拟结果进行的误差分析、合理性分析,研究CASC2D模型的应用条件以及如何提高模型模拟精度。

基于改进的HYDRUS-2D模型暗管排水过程模拟

为了提高HYDRUS-2D模型在暗管排水中的模拟精度,提出了虚拟土层(VSL)和实际开孔面积(AHA)两种方法来代替HYDRUS-2D在暗管排水中的暗管原有渗透边界(PSB)。研究表明:VSL和AHA模型的模拟值与实测值具有较好的一致性;土壤含盐量平方根误差(RMSE)分别为0.757、0.966 g·kg^-1,决定系数(R^2)分别为0.977和0.964;土壤含水率的RMSE分别为0.007、0.008 cm^3·cm^-3,R2分别为0.885和0.794。此外,VSL在模拟排水方面(RMSE=9.48L,R2=0.93)和模拟排盐方面(RMSE=0.225 kg,R^2=0.922)的模拟精度均高于AHA和PSB,可见,VSL更适用于暗管边界。进一步建立了VSL的环宽(RW)与其饱和导水率(Ks)之间的经验公式(R2=0.99,P<0.01),当模拟区域和暗管布局变化时,该经验公式可用于确定VSL的模型参数,其模拟结果可用于指导相关地区的暗管布局。

基于TELEMAC-2D模型的深圳洪涝风险评估

基于TELEMAC-2D模型构建深圳市深圳河流域洪涝仿真模型,选取两场实测暴雨(20180607和20180916)的内涝淹没资料对模型进行验证,结果表明所构建的模型具有较好的可靠性和精度。采用构建的仿真模型模拟暴雨重现期为50年一遇、雨峰系数为0.4条件下,降雨历时分别为30 min、60 min、90 min和120 min 4种情景下洪涝发生的过程,获取积水深度、积水面积和流速等致灾因子,考虑不同流速和积水深度组合情境下对深圳河流域进行内涝风险评估。结果表明:随着降雨历时的增加,积水深度、积水面积和流速均增大;根据积水深度和流速对深圳河流域进行洪涝风险分区,中高风险区面积随着降雨历时的增加不断增大;中高风险区占流域总面积比例较小,但容易出现人员伤亡和财产损失,当出现中高风险区时,应及时发布信息,积极采取应急减灾措施。

基于ASM2D模型对龙王嘴污水处理厂的工艺模拟

目前比较成熟的包括脱氮除磷过程的活性污泥模型为ASM2D,但该模型由于参数和过程较多,限制其应用于实际污水处理工艺中。以ASM2D模型为基础,对采用改良型A2/O工艺的武汉市龙王嘴污水处理厂进行稳态和动态模拟。通过调整进水组分百分比与参数,在应用Matlab/Simulink软件后,所得仿真结果与实测值均较吻合,成功验证了模型的有效性与实用性,并可在此基础上实现对污水处理厂的进一步控制研究。

River2D模型及其在漓江桂林市区段的初步应用

River2D模型是河道内流量增加法(IFIM)中的一个河流水动力学和鱼类栖息地模拟软件,可以模拟流量和鱼类栖息地之间的定量关系。介绍了River2D模型的构成及理论基础。利用漓江桂林市区段地形图和实地勘测的地形数据,建立漓江桂林市区段River2D模型,初步结果表明,模型能有效地反映某个特定条件或某个时刻河流流量、流速及水深的分布情况,可以在河流修复等研究中发挥作用。

基于ASM2d模型的多模式A^2/O工艺运行效果分析

针对南方某采用常规A^2/O工艺的污水处理厂脱氮除磷效率低的问题,利用ASM2d模型,以GPS-X软件为平台,构建了该污水处理厂的全流程数值模拟模型。在模型中分析比较了常规A^2/O工艺和分段进水A^2/O工艺在相同的进水条件下的处理效果,为该污水处理厂在运行过程中选择合适的运行模式提供参考。

基于HYDRUS-2D模型膜下滴灌棉田不同上口宽排盐浅沟下土壤水盐运移模拟

本文以膜下滴灌棉田土壤水盐运移为研究对象,根据室内试验参数及田间测坑试验在HYDRUS-2D中建立模型,利用实测值与模型模拟值进行对比,调整模型参数,确定建立模型的准确性。根据已有的模型,对不同上口宽排盐浅沟的排盐问题进行研究,研究生育期膜下滴灌棉田不同深度盐分和水分的变化情况,分析模拟结果对比不同排盐沟的上口宽对土壤排盐效果的影响。为合理制定土壤排盐模式,减少和改良土壤次生盐渍化提供科学的理论依据。