当前位置：文档之家 › 水质数学模型

水质数学模型

  • 格式：pptx
  • 大小：3.02 MB
  • 文档页数：16

下载文档原格式

  / 16

合集下载

教案--第5章 水质预测模型

教案--第5章 水质预测模型
单项指标的污染物。
h
28
一维模型稳态解
一维稳态模型的解：二阶线性偏微分方程
Dx
2C x 2
ux
C x
kC
0
Dx2 ux k 0
C Ae 1x Be 2x
X＜0
X≥0
h
29
一维模型稳态解
对于不受潮汐影响的内陆河，扩散、离散相对于移流作用很小，即Dx近似 为0，所以，排污对于上游（x＜0）的浓度变化没有影响，引起排污口下游 河流污染物浓度的变化为：
ISE值是负值或越大，说明拟建项目排污对该项水质参数的污染影响越大。
h
3
第1节 预测条件的确定
预测范围和预测点位的确定
预测范围与地表水环境现状调查的范围相同或略小（特殊情况也 可略大）。预测点的数量和位置应根据受纳水体和建设项目的特 点、评价等级以及当地的环保要求确定。
h
4
预测点的确定
➢ 已确定的敏感点；
河流混合过程段长度可由下式计算（理论公式）：
河中心排放 岸边排放
x=0.1uxB2/Ey x=0.4uxB2/Ey
u x——x方向流速，m/s； B ——河流宽度，m； Ey——横向扩散系数，m2/s。
h
19
常用河流水质数学模型与适用条件
河流混合过程段长度
*河流混合过程段长度可由下式估算（经验公式）：
➢大中河流中，预测河段弯曲较大（如其最大弯曲系数＞1.3）时，可视为弯曲河 流，否则可以简化为平直河流；
➢小河可以简化为矩形平直河流；
➢河流水文特征或水质有急剧变化的河段，可在急剧变化之处分段，各段分别进 行简化。
h
6
河流简化
➢对于江心洲等按以下原则进行简化 ①评价等级为3级时，江心洲、浅滩等均可按无江心洲、浅滩情况对待； ②评价等级为2级时，江心洲位于充分混合段，可以按无江心洲对待； ③评价等级为1级且江心洲较大时，可分段进行简化，江心洲较小时可 不考虑，江心洲位于混合过程段，可分段进行简化。 人工控制河流根据水流情况可以视其为水库，也可以视其为河流，分 段进行简化。

河流一维稳态水质模型公式

河流一维稳态水质模型公式

河流一维稳态水质模型公式
（原创实用版）
目录
1.河流一维稳态水质模型的概念
2.河流一维稳态水质模型的公式
3.公式的应用和意义
正文
一、河流一维稳态水质模型的概念
河流一维稳态水质模型是一种描述河流水质变化的数学模型，其中“一维”表示河流在水平方向上是均匀的，而“稳态”则表示河流的水质在时间上是稳定的，即不随时间变化。

这种模型通常用于研究河流污染物的输移和变化规律，为水环境保护和污染治理提供理论依据。

二、河流一维稳态水质模型的公式
河流一维稳态水质模型的公式主要包括以下几个部分：
1.污染物的输移方程：这一部分描述了污染物在河流中的输移过程，通常采用对流扩散方程来表示。

2.污染物的降解方程：这一部分描述了污染物在河流中的降解过程，通常采用一阶动力学方程来表示。

3.污染物的来源和汇函数：这一部分描述了污染物的来源和汇过程，通常采用恒定源和线性汇函数来表示。

综合以上三个部分，可以得到河流一维稳态水质模型的完整公式体系。

三、公式的应用和意义
河流一维稳态水质模型的公式在实际应用中具有重要的意义。

通过这个公式，可以预测和模拟河流中的水质状况，为水环境保护和污染治理提
供科学依据。

..水质模型

..水质模型

2、一维模型
适用于符合一维动力学降解规 律的一般污染物，如氰、酚、有机 毒物、重金属、BOD、COD等单项指 标的污染物。
9/17/2019
13
一维模型适用条件
一维模型适用的假设条件是横向 和垂直方向混合相当快，认为断面中 的污染物的浓度是均匀的。或者是根 据水质管理的精确度要求允许不考虑 混合过程而假设在排污口断面瞬时完 成充分混合。
采用几 维模型 的依据
式中，L－混合过程段长度； B－河流宽度； A－排放口距岸边的距离（0=<a<0.5B）;
当河段长度大 于L，可采用0 维或一维模型
u－河流断面平均流速； H－平均水深； g－重力加速度， 9.81 m/s2 ； I－河流坡度。
9/17/2019
17
例题
某河流预测河段平均宽度50.0米，平均水深＝1.2 米，河底坡度0.90/00，平均流速0.1m/S，排放口 到岸边距离0米，混合过程段长度是多少米？
L＝
(0.4 50 0.6 0) 50 0.1
2463（米）
(0.058 1.2 0.0065 50) 9.81.2 0.0009
9/17/2019
18
河流的一维模型
可根据河流水流特点分两种情况，即不 考虑弥散作用和考虑弥散作用。
9/17/2019
19
河流的一维模型 [考虑弥散的一维稳态模型]
9/17/2019
23
BOD-DO耦合模型（S-P模型）
9/17/2019
描述河流水质的第一个模型是由斯特 里特(H.Streeter)和菲尔普斯(E.Phelps) 在1925年提出的，简称S-P模型。
S-P模型迄今仍得到广泛的应用，它 也是各种修正和复杂模型的先导和基础。

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

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。

数学模型在环境工程中的应用

数学模型在环境工程中的应用

数学模型在环境工程中的应用近年来，全球范围内环保话题愈加受到重视，环境工程的重要性也随之增加。

而数学作为一门基础学科，其所拥有的建模和分析能力早已被应用在环境工程的诸多领域，为环保事业的顺利推进提供了有力的科学支持。

一、水质模型水质模型是环境工程中常见的数学模型之一，主要用于模拟水体中的污染物传输与转化规律。

在现代环保领域，这种模型已被广泛应用于潮汐河道漂浮物清理、城市排水系统优化设计、水库调度等方面。

例如，对于潮汐河道漂浮物的清理，数学模型可以通过对漂浮物浮力、水流流速等因素的分析，快速计算漂浮物的分布和清除难度，提高环保工作效率。

二、大气模型大气模型是指用数学方法来分析气体扩散、传输和化学反应等规律。

在环保领域中，大气污染成为了一个备受关注的问题。

通过数学模型，我们可以更好地了解污染物的来源和扩散途径，并提出有效的治理方案。

例如，城市交通污染严重，为此可以利用大气模型对交通流量、风向等变量进行监测和研究，以便在设计更有效的城市交通规划时考虑更多的环保因素。

三、垃圾填埋模型垃圾填埋通常是处理城市生活垃圾的一种方式，但有时也会对环境造成污染。

在当前环保背景下，垃圾填埋模型成为了环境工程中应用最为广泛的数学模型之一。

通过这种模型，可以预测垃圾随时变化的重量、体积和堆积高度，从而设计合理的填埋控制策略。

同时，还可以进一步分析垃圾填埋过程中的化学反应，以便更好地防范污染物的产生。

四、环境预测模型环境预测模型包括地质、生态、气候等多个领域，主要应用于对环境的预测和评估。

受到气候变化、全球变暖等问题的影响，用过人类对环境理解的深入，这种数学模型也越发重要。

例如，可以利用生态模型来评估某一地区的生态恢复能力，估算植被覆盖面积和特征等因素；又如气象模型，通过对全球各地气象数据的收集和模拟，可以更加精准地预测气象情况，为本地区环保工作提供科学支撑。

总体来看，数学模型在环境工程中的应用已经越来越广泛。

这种技术不仅能够分析环境污染问题，也可以为环保行业制定科学合理的治理方案提供有效的支持。

流域水质模型与模拟课件

流域水质模型与模拟课件

K1L0 K1 K2
(e 1x
e2x )
2
u 2E
1
1
4EK2 u2
（2）忽略河流的弥散作用，则为
解析解
u
dL dx
K1 L
u
dC dx
K1L
K2
Cs
C
L
K1 x
L0e u
L0 e K1t
C
Cs
Cs C0
ek2t k1L0 k1 k2
e e k1t
k2t
氧垂曲线
溶解氧沿程变化曲线被称为氧垂曲线
案例分析——S-P模型
向一条河流稳定排放污水，污水排放量 Qp = 0.2 m3/s， BOD5 浓度为 30 mg/L，河流流量 Qh = 5.8 m3/s，河水平均 流速 v = 0.3 m/s，BOD5 本底浓度为 0.5 mg/L，BOD5降解 的速率常数 k1 = 0.2 d-1，纵向弥散系数 D = 10 m2/s，假定 下游无支流汇入，也无其他排污口，试求排放点下游5 km 处的 BOD5 浓度。
定义 把一个连续的一维空间划分成若干个子空间，每一个 子空间都作为一个完整混合反应器，将上一个反应器 的输出视为下一个反应器的输入
设 C1，C2，…，Ci 为相应河段的污染物浓度，每一个河 段的浓度表达式
C1
C10 1 KdV1
Q1
C2
C20 1 KdV2
Q2
Ci
Ci 0 1 KdVi
河流水质变化过程
河流水质变化过程
河流水质模型分类（按维数） 零维 一维 二维 三维
第三章 河流水质模型
零维水质模型
定义 污染物进入河流水体后，在污染物完全均匀混合断面 上，污染物的指标无论是溶解态的、颗粒态的还是总 浓度，其值均可按节点平衡原理来推求。对河流，零 维模型常见的表现形式为河流稀释模型。

第三章水质模型

第三章水质模型

水质模型
1.1 水质模型的主要问题和分类
一、 问题 (1)为了避免一条河流产生厌氧而使水质保持 在给定的条件，应当在何处建立污水处理厂? 多大规模、什么样的处理效率才能保证溶解 氧浓度不低于水质标准? (2)为了合理地利用某一区域的水资源，该区 域应当发展何种工业以及多大规模的工业才 能使该地区的水资源得以充分利用并保证水 资源不至于受污染。
C0 1 k1x
Q
u
2019/11/25
25
例题2：河流的零维模型
• 有一条比较浅而窄的河流，有一段长1km的河段，稳 定排放含酚废水1.0m3/s;含酚浓度为200mg/L，上游 河水流量为9m3/s，河水含酚浓度为0，河流的平均流 速为40km/d，酚的衰减速率常数k＝2 1/d，求河段出 口处的河水含酚浓度为多少？
• 水质模型的分类：
1、按水域类型：河流、河口、河网、湖泊 2、按水质组分：单一组分、耦合组分（BOD-DO模型）、
多重组分（比较复杂，如综合水生态模型） 3、按水力学和排放条件：稳态模型、非稳态模型
水质模型按 空间维数分类
零维水质模型 一维水质模型 二维水质模型 三维水质模型
2019/11/25
0
水质模型
(4)按水质组分是否作为随机变量，可分为随 机模型和确定性模型。
水质模型还可以按模型的其他特征分类。如 按水质组分的迁移特性，可分为对流模型， 扩散模型和对流－扩散模型。按水质组分的 转化特性可分为纯迁移模型，纯反应模型和 迁移－反应模型等。
0
水质模型
1.2 水质模型的发展及建立步骤
一、水质模型的发展过程 第一阶段(1925-1965年)：开发了比较简单的 生物化学需氧量(BOD)和溶解氧(DO)的双线 性系统模型，对河流和河口的水质问题采用 了一维计算方法进行模拟。 第二阶段(1965-1970年)：研究发展BOD—DO 模型的多维参数估值，将水质模型扩展为六 个线性系统模型。发展河流、河口、湖泊及 海湾的水质模拟，方法从一维发展到二维。

流域水动力水质模型

流域水动力水质模型

流域水动力水质模型全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：流域水动力水质模型是一种用来模拟流域内水体水流情况以及水质变化的数学模型。

流域是由一条或多条河流以及与之相连的湖泊、沼泽等水域和地表流域组成的一片水域集合。

流域水动力水质模型可以帮助我们更好地了解流域内水资源的分布情况、质量状况以及对自然环境的影响，为环境保护和水资源管理提供科学依据。

流域水动力水质模型通常包括两个部分：水动力模型和水质模型。

水动力模型主要用来模拟流域内水体的运动规律，包括水流速度、水流方向、水深等参数。

水动力模型可以帮助我们了解水体在流域内的传输路径和传输速度，从而为水质模型提供输入参数。

水质模型则是用来模拟流域内水体的污染物传输和浓度变化情况。

水质模型可以根据水动力模型提供的流速和流向数据，模拟污染物在水体中的扩散和迁移过程，帮助我们评估水体的水质状况以及控制污染物的传播路径。

流域水动力水质模型的建立需要大量的水文数据和水质监测数据作为输入。

水文数据包括雨量、蒸发、径流等数据，用来描述流域内水文循环的基本过程。

水质监测数据包括各种水质参数的浓度数据，用来评估流域内水体的水质状况。

通过对这些数据的采集和处理，可以建立出精确的流域水动力水质模型，用来模拟流域内水体的水流和水质变化情况。

流域水动力水质模型可以用于多种用途，包括水资源规划、水环境管理、水质监测等方面。

在水资源规划方面，流域水动力水质模型可以帮助我们了解流域内水资源的分布情况和变化趋势，为水资源的合理开发和利用提供科学依据。

在水环境管理方面，流域水动力水质模型可以帮助我们评估流域内水体的水质状况，识别污染物的传播路径和影响范围，为水环境保护和治理提供技术支持。

在水质监测方面，流域水动力水质模型可以实时监测流域内水体的水质情况，及时发现水质异常，为水质监测和警报提供依据。

流域水动力水质模型是一种重要的工具，可以帮助我们更好地了解流域内水体的水流和水质情况，为水资源管理和环境保护提供科学依据。

水质模型

水质模型

湖泊富营养化
湖泊的富营养化是由磷、氮的化合物过多排放引起的 污染。主要表现为水体中藻类的大量繁殖，严重影响 了水质。
24
湖泊水质污染预测模型对于预测湖泊水质 发展趋势及提出相应的防治对策有着重要 的意义。 目前常采用的有多元相关模型、输入输出 模型、富营养化预测模型和扩散模型。前 三种模型实际上只能预测未来湖泊水质的 平均发展趋势，而扩散模型可以反映湖泊 水质的空间变化，预测污水入湖口附近局 部水域可能出现的严重污染程度。实际应 用时可根据湖泊的污染特征和基础资料等 情况选用相应模型。
26
为了求得在均匀混合条件下，V稳定时上述方 程的解，Vollenweider，Dillon，合田健和经济 合作与发展组织（OECD）还分别求得以下湖 水总磷质量浓度的计算公式。
1.Vollenweider公式 ρ=ρ1（1＋√ Z／Q）-1 式中：ρ——湖水按容积加权的年平均总磷质量浓度，mg/L； ρ1——流入湖泊水量按流量加权的年平均总磷质量浓 度（包括入湖河道，湖区径流和湖面降水的总 量），mg/L； Z——湖泊的平均水深，可用湖泊容积（V）除以湖泊 相应的表面积求得，m； Q——湖泊单位面积上的水量负荷，可用湖泊的年流 入水量（qm）除以湖泊的表面积（A）来求得， t/（m2· a）。
17
S-P模型基本方程及其解
dL k1 L dt dD k1 L k 2 D dt
式中: L—河水中的BOD值，mg/L； D—河水中的亏氧值，mg/L，是饱和溶解氧浓度 Cs（mg/L）与河水中的实际溶解氧浓度C（ mg/L）的差值； k1—河水中BOD衰减(耗氧)速度常数，1／d； k2—河水中的复氧速度常数，1／d； t—河水中的流行时间， d；
3.合田健公式 L ρ= ——————-----Z（qV/V+α)

城市排水管道水质数学模型及模拟

城市排水管道水质数学模型及模拟

西安建筑科技大学硕士学位论文城市排水管道水质数学模型及模拟姓名：朱学兵申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：彭党聪20040501西安建筑科技大学硕士学位论文城市排水管道水质数学模型及模拟专业：环境工程硕士生：朱学兵指撇：彭党聪教授摘要本文在解析活｜生污泥１号模型（ＡＳＭｌ）和Ｈｖｉｔｖｅｄ－Ｊａｃｏｂｓｅｎ排水管道模型的基础上，结合反应器原理，建立了重力流排水管道内水质变化数学模型。

采用ＶＢ６．０语言编制了排水管道水质模拟程序，最后应用模拟程序对某排水管道进行了水质稳态模拟。

应用模拟程序对某排水管道中主要水质组分变化进行了稳态模拟。

模拟结果表明：管道中随着溶解氧的扩散和浓度的升高，快速笙物降解基质（Ｓｓ）和慢速生物降解基质（）（ｓ）浓度迅速地减少，异养菌（ＸｓＨ）浓度迅速增加；而在低溶解氧浓度和厌氧条件下，ＳＳ可以保存甚至增加，砥浓度降低，‰Ｈ浓度变化较小。

对西安市某污水管道进行水质测定和模拟，各组分实测值与模拟值的相对误差均小于５．Ｏ％，说明两者较为吻合，应用模拟程序可以对具有上述管道特征的排水管道内水质变化进行有效和较为准确的模拟。

通过分析管道中的水质组分变化可知Ｓｓ和砥浓度显著减少，ＸＢＨ浓度显著增加，氨氮（跏｛）、溶解态有机氮（ＳＮＤ）、颗粒态有机氮（ＸＮＤ）的浓度变化较小，这种变化对后续污水处理厂采用脱氮除磷工艺时不利，但对后续污水处理厂采用除碳工艺时有利。

模拟结果对城市排水系统的设计具有参考价值。

关键词：排水管ｊ酋水质模型模拟程序水质组分模拟西安建筑科技大学硕士学位论文。

≈！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！ｓ！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！ＭａｔｈｅｍａｔｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｅｗａｇｅＱｕａｌｉｔｙｉｎＳｅｗｅｒＳｐｅｃｉａｌｔｙ：ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮａｍｅ：ＺｈｕｘｕｅｂｉｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：．ＰｒｏｆｅｓｓｏｒＤａｎｇｃｏｎｇＰｅｎｇＡＢＳＩＲＡＣＴＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＡｃｔｉｖａｔｅｄＳｌｕｄｇｅＭｏｄｅｌＮｏ．１，ａｎｄａｓｅｗｅｒｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｂｙＴ．ｈｖｉｔｖｅｄ－Ｊａｃｏｂｓｅｎｉｎ１９９８，ａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｒｅａｃｔｏｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ａｓｅｗａｇｅｑｕａｌｉｔｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌＷａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｇｒａｖｉｔｙｓｅｗｅｒ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍＷａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｅｅｏｍｐｎｔｅｒｌａｎｇｕａｇｅＶＢ６．０．Ｉｎｔｈｅｅｎｄ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｅｗａｇｅｑｕａｌｉｔｙｉｎａｓｔｅａｄｙｓｅｗｅｒ．Ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｐｏｓｓｉｂｌｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｓｅｗａｇｅｑｕｌｉｔｙｉｎａｓｅｗｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＳｓａｎｄＸｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｍｏｒｅｒａｐｉｄｌｙ，ＸＢＭｉｎｃｒｅａｓｅｄｍｏｒｅｒａｐｉｄｌｙｗｉｔｈｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｏｆＲＯｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｂｅｔｔｅｒｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｏｎ；ａｎｄｉｎｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｓｉｔｕａｔｉｏｎ，Ｓｓｃａｎｂｅｒｅｓｅｒｖｅｄｏｒｉｎｃｒｅａｓｅ由Ｘｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ＸＢｎｃｈａｎｇｅｄｓｌｉｇｈｔｌｙ．ＴｈｅｐｒｏｇｒａｍＷａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｓｅｗａｇｅｑｕｌｉｔｙｉｎａｓｅｗｅｒｉｎＸｉ’ａｎ．Ｆｏｒａｌｌａｎｄｒｅａｌｄａｔａｉｓｌｅｓｓｔｈｅｎ５．Ｏ％．Ｔｈｅｒｅａｌｄａｔａｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．ｒｅｌａｔｉｖｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａａｃｃｏｒｄｗｉｔｈｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａｔｏｌａｒｇｅｅｘｔｅｎｔ．ＴｈｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈｅｐｒｏｇｒａｍＣａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｅｗａｇｅｑｕｌｉｔｙｖａｌｉｄｌｙａｎｄｅｘａｃｔｌｙｉｎａｓｅｗｅｒｗｈｉｃｈｈａｓｔｈｅｓａｌＤ＿ｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｗｉｔｈｔｈａｔｓｅｗｅｒ．Ａｎａｌｙｓｉｎｇｔｈｅｒｅａｌｄａｔａａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｄａｔａ，ＳｓａｎｄＸｓｄｅｃｒｅａｓｅｄｉｎｃｒｅａｓｅｄａｐｐａｒｅｎｔｌｙ；ＳＮ｝Ｉ，ＳＮＤ，ａｎｄＸｒｃＤｈａｖｅｌｉｔｔｌｅｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆａｐｐａｒｅｎｔｌｙ；Ｘｓｎａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｒｅｍｏｖａｌｓｅｗａｇｅｑｕａｌｉｔｙｉｎａｓｅｗｅｒｉｓｎｏｔｂｅｎｉｔｉｃｉａｌｔｏｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔａｔａｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｌａｎｔ，ａｎｄｂｅｎｉｆｉｃｉａｌｔｏｃａｒｂａｎｒｅｍｏｖａｌａｔａｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｓｅｗａｇｅｐｌａｎｔ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｍａｄｅｒｅｆｅｒｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆＵｒｂａｒｄｒａｉｎａｇｅｓｙＳｔｅｍ．ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＳｅｗａｇｅｑｕａｌｉｔｙｍｏｄｅｌＳｅｗａｇｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍＹ６１６７３３声明本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

水环境数学模型-第七章-湖泊水库富营养化模型

水环境数学模型-第七章-湖泊水库富营养化模型

（7-14）
式中
PT =总磷浓度， kg / m 3 ；
W =磷年流入量， kg / y ；
=磷沉降率， 1 / y ；
V =湖泊（水库）总体积等于 fA ， m 3 ；
f =湖泊（水库）平均深度， m ； A =湖泊（水库）水表面面积， m 2 ； Q0 =输出流量， m 3 / y ； t =时间， y 。
湖泊的总磷负荷 P / T ( ZA)
其中
Z =湖泊的平均深度； A =湖泊的表面面积； T =时间。
CI
CE
CL
∞
图 7.1 湖泊“搅拌箱” C E =C L ；C L ≠C I
Ｎ,Ｐ输入
温水层（混合） 低温层（混合）
Ｎ,Ｐ藻类 等输出 Ｎ和Ｐ的循环
藻类的沉降
底泥（未混合）
图 7.2
三组分体系分层湖泊和沉降模型
7.3.5 氧平衡
在分层的湖泊（水库）中，氧平衡出现在温水层，有效的中断了再曝气。所 以，平衡可以表示为：
DOt DOO RK D SA VH
（7-13）
式中， DOO 和 DOt 分别是开始和时间 t 时氧浓度； K D 是水底细菌活性速率 转换成氧单位的转换系数； SA 和 VH 分别是底泥的表面积和温水层的体积。 当水体不分层时，氧平衡比较复杂，因为其他过程，如光合作用、呼吸、复 氧以及输出输入等都是很重要的。
的湖泊分成若干个搅拌箱，其中的化学污染物可用一级衰变方程来描述： dC 2 / dt 1 KC 2 V M QC 2
式中
（7-1）
C 2 湖泊中物质的浓度 ；
M 质量负荷率，等于 Q C1 流入的物质浓度 ；
VC1
；
V 湖泊水体体积 ； K 衰变速率 。 这个方程可用于计算负荷率与产物浓度（湖泊内和流出物中） ，以 C1 为例， 图 7.3 表示了一湖泊 C1 变化的情况，应当注意影响时间的长度，这可用分析解 来完成： C 2t C 2 o C1 C 2 o e

河流一维稳态水质模型公式

河流一维稳态水质模型公式

河流一维稳态水质模型公式摘要：一、引言二、河流一维稳态水质模型概述1.定义及意义2.应用范围和背景三、河流一维稳态水质模型公式1.公式构成2.参数说明3.公式推导与解析四、模型的应用案例五、总结正文：一、引言随着我国经济的快速发展，环境污染问题日益严重，尤其是水污染问题。

为了更好地解决这一问题，人们需要对河流水质进行科学合理的监测和评估。

在这个过程中，数学模型起到了关键作用。

本文将介绍河流一维稳态水质模型公式，以期为我国水环境保护工作提供理论支持。

二、河流一维稳态水质模型概述1.定义及意义河流一维稳态水质模型是指在假定河流呈一维稳态流动条件下，根据质量守恒、动量守恒、能量守恒等物理原理建立起来的数学模型。

这种模型可以模拟河流中水质的变化规律，为水环境管理提供科学依据。

2.应用范围和背景河流一维稳态水质模型适用于河流水质的监测、评价、预测和优化等方面。

在实际应用中，它可以帮助我们了解河流水质的变化趋势，评估水资源的可持续利用性，并为水污染防治提供技术支持。

三、河流一维稳态水质模型公式1.公式构成河流一维稳态水质模型公式主要包括以下几个部分：质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

这些方程描述了水质变化的基本规律，是模型的核心部分。

2.参数说明在应用河流一维稳态水质模型时，需要考虑以下参数：水流速、水密度、污染物的浓度、扩散系数、吸附系数等。

这些参数对于模拟水质变化具有重要意义。

3.公式推导与解析河流一维稳态水质模型公式的推导过程较为复杂，涉及多个物理原理。

在此，我们不再详细展开，只强调一点：公式的推导过程是基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等物理原理的。

四、模型的应用案例河流一维稳态水质模型在实际应用中具有广泛的应用价值。

例如，它可以用于评估某条河流的水质状况，预测未来一段时间内水质的变化趋势，或者为水污染防治提供技术支持等。

五、总结河流一维稳态水质模型公式是一种重要的数学模型，对于水环境保护工作具有重要的理论意义。

水质数学模型的研究进展及其应用

水质数学模型的研究进展及其应用
２１ ０ １年 第 ２期
ＴＩ ＡＮＪ ｍ Ｓ ＥＮＣＥ Ｉ Ｃｌ ＆Ｔ Ｃ ＨＮ Ｌ ＧＹ Ｅ ０ Ｏ
８ ７
周 雪丽 孙森林 张 宽义 （ 河北省水利水电勘测设计研究院 河北 ００８） ５０ １ 李斌 （ 天津市水利勘测设计院 天津 ３００ ） ０２４
水质数 学模型 的研 究进展及 其应 用
及气象 、 文 、 力 、 化学 、 生物 、 沼 、 壤 、 积 物 、 水 水 水 水 湖 土 沉 数 学 、 算 机 等 多 门学 科 知 识 ， 接 为 水 质 评 价 、 测 及 污 染 调 计 直 预 控 与 管 理 提 供 依据 。
２ 水 质 模 型 分 类
根据 不 同 的标 准 ， 质 数 学 模 型 可 以有 不 同 的 分类 。 水 根据 研 究 对 象 不 同 ， 以分 为 地 表 水 、 下水 水 质 数 学 模 可 地 型 。根 据 所 选 用 的 数 学 １ 具 不 同 ， 质 模 型 可 以分 为确 定 性 模 二 水 型（ 以数 学 物 理 方 程 为 主 ） 随 机 模 型 （ 括 统 计 模 型 ） 规 划 模 、 包 、 型 （ 运 筹 学 为 主 要 工 具 ） 灰 色 模 型 （ 灰 色 系统 理 论 为 主 要 以 、 以 工 具 ）模 糊 模 型 （ 、 以模 糊 数 学 为 主 要 工 具 ， 多 用 于水 质质 量 较 评 价 ） 不 同 类 型 。根 据 模 型 表 达 式 对 应 的 空 间结 构 ， 以 分 等 可 为 零 维 （ 含 空 间 变 量 ）一 维 、 维 、 不 、 二 三维 及 高 维 模 型 。 根 据模 型 表 达 式 是 否 含 有 时 间 变 量 ， 以 分 为 稳 定 模 型 （ 含 时 间变 可 不
流水 质 模 型 的 基 础之 上 建 立 了湖 泊 水 质模 型 。此 后 ， 种 水 质 各 模 型 应 运 而 生 。 其 中 最 著 名 的 有 美 国 开 发 的 ＥＦ Ｃ、 ＫＥ、 Ｄ ＭＩ

水质模型

水质模型
水质模型分类
• 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、迁移等变 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、 是一个用于描述物质在水中混合 化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、 化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、空 间的定量关系。 间的定量关系。 • 水质模型的分类： 水质模型的分类：
1、按水域类型：河流、河口、湖泊（水库）以及地下水水质 、按水域类型 河流 河口、湖泊（水库） 河流、 模型 2、按水质组分：单一组分、耦合组分（BOD-DO模型）、多 、按水质组分：单一组分、耦合组分（ 模型）、 模型）、多 重组分（比较复杂，如综合水生态模型） 重组分（比较复杂，如综合水生态模型） 3、按水力学和排放条件：稳态模型、非稳态模型 、按水力学和排放条件：稳态模型、 4、根据研究水质维度：零维、一维、二维、三维水质模型。 、根据研究水质维度：零维、一维、二维、三维水质模型。
河流的混合稀释模型
在最早出现的水质完全混合断面， 在最早出现的水质完全混合断面，有：
C hQh + C P Q P C = QE + QP
式中： 河水流量， /s； 式中：Qh－河水流量， m3/s； 河水背景断的污染物浓度， mg/L； Ch－河水背景断的污染物浓度， mg/L； 废水中污染物的浓度， mg/L； CP－废水中污染物的浓度， mg/L； 废水的流量， /s； QP－废水的流量， m3/s； 完全混合的水质浓度， mg/L。 C－完全混合的水质浓度， mg/L。
x + D0 exp − K 2 86400u
( 6 ) C s = 4 6 8 /(3 1 .6 + T ) (7 ) D = C s − C (O ) (8 ) D c = C s − C c ( 9 ) D 0 = C s − C 0 (O ) (10)Co = (11)Do = C pQ p + C hQ h Q p + Qh D pQ p + D hQ h Q p + Qh

汉江下游河段水质生态模型及数值模拟

汉江下游河段水质生态模型及数值模拟

。河流因其ຫໍສະໝຸດ Ξ 收稿日期 :2001 - 10 - 26 ; 修回日期 :2002 - 01 - 07 基金项目 : 湖北省自然科学基金 (2001ABB048) 资助项目 . ) ,女 ,四川省绵阳人 ,讲师 ,博士生 ,主要从事环境生态学 、 作者简介 : 彭 虹 (1966～ 水环境学方面的研究 .
[ 3～6 ] 2
自身特点 ,发生富营养化现象很少见 ,因而研究河流 水质问题时很少考虑生态因素 。 1981 年 Patteron 提 出了适用于动态水体中的藻类生长 、 溶解氧和营养 物质 变 化 的 生 态 模 型 , Riley 和 Stefan ( 1988 ) 及 Hamitton 和 Schladow ( 1997 ) [ 7 ] 对此模型进行了发 展和完善 。Monzur Alam L mteaz 和 Takashi Asae2
Cz Kpz + C4 C8 f ( C4 )
- K12θ 12
T - 20
f ( C6 ) C1 f ( C6 ) C 1
( 8)
( 2) 磷循环 :
S K3 = K83θ 83
T - 20
S K2 = K12θ 12
T - 20
- G Pl C4 ( 1 - PN H4 ) A N C
( 9)
物理意义 水位 断面面积 流量 断面平均水深 糙率 水质成分 边界负荷强度 浮游植物内出生率 浮游动物捕食率 水体中氨氮含量 水体中有机磷含量 BOD 含量 水体中有机氮含量 浮游植物光合作用饱和光强 水体消光系数 温度系数 浮游植物非捕食死亡率 浮游动物捕食率温度系数 内源性氮 有机磷对无机磷转化率系数 个水质成分有效沉降率 植物生长摄取氮米氏常数 复氧系数 复氧系数 磷相对碳的转化率 复氧系数 藻类的氮碳比 硝化反应极限半饱和常数 硝化系数 有机氮的矿化系数 浮游植物呼吸作用的氧碳比 死亡浮游植物转化无机氮的化率

水环境数学模型PPT课件

水环境数学模型PPT课件
Ix 1 E m C x, Iy 1 E m C y, Iz1 E m C z
– 式中: I 分别表示 x ，y ，z方向上的污染物扩散通量； Em 为分子扩散系数m2/s，C是时均浓度。
-
33
紊动扩散作用输移
– 湍流扩散：湍流流场中质点的瞬时值相对 于平均值的随机脉动导致的分散现象。
• 解：t=2d处的BOD5为：
L L 0 e k d 0 t 1e 0 5 .1 2 1.2 2 m 8 /L g
BOD对 kd 的灵敏度为：
SL kd
ddkdLkd0.1kLd00.20
-
26
BOD的变化幅度：
LL SkL d kk d0 d(0.2) (1% 0)2%
由 kd 的不确定性引起的BOD变化值：
– 定义：在θ＝θ0 附近，状态变量 x （或目标 Z ）相对于原值 x*(或 Z*)的变化率和参数 θ相对于θ0 的变化率的比值
– 状态对参数的灵敏度：
Sx x x 0 xx0
– 目标对参数的灵敏度
SZ ZZ 0 Z Z0
-
24
当Δθ 0 时，可忽略高阶微分项，得：
Sx dx d Nhomakorabea 0断面最小浓度和最大浓度之差在5%以内作为 达到完全混合的标准；
估算顺直河流中达到断面完全混合的距离的计 算公式： 河流中心排污：L 0.1uB2 / Ey
岸边排污： L 0.4uB2 / Ey
L-排污口到断面完全混合的距离 U-河流断面平均流速；Ey-横向扩散系数
-
39
吸附与解吸
• 吸附：水中溶解的污染物或胶状物,当与悬浮于
• 建模过程
– 数据收集与分析模型结构选择： 白箱模型、黑箱模型、灰箱模型

水质检测的数学模型

水质检测的数学模型

水质指标评价问题的数学模型摘要生活用水一直是关系到民生的根本问题，是国家和政府一直在重点保护和治理的项目之一。

近年来，随着工业化、信息化步伐的加快，水质污染问题越来越突出。

本文通过对商丘某县四口水井水质标准建模分析，希望为该村，为其他有类似问题的地方，提供水质量评价标准和预防污染的借鉴方法。

针对问题一，通过主成分分析和R型聚类分析两种方法，在减少指标的同时保留尽量多的原始信息。

对主成分分析法，通过计算机模拟、软件求解，得出四口井的得分，据此得出结果；对聚类分析法，通过聚类减少指标量，然后根据密切值法得出四口井的排名。

主成分分析模型的结果南井第一，北井第二，东井第三，西井第四；R型聚类分析模型结果为东井第一，南井第二，西井第三，北井最后。

针对问题二，首先提取水质检测数据和水质分级标准表中都有的指标，然后剔除水质分级标准中各水质类型均相同的指标，确定八个指标为本问题的原始指标。

将水质分级标准表中的I类、II类、III类三类数据当作水井样本，和原来四口水井一起，组成一个样本容量为七、指标个数为八的新样本组合，利用问题一的主成分分析模型，通过软件求解，得出七个井的得分，对这七口井进行排名，然后根据排名确定水质分级。

针对问题三，结合问题一二的计算结果，从描述四口水井的概况开始，有针对性的分析污染原因，以及污染影响和对应的整治措施，为村民们提供较好的处理污染的方法，根据一些健康的饮水常识，为村民今后的饮水健康提出几点有意义的建议。

关键词：聚类分析法；主成分分析法；密切值法；水污染检测；指标；无量纲化；1问题的重述河南省商丘地区某村内有各相距500米以上的四口水井，分别位于村东、村西、村南和村北，由于农业和生活排放废物使地下浅表水遇到污染，水质监测资料如表1所示.表1：水质监测数据2009 年10月15日商丘某村井水水质监测数据报告编号：商水监/ SM089-2009 监测日期：2009.10.152009 年10月15日商丘某村井水水质监测数据/ SM089-2009 监测日期：2009.10.15报告编号：商水监（1）请用2种以上的数学方法对该村的四个井水的水质进行排序，并比较是否由于方法的不同导致存在着异，以及差异产生的原因。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

国内 水模 型发 展概 括
Your company slogan
国内外水质数学模型的发展历程
世界上有代表性的水质模型软件汇总表
Your company slogan
国内外水质数学模型的热点问题
背景
我国的水质模型发展在1972年由官厅水库事件才引起了对水污染问题的重视.经过30 多年的努力,针对主要水系、海湾、湖泊以及重点水利工程，在①水动力与水质模型相接 合,模型空间维数与状态变量不断增加 ②数值计算方法的多样化③地理信息系统的融入 （GIS用于资源管理、环境监测、环境评价、灾害评估、区域流域环境规划等众多领域 .） ④对国外水质模型进行二次开发方面取得巨大进步。 然而经过80余年的努力,水质数学模型在基础研究和应用研究两个方面获得了极大 进展,但其发展和应用过程中还存在不少问题。
1960-1965年 （发展阶段）
1970-1975年 （发展阶段）
最近30年中 （发展阶段）
随着改进的二维、三维河流、河口和湖泊（水库）模型的发展，水 力学和水质间的藕合越来越引起科学研究工作者的重视。目前，包 括各种变量的更综合的水质模型正在研究中，三维的和二维的水质 模型仍处于发展阶段。
Your company slogan
水质污染图
Your company slogan
国内外水质数学模型的热点问题
定水质数学模型现存的问题
Your company slogan
国内外水质数学模型的热点问题
热点问题
当前环境问题已成为科学热点的问题,而21世纪面临的前瞻迫切性环境水质化学难题 已成为全球热点问题。现以黄河典型河段水量水质为对象开展水质数学模型研究进行调 配方案。
B
C
根据模型表达式 对应的空间结构 ，可以分为零维 （不含空间变量 ）、一维、二维 、三维及高维模 型。
D
根据模型表达 式是否含有时间变量 ，可以分为稳定模型 （不含时间变量）和 动态模型（含时间变 量，多用于描述水质 随时间变化的规律） 。按模型所考虑因素 的广泛性，可以分为 单因素（单变量）模 型和多因素（多变量 ）模型。
Your company slogan
国内外水质数学模型的发展历程
水质模型的发展阶段
目前国内水质模型的研究由于起步比较晚,下面简单介绍一下国外的一些模 型在我国的应用以及根据模拟对象的特点我国研究人员开发的一些模型。 1.基于 HSPF模型的滇池流域非点源污染模拟模型系统 邢可霞，等人利用
HSPF模型并且通过对该模型参数的灵敏度分析和参数调整，利用滇池流域各入湖河流 1988，1989年的水质监测数据及相关统计资料，分别对该流域的水文、水质过程进行 了模拟。结果表明，SS是滇池流域非点源污染的首要污染物. 2.温瑞塘河河网水质模型邢可霞温瑞塘河是典型的江南河网，位于瓯江与飞云江之 间的温瑞平原，具有防洪、排涝、航运、工农业供水及景观等多种功能，并且曾经长期 作为温州市市区及诸多城镇的主要供水水源，通过水位、水质的数值模拟和 验证 表明， 由 MIKE11 所建立的数学模型基本能复演温瑞塘河河网水流及水质的运动情况，可以用 于设计条件下的河网水流水质预测与污水处理厂的设置、污水处理程度、截污工程的部 署、截污区域、截污量以及水体置换等工程措施改善河网水质的效果预测。 3.滇池生态系统动力学模型 最早是由刘玉生等建立的，将生态动力学模型与一维箱 模型以及二维水动力学模型结合。在考虑了滇池生态系统物种组成的变化的 基础之上 ，郑丙辉根据湖泊中优势藻种的构成比，加权出浮游植物总的生长率，对刘玉生等的模 型进行了改进，克服了以往模拟计算中把参数取为常数的缺陷，模拟的效果相对较好。 4.巢湖生态系统动力学模型开展得相对较早，屠清瑛对巢湖的富营养化进行了研究， 并建立了简单的生态模型。在评价巢湖的生态系统健康时，建立了包含营养物子模型、 浮游植物子模型、浮游动物子模型、鱼类子模型、碎屑子模型及沉积物子模型在内的生 态模型，共１１个状态变量，但子模型设计简单.
Your company slogan
国内外水质数学模型的热点问题
黄河典型河段水质数学模型研究
补充：
以黄河兰州至河口镇河段 2020 水平年 为算例，开展典型河段水量水质的一体化调配 ，结果表明: 模型通过对河段取水量与断面下 泄流量的辨识，控制兰州至河口镇河段地表取 水量 166. 5 亿 m3、地表耗水量125. 2 亿 m3，较黄河 “87 方案”分配的地表水耗水指 标减少 6. 720 亿 m3，实现河段水量的优化 调配目标，满足河流断面下泄水量和控制流量 要求; 通过对水功能区水质的辨识，优化 COD 和氨氮入河量控减率分别为 50. 6% 和 65. 7% ，有效改善河段水功能区水质，满足水功 能区水质目标。
1. 1 河段概况：黄河流域具有水
土资源分布不均衡的特征。兰州至 河口镇河段污染严重水量水质问题 突出。黄河上游建成龙羊峡、刘家 峡等大型水库，具备开展水量水质 一体化调度的基础条件。
1. 2 河段概化：将河段计算分、
主要工程节点、控制节点以及供用 耗排水等系统元素，采用概化的 “ 点”、 “线”元素表达，绘制描述流 域水力联系的系统网络节点图，并 以此作为模拟计算的基础。
国外 水模 型发 展概 括
2.QUAL模型系统 美国环保局 (USEPA)于1970年推 出 ＱＵＡＬ－Ⅰ水质综合 模
型用于流入污水负荷对受纳河流的水质影响研究，也可用于非点源问题的研究。它既 可作为稳态模型也可作为时变的动态模型。 3.WMS模型系统 是一个综合的环境 水 力分析模 型，由美国国陆军工程兵团水道 实验站开发的可以用来：①使一个流域中子流域形象的绘出，计算每一个子流域的水 力和几何参数；②规定不能由计算机自动算出的水力参数；③运行其他的水力模型和 国家洪水频率方法；④查看水力模型的结果；⑤输入和输出地理信息系统（ＧＩＳ） 的数据。 4.CE-QUAL-RI模型系统 是美国陆军工程兵团水道实验站的模型.（这种模型主 要适用于湖泊和水库的水质预测）可以用来预测已知密度的水库取水时的垂向范围与 分布，以及给定流量时的水质分布。
1.研究河段概化
2.一体化调配模型建立
2. 1 水量模型：以河段节点水力
联系和河道水流、转换、平衡为基 础，建立以网络技术为核心的水量 调配模型，模拟不同水资源分配策 略下的河流水资源系统响应。 2. 2 水质模型：以河道污染物迁 移、转化模拟为基础，以水功能区 水质达标为控制目标，建立以数值 模拟为核心的水质模型，模拟不同 水资源分配、污染物排放情景下的 河流环境效应。 2. 3 模型耦合与控制:采用分解、 协调、耦合和控制方法，将模型分 解为水量模型 M1 和水质模型 M2， 两模型间以数据传递方式建立实时 联系，实现过程的同步耦合。
The mathematical model of water quality at home and abroad
环境工程 研1616班 叶菲 60420139
目录Contents
1. 水质数学模型的简单介绍 2. 水质数学模型的发展历程 3. 水质数学模型的热点问题
4. 水质数学模型的发展前景
Your company slogan
水质数学模型(mathematical model of water
quality)
水质模型的发展历程
1925-1960年 （基础阶段）
水质模型的研究处于最初时期，Streeers和Phelps共同研究并提 出了第一个水质模型，后来科学家在其基础上成功地运用BOD-DO 模型于水质预测等方面。
国内外水质数学模型的发展历程
水质模型的发展阶段
1.WORRS模型系统（water Quality for River--Reservovir Systems）是 动 态 水
质 与 动 力 学 模 型 软 件 包。 包 括 模 型 HSP，WORRSQ和WORRSQ彼此相互连接 。HSP(河流水力学软件包在计算河川系统中不同时间和地点处的流量、流速和水深时 ，提供了包括利用输入水位流量关系、水文演进法等方法)和WORRSQ(模拟河网的水 流与水质状况的河流水质程序)和WQRRSR(用来评估水库中的物理参数、化学参数和 生物参数的垂向分层现象的水库水质程序)。
3.模型率定和验证
3. 1 模型参数:包括（1）水
量参数 （流量传播时间和流量 比重因子，由河段流量、流速 关系以及上下）（2）水质参数 其中方程式 表示为河段 污染物衰减系数由基础系数和影 响系数两部分组成:后者为q 因子 在 t 时刻对污染物 p 衰减的影响 系数及其变动量。 3. 2 率定和验证：1) 参数率定 以 2001—2007 年时段开展模型 主要参数的率定。( 2) 模型验证 以 2008—2010 年为验证时段， 对模型的可靠性进行验证。
将其用于比较复杂的系统。引进了空间变量、物理的、动力学系数。温度作为 状态变量也引入到一维河流和水库模型，水库（湖泊）模型同时考虑了空气河 水表面的热交换。水力学方程、平流扩散方程作为水质迁移过程的基本描述而 被用于水质模型。第一个简单的模型（一维的稳态模型）开始在水质管理中应 用。 生态水质模型的研究处于初级阶段，特别是初级生产率的动力学研究被发展了 ,其他较高水平的模型亦相继地被应用了。有限元模型用于两维体系，有限差 分技术亦应用于水质模型的计算，更高维数的模型不断地被发展，关键问题是 在进行水质模型研究中需要足够的数据。
水量水质一体化调配模型框架与控制流程
Your company slogan
国内外水质数学模型的热点问题
黄河典型河段水质数学模型研究 结论
本研究针对黄河兰州至河口镇河段引( 退) 水点多、量大和过程复杂等特征，采用 概化手段将河段实体抽象简化为参数表达的概念性元素，并通过数学语言描述各类元素 之间水力联系，建立了河段水系统网络。采用分解、协调、耦合和控制方法，建立水量 水质一体化调配模型，通过水量模型与水质模型的数据实时传递实现水量水质的同步耦 合，通过断面下泄水量、河段分配水量以及水功能区水质的在线辨识控制实现过程反馈 、协调控制。 黄河水资源系统复杂，本案例仅对黄河兰州至河口镇河段进行了一体化调配研究 ，今后还需要将黄河干支流纳入调配系统。另外，本水质数学模型主要考虑河段缺水量 、断面生态环境需水满足程度、水质控制指标与目标水质指标的偏差 3 个目标，没有考 虑发电和泥沙控制，模型还需要进一步完善。