感潮河网水环境容量影响因素研究

研究了感潮河网的水环境容量。研究表明影响感潮河网水环境容量的主要因素为:潮汐作用、调蓄库容、水利工程的调控运行、污染物的降解系数和边界引水水质。基于感潮河网水质模型,完善了其水环境容量的计算方法。以上海市浦南东片河网为例,分析了感潮河网水环境容量在上述因素影响下的时空变化规律,并提出了相应条件下的污染物日允许排放量     

闸控河网水文-水动力-水质耦合数学模型——I.理论

针对流域级闸控大型河网水环境日常管理的应用需求与实际特点,将资料适应性强的水文学方法与数据要求相对严苛的水动力-水质数值模型相融合,构建了一维与二维嵌套、分块组合的闸控大型河网水文-水动力-水质耦合数学模型DHQM（Hydrology, Hydrodynamics, and Water Quality Model for Impounded Rivers）。模型由河道径流模拟、闸坝调度过程模拟、河道水质模拟、区间入流及入河污染负荷估算和水质预警实时校正等5个模块组成。模型可服务于水环境实时预警和调度,也可为闸坝水文环境效应的量化提供基础工具。     

环状河道二维浅水流动的全隐数值求解方法

基于通用河网二维水流模式,采用全隐式矩阵追赶与回代技术,提出了环状河道单元二维数值模拟的通用模型。该模型仿照一维河网的建模方法,通过建立节点水位方程组,能方便地实现全流域二维河网或者一二维河网的隐式耦合求解。通过对长江下游南京八卦洲段分汊河道的数值模拟,表明该方法精度较高,切实有效,能满足实际工程的需要。     

基于未确知信息的环状河网水质数学模型研究

以圣维南方程组、对流扩散方程以及未确知信息理论为基础,建立了环状河网一维水动力与未确知水质数学模型。采用Preissman四点隐格式法对圣维南方程组进行离散和采用显式差分对对流扩散方程进行离散,对河网水动力与水质分别进行了合理的编码,并考虑了泵闸等控制工程、降雨径流的影响,采用河网的三级解法编制河网非恒定流的计算程序求解各断面的水位Z和流量Q,实现了水动力和水质两模块之间的数据连接,且对微分形式的水质模型运用未确知数学理论进行了含有两个未确知参数的水质计算,从而不仅能获得污染物浓度区间值,还能得到相应的可信度。实例研究表明,建立的河网水动力模型和未确知信息的水质模型是可靠的,可以用于河网水质治理工程的数值模拟研究和水环境评估。     

环状河网水质模型在水污染控制规划中的应用

结合一维圣维南方程及CSTR水质概念模型的机理,开发了平原环状河网非稳态水质模型,并用于温州市温瑞塘河水污染控制规划的编制中。模型由水文子模型和水质子模型两部分构成,描述了水体中COD、氨氮和DO浓度随时间、空间的动态变化。利用新开发的模型,采用试错法,估算了河网的水环境容量,并以此为基础确定了远、近期污染物排放控制目标;通过研究水质恢复的滞后性,提出可以采取引水冲污、人工曝气复氧等非常规措施来改善河网水质;并且利用情景分析方法,分别设定不同流量与不同开闸方式相组合的9种冲污情景,定量化探讨了引水冲污方案;根据曝气复氧对河网水质改善的作用特征,筛选出需要曝气复氧的重点河段和次重点河段。     

复杂河网水动力数值模型

利用汊点水位预测-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,构建了非恒定河网水动力模型.模型既无需特殊的河道编码,又避免了建立和求解总体矩阵.与常用的分级解法模型相比,保留了其既适用于树状又适用于环状河网的优点,同时克服了分级解法需要建立和求解河网总体矩阵的缺点,显著提高了稳定性和计算效率.     

通用河网二维水流模拟模式研究

通过对流域河网二维水流模拟问题的分析,提出了一个通用化的河网二维模拟概化模式,该模式将河网二维概化为"树状"河道计算单元、"环状"河道计算单元、"十字型"河道计算单元等河网二维基本单元,对这些河道计算单元的求解,构建流域型河网一二维耦合模式的求解模型,并由此建立了通用化的河网二维水流数学模型软件系统。通过"树状"河道二维计算单元求解模型的推导与实现,验证了概化模式的可行性,表明该思路可以应用于大型流域河网一、二维水流模拟,具有很好的应用推广价值。     

一种新的平原河网水质模型——组合单元水质模型

根据平原河网的水力、水质特性,论述了用单元划分法求解单元水质特性的可行性,首次提出并建立了平原河网组合单元水质模型,并将该模型应用于江苏某河网的水质计算,取得了满意的成果。     

分支河流体系河网形态演变规律——以格尔木河流扇为例

为了探索分支河流体系河网分布规律,为创建储层建模训练图像提供知识库信息。利用Google Earth、Global Mapper、91卫图助手等现代地理信息软件,系统测量了现代格尔木河流扇表面河道分叉特征,应用Horton定律和分形方法建立了河流扇的河网形态模型。结果表明：①格尔木河流扇从顶点到入湖段共识别出26级河道,882个节点和2162个河道段,泉线上、下的河道表现出不同的河网形态;②泉线上部共发育64个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.8900倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=1.0095倍,即河网形态特征参数RB=1.8900和RL=1.0095;泉线下部共发育818个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.0279倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=0.9899倍,即河网形态特征参数是RB=1.0279和RL=0.9899;③河网形态特征参数受坡度影响变化较大,坡度较大则河网形态特征参数较大,坡度较小则河网形态特征参数较小。河网形态特征参数定量表征促进了分支河流体系沉积学发展,为开展陆相盆地储层建模和砂体预测提供了新的知识库信息     

分支河流体系河网形态演变规律——以格尔木河流扇为例

为了探索分支河流体系河网分布规律,为创建储层建模训练图像提供知识库信息。利用Google Earth、Global Mapper、91卫图助手等现代地理信息软件,系统测量了现代格尔木河流扇表面河道分叉特征,应用Horton定律和分形方法建立了河流扇的河网形态模型。结果表明：①格尔木河流扇从顶点到入湖段共识别出26级河道,882个节点和2162个河道段,泉线上、下的河道表现出不同的河网形态;②泉线上部共发育64个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.8900倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=1.0095倍,即河网形态特征参数RB=1.8900和RL=1.0095;泉线下部共发育818个节点,每级河道数目增长是上一级河道的RB=1.0279倍,每级河道平均长度是下一级河道的RL=0.9899倍,即河网形态特征参数是RB=1.0279和RL=0.9899;③河网形态特征参数受坡度影响变化较大,坡度较大则河网形态特征参数较大,坡度较小则河网形态特征参数较小。河网形态特征参数定量表征促进了分支河流体系沉积学发展,为开展陆相盆地储层建模和砂体预测提供了新的知识库信息     

不确定性信息下的河流纳污能力计算初探

基于河流水文、水质条件等因素的变化,在考虑参量取值可信度的基础上,运用未确知数学中有关盲数理论对不确定性信息下河流纳污能力计算问题进行了探讨.并以实际水体为例,求得相应可信度水平下纳污能力的未确知期望值.研究表明,运用未确知数学计算不确定信息下河流纳污能力,理论上是可行的,计算结果是可信的.为水质管理和保护,提供了科学依据.     

GIS网络分析技术在河流水污染追踪中的应用

在分析河流水环境系统特征的基础上,探讨了GIS网络分析技术在河流水污染追踪中的应用方法。主要内容包括数字化河系网络模型的建立、河流水环境数据库的建立与集成、河流水污染追踪应用的方法与步骤,并以汉江流域河系为例,进行了原型研究。     

基于水流阻力与图论的河网连通性评价

河网连通是区域防洪、供水和生态安全的重要基础。基于图论将河网概化为图模型,考虑不同类型河道输水能力差异,以河道水流阻力倒数表征水流通畅度,并以河道水流通畅度为权值,借助ArcGIS平台建立河网图模型加权邻接矩阵,再利用MATLAB工具进行顶点水流通畅度计算和河网连通度分析,从而实现对河网连通性的定量化分析。以太湖流域嘉兴平原河网为例,进行河道疏浚前后的河网连通程度定量评价,结果表明河道疏浚后河网连通度明显增加。     

浑河沈阳城区段污染总量控制研究

排污总量控制是确定河道的纳污能力,然后向流域内分配允许排放量的过程。选用一维水质模型进行水环境状况的模拟,对浑河沈阳城区段水环境容量进行计算,在此基础上按功能区内各排污口及支流口所占污染负荷比进行了主要污染物控制排放量及削减量分配。     

太原市饮用水源地水质评价研究

运用层次分析法对汾河流域静乐县断面、岚县断面及娄烦县断面的水体质量进行评价,并确定水质优劣顺序,为优先污染控制以及水环境决策提供科学依据。评价结果为岚县断面监测水质较好,娄烦县断面次之,静乐县断面监测水质较差。在水质较差的断面应加大环保投入,加强水质管理,从根本上改善流域水质现状。     

内蒙古奈曼旗水环境承载力评价

水环境评价模型指标体系的选取和权重的确定是研究水环境承载力模型的关键.选取地下水脆弱性能,水环境质量,水体污染,开采程度,污染河水对地下水的影响等5个评价指标进行综合评价,利用层次分析法作为一种定量研究方法,运用专家评分法确定了评价指标体系中的各指标权重,并进行指标体系的可靠性和有效性判断,对区内地下水环境进行综合评价及可开采潜力分析.根据取得分值分区,确定承载力评价分区图,为地下水资源的合理利用提供了依据.     

玛纳斯河流域水环境承载力计算系统的构建

在对玛纳斯河水环境承载力评价指标体系详细分析的基础上,建立玛纳斯河水环境承载力综合评价指标体系及模型。根据建立水环境承载力评价指标体系的指导思想、特征及内涵建立生态、人口及经济三个方面的水环境承载力子系统,运用层次分析法（AHP）计算出各指标的权重值,得出各指标的重要性排序;应用承载度的模型,得出玛纳斯河水环境承载度;结合模糊综合评判分析法计算出玛纳斯河水环境承载力;分析玛纳斯河水环境承载力的变化规律,找出影响玛纳斯河水环境承载力的因素。构建玛纳斯河流域水环境承载力计算系统的数学模型。     

珠江三角洲陆源污染和香港水域排污对伶仃洋的影响

采用河网区非稳态水量数学模型,计算珠江东四口门1985-1995年的入海水量(净泄流量);在此基础上,利用1985-1995年在珠江东四口门每年至少3次(丰、平、枯)的实测水质资料(COD_Mn、BOD₅、无机氮、水溶性磷酸盐、石油类等),计算1985-1995年间每年丰、平、枯三季从东四口门下泄到伶仃洋的污染物总量。利用经率定、验证的伶仃洋近海区二维非稳态水量、水质数学模型对珠江三角洲陆源污染通过东四口门下泄的污染物量、陆源污染物以及香港水域排污对伶仃洋水域的影响进行了研究。