水污染模型
S-P水环境模型
水质完全混合数学表达式：
式中：Qp—污水排放量，m3/s；cP—污染物排放浓度，mg/L；
DP—污水中溶解氧亏量，mg/L；Qh—上游来水流量，m3/s；
ch—上游来水污染物浓度，mg/L；Dh—上游来水中溶解氧亏量，mg/L；
2.S-P模型
S-P模型的基本方程为：
DO=DOf-D
式中：c—河流的BOD沿程浓度，mg/L；co—计算初始断面的BOD浓度，mg/L；
k1—河流的BOD衰减(耗氧)速度常数，1／d；x—河流的沿程距离，m；
u—河流断面平均流速，m／s；D—河流的亏氧量，mg/L；
DO—计算初始断面的亏氧量，mg/L；DO—河流的溶解氧g/L；k2—河流的复氧速度常数，1／d；
T—河水的温度，℃。
3.S-P模型的临界点
根据S-P模型绘制的溶解氧沿程变化曲线称为氧垂曲线，如图所示。氧垂曲线的最低点C称为临界氧亏点，临界氧亏点的亏氧量称为最大亏氧量Dc。沿河水流动方向，最大亏氧量Dc和临界氧亏点距污水排放口的距离xc：
多尺度水环境模型的建立与应用分析
多尺度水环境模型的建立与应用分析水是生命的基本物质，水环境是人类生存和发展的重要基础。
近年来，随着城市化进程的加快以及环境污染问题的日益加重，对水环境的保护和治理越来越受到了人们的关注。
多尺度水环境模型的建立和应用能够有效地帮助我们更好地了解水环境的变化规律和演化过程，为水环境保护和治理提供科学依据。
一、多尺度水环境模型的概念及意义多尺度水环境模型是指在考虑多个尺度水文过程及其相互作用的基础上，采用数学模型和计算机模拟等方法还原水环境的空间分布和演化过程，探究水环境演化机理和影响因素，为水环境治理、空间规划和资源管理等提供科学依据。
多尺度水环境模型的建立和应用，可以帮助我们更深入地认识水环境的演化规律和过程，分析水环境变化的影响因素并制定相应的预警和管理措施。
具有较高的科学性和实用性，可广泛应用于城市化进程中的水资源管理、水污染治理、洪涝灾害预防等领域。
二、多尺度水环境模型的建立方法在建立多尺度水环境模型时，需要采用合适的建模方法和技术，包括数学模型、计算机模拟和数据处理等技术手段。
具体包括以下几个步骤：1. 数据采集和处理：从多个来源获取水文地理数据，包括降雨数据、径流数据、地形数据和土地利用数据等。
通过处理和分析这些数据，建立起关联性和影响因素模型。
2. 模型选择和构建：根据水环境系统的性质和特点，选择合适的数学模型和计算机模拟方法，进行模型构建和参数调整。
3. 模型验证和应用：通过案例验证和分析应用，验证模型的准确性和可靠性，并应用于实际的水环境管理和决策中。
三、多尺度水环境模型的应用分析多尺度水环境模型的应用范围广泛，包括水资源管理、水环境治理、洪涝灾害预防、生态环境保护等领域。
为了更好地了解和分析多尺度水环境模型的应用效果，本文以流域水环境管理为例进行讨论。
1. 模拟水文循环过程：应用多尺度水环境模型，对流域内降雨-径流过程进行模拟和预测。
通过建立自然和人为因素对水文循环过程的影响因素模型，可以较准确地预测水文过程的变化和趋势，为流域水资源管理和治理提供重要参考。
我国水污染负荷总量分配模型研究进展及分析
分配方法 ， 建立合 理的模 型 ， 引用 常规 的数学方 法 ， 以 起 到水污染物削减量或允许 排放量 的优 化分 配 。
总量 分配 指在 控 制总 量 的基础 上 ，对 可利 用 的
收 稿 日期 ：０ ０ １－ ５修 订 日期 ：０ ０ １— ９ ２１—１ １； ２１—２０ 。
水环 境 保 护 是 一个 典 型 而 复 杂 的 多 目标 问题 ，
仅仅 依 靠 技术 手 段 只 能局 部 减 轻 已有 污 染 状 况 ， 而 对水 污染 物进 行 总量控 制 则能 够从 宏 观上 控制 一定 时段 、 一定 区域 内排污 者 的污染 物 排放 量 ， 以此 成 为 遏制 环境 恶化 、 实现 可持续 发展 的根本 保证 ［２ 目 １］ －。 前， 总量 控制 作 为我 国环 境管 理 的基 本制 度 之一 Ｅ ， ３ ］ 对 治 理和 改善 水环 境质 量起 到 了关 键 的作 用 ，而总 量 控制 的起 点 与核 心便 是 总量分 配 。这 是 因为 总量
控 制 下 的允许 排 污 量 是 有 限度 的 ， 的 分配 将 直 接 它
制系 统 内的允 许排 污 总量 等 比例地 分 配到 源 。各污
染 源 等 比例分 担排 放 责任 ，这 是一 种在 承认 排 污现 状 基础 上较 简单 易行 的分 配方法 。
２１ 费用 最小 分配方 法 ．． ２
配 方 案 ， 学 、 理地 分 配 允许 排 放 污 染 物量 ， 实 科 合 是 施 水 污染 物 总量 控 制 的技 术关 键 ｜。 因此 ， 必 要 ９ ］ 有
按 各个 污染 源对 总量 控 制 区域 内水质 影 响程 度
的大小 ， 即污染 物 贡献率 大小 来 削减 污染 负荷 ， 对水
地下水污染扩散模型的研究与改进
地下水污染扩散模型的研究与改进地下水是我们生活中最重要的水源之一，它不仅供应农业、工业用水，还作为人类日常生活的饮用水。
随着人类活动的不断增加，地下水污染问题也愈发严峻，而地下水污染扩散模型的研究与改进则是解决该问题的重要手段之一。
地下水污染扩散模型是一种数学模型，它可以用来模拟地下水流与污染物迁移过程。
模型包括了地下水流动模型和污染物迁移模型两部分，在该模型中，溶质在地下水中的扩散是由扩散方程来描述的。
扩散方程的推导基于扩散的两个基本物理特性：分子运动和浓度梯度。
虽然这个模型已经被广泛使用，但是它也存在一些问题。
第一个问题是模型的参数难以确定。
在实际应用中，模型中的许多参数都需要以实验数据为基础来估算。
然而，在实际中，这些数据往往难以获取和验证，因此很难得出正确的参数值。
而这些值的偏差可能导致模型预测与实际现象不符，从而影响污染治理方案的制定和实施。
第二个问题是模型对地下水动态的处理不够充分。
即使是同一水文地质条件下，地下水的流动场在不同时间段也是不同的，而在污染治理中，及时了解地下水流动场和污染物的扩散情况非常重要，因此地下水动态的处理是模型研究的重点之一。
针对这两个问题，目前研究者们正在致力于改进地下水污染扩散模型，以更好地应对地下水污染治理的需求。
一种改进方法是使用计算机模拟地下水流动和污染物扩散的过程，对污染物迁移方程进行反演求解。
反演方法利用模型与观测数据之间的关系来估计污染物迁移过程中的未知参数，从而获得更准确的模拟结果。
其中，进化算法是近年来被广泛使用的反演方法之一，它能够有效地搜索全局最优解，并对大规模的反演问题进行求解。
通过使用进化算法进行参数反演，可以提高模型的预测精度，有助于制定更有针对性的污染治理方案。
另一种改进方法则是将数学模型与实际场地情况相结合。
将场地实际数据与模型进行匹配，并对这些模型的参数进行修正，则可以使模型更符合实际情况。
例如，可以将一些实际观测数据作为参考数据集进行模型参数校准，从而使得模型预测结果更加准确可靠。
混合条件下的连续源水污染模型的解析解
２ Ｎ 。 ０
２ ＿ ｕ。
Ｕ ｅ
一
Ⅳ，一 ∞
＜
＜ ∞ ， ￡≥ 。 ，
ａ
Ｉ ｖ （ ｘ ， ０ ） ＝０ ， Ｄ （ ０ ， ） ：Ⅳ ， Ⅳ ≥ ０ ，
ｄ
（ １ ）
其中， Ⅳ表 示污 染 物 的浓 度 （ ｍｇ ／ Ｌ ） ； 表 示 时 间 （ ｈ ） ； Ｄ表示 扩散 系数 （ ｋ ｍ ／ ｈ ） ； 表示河 水 流动距
１ ２ Ｏ
吉
林
化
工
学
院
学
报
２ ０ １ ３正
２ 主 要 结 果
求解 二 阶偏微 分方 程模 型 ：
求解 过程 ： 令 Ｎ（ ｘ ， ｔ ） ＝ｅ ｘ ｐ （ Ａ ｔ ＋ ）・Ｖ （ ， ｔ ），
因此 得到
＝Ａ ・ ｅ ｘ ｐ （ Ａ ＋ ）・ （ ）＋ｅ ｘ ｐ （ Ａ ＋ ）・ ＝ ・ ｅ ｘ ｐ （ Ａ ＋ ）・ （ ）＋ｅ ｘ ｐ （ Ａ ｆ ＋ ）・ ｖ ｏ
Ａ Ｐ ＝ （ Ｖ Ｐ ） ＝ 耋 ０ ２ ｐ ．
河 水正 常 流动 的情况 Ｊ
考虑同时具有初值条件和边值条件 的情况 ， 根据参考文献 ［ ２ ］ 、 ［ ４ ］ 、 ［ ５ ］ 、 ［ １ ０ ］ 给 出初值和边值的 具 体情 况 ， 建 立模 型形 式 如下 ：
Ｏ Ｎ
＝
情况给出水污染模型的初值和边值的混合条件 ， 应用反应扩散方程针对水污染情况建立数学模型， 并通 过 偏 微分 方程 的解 析求 解方 法求 出模 型 的解析 解． 在文献［ １ ］ 的基础上深化边值条件 ， 更加贴近实际情况 ， 应用解析求解方法并结合应用 ｍ ａ ｐ ｌ ｅ 软件
求 解 连续 源水 污染模 型 的解 析解 ．
数学与环境保护水质污染模型
数学与环境保护水质污染模型数学与环境保护：水质污染模型水质污染是当今全球环境面临的重要问题之一。
随着工业化和城市化进程的加快，水质污染对生态系统和人类健康造成了严重威胁。
数学作为一门强大的学科，可以为环境保护提供有效的解决方案。
本文将介绍数学在水质污染模型中的应用，从而展示了数学与环境保护的密切关系。
一、数学建模水质污染模型是一种基于数学方法的工具，用于预测和分析水体受污染过程中的变化。
通过建立数学模型，我们可以定量地描述水污染过程中的关键因素和影响因素，从而更好地了解污染物在水环境中的行为。
1.1 动力学模型数学建模的一个重要方面是动力学模型，它使用微分方程来描述污染物在水体中的传输和转化过程。
例如，可以使用扩散方程来表示污染物在水体中的扩散过程，使用反应速率方程来描述污染物的降解和转化过程。
通过求解这些微分方程，我们可以获得污染物浓度随时间和空间的变化规律。
1.2 空间分布模型除了动力学模型，空间分布模型也是水质污染模型的重要组成部分。
通过将水域划分为网格或单元，我们可以将水体的特性在空间上进行离散表示。
通过建立适当的数学关系，我们可以推导出水体各个网格或单元之间的污染物传输过程，进而分析水体中的污染物分布情况。
二、数学方法的应用在水质污染模型中，数学方法具有广泛的应用。
下面将介绍几种常见的数学方法及其在水质污染模型中的应用。
2.1 偏微分方程偏微分方程是描述污染物在水体中扩散和传输的重要数学工具。
通过求解偏微分方程，我们可以获得污染物的浓度随时间和空间的变化规律。
常见的偏微分方程有扩散方程、对流-扩散方程等。
通过偏微分方程求解，我们可以对水体中的污染物行为进行准确的预测和分析。
2.2 参数估计参数估计是水质污染模型中的重要环节。
通过合理地选择模型参数，我们可以更准确地描述污染物在水体中的行为。
数学方法可以应用于参数估计的过程中，例如最小二乘法、最大似然估计等，以提高模型的精确度和可靠性。
2.3 数值模拟数值模拟是将数学模型转化为计算机可处理的形式，通过计算机模拟水体中污染物的传输和转化过程。
云南省水污染DPSIR模型指标体系的构建
对云南 省水 污 染 问题 ，选 取 了 １ 指 标 进 行 ４个 评价 分析 。其 中驱 动力 因子 中选择 单 位 Ｇ Ｐ用 水 Ｄ 量 、农 田灌溉 亩均用 水量 、人均 生活用 水量 、单位
环 境三大 要素 ，不仅 表明 了社 会 、经济发 展 和人类 行为对环 境 的影 响 ，也表 明 了人类 行 为及其最 终导
４ ８条 ，国际 河流 ３ ６条 ，地 理位置 非常 特殊 。 １２ 研 究方法 ．
ＤＰ Ｉ ｆＤｒｖｎｇ Ｆ ｒ ｅ — Ｐｒ ｓｕ ｅ — Ｓ ａｅ — Ｉ — Ｓ Ｒ ｉ ｉ ｏ ｃ ｓ ｅ ｓｒ ｔｔ ｍ
个 历史 时期 以来 的变化 ） ，代表 性 和针 对 性 （ 指
标选 择要 区分 主次 ，突 出重要 问题 ） 。依 据上 述 原
湿季节 明显 ，年温差 小 ， 日温差 大 。
云南 河 流众多 ，水 系发育 ，纵 横交错 ，分属金 沙江 、珠 江 、红河 、澜沧 江 、怒 江 、伊 洛瓦底 江六
２ １ 指标体 系 的建 立 ． 参照 Ｏ Ｃ Ｅ Ｄ环境 绩 效 评 估 （ Ｐ Ｅ Ａ） 和 Ｇ Ｓ环 Ｍ 境绩 效评估 （ Ｐ 指标选取 原则 ，提 出水污 染评 Ｅ Ａ）
标） ，可获 得性 （ 指标 比较 容 易通 过 现有 资 源整 合 而 得到 ） ，连续 性 （ 能形 成一 个 时 间序 列 ，能 反映
一
池湖滨的昆明市，围绕洱海湖滨的大理市都是云南 重要 的社 会 经 济 发 展 中心 。全 省 境 内集 水 面 积
在 １０ ｍ ０ ｋ 以上 的河 流 有 ９８条 ，其 中 ，省 际河 流 ０
则 构建 云南 省 水 污 染 Ｄ ＳＲ模 型评 价指 标 体 系框 ＰＩ
架 如 图 １ 。
地下水污染预测模型的研究与应用
地下水污染预测模型的研究与应用第一章：引言地下水是人类重要的继续可利用的水资源，因为其在自然状态下经过自然过滤，具有较高的纯度。
地下水的保护和管理是环保事业重要的一环。
地下水污染是目前全球环境面临的主要问题之一，也是阻碍全球可持续发展的障碍之一。
制定科学的地下水污染预测模型，监测和预防地下水污染具有重要意义。
文章旨在探讨地下水污染预测模型的研究和应用。
第二章：地下水污染的主要来源地下水污染的主要来源有三个方面：1. 工业废水的排放：许多工业用水与污水排放到地下水中，这些污染物主要包括重金属、石油和有机物等。
2. 农业业务使用的农药、化肥以及养殖业废水的排放：化肥和农药渗入地下，流向地下水，造成地下水污染。
3. 生活污水的排放：生活垃圾水、废水、抛弃物(如烟蒂等)、不合格的建筑材料堆置等都会对地下水造成污染。
第三章：地下水污染预测模型的分类目前，广泛使用的地下水污染预测模型包括统计方法、地理信息系统(GIS)与污染传输模型、神经网络模型等方法。
下面将分别简单介绍每种模型。
1. 统计方法：统计方法是一种简单、直观的的建模方法。
通常使用的统计方法包括多元线性回归、主成分回归、逐步回归等。
统计方法在有足够数据的情况下，可快速构建出简单、条理清晰地模型。
2. GIS与污染传输模型：污染传输模型是科学地模拟物质在地下水介质和地下水流动中的迁移与转化过程，从而系统性地研究污染形成、分布、迁移、转化规律，指导污染防治和水资源管理。
GIS是模型建立过程中非常重要的一个工具，它可以将各种地学信息集成到同一个地图上，方便人们分析和管理。
3. 神经网络模型：纳入了神经网络的地下水预测模型添加了非线性层而不是移除。
神经网络模型可保存多一些的信息。
其建立过程并不是确定的，但提供不同灵敏度级别的输入数据引入了新缺陷，可根据数据预测出合理的结果。
神经网络模型在数据量较大的情况下能有越高的准确度。
第四章：地下水污染预测模型的应用地下水污染预测模型的研究和应用在环保领域意义重大。
水污染防治措施效果与评估模型总结
水污染防治措施效果与评估模型总结水污染是当今世界面临的重大环境问题之一，对人类健康和生态系统造成了严重威胁。
为了减轻水污染对环境和社会的影响，各国采取了一系列的水污染防治措施，并建立了相应的评估模型来评估这些措施的效果。
本文将对水污染防治措施的效果和评估模型进行总结和归纳。
一、水污染防治措施的效果1. 政策法规措施：各国通过制定和执行相关的法律法规，对水污染从源头进行控制。
例如，实施水资源管理制度，建立水污染防治责任制，制定水污染物排放标准等。
这些措施在一定程度上减少了水污染的排放量，达到了控制水污染的目的。
2. 技术措施：各国采用了各种技术手段来处理水污染。
例如，物理处理技术（如沉淀、过滤等），化学处理技术（如吸附、氧化等）和生物处理技术（如活性污泥法、湿地处理等）。
这些技术能够有效地去除水中的污染物，提高水质。
3. 治理措施：在一些严重污染的区域，需要实施治理措施来修复水体。
例如，修建拦河坝，隔绝污染源；进行土地复垦，减少污染物外溢；修建人工湿地，提高水质等。
通过这些措施的实施，可以改善水体的质量，恢复生态系统的功能。
4. 宣传教育措施：加强对公众的宣传和教育，提高公众对水污染防治的认知和重视程度。
通过开展宣传活动、举办讲座、出版宣传资料等，能够促使公众主动参与水污染防治，并形成良好的环保习惯。
二、水污染防治评估模型1. 污染源追溯模型：通过建立污染物排放源头和扩散传输模型，追溯污染物的来源和传输路径。
该模型可以帮助监测部门确定污染源的责任，并制定相应的防治措施。
2. 水质评估模型：通过采集水样，对水质参数进行测定，并与相关的水质标准进行比较，评估水体的水质状况。
该模型可以及时发现水质问题，为制定水污染防治措施提供科学依据。
3. 水环境承载能力评估模型：通过研究水体的水量、水质、生态系统等指标，评估水环境对污染物的接纳能力。
该模型可以帮助决策者合理规划和管理水资源，减少水污染的产生和传播。
4. 经济效益评估模型：通过分析水污染防治措施的投入和产出，评估其经济效益。
地下水污染治理的综合评价方法与模型
地下水污染治理的综合评价方法与模型地下水污染是指地下水中含有的污染物超过了环境质量标准所规定的程度，对人类健康和生态环境造成了威胁。
为了有效治理地下水污染问题，需要进行综合评价，并建立相应的评价方法和模型。
本文将介绍地下水污染治理的综合评价方法与模型。
一、地下水污染治理的背景地下水资源是重要的淡水资源之一，对于人类的生活和生产具有重要意义。
然而，近年来，随着工业化和城市化的快速发展，地下水污染问题日益突出。
污染源主要包括工业废水、农业排水、生活污水等。
地下水污染的治理对于保护人民的生命健康和生态环境至关重要。
二、地下水污染治理的综合评价方法综合评价方法是地下水污染治理的重要步骤之一。
下面将介绍几种常用的地下水污染综合评价方法：1. 定性评价方法定性评价方法主要通过对地下水污染现状进行描述和分析，利用专家经验判断地下水污染的程度和其对环境的影响。
该方法简单易行，但主观性较强，结果不够准确。
2. 定量评价方法定量评价方法通过对地下水样品进行系统化的分析和检测，确定各项指标的浓度和总体污染情况，从而对地下水污染进行量化评价。
常用的定量评价方法包括相对变异系数法、灰色关联法、主成分分析法等。
3. 环境风险评价方法环境风险评价方法主要针对地下水污染对人类健康和生态环境所造成的风险进行评价。
它将地下水污染的影响范围、污染程度等因素考虑在内，通过风险指数的计算来评估地下水污染的风险程度。
这种方法能够全面地评价地下水污染的危害程度，为决策提供科学依据。
三、地下水污染治理的模型建立地下水污染治理模型是评价地下水污染治理效果的重要手段。
以下是几种常见的地下水污染治理模型：1. 地下水流动模型地下水流动模型基于地下水的流动规律，分析地下水中污染物的传输和扩散过程，确定污染物的传输速率、扩散范围等参数，为地下水污染治理提供科学依据。
2. 扩散模拟模型扩散模拟模型是基于污染物在地下水中的扩散过程，模拟地下水中污染物的浓度分布。
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基于GIS 的环境污染应急分析系统的开发重点是实现水体污染扩散模拟。
目前, 国外在此方面的研究成果很多，已经进行到了三维水体污染扩散模拟，国内的起步则较晚, 至今的研究成果在一维的较多，二维和三维的较少。
鉴于目前网络的发展, 有必要将互联网与系统结合起来。
一维水体污染扩散数学模型：一维水质模型是水环境模型中相对简单的一种，是河流、河口和湖泊遭受污染时，实际的断面浓度分布与断面浓度的平均值偏差不大时常采用的水污染预测模型。
它主要研究污染物浓度分布沿程的变化以及各个断面上污染物浓度随时间的变化，其中河流以一维水质模型最为常见。
在突发性河道水源地污染事故发生时。
污染物的排放存在两种情况，即一维稳定排放和一维瞬时排放,
二维水体污染扩散数学模型：二维计算模型模拟速度快、实时而精度无需很高, 可忽略基本控制方程中的一些非主要因素,模型结构简单、实用性强。
目前最为常用的有限差分数值计算方法对控制方程进行离散, 按物理分步法将二维偏微分方程化简成较简单的一维方程, 应用广为采用的ADI隐式格式联合求解水动力模型与水污染模型。
算法具有编程简单、占用计算机内存较小、无条件稳定、可适当增大空间步长、计算效率高、易于实现自动化的实时模拟计算等显著优点, 适合于在应急处置中应用。
并且利用GIS 的强大的空间分析、处理和表现功能, 将水力计算与GIS 结合在一起, 实现了污染模拟结果的二维可视化, 为应急处置提供一个形象、直观的表现平台, 能有效地辅助应急决策。
三维水体污染扩散数学模型：水污染三维可视化包含两方面的内容：河道地形地貌三维仿真与污染扩散可视化，二者通过地理坐标进行空间叠加形成河道污染扩散可视化展示平台，在此基础上进行各种统计分析功能。