闸控河网水文-水动力-水质耦合数学模型——I.理论 被引量：34

1

作者 陈炼钢 施勇 +2 位作者 钱新 栾震宇 金秋 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期534-541,共8页

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,H... 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。 展开更多

关键词 环境水利 水量水质耦合模拟 模型集成 多闸坝河网

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珠江三角洲一维河网与三维河口耦合水质模型模拟与验证 被引量：9

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作者 胡嘉镗 李适宇 +1 位作者 裴木凤 耿兵绪 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期1-9,共9页

在一维与三维耦合水动力、悬沙模型的基础上,构建了珠江三角洲一维与三维耦合水质模型。模型中包括浮游植物-氮-磷-碳-溶解氧循环,并考虑颗粒物在底泥与水体界面的再悬浮过程。选择了三个代表性时段(1999年1月、1999年7月与2000年)进行... 在一维与三维耦合水动力、悬沙模型的基础上,构建了珠江三角洲一维与三维耦合水质模型。模型中包括浮游植物-氮-磷-碳-溶解氧循环,并考虑颗粒物在底泥与水体界面的再悬浮过程。选择了三个代表性时段(1999年1月、1999年7月与2000年)进行水质模拟,并采用相应水期的实测资料进行验证。结果表明,耦合水质模型计算效果良好,较好地再现了整个研究区域内各水质要素的时空分布规律,成功描述了珠江三角洲河网与河口区的动力与生物化学变化过程。 展开更多

关键词 珠江口 感潮河网 数值模拟 一维与三维耦合水质模型

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燃烧室热-声-结构耦合数值研究 被引量：1

3

作者 艾延廷 韩雷 +2 位作者 许星元 郭晓玲 王志 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第5期155-161,共7页

航空发动机燃烧室多种载荷间的交变作用是影响其工作稳定性及疲劳寿命的重要因素。应用有限元方法开展了燃烧室多场耦合数值研究,对比分析了不同网格质量、湍流模型、流体速度及材料属性等因素对模拟产生的影响,并运用ANSYS Workbench 1... 航空发动机燃烧室多种载荷间的交变作用是影响其工作稳定性及疲劳寿命的重要因素。应用有限元方法开展了燃烧室多场耦合数值研究,对比分析了不同网格质量、湍流模型、流体速度及材料属性等因素对模拟产生的影响,并运用ANSYS Workbench 14.0分别采用单向与双向耦合方式仿真分析了热-声-结构耦合作用下的结构动力特性。通过试验数据与模拟结果的对比分析,得出网格质量对计算时间和准确性影响较大,湍流模型主要影响温度、压力与速度等流场结果,而流体速度对流场温度和结构振动频率等具有较大影响;耦合作用产生的根源为燃烧不稳定性,热载荷较之声载荷对结构振动影响更大且在频率为275 Hz和385 Hz附近时耦合对振动影响较强。研究工作对燃烧室设计等具有重要实际意义。 展开更多

关键词 燃烧室 数值模拟 网格质量 湍流模型 双向耦合

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泰安岩溶水系统地下水水量水质模拟与预测 被引量：2

4

作者 马振民 裴现勇 邢立亭 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第4期301-304,共4页

运用建立的地下水水量水质耦合模型 ,以 2 0 0 0年为基准 ,对泰安岩溶水系统 2 0 10年的水量及水质进行了模拟预测 ,指出现状开采条件下岩溶水系统地下水环境将持续恶化 ;为了实现地下水资源可持续利用 。

关键词 岩溶水系统 地下水水量水质 耦合模型 模拟预测

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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 被引量：5

5

作者 张颖 侯庆志 +1 位作者 田福昌 程鹏荣 《水力发电》 CAS 2023年第8期6-13,120,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 生态需水 水质水量耦合模型 水生态 生态流量 水质 数值模拟 湟水西宁市段

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基于GMS的北京市朝阳区地下水环境数值模拟与预测分析 被引量：12

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作者 郑凌云 张永祥 +1 位作者 贾瑞涛 章蓬勃 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第1期114-123,共10页

为研究北京市朝阳区地下水压采过程中硝酸盐污染发展趋势,基于近年来地下水观测资料及钻孔资料,利用地下水数值模拟软件GMS,建立地下水水流和溶质运移耦合模型,对研究区地下水硝酸盐的迁移扩散进行了数值模拟,并分别预测了5 a后在丰水... 为研究北京市朝阳区地下水压采过程中硝酸盐污染发展趋势,基于近年来地下水观测资料及钻孔资料,利用地下水数值模拟软件GMS,建立地下水水流和溶质运移耦合模型,对研究区地下水硝酸盐的迁移扩散进行了数值模拟,并分别预测了5 a后在丰水年、平水年和枯水年三种情景下硝酸盐的分布状况和浓度变化趋势。研究表明:地下水压采过程中,研究区地下水位基本呈逐年上升的趋势,平水年地下水漏斗中心水位上升2.0~2.5 m,地下水呈西南向东北流向。硝酸盐污染羽的扩散方向与地下水流动方向较为一致,污染中心北侧污染羽向东北方向扩散,且丰水年扩散距离最远。整个区域内Ⅰ、Ⅱ类水质面积逐渐减小。污染较严重的西南地区硝酸盐浓度有所降低,且浓度梯度减小。研究区地下水流与溶质运移两者之间有着密切的联系,应加强对地下水资源的科学调度,防止地下水环境的进一步恶化。 展开更多

关键词 朝阳区 地下水压采 硝酸盐污染 数值模拟 水质 水环境 二维地下水水流-溶质运移耦合模型 水污染风险

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宁波杭州湾新区河网水动力及水质数值模拟研究 被引量：1

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作者 林龙 张莉 许银春 《环境科学与管理》 CAS 2016年第6期45-49,共5页

针对杭州湾新区水环境污染较重的现状,采用MIKE11软件构建新区河网的一维水动力——水质耦合模型,在此基础上研究分析了现状及远期规划排污条件下河网水质分布。结果表明:河道内水体流动较弱,不利于污染物迁移扩散,污水处理厂排出的处... 针对杭州湾新区水环境污染较重的现状,采用MIKE11软件构建新区河网的一维水动力——水质耦合模型,在此基础上研究分析了现状及远期规划排污条件下河网水质分布。结果表明:河道内水体流动较弱,不利于污染物迁移扩散,污水处理厂排出的处理水对排污口周围的河道的水质影响范围和程度均较大,叠加本底浓度后许多区域超过了V类水质标准。最后提出了针对性措施以改善新区河网水质。 展开更多

关键词 MIKE11 水动力—水质耦合模型 河网

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截流式合流制地区河流水质对降雨的响应研究

8

作者 薛树红 康抗 +3 位作者 刘园 马龙 翟敏婷 王岩 《水电能源科学》 北大核心 2022年第7期71-75,共5页

为分析截流式合流制溢流对河流水质的影响,基于SWMM和MIKE11模型构建了某特大城市老城区排水系统和河流水质耦合模型,通过16场不同重现期及雨峰系数的降雨模拟分析,发现同一雨峰系数,重现期越大,溢流污染负荷越大,同一重现期、不同雨峰... 为分析截流式合流制溢流对河流水质的影响,基于SWMM和MIKE11模型构建了某特大城市老城区排水系统和河流水质耦合模型,通过16场不同重现期及雨峰系数的降雨模拟分析,发现同一雨峰系数,重现期越大,溢流污染负荷越大,同一重现期、不同雨峰系数,降雨溢流污染负荷差异较小。雨后水质恢复时间与溢流污染负荷无必然联系,而与雨峰系数、降雨重现期有直接关系。同一重现期,雨峰系数越大,雨后水体水质恢复时间越长,同一雨峰系数,重现期越高,雨后水体水质恢复时间越短。研究揭示了降雨与截流式合流制溢流和河流水质的量化规律,对截流式合流制地区更合理地开展城市排水体制改造,保证汛期河流水质达标具有指导意义。 展开更多

关键词 截流式合流制溢流 初期雨水 耦合模型 河流水质 响应

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基于InfoWorks ICM模型的白龙江流域甘肃段水质模拟及分析 被引量：1

9

作者 王亚军 李森 李肇隆 《环境工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期653-662,共10页

针对白龙江沿岸农业种植、畜禽养殖等产业发展影响河流水质的问题,以甘肃省南部白龙江流域为研究对象,采用改进输出系数模型计算丰、平、枯水年等典型水文情景下流域内工业、农村生活垃圾、农村生活污水、畜禽养殖、城镇生活污水、城镇... 针对白龙江沿岸农业种植、畜禽养殖等产业发展影响河流水质的问题,以甘肃省南部白龙江流域为研究对象,采用改进输出系数模型计算丰、平、枯水年等典型水文情景下流域内工业、农村生活垃圾、农村生活污水、畜禽养殖、城镇生活污水、城镇径流和农田径流等污染源污染负荷,基于InfoWorks ICM构建了白龙江水动力水质模型,模拟分析COD、TN、NH_(4)^(+)-N和TP等污染负荷分布特征,评估了最不利水文条件下白龙江水质污染风险,验证了该模型在流域水质污染模拟评估的适用性。研究结果表明,不同水文情景下污染物入河负荷主要来源存在显著差异,如丰水年和平水年农田径流是COD污染的主要来源,污染负荷分别达到1382.56、1058.98 t,而枯水年污染源主要是城镇径流。污染物负荷存在明显空间差异,研究区内子流域污染负荷空间分布不均匀,高污染负荷主要出现在中下游子流域。白龙江水质在汛期和非汛期差异较大,非汛期水质更差。通过模拟最不利水文情景(枯水年非汛期)发现,研究区内白龙江NH_(4)^(+)-N浓度最大位置出现在中下游,最高可达1.43 mg·L^(-1),且中下游TP浓度较高,最高值为0.35 mg·L^(-1),难以满足Ⅲ类水体水质要求,存在水污染风险。利用改进输出系数模型评估污染物负荷具有较好的可靠性,基于InfoWorks ICM构建的河流水动力水质模型在污染物时空分布评估适用性较强,为我国河流水质模拟和流域水环境治理提供示范参考和决策依据。 展开更多

关键词 水质模拟 耦合模型 污染负荷 时空特征 水环境治理

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流域水生态系统完整性模拟方法展望 被引量：1

10

作者 夏瑞 贾蕊宁 +3 位作者 陈焰 王璐 马淑芹 张远 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期241-252,共12页

水生态系统完整性变化模拟是流域水生态退化诊断、风险预警和修复重建的基础。受到多种环境压力的叠加影响,水生态系统完整性状态具有累积性、复合性和滞后性的响应特征,难以采用常规静态实验和水质模型进行表征和预测。梳理了国内外该... 水生态系统完整性变化模拟是流域水生态退化诊断、风险预警和修复重建的基础。受到多种环境压力的叠加影响,水生态系统完整性状态具有累积性、复合性和滞后性的响应特征,难以采用常规静态实验和水质模型进行表征和预测。梳理了国内外该领域最新进展,按照水生生物、生态系统动力学、栖息地适宜性、统计经验、流域水系统耦合等5类模型,阐明了不同类型模型的基本原理、适用性和应用案例。结果表明:我国环境管理亟需水生态系统完整性模拟工具支撑,应围绕该领域开展重大科学基础研究,突破河湖水生生物模拟预测和多尺度耦合关键技术,加快构建具有自主知识产权的水生态系统完整性模型库和参数库,推动建设我国流域水生态系统模拟器大科学装置,支撑构建长江、黄河等重点河流水生态系统综合管理体系。 展开更多

关键词 水生态系统完整性模拟 水生生物 水质水动力 栖息地 经验模型 耦合模拟

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河道水质高效高分辨率数值模拟及评估模型研究 被引量：6

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作者 栾广学 侯精明 +4 位作者 杨露 李欣怡 吕佳豪 张文晴 孙学良 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2022年第3期372-382,共11页

为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移衰减反应过程并对水质指标进行快速评估,该文全面耦合了二维水动力模型与多组分水质模拟及评估模型,根据GB3838-2002地表水环境质量标准,同时引入图形处理器GPU(graphics processing unit)加... 为更好地模拟水污染事件中多组分污染物输移衰减反应过程并对水质指标进行快速评估,该文全面耦合了二维水动力模型与多组分水质模拟及评估模型,根据GB3838-2002地表水环境质量标准,同时引入图形处理器GPU(graphics processing unit)加速技术,构建了一个可对多种水质变量输移及相互反应过程模拟评估的河道水质高效高分辨率数值模拟及评估模型。采用理想地形算例与规则水渠地形算例,验证模型的精度和稳定性,同时根据银川市西大沟COD和NH3-N等水质变量的监测数据对其一级衰减反应系数进行率定,模拟评估城市溢流污染在海绵改造和生态修复等拟建工程措施建设前后对西大沟断面水质的影响。结果表明,该模型可模拟高分辨率地形的多种水质变量输移及相互反应过程,两个验证算例纳什系数分别为1和0.984,模型具有较好的可信度。在旱天无溢流污染情况下,西大沟断面水质均为准Ⅳ类水质;在雨天,城市溢流污染对西大沟影响较大,是导致西大沟水体发生黑臭的一个重要因素,但水环境工程措施对黑臭水体的治理效果明显。模型对城市沟渠水质模拟预测及评估效果较好,以期可为城市水环境工程建设提供相关参考。 展开更多

关键词 数值模拟 GPU并行计算技术 衰减反应 水质模拟评估 耦合模型

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