含内源污染平面二维水流-水质耦合模型

专利名称：一种二维水动力水质模型构建方法
专利类型：发明专利
发明人：冶运涛,曹引,蒋云钟,梁犁丽,毕忠飞,顾晶晶,赵红莉,龚家国,尚毅梓,王英,张双虎,段浩,孙静杰
申请号：CN201910474798.6
申请日：20190603
公开号：CN110188483A
公开日：
20190830
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种二维水动力水质模型构建方法，其包括以下步骤：S1、生成覆盖计算域的若干叶网格，根据叶网格的初始划分水平将其划分为若干个子网格；其中初始划分水平为最大划分水平，叶网格为最大网格单元；S2、通过OpenMP建立并行模型，根据生成的叶网格和子网格在建立的并行模型中生成水动力水质模型自适应网格，得到二维水动力水质模型。

本方法能够大幅度降低自适应网格生成的时间，进而缩短二维水动力水质模型的构建时间，同时构建好的二维水动力水质模型能够细化地形坡度较大区域的网格，同时可以根据水位和污染物浓度梯度自适应调整网格大小，使得本方法可以保证模型的静水和谐性和模型的模拟精度。

申请人：中国水利水电科学研究院
地址：100038 北京市海淀区车公庄西路20号
国籍：CN
代理机构：成都正华专利代理事务所(普通合伙)
代理人：陈选中
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平面二维水流-水质有限体积法及黎曼近似解模型平面二维水流水质有限体积法及黎曼近似解模型引言：在水环境研究中，对于水流和水质模拟是非常重要的，这不仅可以帮助我们了解水体的流动特性，还可以预测和评估水质的变化和影响。

在这篇文章中，我们将介绍平面二维水流水质有限体积法及黎曼近似解模型的原理和应用。

通过理论阐述和实例分析，我们希望能够全面而深入地了解这两种模型的优势、限制和适用范围。

第一部分：平面二维水流水质有限体积法1. 模型原理平面二维水流水质有限体积法是一种基于物质守恒定律和动量方程的数值模拟方法。

它将水流问题转化为有限体积内的水体加权平均值，并通过离散化和数值计算来解决。

2. 数学表述该方法的数学表述包括质量守恒方程和动量方程。

质量守恒方程描述了水体中物质的流动和浓度的变化，动量方程描述了液体的流动和流速的变化。

3. 优势和限制平面二维水流水质有限体积法具有灵活性高、计算量小、数值稳定性好等优势。

然而，由于该模型是基于近似解法的，它在处理流体不连续性和复杂边界条件时存在一定的局限性。

4. 应用实例平面二维水流水质有限体积法已被广泛应用于河流、湖泊、水库等水域的水流和水质模拟。

通过该模型，我们可以预测和评估污染物的扩散和迁移，以及水体中溶解氧、氨氮、藻类等水质指标的变化趋势。

第二部分：黎曼近似解模型1. 模型原理黎曼近似解模型是一种基于黎曼问题理论的模型，它将水流问题转化为求解一组非线性偏微分方程的问题。

在求解过程中，通过将问题分割成一个个宏观单元来近似求解。

2. 数学表述该模型的数学表述包括守恒方程和状态方程。

守恒方程描述了物质的流动和质量守恒，状态方程描述了物质的热力学性质和状态。

3. 优势和限制黎曼近似解模型具有精度高、计算速度快、边界条件处理灵活等优势。

然而，由于该模型需要求解多组偏微分方程，其计算量相对较大，不适用于大规模复杂水体的模拟。

4. 应用实例黎曼近似解模型在流体力学研究中有广泛应用，可用于模拟水流在管道、河道、溃口等场景中的流动情况。

平面二维水质数学模型
近年来，水质污染已经成为了一个全球性的环境问题。

水质污染
的影响非常广泛，不仅使得人们的饮用水受到影响，而且还影响了水
生态系统的生命物种。

为了准确地研究水质污染问题，科学家们一直在积极开展研究，
其中平面二维水质数学模型是目前应用广泛的一种方法。

这种方法采
用了水质建模方法，评估和优化水资源供应策略，确保水质达标。

平
面二维水质数学模型可以通过数学和计算机模拟来模拟湖泊、河流、
河口等水域的水动力学和水质特性。

本文以湖泊为例，说明平面二维水质数学模型的应用。

首先，模
型需要考虑湖泊的输入和输出水量、温度、盐度、Ph等环境指标。

然后，根据水动力学原理，模型可以计算湖泊各个点的水流速度和水深，进而模拟湖泊水流的受污染情况。

在模拟过程中，还需要考虑湖泊底
部的沉积物对于水质的影响，以及水生植物在吸收养分和氧气方面的
作用。

平面二维水质数学模型不仅可以模拟水质污染的传播和影响，还
可以优化水质管理方案，比如增加湖泊的深度、提高水流速率、进行
人工清洁等，来减少水质污染的影响。

总之，平面二维水质数学模型是一种比较可靠、有效的方法，可
以帮助我们更好地了解水质污染问题，并采取相应的措施来保护环境。

平面二维数学模型在地表水环评中的应用研究作者：韦明来源：《环境与发展》2020年第10期摘要：在地表水环境影响预测和评价中，选择正确的水质模型才能得到准确的预测结果。

文章简要描述了地表水环境影响预测水质模型及适用条件，并根据HJ2.3-2018的相关要求采用平面二维数学模型对某规划环评项目进行了地表水环境进行了预测，意在说明如何选取合理的地表水环境预测模型和得到正确地表水环境影响预测结果。

关键词：地表水环境影响评价;水质模型;规划;环评;平面二维数学模型中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）10-0-01DOI：10.16647/15-1369/X.2020.10.094Abstract：In the prediction and evaluation of surface water environmental impact，accurate prediction results can only be obtained by selecting the correct water quality model.This article briefly describes the surface water environment impact prediction water quality model and applicable conditions，and uses a planar two-dimensional mathematical model to predict the surface water environment of a planned environmental impact assessment project according to the relevant requirements of HJ2.3-2018.It is intended to explain how to select Reasonable prediction model of surface water environment and accurate prediction results of surface water environment impact.Key words：Surface water environmental impact assessment;Water qualitymodel;Planning;Environmental assessment;Planar two-dimensional mathematical model随着新环保法、“水十条”的实施、公众环保意识的增强以及人民群众对美好生活的向往，地表水环境污染防治工作日益受到关注，为此各地纷纷出台水污染防治行动计划并开展了大规模的污染水体综合治理工作。

二维水质模型定义水质模型是通过对水体特定参数进行数学建模和模拟，来研究、预测和评估水体环境的变化和质量的方法。

水质模型的目的是更好地理解水体中的污染物传输、生态系统变化和水质改善措施的效果。

本文将重点讨论二维水质模型的定义、原理和应用。

二维水质模型是一种通过建立二维网格来模拟和分析水体内污染物及其水质变化的方法。

它考虑到水体的水平平面分布和水流运动，并使用物理方程和计算方法来模拟和预测水体中污染物的扩散和转运。

在二维水质模型中，水体被划分为若干个网格单元，每个单元代表一个小的空间区域。

通过测量和监测，可以获取水体的初始条件和边界条件，并将其输入到模型中。

随着时间的推移，模型根据初始条件、边界条件和物理方程进行计算和模拟，以得到水体中污染物的浓度和分布。

二维水质模型的基本原理是质量平衡方程和扩散方程。

质量平衡方程描述了污染物在水体中的产生、输入、输出和转化过程，扩散方程则描述了污染物的扩散和输运。

这些方程考虑了水体中物质的浓度、流速和水动力学特性，并使用数值方法进行离散化和求解。

通过这些模型的建立和求解，可以预测不同情况下水质的变化，如污染物浓度的分布、水体的富营养化程度、溶解氧的含量等。

二维水质模型在水环境管理和水资源规划中具有广泛的应用。

它可以用于评估污染事件的影响、指导水体治理和保护措施的制定，并预测未来水质的变化趋势。

通过改变模型中的参数和输入条件，可以进行不同的情景分析和模拟实验，以评估不同的污染控制策略和方案的效果和可行性。

此外，二维水质模型还可以与其他模型相结合，如水动力模型、生态模型和气象模型，以更全面地模拟和评估水体的水文、水力和水质过程。

这种耦合模型的应用可以提供更准确的结果和更全面的分析，为决策者提供指导，以保护和改善水体环境。

总之，二维水质模型是一种有效的工具，用于研究水体环境的变化和质量的评估。

它基于物理方程和计算方法，通过建立二维网格来模拟和分析水体内污染物及其水质的变化。

环境影响评价课后题及复习资料⼀、名解环境：是指⼈类以外的整个外部世界的总和。

具体地说，环境是指围绕着⼈群的空间以及其中直接、间接影响⼈类⽣活和发展的各种⾃然因素和社会因素的总体。

环境影响：指⼈类活动导致的环境变以及由此引起的对⼈类社会的效应。

环境影响概念包括⼈类活动动对环境的作⽤和环境对⼈类的反作⽤两个层次。

环境影响评价：指对拟建中的建设项⽬、区域开发计划和国家政策实施后可能对环境产⽣的影响进⾏的系统性识别、预测和评估。

环境影响评价制度：指把环境影响评价⼯作以法律、法规或⾏政规章的形式确定下来从⽽必须遵守的制度。

环境标准：控制污染、保护环境的各种标准的总称，为了保护⼈群健康、社会物质财富和促进⽣态良性循环，对环境结构和状态，在综合考虑⾃然环境特征、科学技术⽔平和经济条件的基础上，由国家按照法定程序制定和批准的技术规范，是国家环境政策在技术⽅⾯的具体体现，也是执⾏各项环境法规的基本依据。

环境影响评价程序：是指按照⼀定的顺序或步骤指导完成环境影响评价⼯作的过程。

其过程可分为管理程序和⼯作程序，经常⽤流程图来表⽰。

环境影响识别：找出所有受影响（特别是不利影响）的环境因素，以使环境影响预测减少盲⽬性，环境影响综合分析增加可靠性，污染防治对策具有针对性。

环境影响综合评价：按照⼀定的评价⽬的，把⼈类活动对环境的影响从总体上综合起来，对环境影响进⾏定性或定量的评定。

环境质量：在⼀个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素对⼈群的⽣存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度。

环境质量评价：对环境要素优劣进⾏的定量描述即按照⼀定评价标准和评价⽅法对⼀定范围的环境质量进⾏定量的判定和预测。

环境质量标准：在⼀定时间和空间范围内，对各种环境介质中的有害物质和因素所规定的容许容量和要求，是衡量环境是否受到污染的尺度，以及有关部门进⾏环境管理，制定污染排放标准的依据。

环境保护标准分为：环境质量标准、污染物排放标准、基础和⽅法标准。

平面二维水流-水质有限体积法及黎曼近似解模型平面二维水流是指在平面上发生的二维水流现象。

研究平面二维水流的主要目的是为了探究水流的运动规律和水质扩散过程，以便更好地理解和模拟水体的自然环境。

水质有限体积法是一种常用的数值模拟方法，用于解决平面二维水流与水质扩散问题。

它基于有限体积法，将水流和水质的守恒方程以通量形式进行离散，并通过迭代计算求解水流场和水质场的分布。

在水质有限体积法中，水流速度和浓度分别作为守恒变量。

通过将二维空间划分为小的控制体积元，然后利用守恒原理，利用质量守恒和动量守恒方程，建立起分别描述水质和流体运动的方程。

然后，将控制体积元与周围的控制体积元以通量的形式联系起来，形成离散的方程组。

黎曼近似解方法是求解非线性守恒方程的一种有效方法。

对于二维水质有限体积法模型，可以将其转化为一维守恒方程组并应用黎曼近似解方法求解。

黎曼近似解方法通过将连续方程进行离散化，得到数值计算的格式，并通过迭代求解来获得数值解。

黎曼近似解模型主要包括以下几个方面的内容：首先，需要确定黎曼问题的初始条件和边界条件。

通常，通过对水体的特性进行测量和观测，可以确定初始条件和边界条件。

其次，根据黎曼问题的守恒方程，将其转化为通量形式的离散方程，并构建数值计算格式。

然后，通过数值迭代的方式求解离散方程组，得到数值解，并评估数值解的稳定性和精度。

最后，通过数值解的分析和后处理，得到流体的速度分布和水质分布情况。

平面二维水流-水质有限体积法及黎曼近似解模型的应用范围广泛。

例如，可以应用于河流、湖泊、海洋等自然水环境的模拟与分析。

可以通过模拟水流运动和水质扩散过程，来研究水体污染的传输和影响，为环境保护和水资源管理提供科学依据。

同样，该模型也可以应用于水污染事件的预测与防控。

通过模拟不同污染源的排放情况，可以预测水中污染物的浓度分布，为制定应急响应措施提供参考。

总之，平面二维水流-水质有限体积法及黎曼近似解模型是一种有效的数值模拟方法，可以用于研究水流和水质扩散问题。

二维水动力—水质耦合模型对东昌湖生态补水的研究与应用的开题报告一、背景和意义水资源是维持人类社会生存发展的重要物质基础，水环境保护与水资源可持续利用是一个国家的生存和发展的关键问题。

但是，随着经济社会的发展和人口的增加，水资源和水环境问题日益突出，其中最为紧迫的是水环境污染问题。

为了维护和改善水环境，需要加强水资源的管理和保护，同时采取措施治理水环境污染。

其中一个重要的方法是通过生态修复实现水质提升与环境保护。

东昌湖是位于江苏省南部的一个典型的淡水湖泊，是江苏省重点保护区之一，也是淮河流域的重要水资源。

近年来，由于城市化进程加快，工农业污染加剧，东昌湖的水质状况不断恶化。

为了改善东昌湖的生态环境，需要进行综合治理和生态修复。

其中，生态补水是一种在湖泊生态系统中引入一定比例的干支流水来补偿水文水资源和水生态系统因为上游滥排及地表水资源减少所引起的需要。

综合考虑东昌湖过去的水质状况、地形地貌、上下游污染源、水文水位、生态环境等因素，设计合理的生态补水计划十分重要。

因此，建立一套能够准确反映水生态环境和水质变化的二维水动力——水质耦合模型，对于东昌湖生态补水计划的制定和实施具有重要的意义。

二、研究内容1.收集整理东昌湖相关的水文、气象、水质、植被、土壤等资料，建立东昌湖生态补水资料库；2.建立基于二维水动力——水质耦合模型的东昌湖水生态环境与水质模拟；3.根据模拟结果，制定并优化东昌湖生态补水计划；4.基于实测数据对模型的准确度进行验证和改进；5.开展东昌湖生态补水的现场实施和效果评估。

三、研究方法和思路1.收集整理数据资料，包括水文、气象、水质、植被、土壤等方面的数据；2.基于ArcGIS和MATLAB等软件，制定东昌湖二维水动力——水质模型，建立湖泊水质模型的模拟计算流程；3.对模型参数进行敏感度分析，评估模型的准确性，校正或修正模型；4.设计生态补水方案，进行模拟计算和分析，制定生态补水计划，计算生态补水效果；5.结合实测数据进行模型验证及优化；6.开展东昌湖生态补水的现场实施和效果评估。