下载文档原格式
水动力模型体系
水动力模型体系是指用于描述和预测水流动行为的一套理论和模型。
这个体系包括了以下几个方面的内容：
1. 基本方程：水动力模型体系基于基本的连续性方程、动量方程和能量方程，其中连续性方程描述了质量守恒，动量方程描述了动量守恒，能量方程描述了能量守恒。
这些方程是描述水体运动和变化的基础。
2. 边界条件：水动力模型体系还包括边界条件，这些条件描述了水体与周围环境的相互作用。
边界条件可以是水体表面的波浪、水体底部的摩擦力、水体与河岸或其他障碍物的相互作用等。
3. 参数和初值条件：水动力模型体系中需要确定一些参数和初值条件，例如水体的密度、水体的黏度、离散化网格的大小等。
这些参数和初值条件的选择对于模型的准确性和可靠性有重要影响。
4. 数值模拟方法：水动力模型体系基于数值方法，通过将水动力方程离散化为差分或有限元等形式，使用计算机进行数值求解。
数值模拟方法可以模拟复杂的水体流动过程，例如湍流、相对运动、分离流等。
水动力模型体系在水工、海洋工程、河流流域管理等领域有广泛应用。
它可以用于预测水流速度、水位、流量等参数，帮助工程师设计有效的水利工程和河流管理措施。
此外，水动力模
型体系还可以用于模拟水体污染传输、河流泥沙运动等问题，为环境保护和资源管理提供支持。
紫坪铺水库水质及水体富营养化状况分析杜世军;刘卫【摘要】为了探究紫坪铺水库水质情况和富营养化状态变化情况,于2012年1月至2016年12月每月对水库四个监测点位进行采样分析,基于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)水质评价、综合营养状态指数(TLI)等方法,分析水质情况和水体富营养化的时间和空间变化情况.结果表明:①年平均水质指标中:溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮主要为Ⅰ类、Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质,总磷除2016年为Ⅳ类水质外其余年份均为Ⅲ类水质;②TLI年均值主要呈逐年升高趋势,但最高值为29.63;③TLI值空间分布特征为:库头＞入湖库口＞库中＞库尾,时间分布特征为:5月、6月、7月、8月＞1月、2月、3月、4月、9月＞ 10月、11月、12月(丰水期＞平水期＞枯水期).研究显示,紫坪铺水库水质整体主要处于湖库地表水Ⅲ类水质和贫营养化状态.【期刊名称】《四川环境》【年(卷),期】2019(038)004【总页数】8页(P15-22)【关键词】紫坪铺水库;水体富营养化;水质;水华【作者】杜世军;刘卫【作者单位】都江堰市环境保护监测站,成都611830;都江堰市环境保护监测站,成都611830【正文语种】中文【中图分类】X524;X824水体富营养化是指受人类活动影响，生物生存所必需的大量氮、磷营养盐进入水库、湖泊等缓流水体，引起浮游生物主要是藻类的迅速繁殖，水体中溶解氧含量明显下降，水质恶化，水体内生物群落大量出现死亡的现象[1～3 ]。
在水体自然流动条件下，随着水库、湖泊周边河流夹带冲刷物和生物残骸在底部不断沉积，水库、湖泊会从贫营养化状态演变为富营养化状态[4]，进而恶化为沼泽和陆地，这本身是一个极缓慢的演变过程[5-6]。
但由于人类的活动，将大量生活污水和养殖废水以及农田中的营养物质排入水库、湖泊等缓流水体后，导致水生生物尤其是藻类的大量繁殖，使生物种群、种类发生较大改变，破坏了水体的生态平衡，加剧了演变过程[7]。
中国的湖泊⽣态系统动⼒学模型研究始于20世纪80年代，主要集中在滇池、太湖、东湖、巢湖、西湖等富营养化严重的湖泊以及其他⽔体。
⽬前，已有⼀些软件⽤于湖泊⽣态系统动⼒学模拟，有CE-QUAL-ICM、WASP、AQUATOX、Pamolare、CAEDYM 等，以及⽤来模拟湖泊能流的软件ECOPATH.近年来应⽤较多的是美国环保署开发的WASP，其建模原理是⽔量和污染物质在时空上的守恒，模型由两个⼦模型构成，可以模拟任何地表⽔体。
Pamolare（PlanningandManagementofLakesandReservoirs）由联合国环境规划署（UNEP）国际环境技术中⼼（IETC-UNEP）和国际湖泊环境委员会（ILEC）联合开发。
该软件包根据复杂性不同，由4个⼦模型构成，并在LakeGlums湖得到应⽤与测试。
在建模⽅法上，⼀般以质量平衡⽅程为基础，主要考虑：物理扩散迁移，⽣化反应及源、汇等因素；模拟对象则包括细菌、浮游动植物和底栖⽣物及鱼类等的⽣长与死亡，⽣源要素（氮、磷等）的循环以及BOD、DO的动⼒过程等等。
建模时对时空尺度的选择很重要。
物理、化学过程相对于⽣物过程，时空尺度要⼩得多，如果尺度选择过⼩，模型运算量、存储量就很⼤，⽽且⽣物过程⼏乎不显著；反之，物理、化学过程就得不到充分体现。
因此，在模拟过程中，需要结合模拟⽬的对尺度进⾏权衡选择。
⽣态系统模型虽然考虑因素多，对系统的描述很全⾯，但不可避免的也有其缺点。
这类模型所需数据多，很少有湖泊可以提供充⾜的数据，这就限制了模型的应⽤。
由于对⼀些机理尚未搞清楚，参数选择仍是经验估计，精度并没有预期那么⾼。
参数选择上多是参照具体的研究对象，模型中因包含湖泊具体的内部关系，⽽使建⽴在某⼀湖泊上的模型具有的个性特征。
因此，这样的模型还是有很⼤局限性的，并且计算量⼀般都很⼤。
模型发展⽅⾯，变量是重要的制约因素。
有些状态变量，如鱼类及浮游动物⽣物量很难在现场连续观测获得实测数据，这样就不可能在实际观测数据基础上进⾏校正，因此模型的灵敏度、可靠性就得不到有效提⾼。
湖库富营养化评价、预测研究湖库富营养化评价、预测研究一、引言湖泊和水库是重要的淡水资源，对人类生活和经济发展具有重要意义。
然而，在现代工农业和城市化的快速发展过程中，湖库富营养化问题逐渐凸显出来。
湖库富营养化是指湖库水体中的氮、磷等有机营养物质不断积累，导致水体中的浮游藻类和水生植被过度生长的现象。
湖库富营养化不仅影响水质，还会导致水体富氧和贫氧交替，引发溶解氧的剧烈变化，对水生生物的生存和繁殖产生不利影响。
因此，对湖库富营养化进行准确评价和预测具有重要意义。
二、湖库富营养化评价方法湖库富营养化评价是评估湖库水体中有机营养物质富集程度和水质状态的过程。
评价方法主要分为定性评价和定量评价两种。
定性评价方法主要是通过观察和分析湖泊或水库中浮游藻类和水生植被的种类和分布情况，判断水体富营养化程度。
例如，根据湖泊或水库中的浮游藻类的主要组成以及水生植被的密度和种类，可以初步判断湖库水体是否存在富营养化问题。
定量评价方法则是借助于测量和分析水体中的氨氮、总氮、总磷等指标的浓度，来准确评估湖库富营养化程度。
例如，可以通过取样并使用化学分析的方法，测量湖库水体中的氨氮、总氮和总磷的浓度，进一步确定富营养化程度。
同时，还可以利用营养盐比值（如氮-磷比）来判断水体中养分的比例是否合理。
当氮-磷比例小于某个阈值时，即表明水体存在富营养化问题。
三、湖库富营养化预测方法湖库富营养化的预测是为了预测和评估湖库未来的富营养化趋势，为制定有效的水体管理和保护措施提供科学依据。
预测方法主要分为统计模型和数学模型两个方面。
统计模型主要是通过分析和回归历史数据，建立与湖库富营养化相关的指标与影响因素之间的关系方程，进而预测未来富营养化的趋势。
例如，可以通过建立相关的线性回归模型，根据历史数据预测未来湖库水体中的氨氮、总氮和总磷的浓度。
通过统计模型可以较为简单地预测湖库富营养化的发展趋势，但对于复杂的湖泊生态系统来说，单独的统计模型可能存在一定的局限性。
系统动力学模型的构建与分析方法系统动力学是一种研究复杂系统行为的方法，通过建立数学模型来描述系统的结构和动态变化规律。
本文将介绍系统动力学模型的构建与分析方法，以帮助读者更好地理解和应用这一方法。
一、系统动力学模型的构建方法1. 确定研究对象：首先需要明确研究的系统对象，可以是自然生态系统、经济系统、社会系统等。
确定研究对象后，进一步明确系统的边界和要素。
2. 构建系统结构图：根据研究对象的特点和要素之间的相互关系，绘制系统结构图。
结构图应包括系统的各个要素以及它们之间的关系，可以使用流程图、框图等形式进行表示。
3. 确定系统变量和参数：根据系统结构图，确定系统的变量和参数。
变量是描述系统状态和行为的因素，如人口数量、资源利用率等；参数是影响系统动态变化的常数或函数，如增长率、捕食率等。
4. 建立动力学方程：根据系统结构图和确定的变量和参数，建立动力学方程。
动力学方程描述了系统中各个变量之间的相互作用和变化规律，通常采用微分方程或差分方程的形式进行表示。
5. 确定初始条件和边界条件：为了模拟系统的动态变化过程，需要确定初始条件和边界条件。
初始条件是系统在时间初始点的状态，边界条件是系统与外部环境的交互条件。
6. 进行模型验证和修正：建立模型后，需要对模型进行验证和修正。
可以通过与实际观测数据进行比较，或者与其他已有模型进行对比来评估模型的准确性和可靠性。
二、系统动力学模型的分析方法1. 稳态分析：稳态分析用于研究系统在长时间运行后的稳定状态。
可以通过求解动力学方程的稳态解，或者通过模拟系统在不同参数条件下的稳态行为来进行分析。
2. 动态分析：动态分析用于研究系统的瞬态和周期性行为。
可以通过数值模拟或解析方法求解动力学方程，观察系统的动态变化过程，并分析系统的稳定性、周期性和混沌性等特征。
3. 敏感性分析：敏感性分析用于研究系统对参数变化的响应程度。
可以通过改变某个参数的值，观察系统的响应变化，评估参数对系统行为的影响程度，进而优化系统的设计和管理。
