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地下水动力学模型与水资源预测地下水是一种重要的水资源，对于生态系统的维持和人类的生存都起着重要作用。
然而，由于人类活动的不断增加，地下水资源的供应与需求之间的差距逐渐加大。
因此，我们需要一种科学的方法来预测和管理地下水资源。
地下水动力学模型是一种有效的工具，可以帮助我们理解地下水系统的复杂动态，预测未来的水资源状况，并制定相应的管理措施。
地下水动力学模型是基于水文地质学和流体力学原理建立的数学模型，通过模拟地下水流动和贮存的过程，推断地下水系统的行为和变化。
这些模型通常包括地下水流动方程、传导方程和贮存方程等基本方程，以及适当的初始条件和边界条件。
通过对这些方程进行数值求解，我们可以得到关于地下水位、地下水流速、地下水补给和补注等各种参数的详细信息。
地下水动力学模型可以应用于不同的情景，如地下水补给量的预测、地下水污染的传播模拟、地下水资源管理的优化等。
在水资源预测方面，地下水动力学模型可以通过对过去的观测数据进行拟合和校正，来预测未来的地下水位和补给量。
这对于制定地下水资源管理政策和合理规划水资源利用具有重要意义。
为了建立合理准确的地下水动力学模型，首先需要收集和整理大量的地下水数据，包括地下水位、渗透性、补给量等。
然后，通过地质勘探和测井等技术手段，确定地下水系统的几何结构和物理特性。
接下来，需要进行模型参数的估计和校正，以确保模拟结果的可靠性和准确性。
然而，地下水动力学模型也存在一些局限性和挑战。
首先，模型建立过程中需要依赖大量的数据和专业知识，这对于一些地区和国家来说是一个困难的任务。
其次，地下水系统具有复杂的非线性和非均质性，这导致模型的建立和求解具有一定的难度。
另外，地下水动力学模型的结果也受到模型参数不确定性和误差的影响，因此需要进行合理的敏感性分析和不确定性分析。
尽管存在以上挑战，地下水动力学模型在水资源管理中的应用前景仍然广阔。
随着计算机技术和数据科学的发展，我们可以使用更先进的技术手段来研究和模拟地下水系统的行为。
水资源管理中的系统动力学模型研究随着经济社会的不断发展和人口的不断增加，水资源逐渐成为一种紧缺资源。
水资源管理已经成为一个全球性的社会问题，成为推动可持续发展的重要因素。
因此，研究水资源管理问题，探究如何更好地保护和利用水资源，是非常重要的。
在这个过程中，系统动力学模型是一种被广泛应用的方法之一。
什么是系统动力学模型？系统动力学模型是一个关于系统行为、结构和趋势的表达式。
通过数学模型描述系统中各种因素之间的相互作用和反馈，以及它们的影响和改变。
在系统动力学模型中，通过一系列微积分代数方程、差分方程和半微分方程来描述系统内各种变量和关系。
系统动力学模型的优点系统动力学模型可以使人们更好地理解水资源系统及其复杂性，研究系统行为、结构和趋势，并探究如何更好地保护和利用水资源。
同时，系统动力学模型可以帮助政府和决策者预测未来的经济和人口增长趋势，从而为水资源管理提供科学依据。
系统动力学模型的应用系统动力学模型在水资源管理中的应用非常广泛。
例如，美国农业部研究了奥古斯塔河的水资源管理问题，建立了一种基于系统动力学的模型来预测水资源的利用和管理。
该模型可以探究许多问题，如水淹、农业用水、水污染等问题，分析不同管理措施对水资源的影响，为决策者提供更准确的信息。
另外，系统动力学模型还可以应用于城市水资源管理中。
例如，研究某一城市的下水道系统如何影响其基础设施的耐久性，并为决策者提供最优方案。
通过模拟污水管道系统和一系列水处理设施，可以确定未来的水资源状况，并建立一个系统动力学模型来制定最优水资源管理方案。
总结水资源管理已经成为全球性的社会问题。
为了更好地保护和利用水资源，系统动力学模型是不可或缺的工具之一。
通过建立模型，可以更好地预测未来的经济人口增长趋势，探究不同管理措施对水资源的影响，并为决策者提供最优决策方案。
因此，加强水资源管理中的系统动力学模型研究非常重要，对于推动社会可持续发展具有重要意义。
湖泊水动力模型研究进展湖泊是地球上重要的水域资源，对于人类生存和经济发展起着至关重要的作用。
而湖泊水动力学模型的研究正是为了更好地理解湖泊的水文环境特征、水体运动规律及其对生态环境的影响，从而为湖泊环境管理、生态保护和资源利用提供有效的科学依据和技术支持。
近年来，湖泊水动力学模型研究取得了不少进展，本文将从湖泊水动力学模型的基本原理、现有研究方法和技术进展等方面进行综述，以期为相关研究和应用提供一定的参考和借鉴。
一、湖泊水动力学模型的基本原理湖泊水动力学模型的研究基于流体运动的基本原理和湖泊水文环境的复杂特征，主要包括湖泊水文环境特征的描述、水体运动的数学描述和模拟、湖泊环境变化的预测和评估等内容。
具体来说，湖泊水动力学模型通过对湖泊水文环境的参数化和建模，描述和分析水体的运动、混合和输运过程，从而揭示湖泊水体的运动规律、水质变化规律及其与环境因素的相互作用关系。
在湖泊水动力学模型研究中，常用的基本原理和方法包括：①连续介质力学原理，即将湖泊水体视为连续的物质介质，描述其运动和变形的力学规律。
②流体动力学理论，即应用非定常流体动力学方程描述湖泊水体的运动和混合过程，如连续方程、动量方程、能量方程等。
③湖泊动力学模型的数学表示，即通过建立数学方程和模型对湖泊水体的运动、输运和变化进行描述和分析。
这些基本原理和方法构成了湖泊水动力学模型研究的基础，在实际研究和应用中具有重要的理论和方法价值。
二、湖泊水动力模型的研究方法与技术进展1. 观测与实验技术的进步湖泊水动力学模型的研究离不开对湖泊水文环境参数的观测和获取，而随着观测与实验技术的不断进步，湖泊水文环境参数的探测、监测与实验测量手段也得到了较大的提高。
传统的湖泊水文环境参数观测手段包括水文测站观测、水文航空遥感、传统浮标观测等，这些手段可以获取湖泊水文环境参数的基本信息。
而近年来，随着遥感技术、水生态监测与生物传感技术的进步，越来越多的新观测与实验技术被应用于湖泊水动力学模型研究中，如多波段遥感影像获取湖泊水体温度、叶绿素含量等信息、水声技术获取水体反射率、声速等参数、生物传感技术获取湖泊水生态系统信息等。
基金项目作者简介教授干旱半干旱地区湖泊二维水动力学模型水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特摘要为研究干旱半干旱地区湖泊水动力学的特殊性本文以位于我国北方河套灌区中的草型浅水湖泊乌梁素海以湖泊水平面二维水动力学模型为基础考模型求解采用有限差分并在模型的参数选择上采用实测的气象资料进行逐日输入从而提高了模型结果的精确度经实测资料验证表明进模型中是合理的能够更准确地描述该地区中湖泊的水动力过程可应用于对湖泊污染过程水质变化的定量研关键词干旱半干旱地区乌梁素海研究背景面积三分之一的干旱半干旱地区显得更为重要关于湖泊水我国对于湖泊水动例如太湖玄武湖滇池所以模型中都未考虑蒸发因素对湖泊流场的影响并且在模型中大都考虑在一定的风力作用下对湖泊流场的模拟关于湖泊水动力学的研究对于内流区蒙新高原湖区的湖泊水环境污染研究投入不够生一定的影响本文以位于我国北方河套灌区内的乌梁素海为例以湖泊水平二维水动力学模型为基础考虑旱区特殊的水文气象条件找出干旱区湖泊水动力模型中的特殊性从而为干旱半干旱地模型的建立温跃层厚度由湖泊最大无阻吹程采用公式在湖泊流场中取一从底式中为为为其中分别为方向分别为对于以上所建立的模型方程利用有限差分法中的交错格点显式差分法设水位基准面到水底的距离为将水深并按图中网格进行差分微小水体的水量平衡图差分网格模型的应用及验证乌梁素海概况经具体位于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗境湖泊面积约为年月容量为亿水深为所在地区的多年平均气温为量为月初结冰冰封期为春秋风速较大平均为建模区域选择及网格剖分以芦苇为主的多种挺水植物大量生长的区域面积与湖泊明水面积相间分布是乌梁素海湖泊主要特性之一在这种特殊条件下形成了明水与芦苇区的多个区域且不同类型因此本文利用年月在乌梁素海湖泊中选取乌梁素海湖泊及地理位置本文所选建模建模区域选择及网格剖分将建模区在空间上以个单元直的湖岸边界上按相距监测时间为年表入口边界条件输入值水样编号流速大小?流速方向?水深?模型边界及初始条件本模型的边界包括个部分月份不进行大量的灌溉与排水所以在种类型的边界上各监测指标值较稳次边界点监测指标的平均值作为模型的边界条件输入其中入口边界值采用点共个具体数据见表出口边界由点控制在湖泊入黄河口处有乌毛计拦水因此建模区在研究时段内由入口进在湖岸的水陆边界根据实际监测点的实测资料利用内差法估算出建由内差数据结果绘制年日年水深等值线图模型参数确定柯氏力常数的确定采用公式在建模区湖底糙率根据湖泊及湖底形态查表得风阻力系数的确定采用经验公式为湖面以上中取值为的计算结果为分别为根据日资料代入模型反算得都约为误差在蒸发与风速输入在乌梁素海西湖岸的总排入口处实验组建立了小型湖泊水面蒸发量采用监测资料直接计算图模型输入的蒸发强度系数变化过程图模型输入的风速变化过程表达式为分别为利用所建模型进行月基于表流速大小的计算值除点以外其他点与实测值的误差都在以内表水样编号流速大小流速方向水深实测值计算值实测值计算值实测值计算值图流总体走向为由东北向西南方向流动动力项的存在可能会形成湖泊环流笔者认为主要原因为建模区比较规整在风速输入数值中最大值为所示图中曲线说明蒸发与乌梁素海流域内风向多为由图中基于模型结果生成的湖泊建模区流场水深实测值与计算结果等值线图蒸发与风因素对流速的影响图蒸发与风因素对水深的影响结束语根据模型的应用与验证结果表明结果显湖泊流场的影响模型结构以水平二维水动力学模型为基础并进一步为湖泊水质参考文献胡汝骥姜逢清王亚俊等刘永郭怀成范英英等韩菲陈永灿刘昭伟龚春生姚琪范成新等含内源污染平面二维水流计勇张洁黄凤岗刘玉生唐宗武韩梅等韩龙喜张防修刘协亭等徐祖信廖振良张发兵胡维平秦伯强赵棣华通量向量分裂格式的二维水流谢伟松陶建华郑水红吴持恭张有芷。
水资源管理中的水资源系统动力学模型
研究
1. 水资源是人类生活和社会经济发展中不可或缺的重要资源，其管理对于可持续发展至关重要。
2. 水资源管理中的水资源系统动力学模型研究可以帮助我们更好地理解水资源系统的运行规律，预测未来的水资源变化趋势，制定科学合理的管理策略。
3. 水资源系统动力学模型是基于系统动力学理论和水资源管理实践相结合的一种研究方法，通过对水资源系统中各种要素之间相互作用关系的建模与分析，揭示水资源系统整体运行的规律。
4. 在水资源管理中，系统动力学模型可以对水资源供需平衡、水资源利用效率、水资源污染控制等方面进行综合评估，为决策者提供决策支持。
5. 运用系统动力学模型研究水资源管理问题，既可以从宏观层面探讨全球水资源管理挑战，也可以从微观层面分析特定地区或流域的水资源管理策略。
6. 在全球范围内，气候变化、人口增长、工业化进程等因素对水资源管理提出了巨大挑战，如何有效管理和利用水资源成为亟待解决的问题。
7. 系统动力学模型可以帮助我们深入研究这些挑战对水资源系统的影响，预测未来水资源供需情况，为相关决策提供科学依据。
8. 比如，在地区水资源管理中，系统动力学模型可以分析地下水资源的开发利用、流域水资源的均衡分配等问题，帮助相关部门制定有效管理措施。
9. 通过建立系统动力学模型，我们可以模拟不同水资源管理对水资源系统的影响，评估各种措施的成本效益，为管理者选择最佳方
案提供参考。
10. 未来，随着科技的不断进步和研究方法的不断创新，水资源管理中的系统动力学模型研究将更加深入，为人类更好地管理和利用宝贵的水资源提供重要支持。
2003年11月水 利 学 报SHUILI XUEBAO 第11期收稿日期:2002 01 31作者简介:王颖(1962-),女,四川荣县人,讲师,硕士,研究方向为环境水力学。
文章编号:0559 9350(2003)11 0071 08湖泊底泥中磷释放的随机动力学模型王颖,郭世花(西安理工大学水利水电学院,陕西西安 710048)摘要:本文从随机过程的观点出发,推导出湖泊底泥磷相对释放量概率密度函数的随机微分方程,并给出了相应的定解条件。
利用隐式差分法进行求解,分析了磷释放的均方差系数(D )、吸附系数(K 1)、解吸系数(K 2)及其对磷相对释放量概率函数分布的影响情况。
所建立的磷释放随机动力学模型计算结果与实验数据吻合良好。
关键词:底泥;动力学模型;磷释放中图分类号:X524文献标识码:A目前,有关湖泊底泥对磷的吸附问题的研究开展了大量的工作,而对于湖泊底泥中磷的释放研究则大多侧重于湖泊的氮磷平衡、背景值的调查以及一些实验研究,这些工作大多是研究磷在平衡条件下底泥中磷的释放问题,因而有局限性。
一般来讲,湖泊底泥中磷的释放是一个缓慢的过程,比如底泥中磷的释放平衡时间长达5d 以上,因此,用动力学模型能比较准确地描述底泥中磷的释放过程,而且,建立底泥营养盐的释放动力学模型,也是建立湖泊营养化模型的基本工作之一。
在湖泊底泥中污染物释放动力学模型的研究方面,对于重金属释放的动力学模型,已有比较多的研究。
比如裘袒楠[1]给出了静态条件下重金属Cd 的释放动力学模型,栾兆坤和汤鸿霄[2]以湘江重金属污染底泥为研究对象,给出了释放动力学模型。
周孝德和黄廷林[3]则以渭河底泥为研究对象,研究了在动态条件下,底泥中重金属释放的动力学模型。
虽然这些工作对于湖泊底泥中磷释放的动力学模型的研究有借鉴作用,但由于湖泊底泥中磷的释放机理与重金属的释放机理有所不同,因而相应的释放动力学模型也有所不同。
对于湖泊底泥中磷的解吸动力学模型,一般常用一级反应动力学、二级反应动力学、抛物线扩散,修正的Elovich 公式及双常数速率公式来描述。
密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究
密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究
摘要：近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的.迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.作者：王建平苏保林贾海峰程声通杨忠山武佃卫孙峰 WANG Jian-ping SU Bao-lin JIA Hai-feng CHENG Sheng-tong YANG Zhong-shan WU Dian-wei SUN Feng 作者单位：王建平,苏保林,贾海峰,程声通,WANG Jian-ping,SU Bao-lin,JIA Hai-feng,CHENG Sheng-tong(清华大学环境科学与工程系,北京,100084)
杨忠山,武佃卫,孙峰,YANG Zhong-shan,WU Dian-wei,SUN Feng(北京市水文总站,北京,100038)
期刊：环境科学 ISTICPKU Journal：CHINESE JOURNAL OF ENVIRONMENTAL SCIENCE 年，卷(期)：2006, 27(7) 分类号：X192 X143 关键词：密云水库营养物集成模型流域。
第10章系统动力学模型系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具，如同物理实验室、化学实验室一样，也被称之为战略研究实验室，自从问世以来，可以说是硕果累累。
1 系统动力学概述2 系统动力学的基础知识3 系统动力学模型第1节系统动力学概述1.1 概念系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法，它是系统科学的一个分支，也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科，实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。
系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导，建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系，其主要含义如下：1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法；2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统；3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题，故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室”；4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法，但要有计算机仿真语言DYNAMIC的支持，如：PD PLUS，VENSIM等的支持；5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系；6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计算机仿真实验结果，即坐标图象和二维报表；系统动力学模型建立的一般步骤是：明确问题，绘制因果关系图，绘制系统动力学模型流图，建立系统动力学模型，仿真实验，检验或修改模型或参数，战略分析与决策。
地理系统也是一个复杂的动态系统，因此，许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力，并积极开展了区域发展，城市发展，环境规划等方面的推广应用工作，因此，各类地理系统动力学模型即应运而生。
1.2 发展概况系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特（JAY.W.FORRESTER）提出来的。
目前，风靡全世界，成为社会科学重要实验手段，它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。
《地下水动力学》实验指导书前言地下水动力学是水文与水资源工程专业和环境工程专业以及勘查技术专业等涉及地下水补给、径流、排泄和污染物运移研究的一门基础理论课。
本实验指导书主要涉及河间地块中地下水的天然稳定渗流和非稳定渗流流场模拟、降水或蒸发时包气带中地下水的渗流流场模拟以及非饱和土的导水率和地下水污染物水动力弥散系数测定等内容。
通过实验可使学生能够直观地了解和掌握各类地下水运动的基本规律。
本实验指导书主要适用于水文与水资源工程专业和环境工程专业，其它相关专业可根据教学要求做适当的增减。
为便于学生掌握，各次实验配有相应的多媒体影视教学光盘，以powerpoint和vcd格式可在校内多媒体教室或网上播放观看。
该实验指导书是在工程学院领导李铎教授参加与指导、水文与水资源教研室主任刘金锋和刘振英、邵爱军、许广明教授等人以及本教研室同仁们支持和帮助下，由曹继星执笔编写完成，最后由贾贵庭教授审核。
其中可能还存在不少问题, 望读者多提宝贵意见，以便更加完善。
实验规则一、实验课前，必须按实验指导书进行认真预习，明确实验目的、原理、步骤、要求及注意事项等方可实验。
二、每次实验前按各班分好小组(每组为10—15人), 并报实验人员，实习时不要随意更换。
三、必须按规定时间进行实验，无故不上实验课者，以旷课论处、因故不能上实验课，应提前向指导教师请假办理手序，但必须在期末课程考试前按规定时间补齐所有实验内容。
四、服从实验教师的指导，实验操作，要严格按操作规程进行，完成每个实验步骤。
实验时要仔细观察，及时做好记录；实验数据要遵重客观实际，实事求是，严禁杪袭和胡捏臆造。
独立完成实验报告编写，报告中所绘图件力求清晰美观，文字整洁。
五、遵守实验课纪律, 不迟到，不早退，严禁喧哗, 保持室内安静。
六、遵守实验室规章制度。
爱护实验室内的所有仪器设备。
每次实验前所领用器具，应仔细检查，看有无损坏，若有损坏要立即报告。
实验结束后交还所领器具，并经任实验课老师验收本人签字后方可离开。
流域水动力学模型流域水动力学模型是一种用来研究流域内水的运动规律和水资源管理的工具。
它可以帮助我们更好地理解和预测水资源的分布、变化和利用，从而为流域的水资源管理和保护提供科学依据。
流域水动力学模型的主要任务是模拟流域内水的运动过程，包括降雨、蒸发、入渗、径流等各种水文过程。
通过建立一系列数学方程，模型可以模拟流域内水的流动、水位的变化和水质的演变等情况。
这些方程的具体形式和参数需要根据研究对象和目的来确定，通常需要根据现场观测数据和实验结果进行校验和调整。
在流域水动力学模型中，流域被划分为一系列离散的单元，每个单元代表一个小区域，包括地表和地下水系统。
通过对每个单元进行水量平衡的计算，可以得到流域内水的总体运动情况。
模型还可以考虑地形、土壤类型、植被覆盖等因素对水文过程的影响，从而更准确地模拟真实的流域水循环过程。
流域水动力学模型的应用范围非常广泛。
在水资源管理方面，模型可以帮助决策者制定合理的水资源利用方案，优化水资源配置，保护生态环境。
在洪水预报和防洪工程设计方面，模型可以提供洪水的预测和防洪措施的评估。
在水质管理方面，模型可以模拟水体中污染物的扩散和转化过程，为水环境保护和污染治理提供参考。
然而，流域水动力学模型也存在一些挑战和限制。
首先，模型的建立需要大量的观测数据和参数，数据的不确定性和不完整性会影响模型的准确性和可靠性。
其次，模型的计算复杂度较高，需要大量的计算资源和时间。
此外，模型对输入数据的要求较高，需要准确的降雨数据、土壤水分数据、地形数据等。
对于一些数据缺乏或不可靠的地区，模型的应用可能存在困难。
为了克服这些挑战，研究人员不断改进和发展流域水动力学模型。
他们通过改进模型的算法、优化参数估计方法、引入遥感和地理信息系统等新技术，提高了模型的准确性和适用性。
同时，研究人员也在努力提高数据的采集和处理能力，提供更可靠的输入数据。
流域水动力学模型是研究流域水资源管理和保护的重要工具。
水库动力学模拟模型DYRESM科学手册这些说明构成了水库动力学模拟模型DYRESM的科学手册，应与DYRESM用户手册配合使用。
0. DYRESM 综述A. DYRESM数值模型DYRESM(水库动力学模拟模型)是用来预测满足一维近似的湖泊和水库中温度、盐度和密度垂向分布的一维水动力学模型。
当使水体不稳定的力（风应力、表面温降或卷跃入流）不是长时期起作用时，一维近似是有效的。
从长于那些诸如风暴和洪水等极端事件的时间尺度来看，许多湖泊和水库的动力学特性能够用这种近似很好的描述。
在这些系统中，DYRESM在从几个星期到几十年的时间尺度上提供了对热工特性的可量化的可靠预测。
因而这个模型提供了一种预测湖泊和水库季节和年际变化以及对环境因素或流域属性中的长期变化进行敏感度测试的方法。
DYRESM可以独立运行用来纯粹地进行水动力学研究或者与CAEDYM（计算水生生态系统动力学模型）耦合来进行涉及生物学和/或化学过程的调查研究。
DYRESM的计算需求很低，多年模拟可以在装有Windows或Linux操作系统的PC机平台上进行。
DYRESM 计算模型将湖泊和水库中导致温度、盐度和密度分布时间变化的物理过程参数化。
此模型依赖源于详细的过程研究（来自野外和在实验室内）的参数化方法，从而吸收了国际公认的水研究中心在对密度分层流进行分析、实验室和野外测量方面的长处。
因而此模型在不用对模型参数进行标定就能得到可靠的预测方面显得独特。
B. 程序实现语言: Fortran 95开发平台: Linux目标平台: 源代码仅用标准的Fortran 95来进行编写以使其“便于拷贝”。
程序结构: DYRESM具有一个分层的程序结构。
这些科学方法从“输入/输出”抽象而来，并且达到一种较低的抽象程度——从模型的数据结构抽象而来。
这套科学程序和数据结构被作为DYRESM面向对象的核心来进行设计和构建。
这就提供了对代码良好的封装，很容易地实现扩展并且与DYRESM 模型抽象的概念化紧密地匹配。
（尽管Fortran 95是一种基于对象（而不是面向对象）的语言，面向对象的设计仍然能够实现—虽然要多费点力气。
）1. 引言DYRESM（水库动力学模拟模型）是一个面向湖泊和水库的一维水动力学模型，用来预测水体温度、盐度随水深和时间的变化。
这些水动力学要素是基于过程的，而不是基于经验的，从而不需要标定。
此模型构成了CAEDYM水质模型的一维水动力学驱动程序。
模型DYRESM是基于一个一维假定，那也就是说，垂向上的变化比水平方向上的变化起了更加重要的作用。
这就引起出了层状结构，即水库表现为一系列的水平分层。
在这些分层中没有横向的和纵向的变化，任何属性的垂向分布图都从各层的属性值得到。
在DYRESM 中这些分层具有不同的厚度；随着入流和出流进入和流出水库，受影响的分层扩张或紧缩，那些上面的分层向上或向下运动以适应体积的变化。
由于这些分层的表面区域随着垂向位置的变化而变化以与水库的测深相一致，所以这些分层的垂向运动伴随着厚度的变化。
混和用相邻分层的合并来模拟，并且分层的厚度被模型在内部动态调整以保证对于每一个过程，都能得到一个合适的解。
1.1 一维假定一维假定是基于对湖泊中经常有密度分层的观察，在这些湖泊中，垂向运动受到抑制，而水平方向上的密度变化却能够很快的被水平方向的平流和对流所削减。
假定此一维模型适合于超过一天的时间尺度的模拟，则由微弱的温度梯度所产生的水平方向的交换在小于一天的时间尺度上被传播超过几公里。
一维假定的有效性用Lake Number L N (Imberger和Patterson, 1990)来判定。
Lake Number根据分层的稳定性和风的扰动的影响来进行定义，假设一个具有任意分层ρ(z)的普通湖泊上作用着一个具有表面摩擦速度u*的风速场：图1.2. 在推导Lake Number过程中用到的变量的示意图因为风应力施加于表面层，因此将有一个净力作用使水柱的密度结构翻转。
对于整个湖体，求得此净力作用对位于z g处的体积中心的力矩，则由平衡我们得到：式中z H是水柱的高度，z0是湖底以上高度z处具有ρ(z)的密度分层所对应的水体重力的中心，M是水体的总质量，β是连接质量中心和体积中心的线段与垂向所成的角度（假定β很小；也就是β ≅ tan β）。
这就引出了Lake Number如下：式中z0由下式定义：当温跃层到达表面时最大的偏转发生，因此式中z T是温跃层中心的高度。
这致使假定风应力在表面上是一个常数，那么L N简化为如果L N >> 1，则回复力大于扰动力，z0的偏转也小。
这意味着密度结构将近似水平，一维假定是有效的。
从物理上这意味着湖泊分层剧烈，且比由表面风应力引入的力的影响占优势。
在这种情况下，湖面波动很小或者是没有，且温跃层或均温层具有很少的紊动掺混，分层被认为是水平的。
因此一维近似的标准是L N >> 1。
对于由入流引起的扰动，我们可以引入一个类似的标准，此处的扰动力是由入流引起的作用力。
这就产生出式中z i是入流处的深度，u是入流速度。
对于一维假定，L Ni >> 1。
从物理上这意味着分层将很快的阻尼由于侵入水流所引起的水平方向的扰动。
分层将促使密度结构保持近似水平，且水平方向的扰动会很快被削减。
最后一个校核标准是为了考虑地球自转的影响(Patterson et al 1984)，此标准由以下比率定义式中R I是内罗斯比变形半径，B是湖泊最大宽度。
内罗斯比半径定义为式中g'是表面层深度h范围内的有效的约化重力，f是科里奥利参数。
对于R > 1，一维假定成立。
注意DYRESM不进行这些计算，对于特定的应用，是由用户决定一维假定是否有效。
2. 分层结构2.1 引言DYRESM是基于拉格朗日分层格式（也就是说，调整分层以使其保持在用户定义的限度内；一种固定网格法将是采用欧拉格式），在此格式中用一系列具有统一属性但是可变厚度的水平分层来模拟湖泊。
分层的位置因为入流、出流、蒸发和降雨影响存储体积而变化，分层的厚度因为分层垂向运动以适应体积变化而变化。
这种分层格式另外的优势就是它能使它自己适应湖泊的垂向结构。
例如，在这种分层格式中，各种属性随深度能够被认为大部分恒定不变的混和层可以用单一的分层来模拟；另一方面，在属性具有很大垂向梯度的区域，比如温跃层，分层可以很窄。
2.2 体积、面积和厚度的关系给定分层的厚度，通过此关系能够计算分层的体积和表面面积；或者相反，给定分层的体积，能够计算分层的厚度和表面面积。
此关系跟随任何影响体积或厚度的操作而被运用。
注意分层从底部向顶部计算（见下图）。
图 2.1 高程和厚度的定义。
DYRESM从水库的底部开始定义一个分层的高度。
此计算是对给定的水库的“高程－体积－面积”数据进行内插。
在时刻t i -1分层具有一定的厚度、面积和体积。
在时刻t i一个过程改变了此分层的厚度或者是体积。
因此，它将拥有一组新的厚度、面积和体积。
此分层结构是基于具有曲线边界的分层。
用下面各式对体积从底部向上进行累积计算：,和,式中和.对于底部的分层，运用圆锥形断面进行计算，从而因此.2.3 分层的厚度限制对于单个的分层的厚度和体积设定限制。
设定上限和下限以保证能够得到合适的解并且避免过多的分层层数。
然而，对于下限的约束是使它必须足够小以便不因为过多的分层合并数目而出现数值耗散问题。
任何体积超过允许最大体积的分层被切成需要的份数，产生具有相同属性但是体积减小了的新的分层。
重新对分层进行编号并且确定表面面积。
类似的，对于体积小于允许最小体积的分层，将它们与相邻的具有最小体积的分层合并，重新对分层进行编号并且确定表面面积。
2.4确定各分层密度的方程密度是单位体积的溶液所具有质量的量度。
溶液的密度通常随着温度的增加而减小且随着溶质浓度（盐度）的增加而增加。
在20o C的时候，淡水具有998 kg/m3的密度，而海水则具有大约1030 kg/m3的密度。
对于给定了温度（°C）、盐度（psu）、压强（bars: 1bar = 105 Pa）的分层中水的密度由适用于盐水密度的UNESCO (1981)状态方程所确定。
ρ (T,S,P)= ρ (T,S,0)/(1-P/K(T,S,P))式中ρ (T,S,0) = A + BS + CS3/2 + DS2A B C DT0+999.8425 +8.245 × 10-l-5.725 × 10-3+4.831 × 10-4T1+6.794 × 10-2-4.089 × 10-3+1.022 × 10-4T2-9.095 × 10-3+7.643 × 10-5-1.654 × 10-6T3+1.002 × 10-4-8.246 × 10-7T4-1.120 × 10-6+5.387 × 10-9T5+6.536 × 10-9且K (T,S,P) = A + BP + CP2A B CT019652.21+54.675S+7.944 × 10-2S3/23.240+2.284× 10-3S+1.91075× 10-4 S3/28.510 × 10-5 - 9.935× 10-7 ST1148.421-0.604S+1.648 × 10-2 S3/2 1.437× 10-3 -1.098 × 10-5 S -6.123× 10-6 +2.081 × 10-8 ST2-2.327+1.1× 10-2 S-5.301 × 10-4S3/21.161× 10 -4 -1.608 × 10-6 S5.279 × 10-8 +9.170× 10-10 ST31.360 × 10-2 -6.167 × 10-5 S -5.779 × 10-7T4-5.155 × 10-52.5校核分层的稳定性分层结构的稳定性通过比较各分层的密度来进行校核。
此校核从表面层开始，比较它和下面紧靠它的分层的密度。
如果上面分层的密度大于它下面分层的密度，将这两层进行组合，根据元素守恒控制方程对这两层的属性进行守恒运算，且根据新的温度和盐度确定新的密度。
然后将这层的密度与它下面那层的厚度相比较，重复此过程直到到达最低层。
此过程保证密度分布图总是稳定的。
2.6 守恒定律组合两个分层时，温度、盐分、能量和动量的守恒定律可以被概括如下：其中下标代表分层的索引，C是正在进行守恒运算的属性；为了温度守恒，以上假定比热是一个常数。
