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湖泊水动力模型研究进展湖泊是流域水资源的重要组成部分，也是生态系统的重要组成结构。
为了研究湖泊的水动力模型，需要考虑湖泊内部环境的特点和外界的影响。
本文将综述湖泊水动力模型研究的进展，包括湖泊降解、湖泊流动和湖泊水温与环境因素等内容。
湖泊降解模型湖泊水质降解现象是湖泊环境保护的重要问题。
湖泊水动力模型能够通过对湖泊内部流态的模拟，来分析湖泊水质的变化趋势，预测湖泊的寿命，进而保护湖泊生态环境。
目前，湖泊降解模型主要分为两类：基于物理模型和基于统计模型。
基于物理模型的湖泊降解模型是根据流体力学理论和质量守恒原理建立的，能够模拟湖泊内部的物理、化学和生物过程。
常用的物理模型包括三维流体力学模型、二维模型和一维模型。
三维流体力学模型是最精细的湖泊模型，能够描述湖泊内部流态的三维分布和变化规律。
但是，该模型需要大量计算资源和数据支持，且参数调整难度大。
二维模型和一维模型相对简单，通常用于对湖泊内部水质变化的长期影响进行模拟和预测。
基于统计模型的湖泊降解模型主要利用时间序列分析方法和支持向量机等机器学习算法进行湖泊水质降解的预测和模拟。
这种模型需要大量数据支持，适用于数据丰富的湖泊环境，但是精度相对较低。
湖泊内部流态受到湖泊地形、环境因素、湖岸边界条件等因素的影响。
为了研究湖泊流动过程，需要以湖泊流场为基础，分析湖泊生态环境变化原因和流态特征。
目前，湖泊流动模型主要分为宏观模型和微观模型两类。
宏观模型是考虑湖泊流场宏观特征的模型，通常采用二维混合层流模型和二纬湍流模型两种方法。
模型能够较全面地反映湖泊整体的流场情况，适用于湖泊水位、流量等主要参数已知的情况下。
微观模型是考虑湖泊流场微观特征的模型，通常采用CFD等计算流体力学方法进行模拟。
该模型能够精细描述湖泊内部发生的微观流动过程，对湖泊寿命预测、水质降解模型等均具有重要的研究意义。
湖泊水温与环境因素湖泊水温变化与环境因素密切相关，同样也是湖泊环境保护的重要问题。
河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究一、引言河流水文数值模拟及二维流体力学仿真研究是以计算机模拟为手段，研究河流水动力学现象的学科。
该领域涉及到流体力学、数值计算、水文学等多个学科，重点研究水文过程的物理本质，利用数学方法和计算机技术进行数值模拟，揭示河流水文环境的动态变化规律，为水资源管理和环境保护提供科学依据。
二、河流水文数值模拟技术1.概述河流水文数值模拟技术是一种基于数值分析理论和计算机模拟技术的水文学研究方法。
该方法以数学方程为基础，采用计算机模拟技术，通过对河流系统的数值计算和模拟，达到预测和解决具体问题的目的。
2.主要应用河流水文数值模拟技术主要应用于以下领域：⑴预测洪水、旱涝、水质变化等水文过程；⑵研究河流形态和输沙过程的演变规律；⑶优化河流水能利用和水利工程设计方案；⑷计算河流水力学力学特性和河道水动力学模型；⑸分析水污染物的扩散和化学反应。
其中，流量预测和水能利用是常见的应用领域，并得到广泛应用。
3. 模型构建河流水文数值模拟的基础是建立一种数学模型，模拟水文过程的自然变化。
建立模型可以采用解析方法或者数值分析方法。
其中，数值分析方法是将问题转化为差分或代数方程组，使用计算机进行模拟，得到系统的数值解，从而揭示水文过程的规律。
河流水文数值模拟的基本要素包括：⑴模型区域；⑵模型计算时间步长；⑶模型边界条件；⑷模型计算反演算法及数值算法。
4. 模型验证模型验证是河流水文数值模拟技术的关键环节。
模型验证需要进行数据比对分析，针对实验结果和模拟结果进行对比。
通过比对分析，评估模型的可靠性和预测效果，完善模型。
三、二维流体力学仿真技术1.概述二维流体力学仿真技术是通过计算机模拟，研究流体在二维平面内的物理特性和动力学行为的一种方法。
该技术可以广泛应用于河流湖泊、海洋环境等不同规模的自然环境中，研究流体的流动过程及与周围介质的相互作用。
2. 主要应用二维流体力学仿真技术主要应用于以下领域：⑴研究河流湖泊的水动力学特性，预测水位变化、水流波浪特性等相关问题；⑵优化水利工程设计方案、控制河流湖泊水质；⑶分析环境污染和气溶胶扩散过程；⑷研究台风、海啸波浪等极端气象事件的影响。
SWAT模型研究进展SWAT是水文模型之一，全称为“Soil and Water Assessment Tool”，是美国农业部（USDA）和环境保护署（EPA）联合研发的一种大型分布式、连续时间模型，主要用于水资源管理和土壤侵蚀评估。
SWAT模型的研究进展主要涉及模型改进、应用与推广以及模型评估等方面。
针对SWAT模型自身的不足和问题，研究人员进行了系列的模型改进。
通过优化模型参数，改进模型的模拟精度和稳定性。
还添加了一些新的功能模块，例如对市区雨水径流模拟、水库水质模拟和水库运营模拟等方面的改进。
模型改进的目的在于提高模型的可靠性和适用性，进一步拓展模型的应用范围。
SWAT模型的应用和推广也是研究的重点之一。
这方面的研究主要包括不同类型流域的模拟应用研究、水资源管理和土壤侵蚀评估等方面。
有研究者运用SWAT模型对整个大流域的水文过程进行模拟，以评估不同管理措施对流域水资源的影响。
也有人将SWAT模型应用于小流域的水土保持评估，探讨不同土地利用方式对水资源的影响等。
SWAT模型还被广泛应用于流域水环境问题的分析和决策支持。
对于SWAT模型的评估研究也是不可忽视的一部分。
模型评估主要是指对模型的准确性、预测能力和稳定性等进行验证和检验。
常见的方法包括了观测数据与模型模拟结果的对比、敏感性分析等。
通过模型评估的研究，可以进一步探讨模型改进的方向和方法。
SWAT模型的研究进展主要包括模型改进、应用与推广以及模型评估等方面。
这些研究的成果不仅能够提高SWAT模型的模拟精度和应用水平，也为水资源管理和环境保护提供了有力的科学依据。
随着技术的不断发展和需求的不断增长，SWAT模型的研究也将继续深入。
易市场建设，让安徽小龙虾走得更远，竞争力更强。
(7)加大政策支持力度，整合涉农资金，把稻渔综合种养纳入高标准农田建设范围，完善水利、电力、道路基础设施，发挥国家和省级稻渔综合种养示范基地的示范作用，加强大户对小户、散户的带动，加大大户与贫困户的衔接。
(8)开展技术评价，统一思想，凝聚共识。
组织渔业、种植业、产业发展、市场建设等方面专家成立独立的评价工作组，通过经济、生态、社会效益分析，评价综合种养模式的技术性能，并提出优化建议，以确保稻虾综合种养稳粮、促渔、提质、增效、生态、环保等功能的有效发挥。
(全文完)目前，养殖池水动力特性的研究主要采用模型试验和基于CFD 技术的数值模拟方法。
2010年以前的研究以模型试验为主导技术手段，2010年以来的研究进入模型试验和数值模拟共同发展、互为补充的研究阶段。
一、与实测法的对比1.实测法的优点与局限性循环水养殖系统中实测法通常采用声学多普勒流速仪和激光粒子图像测速(PIV)进行养殖池系统速度场监测，测得流速等流场数据进而开展系统流场特性分析研究。
对于较小规格的养殖池，可以直接进行现场监测。
对于较大规格养殖池通常以一定模型比尺缩放构建养殖池的物理模型系统，让池型、进水结构和出水结构与原型养殖池满足相似准则，高效系统地开展实验室物理模型试验研究。
实测法具有较大的局限性限制了该技术的应用空间。
由于养殖池各处的流态具有差异性，监测点必须足够多才能较真实地展示各点流速和流态。
此外，实测法测量周期长且测量点数有限，水体还会受到测量仪器的扰动与外界信号干扰，获取的流场信息不够丰富。
此外，物理模型虽然可以模拟较大规格养殖池的几何、运动学和动力学情况，但是只有在进水速度较大、高雷诺数的情况时才能保证获得相似的水力学特性。
因此，物理模型具有局限性而且测量结果存在误差。
2.数值模拟方法对实测法的补充数值模拟是随着计算机科学与流体力学相结合而发展起来的一种流场模拟技术，数值模拟计算可以有效改善实测法遇到的问题。
水质模型的分类及研究进展王海涛;金星【摘要】模拟和预测水质参数的变化趋势对环境污染的预防和治理十分重要,水质模型是利用物质和能量守恒原理预测水质变化的有效工具.本文论述了水质模型的发展趋势和重要性,依据不同标准对水质模型进行分类,详细分析目前国际上应用比较广泛的水质模型系列和发展现状,展望未来水质模型和信息及与卫星技术结合的发展趋势.【期刊名称】《水产学杂志》【年(卷),期】2019(032)003【总页数】5页(P48-52)【关键词】水质;模型;水质模型;发展趋势【作者】王海涛;金星【作者单位】中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨 150070;中国水产科学研究院黑龙江水产研究所,黑龙江哈尔滨 150070【正文语种】中文【中图分类】S949;X832海洋、河流、湖泊、水库等水体是维持生物生存的基础物质水的来源，也是地表热量传递的重要一环，担负着保持地表温度的重任，在地球生物的繁衍生息和进化中也扮演了十分重要的角色。
随着人类文明的发展，尤其是工业革命以后，这些水体的水越来越多地作为工业的生产材料或降温等作用的辅助材料，生产和生活的废物也排放到这些水体中，使水质发生了变化，甚至污染[1-3]。
21世纪以来，工业用水需求的增加促进了水污染的修复和预警技术迅速发展。
相对于修复技术，能预判水质变化，尽早做出应对措施的预警技术吸引了科学界的注意，水质变化预测和模型因此快速发展起来。
Reder等[4]认为，水质模型能被用来分析污染物排放量和受纳水体水质的关系，预测水质的变化趋势，为水域管理部门提供技术支持。
本文通过分析水质模型的种类，阐述水质模型的发展现状，预测水质模型的发展趋势，以期为水质模型研究提供参考。
1 水质模型的种类自第一次发现水污染开始，人类就试图用简单的模型预测和模拟水质变化情况，所以水质模型发展历史悠久，种类也很多。
按照不同的分类标准，把水质模型进行分类[5,6]。
如按照变量的确定性来分类，可分为确定性模型、混合性模型、随机性模型；按照模拟空间性质来分，可分为零维模型、一维模型、二维模型、三维模型；按照评估水域来分，可分为河流模型、湖泊模型、海洋模型、河口模型；按照对水质变化的了解程度可分为，黑箱模型、白箱模型、灰箱模型；按照模型参数的性质来分可分为物理模型、化学模型等（表1）。
湖泊水动力模型研究进展通过对文献的阅读，论文论述了国内外湖泊流域一维二维水动力应用研究的相关进展，并提出了其发展趋势的一些展望，湖泊水动力学研究应该结合计算机科学技术，对水体运动过程进行精细而全面的模拟，建立全面、系统、适用性更强的数值模型。
标签：湖泊水动力;发展趋势;数值模型1 前言湖泊作为一个相对完整的生态系统[1，2]，承接着上游河流的来水、流域产生的废物，众所周知，在我国广大的地域中，大大小小的湖泊数量众多，其类型，涵盖各种各样，分布各个地方，在《中国湖泊志》有记载的湖泊，九十年代的湖泊面积为90000多平方千米，其中大于1平方千米的湖泊2700多个，但是这个数字在2010年有所下降，面积超过8万平方公里。
因此，我国湖泊数量和面积呈现出下降的趋势，与此同时湖泊面临的水质问题更加严重。
就鄱阳湖而言面临着水土流失、水质污染、土壤退化等众多问题。
在对湖泊水质、水动力污染等问题研究中，大部分研究采用原位观测等方法进行观测，耗时耗力，且实据受预算、气候、地域、技术等的影响，存在许多不确定因素，很难有说服力，目前3S技术的发展给水土流失，水质污染研究带来了很多方便之处，但受天气的影响，时间上的数据连续性较差，在实物物理模型模拟方面，受经费、比尺效应影响对实验数据的波动较大，不具有很好地说服力，在上世纪，随着计算机技术和计算机科学的发展，对水体运动过程进行精细、全面的模拟成为可能，又因为经费少，精度高等特点，越来越受到学者的青睐。
计算机科学的兴起，对传统实验带来了翻天覆地的变化，水动力、水质模型运用也越来越成熟。
2 湖泊水动力水质数值模拟研究水质数值模型是指污染物在水环境中的化学、物理和生物相互作用的数学描述以及各因素之间的相互作用关系，水质数值模型是对污染物在水环境中的化学、物理和生物相互作用的数学描述，是定量的描述水中污染物之间迁移转化的数学方程式。
水质数值模拟方程的运用，可以定量的模拟水中各物质的分布情况，从而进行水资源的规划与管理及预测。
123二维水质模型及应用研究进展彭 琴，牟新利，张丽莹，李 军，李仁婷（重庆三峡学院化学与环境工程学院，重庆 万州 404100）摘 要：本文综述了二维水质模型及其应用，以及二维水质模拟研究进展，可看出它为评价、预测和选择污染控制方案及制定水质标准提供依据,是河流规划、管理、研究过程中的重要工具。
关键词：二维；水质模型；环境基金资助：重庆市教委科学技术研究项目（编号：KJ091106）和重庆三峡学院大学生创新实验项目（编号：2008-10）随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，水环境问题越来越受到人们的关注和重视，水质模拟是预测评价水环境问题的重要手段之一。
近几十年来，国内外许多学者已开展了大量的研究工作，针对所研究的问题的不同，提出许多水质模型。
水质数学模型(简称水质模型)是描述参加水循环的水体中各水质组分所发生的物理、化学、生物和生态学等诸多方面变化规律和相互影响关系的数学方法，是水环境污染治理规划决策分析中不可缺少的重要工具。
1 二维水质模型 1.1 FESWMS有限元表面水模型系统，模型最初是为美国联邦高速公路管理局开发的，用来模拟流经许多人工构筑物如堤坝、桥梁的河口和河流的水动力情况。
现在由国地质调查局(USGS)支持和发布。
王远航等应用FESWMS 二维水动力学数值模型，对温榆河机场南线高速公路段拟建桥墩壅水情况进行了模拟，探讨了高速公路桥对河道行洪安全的影响[1]。
1.2 MIKE21本模型由丹麦水动力研究所(DHI)开发，是MIKE11的姐模型，属于平面二维自由表面流模型。
丹麦水力研究所不断采用MIKE21作为研究手段，在应用中发展和改进该软件。
20多年来，MIKE21在世界范围内大量工程应用经验的基础上持续发展起来，在平面二维自由表面流数值模拟方面具有强大的功能。
模型可以提供多种水质变化过程，在全世界得到了广泛应用。
Patrick Poulin 等运用MIKE21-NHD 模型预测了潮汐通量，通过不同时期盐沼出口截面评估了养分通量的变化[2]。
王哲等应用Mike21软件对金仓湖七种不同设计方案的湖泊流场进行了模拟计算，选择合理设计方案对调水时金仓湖的水质变化规律进行预测和分析[3]。
1.3 RMA2/RMA4/SED-2D本模型由美国资源管理协会开发，是被美国陆军工程兵团使用的TASB 模型系统的一部分，在SMS (the Surface water Modeling System)中执行。
RMA2是有限元水动力模型，RMA4是能模拟最多6个用户定义组分传输的水质模型，SED-2D 是底泥传输模型。
张伟等为了将合流制排放的污水中颗粒污染物沉积在特定区域，利用RMA2模型分析排放沟渠形态改造前后的流场变化，模拟结果看出通过修整和改造后沟渠内流速降低，有利于颗粒物沉降，改造方案切实可行[4]。
1.4 CE-QUAL-W2本模型由美国陆军工程兵团开发。
与大部分二维模型不同，该模型是横向平均的，即它只模拟纵向和垂向。
模型可用来模拟湖泊和水库，尤其是相对狭长的湖泊和分层水库，模型的水质模拟效果极佳，该模型同时也适合模拟一些具有湖泊特性的河流。
Liu 等应用CE-QUAL-W2模型模拟了水面高程和水温以及在水体的水质状况，得出减少20％和80％的磷负荷将分别提高富营养化的营养状态和减弱富营养化的水质，从而为减少水质富营养化提供2010年 第3期 2010年3月化学工程与装备Chemical Engineering & Equipment124彭琴：二维水质模型及应用研究进展了有利条件[5]。
Gregory E.Norton等利用CE-QUAL-W2模型对速度河的河水温进行研究，为减少人为对水温的不利影响，应从上游着手，适当允许河岸植被的生长以提供遮荫，减少流宽度在低流量期，从而达到对速度河水温的有效管理[6]。
2 二维水质模拟研究水环境数学模型是流域、区域水环境综合治理的重要技术工具。
相对国外的水质模拟研究工作，国内起步较晚，主要针对水系、海湾、湖泊以及重点水利工程，国内在二维水质模拟研究方面已做了很多工作，研究也渐趋成熟，这些研究所取得的成就主要现在以下几个方面。
2.1 地理信息系统的融入和可视化研究地理信息系统(GIS)支持下的水环境数学模型，能使数学模型的预测结果通过可视化形成较逼真地展示在水环境保护决策者和管理者的眼前，为环境标准和污染物排放标准的确定、不同治理方案的经济性和有效性进行比较等方面提供辅助决策依据。
李宏伟[7]等以黄河某河段的硫化物污染为例展开研究，基于GIS技术和水环境数值模拟方程，研究污染物在水环境中的运移扩散规律，实现污染物扩散的可视化表达，探讨水环境污染监测的新方法和新途径，对于有效地进行污染治理具有重要实践意义。
张俐[8]等以数字西江水质预警预报系统为研究背景，对西江干道进行了数字化、河道贴体网格生成，并以GIS数据为基础，进行一维恒定流方程组和二维水质模型计算，实现浓度场在GIS平台上的可视化。
为水质的时空模拟和预测提供了一条新的途径，同时，也可以为水环境保护者在管理和决策时提供有利的支持。
2.2 污染物水环境行为的模拟和预测何超兵[9]采用二维解析解对某河段25km长区域的COD浓度进行现状模拟。
根据计算结果，能够明了的划出横向和纵向污染带，这对环境管理工作更有实际意义。
Baolin Wang[10]等分别用一维和二维模型模拟各种不同覆盖面下沙滩表面的渗透情况，确定地下水的水位和渗漏量，并进行瞬态分析，以评估地下水位受建筑活动和气候条件的改变情况。
为设计土壤覆盖系统以提高矿山尾矿的饱和度提供了有利的依据。
2.3 水质管理规划赵艳艳[11]等运用二维水流水质数学模型，以流速分布均匀性、滞水区面积和置换率为判别标准对即将开挖的金山湖引水方案进行了优化，从水动力条件、引水效果和经济方面考虑，确定了金山湖最终的引水方案，对金山湖的建设和水环境保护有着十分重要的意义。
V.Phogat[12]等运用二维水平衡模型进行了实验测试渗流流量及土堤高的瞬态性和稳态性，实验发现渗流流量和土堆高度随运河式床的增加而增加。
从而得出敞开的水渠应用于一个地下含水层略显碱性的透水性地区的灌溉。
3 我国河流二维水质应用状况我国水资源丰富，境内河流众多，很多学者应用二维水质做出了相应的研究。
如任照阳[13考虑到三峡水库175m蓄水以后，水流速度减缓，水体的稀释能力将显著下降，运用二维水质模型对污染带长度的计算及预测，得出这是一种很好的保护水环境的重要工具。
吴其彰[14]利用二维水质模型，基于交替方向法对模型进行离散求解，结合面向对象的MATLAB高级编程语言，编制了水质模型计算程序，对淮河干流淮南段的污染物浓度场进行了数值模拟；并利用MATLAB的图形可视化技术，对水质模型数值模拟结果进行了图形化处理。
经模型验证，模拟结果与该段河流的实际水质监测结果基本吻合。
因此，在河流等水体应加大二维水质的运用，为我国水环境保护提供支持。
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当所罐装的油品接触探头时，溢油开关发出控制信号，批量控制仪自动关闭电液阀和电机，防止溢油事故发生；（3）现场设急停按钮，当现场发生溢油、火灾等事故时停止装车，从而使装车过程更安全。
上述所有的报警信息都会自动记录在报警事件报表当中，督促操作人员及时处理各项报警。
3.3.2.6 装车管理通过上位监控计算机进行适时数据统计，生成各类销售报表，详细记录每笔业务相关信息，包括：计划量、实发量、待发量、装车单位、开始时间、结束时间、卡油品余量，并生产统计等各项报表功能：日志，周报，月报，阶段报表。
添加和删除报表等。
3.3.2.7 密码设定不同操作人员设定不同密码登陆界面操作，有效防止误操作，并自动记录各项操作指令，并为追查事故原因及责任人提供事后依据。
4 结论石化公司采用基于批控仪、监控软件定量装车控制系统，该系统软件具有良好的人机界面。
操作简单实用，运行可靠。
即使非计算机专业人员根据系统提示，也能较快掌握对控制系统的操作。
采用三级结构，控制站完成各类数据的采集并控制装车流程，保证系统安全、准确地完成装车作业；服务器提供完美的B/S功能，管理者随时都可以浏览现场装车的情况。
目前该系统已经投入运行，效果良好，不仅创造了可观的经济效益，而且产生了良好的社会效应，同时极大提高了自动化水平，降低了工人的劳动强度，提高了作业效率。
同时通过油气回收装置投入，极大地减少了装车作业过程中油气挥发，既美化环境又极大地改善员工作业环境。
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