理想条件下混合型水库_湖泊_三氮_迁移转化数学模型及其解_计有权

水环境迁移转化模型水环境迁移转化模型是在水环境治理领域中不可或缺的重要工具，它是基于数学、物理、化学等基础理论构建的、描述水体环境质量演变规律的数学模型。

本文将从以下几个方面介绍水环境迁移转化模型。

一、模型类型水环境迁移转化模型的种类繁多，常见的模型包括古典模型、统计模型、基于机器学习的模型和基于神经网络的模型等。

其中，古典模型是最基础的模型，它依据多方面因素来分析水体环境质量演变规律；统计模型则是基于数据分析和统计方法来推测水体环境质量变化趋势。

二、模型构建步骤1. 收集数据。

数据包括水体环境质量指标数据、环境因素数据、人为干扰因素数据等各方面数据。

2. 选择模型。

根据问题需求和数据特征，选择合适的模型。

3. 建立模型参数。

模型参数包括水体环境质量指标参数、环境因素参数、人为干扰因素参数等。

4. 拟合模型。

将建立好的模型与实际数据进行拟合并进行参数校准。

5. 模型验证。

通过与实际数据进行比对，验证模型的准确性和可靠性。

三、模型应用1. 预测水体环境污染趋势及变化规律。

2. 评估环境污染治理方案的效果，并对治理方案进行优化。

3. 为政府部门和决策人员提供科学依据，制定更为有效的水环境治理政策。

总的来说，水环境迁移转化模型是揭示水体环境质量演变规律的有效工具。

它不仅可以为环境保护部门提供科学依据，还可以为企业和其他决策人员制定更为有效的水环境治理政策。

希望随着科技的不断发展，水环境迁移转化模型的应用范围和技术实现水平都能够不断提高和完善。

湖泊湿地系统地表水-地下水相互作用及“三氮”迁移转化刘春篁;董一慧;李佳乐;张书缘;孙谦一;周国芳;桑闪闪【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2022(40)3【摘要】湿地系统作为地球上最重要的自然生态系统,被称为“地球之肾”,在保护物种多样性、调节径流、改善水质、调节气候等方面发挥着重要作用,但有关湖泊湿地系统中地表水-地下水相互作用以及“三氮”在其中的迁移转化过程研究尚缺乏系统分析与总结。

目前关于湖泊湿地水文以及地表水-地下水相互作用这两大问题的研究已取得一定发展,深刻揭示了湿地水文过程及地表水-地下水相互作用在自然因素和人类活动影响下的变化机制和规律。

“三氮”作为水体中的重要污染物,一直以来是湿地研究中的热点问题,其在湖泊湿地系统中的迁移转化过程不仅受到自身和人类活动的影响,水文条件和地表水-地下水相互作用的改变对其迁移转化也具有一定的影响。

梳理了近年来国内外文献,系统总结了湖泊湿地系统的水文地质条件、地表水-地下水相互作用及研究方法、“三氮”迁移转化过程及氮氧同位素的应用等方面的研究进展,对湖泊湿地系统水文过程和物质循环研究有重要借鉴意义和参考价值。

【总页数】8页(P484-491)【作者】刘春篁;董一慧;李佳乐;张书缘;孙谦一;周国芳;桑闪闪【作者单位】东华理工大学水资源与环境工程学院【正文语种】中文【中图分类】X523【相关文献】1.理想条件下混合型水库(湖泊)"三氮"迁移转化数学模型及其解2.洪泛湿地系统地表水与地下水转化研究进展综述3.有机氮和“三氮”在西部煤矿区地下水库迁移转化的实验研究4.地下水位波动带三氮迁移转化过程研究进展5.稀土矿区地下水"三氮"分布特征及迁移转化规律因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

湖泊与水库水质模型——箱子模型对于面积小，封闭性强，四周污染源多的小湖或大湖湾，污染物排入水域后，在湖泊和风浪作用下，有可能出现湖水均匀混合的现象。

这时湖泊内各处水质均一，污染物浓度在空间上差异较小。

描述这类水质状态的是均匀混合型（或完全混合型）水质模型。

对完全混合型的湖泊，根据物质平衡原理：某时段任何水质元素含量的变化等于该时段流入总量减去流出总量，再减去元素降解或沉淀损失的量。

可列出方程如下。

对易降解的物质，有kMp p tM-'-=∆∆ 对于难降解的物质，则有 p p tM'-=∆∆ 0M M M e -=∆式中 Me —— 时段末期湖泊内污染物的总量，kg ； M0—— 时段初期湖泊内污染物的总量，kg ；M —— 时段内湖泊平均污染物的总量，kg ；t∆——计算时段，d ；,P ,p ’——时段内平均流入、流出湖泊污染物总量，kg ；k ——污染物衰减期，1/d 。

金沙湖建成后,在充分截污的前提下,补充水源携带的TP 负荷占主要地位,其次是大气沉降、底泥释放的TP 负荷。

模型根据质量守恒原理,认为流入的污染物在湖泊内掺混均匀,降雨量带来的污染物、湖泊水体对污染物的沉降和降解作用均句,因此可以用箱子模型研究湖泊污染物浓度。

可以用湖区充分混合后的物质守恒定律得到：()VC k d t P A C o Q o C d t Q i C i d t Q w C w dt dc -+-+=∨ 式中： ∨为湖水正常水位下的水体（m ³）C 、dt 是湖水某物质（如总磷）浓度及其变化量；Qw 、Cw 是流入湖区污水的流量和浓度；Qi 、Ci 是引水入湖区的流量和浓度； Qo 、Co 是流出湖区的流量和湖水浓度；P 、A 、Co 分别是降雨量和湖水浓度；V 、C 、K 、dt 分别是湖区水体体积、湖区水质、沉降系数和单位时间。

四者相乘代表沉入湖底的污染物总量可以将湖面上的降雨量、底泥的释放量均纳入流入湖区的污染物中（包括引水），总计为w （t ），则式子为：QeCdt-w (t)dt+Vdc+k ∨Cdt=0化简为：∨dt dc +（∨Ck+o1t ）=w （1）式中：to=Qe∨称为停留时间K 为污染物沉降时间，单位为（1/天）（1/年）w 为年（月）进入湖区污染物的总量当齐次方程w =0时，（1）式的解为：()t C =⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎭⎫⎝⎛+-k toCo k V Qc Co 1exp exp式中：Co 为初始浓度，新开湖的本底浓度；当dtdc=0时，此线性非齐次方程的恒定解为Co =∑∑==+ni i KVQi Wi11其非恒定解为()t C =⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+-+∑∑∑===t k V Qi KV Qi Wi n i n i ni 111exp 1+⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛+∑=t k V Qi Co n i 1exp （2）（2）式中第一项为本月负荷的增加值，第二项为前月初始值的衰减值，Co 是前月（日）的值。

水库调度优化模型的应用研究水库调度是水资源管理中的重要环节，其目的是在满足各种用水需求的同时，最大限度地发挥水库的综合效益，如防洪、发电、灌溉、供水等。

随着社会经济的发展和水资源供需矛盾的加剧，传统的水库调度方法已经难以满足实际需求，因此，研究和应用水库调度优化模型具有重要的现实意义。

一、水库调度优化模型的概述水库调度优化模型是基于数学规划理论和方法，结合水库的水文特性、工程特性以及用水需求等因素，建立的用于求解水库最优调度策略的数学模型。

常见的水库调度优化模型包括线性规划模型、非线性规划模型、动态规划模型等。

线性规划模型是最简单的一种，它将水库调度问题转化为线性目标函数和线性约束条件的优化问题。

非线性规划模型则能够更好地处理水库调度中的非线性关系，但求解难度较大。

动态规划模型适用于多阶段决策问题，能够有效地处理水库调度中的时间序列特性，但存在“维数灾”问题，即随着决策变量和阶段数的增加，计算量呈指数增长。

二、水库调度优化模型的建立建立水库调度优化模型需要明确以下几个方面：1、目标函数目标函数是衡量水库调度方案优劣的指标，通常包括经济效益最大化、社会效益最大化、环境效益最大化等。

例如，在发电调度中，目标函数可以是发电量最大化；在供水调度中，目标函数可以是满足供水需求的可靠性最高。

2、约束条件约束条件包括水库的水量平衡约束、水位约束、出库流量约束、用水需求约束等。

水量平衡约束是指水库的入库流量、出库流量和蓄水量之间的关系；水位约束是为了保证水库的安全运行；出库流量约束则是根据下游河道的承受能力和水利工程的运行要求确定的；用水需求约束是指满足各用水部门的水量和水质要求。

3、决策变量决策变量是水库调度中需要优化的变量，如水库的出库流量、蓄水水位等。

4、模型参数模型参数包括水库的特征参数（如库容曲线、泄流曲线等）、水文参数（如降雨、径流等）以及用水需求参数等。

这些参数的准确性直接影响模型的精度和可靠性。

水环境迁移转化模型1. 任务背景水环境迁移转化模型是研究水体中污染物在空间和时间上的迁移和转化规律的数学模型。

它可以帮助我们理解污染物在水环境中的分布、扩散和转化过程，为水质管理和环境保护提供科学依据。

2. 模型原理水环境迁移转化模型基于质量守恒原理和动量守恒原理，通过建立一组偏微分方程来描述污染物在水体中的运动和变化过程。

主要包括以下几个方面：2.1 质量守恒方程质量守恒方程描述了污染物在水体中的输运过程。

它考虑了扩散、对流、沉降等因素对污染物浓度分布的影响。

一般形式如下：∂C∂t+∇⋅(uC)=∇⋅(D∇C)+S其中，C表示污染物浓度，t表示时间，u表示流速，D表示扩散系数，S表示源项。

2.2 动量守恒方程动量守恒方程描述了水体中流速的变化过程。

它考虑了压力梯度、摩擦、重力等因素对流速分布的影响。

一般形式如下：∂u ∂t +u⋅∇u=−1ρ∇p+g+ν∇2u其中，u表示流速，p表示压力，ρ表示水体密度，g表示重力加速度，ν表示运动粘度系数。

2.3 边界条件和初始条件边界条件和初始条件是模型求解的基本要素。

边界条件描述了在水体边界上污染物浓度和流速的变化情况；初始条件描述了在模拟开始时污染物浓度和流速的分布情况。

3. 模型应用水环境迁移转化模型广泛应用于环境工程、水质评价、污染物治理等领域。

3.1 环境工程在环境工程中，水环境迁移转化模型可以用于预测污染物在水体中的传输和转化过程。

通过模拟不同情景下的污染物浓度分布，可以评估污染物对水环境的影响，并制定相应的治理策略。

3.2 水质评价水环境迁移转化模型可以用于水质评价和监测。

通过与实际观测数据进行对比，可以验证模型的准确性，并进一步优化模型参数和结构。

同时，模型还可以预测未来水质变化趋势，为水资源管理提供参考。

3.3 污染物治理水环境迁移转化模型可以用于优化污染物治理方案。

通过模拟不同治理措施下的污染物去除效果，可以选择最佳的治理方案，并评估其实施效果。

DOI ：10.16030/ki.issn.1000-3665.202007033地下水位波动带三氮迁移转化过程研究进展刘　鑫1,2，左　锐1,2，王金生1,2，何柱锟1,2，李　桥1,2（1. 北京师范大学水科学研究院，北京　100875；2. 地下水污染控制与修复教育部工程研究中心，北京　100875）摘要：三氮是我国地下水中典型污染物，其在包气带和含水层中的迁移转化过程受到高度关注。

近几年，地下水位波动带中的三氮迁移转化已经成为新的研究领域。

在综合运用文献计量分析法，定量分析相关研究趋势的基础上，系统总结地下水位波动带形成及特点，梳理波动带中三氮迁移转化过程及生物地球化学过程最新研究表述及成果，并对今后可能的研究热点和方向进行了展望。

现有研究表明：水位波动带中环境指标如土壤含水率、氧化还原电位、溶解氧和有机质含量均表现出一定的分带性规律，微生物菌群结构和功能基因更多样化，并呈现一定的分布特征。

随着地下水位波动，包气带中的三氮易浸溶进入地下水并发生迁移。

地下水位上升，硝化作用减弱，反硝化作用增强；地下水位下降，硝化作用增强，反硝化作用减弱。

为完善水位波动带三氮迁移转化过程研究，应进一步关注：（1）将水化学演化分析与分子生物学高通量测序方法相结合，深入探究水位波动带三氮转化与微生物作用机理；（2）除关注硝化、反硝化作用外，增加异化还原、同化还原和厌氧氨氧化等作用过程的研究；（3）细化分析更多情境、更多影响因素的水位波动过程，识别水位波动带三氮转化的关键影响要素。

关键词：地下水位波动带；三氮；迁移转化；微生物功能基因中图分类号：P642.3 文献标志码：A 文章编号：1000-3665（2021）02-0027-10Advances in researches on ammonia, nitrite and nitrate on migration and transformation in thegroundwater level fluctuation zoneLIU Xin 1,2，ZUO Rui 1,2，WANG Jinsheng 1,2，HE Zhukun 1,2，LI Qiao1,2（1. College of Water Sciences , Beijing Normal University , Beijing 100875, China ；2. Engineering Research Center of Groundwater Pollution Control and Remediation ,Ministry of Education , Beijing 100875, China ）Abstract ：Ammonia, nitrite and nitrate are typical pollutants in shallow groundwater and in the vadose zone, and their migration and transformation processes are highly concerned. In recent years, new studies have focused on the three-nitrogen in the groundwater level fluctuation zone. This paper comprehensively uses the literature measurement analysis method to quantitatively analyze the related research trends, and systematically summaries the latest research results of the formation and characteristics of the groundwater level fluctuation zone, the migration and transformation process of the three-nitrogen and their biogeochemical processes in the fluctuation zone. The results show that environmental indicators such as soil moisture content, redox potential, contents of dissolved oxygen and organic matter in the groundwater level fluctuation zone have remarkable zoning rules, and收稿日期：2020-07-13；修订日期：2020-09-12基金项目：国家自然科学基金资助项目（41831283；41877181）；111引智计划项目（B18006）第一作者：刘鑫（1988-），女，博士研究生，主要从事地下水污染控制与修复研究。

pH对浅层地下水中“三氮”迁移转化的影响杨岚鹏;李娜;张军【期刊名称】《中国农学通报》【年(卷),期】2017(33)30【摘要】"三氮"也就是氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮,其污染已成为地下水污染的常见形式,研究"三氮"的迁移转化机理对浅层地下水"三氮"的污染控制有重要意义。

以海口南渡江周边地区砂壤土为研究介质,通过室内土柱淋滤试验,研究在pH 6.5、5.5、4.5的条件下,用100 mg/L氮肥溶液淋滤,"三氮"的迁移转化情况。

结果表明:在pH 6.5和5.5时,从1号采样点到3号采样点NH_4^+-N、NO_2^--N、NO_3^--N的浓度总体趋势是下降,土壤对"三氮"的去除作用包括土壤的吸附作用和硝化及反硝化作用。

在pH 6.5时NH_4^+-N、NO_2^--N、NO_3^--N的去除效率分别为57.2%、65.3%、91.6%。

在pH 5.5时,NH_4^+-N、NO_2^--N、NO_3^--N的去除效率为46.3%、61.2%、60.4%。

pH 6.5在吸附作用、硝化作用和反硝化作用的最佳pH范围内,因此对"三氮"去除效率最高。

在pH 4.5时NO_2^--N浓度由141.3μg/L增至147μg/L。

NO_3^--N的含量由11.3 mg/L增至34.56 mg/L,说明在pH 4.5时,受到酸性环境的抑制硝化作用和反硝化作用减弱,且土壤对NO_2^--N和NO_3^--N吸附效果较小,可能导致土壤中NO_2^--N 和NO_3^--N的积累。

海南地区土壤呈酸性,应适时监测地下水"三氮"的含量并采取相应的控制措施。

【总页数】5页(P56-60)【关键词】“三氮”;迁移转化;淋滤试验;地下水;土壤柱【作者】杨岚鹏;李娜;张军【作者单位】海南医学院热带医学与检验医学院;中南林业科技大学环境科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】X523【相关文献】1.氮污染在地下水中迁移、转化规律的研究 [J], 李晶2.重庆西部红层浅层地下水中“三氮”污染现状及影响因素分析 [J], 赵丽;张韵;张丹;郭劲松;敖亮3.北方某城市浅层地下水中有机污染物迁移转化的数值模拟研究 [J], 刘明柱;陈鸿汉;胡丽琴4.地下水中三氮污染物迁移转化规律研究进展 [J], 许可;陈鸿汉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

湖水治理数学模型
湖水治理数学模型是指利用数学方法和模型来研究和优化湖泊的水质、流动和污染物传输等问题，以实现湖水的治理和保护。

湖水治理数学模型可以包括以下方面的内容：
1. 水质模型：通过建立湖水水质的动力学模型，研究湖水中营养盐、溶解氧、悬浮物等物质的运输与转化规律，评估湖水的富营养化程度，为湖泊污染控制和水质改善提供科学依据。

2. 水动力模型：通过建立湖水水动力学模型，研究湖水的流动速度、流向和水体混合过程等，分析湖泊的水循环机制，揭示湖泊中污染物的扩散和沉积规律，为湖泊的污染治理和流动状况预测提供依据。

3. 污染物传输模型：通过建立湖水中污染物（如有机物、重金属等）的传输模型，研究污染物在湖水中的输移和转化过程，预测污染物的浓度分布和扩散范围，为污染物的治理和防控提供科学依据。

4. 优化模型：通过建立湖水治理的优化模型，考虑不同的治理措施和投入成本，综合考虑湖水水质和环境效益，寻找最优的治理策略和方案，为湖泊的综合管理和保护提供决策支持。

以上只是湖水治理数学模型的一些常见内容，实际应用中还可以根据具体问题情况进行模型的选择和建立，以及对应的数学方法和算法的应用。