浅水湖泊平面二维水流-水质-底泥污染模型研究
二维随机水质模型研究及其应用的开题报告
二维随机水质模型研究及其应用的开题报告
一、研究背景与意义
随着城市化进程的加速和人口的快速增长，城市水环境面临着越来越大的挑战。
水质
污染问题逐渐成为人们关注的焦点之一。
为了保障水环境的可持续发展，需要对城市
水质污染进行有效地评估和管理。
随机水质模型是一种定量评估城市水质的有效方法
之一，在城市水环境规划和管理工作中具有广泛的应用前景。
二、研究内容和目标
本文研究的主要内容是二维随机水质模型的建立与应用。
该模型基于经典的扩散模型，考虑了城市水体中污染物的扩散和对流，以及环境条件和排放源等因素的影响。
在模
型构建的过程中，将运用数学统计学和计算机仿真等方法进行数据处理和模型验证，
以提高模型的准确性和可靠性。
通过建立二维随机水质模型，本文旨在解决以下问题：
1. 确定城市水质受污染的关键因素；
2. 评估城市水质的稳定性和变异性；
3. 优化城市水环境管理措施，降低水质污染的风险。
三、研究方法
1. 搜集城市水环境数据，包括水体的水质指标、环境条件和排放源等因素；
2. 基于扩散模型，建立城市水质二维随机模型，结合计算机仿真和数据处理技术进行
模型验证和优化；
3. 运用该模型进行城市水质的稳定性和变异性分析，并探究城市水环境管理措施优化
的途径和对策。
四、研究结果与预期贡献
通过建立二维随机水质模型，可以全面评估城市水环境质量，深入探究城市水质受污
染的关键因素，提出科学的管理建议，从而推进城市水质污染治理工作的有效实施，
实现水环境的可持续发展。
预计本研究将在数学统计学、水环境科学及城市规划等领
域做出一定的贡献。
基于二维水动力水质模拟下水环境容量的求解研究
基于二维水动力水质模拟下水环境容量的求解研究随着现代社会的发展，由于人口的增加，环境污染的加剧，以及农业、工业等各种生产活动对水资源的过度消耗，下水河流的污染程度不断增加，这就导致了水环境容量的急剧下降。
为了准确描述水环境的容量变化，研究者提出了基于二维水动力水质模拟的求解研究。
首先，在研究过程中，研究者将水环境成分划分为两维概念：水动力学和水质学。
水动力学是指河流水文过程，包括河流的流动特性、水位变化和水流量；水质学指的是河流水质，主要关注河流水体化学物质、离子和有机物的运动过程以及水体的机械特性。
因此，研究者利用二维水动力模型和水质模型，通过对河流水文过程和水质特性的相互影响，进行模拟分析，从而准确描述水环境容量的变化。
其次，研究者利用二维水动力水质模型，将流域分为上、下游两段，分别进行模型研究。
在上游模型中，研究者建立了水动力模型和水质模型，其中水动力模型主要包括水位、流量和渗透系数的模拟，而水质模型的主要内容是水质成分的物理变化过程，包括水温、浊度、溶解氧含量等指标的模拟；在下游模型中，研究者采用的是吸附减污法，即研究者建立了水流速度模型，模拟上游发生的水流和水质变化，并通过计算模型来求解各种污染物吸附情况，从而对污染物进行有效的减污处理。
经过上述模型研究，研究者建立了一种新型的流域水环境容量模型，其可以准确描述水环境容量的变化特征，进而可以为水环境的容量恢复提供参考依据，从而改善水环境质量。
综上所述，本研究利用二维水动力水质模拟，对流域水环境容量的变化进行研究，为水环境的容量恢复提供了重要参考。
但是，本研究也有一些不足之处，例如，在模型研究中，研究者忽略了水体中其他污染物的影响；由于缺少实际数据，研究者也无法对模型的精度进行有效的检验；最后还有一点是，在流域水环境容量的恢复过程中，研究者也只是采用了基于物理机制的模型研究，而忽略了利用生态学方法来恢复水环境容量的重要性。
因此，在未来，研究者需要对模型进行进一步的改进和完善，以提高模型的准确性；此外，研究者也需要挖掘更多实际数据，以便有效地验证模型；最后，研究者也需要将生态学技术引入到流域水环境容量的恢复当中，进一步提升恢复水环境容量的有效性。
【国家自然科学基金】_平面二维数学模型_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730
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2011年 科研热词 推荐指数 数值模拟 4 泥沙运移 3 数学模型 3 连续弯道 2 全沙模型 2 黄河大柳树-沙坡头河段 1 黄河上游 1 风生环流 1 隧道 1 隐式曲面 1 间断性 1 解析解 1 自由水面 1 线结构光 1 立体空间 1 热黏弹性梁 1 潮流泥沙 1 液体润滑 1 泵站前池 1 泥沙数学模型 1 泥沙动力学 1 泥沙 1 河道防洪 1 河网水体流动 1 河流模拟 1 河床变形 1 水流 1 水沙流 1 水沙条件 1 水动力特性 1 水力学 1 格子boltzmann方法 1 杭州湾 1 机械密封 1 最小二乘 1 最大冲深 1 无结构网格 1 旁侧入流 1 控导措施 1 拟静态弯曲 1 截弯取直工程 1 影响 1 形状逼近 1 建模 1 平面方程 1 平面二维模型 1 密封性能 1 大涡模拟 1 坐标系转换 1 南水北调中线总干渠 1 区域关系 1 动压效应 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47
科研热词 数学模型 闸门 重庆河段 重力坍塌 遥感数据 边界跟踪技术 贴体坐标变换 莫尔条纹 耦合 浅滩演变 流量 流场 洪水演进 洪水控制 泥沙淤积 泄流 汶川地震 水流泥沙数学模型 水沙 有限差分法 最小能耗率原理 最大流速 数值模拟 提前蓄水 底宽 平面二维模型 平面二维 嵌套模型 崔家营航电枢纽 局部连续网格 导流明渠 地形 唐家山堰塞湖 同心圆光栅 可视化 变分同化 参数识别 分汊河道 位移测量 二维ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ恒定流 二维水沙数学模型 二维数学模型 东荆河 三维数学模型 一维河网 vof方法 talbot自成像
基于水动力水质模型的浅水型湖泊水环境治理目标可达性评估
基于水动力水质模型的浅水型湖泊水环境治理目标可达性评估毛毅;饶世雄;陈铁;江山;范乐;魏征
【期刊名称】《给水排水》
【年(卷),期】2024(50)2
【摘要】当前湖泊水环境治理仍然面临着湖泊水质的实际改善效果与工程方案预期不相符的难题,特别是城市浅水型湖泊,其受外源污染、底泥释放、降雨冲击等因素,对治理成效扰动响应更为剧烈,因此,进行多因素成效评估对城市浅水型湖泊水环境治理尤为重要。
采用InfoWorks ICM模型,以武汉市墨水湖为例,搭建浅水型湖泊水质水动力模型,依据气象水文、城市开发建设、湖泊污染情况等现状数据,基于模型计算原理,研究COD、NH_(3)-N、TP等污染物的变化趋势,定量分析不同工况情景下湖泊水质的可达性,评估规划拟建工程的实施效果,可为同类湖泊水环境治理工程方案优化提供参考。
【总页数】7页(P65-71)
【作者】毛毅;饶世雄;陈铁;江山;范乐;魏征
【作者单位】武汉市政工程设计研究院有限责任公司;武汉市海绵城市和综合管廊建设管理站
【正文语种】中文
【中图分类】TU992
【相关文献】
1.浅水湖泊群连通与调水的二维水动力-水质藕合模型研究
2.基于环境流体动力学模型的浅水草藻型湖泊水质数值模拟
3.基于水动力水质模型的湖泊水环境容量计算与应用
4.基于湖泊水质和水环境容量评估的城市内湖污染治理研究
5.基于模型评估的水体综合治理水环境目标可达性分析
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污染底泥及其间隙水分层特性的模拟实验研究
污染底泥及其间隙水分层特性的模拟实验
研究
污染底泥及其间隙水分层特性的模拟实验研究
底泥污染是潮汐湖、河流和海湾中持续存在的问题，可以在海湾和潮汐湖中带来水环境的恶化，淤积和可溶性污染物的残留。
为了理解底泥受污染时的分层特征，开展污染底泥及其间隙水分层特性的模拟实验研究，对污染处理及水质调节具有重要意义。
本研究是采用模拟实验的方法，开展污染底泥及其间隙水分层特性研究，该实验模拟的环境模型是一个开放系统，其分层是在受污染的底泥和其表面水层中形成的，模拟研究以地下水从污染源中受污染为主题，并考察了污染底泥中污染物的分层特性和累积趋势。
实验中，以壳聚糖和石灰粉混合制作的原料，采用湿式压实法和湿式冷压结构制作了受污染的底泥模型。
实验采用含有典型污染物的模拟污染源对模型底泥进行污染，并研究底泥中污染物的整体和分层分布（下方、中心和上方）。
实验结果显示，经模拟污染源入射污染后，底泥中污染物的整体
分布均在较高水平上，其中有机物的分布比无机物的分布更为集中。
此外，污染物在底泥中的分层状况也得到了确认：污染底泥表层部位
的污染物浓度更高，逐渐随着深度增加而降低；中间层污染物浓度低
于表层，但高于底层，表明污染物在受污染底泥中存在分层分布特征。
综上所述，本研究采用模拟实验研究了受污染底泥及其间隙水分
层特性，发现了其污染物分布特征，为淤泥处理及水质调节提供了有
益的参考。
平面二维数学模型在地表水环评中的应用研究
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。
pinn 二维浅水方程
pinn 二维浅水方程浅水方程是研究水体运动的数学模型之一，是在垂直方向上近似为恒定的水深条件下，描述水体运动规律的一个重要方程。
浅水方程常被应用于河流、湖泊、海洋等自由水体的运动模拟和预测中，有着广泛的实际应用价值。
二维浅水方程是描述水体水平流动规律的方程，它假设水体是近似为一个平面，且在该平面内流动。
二维浅水方程可以由连续性方程和动量方程推导而来。
其数学表达形式如下：连续性方程：∂h/∂t + ∂(hu)/∂x + ∂(hv)/∂y = 0动量方程：∂(hu)/∂t + ∂(huv)/∂x + ∂(hu^2 + 1/2g(h^2))/∂x = -g∂η/∂x - C_d |u|u∂(hv)/∂t + ∂(huv)/∂y + ∂(hv^2 + 1/2g(h^2))/∂y = -g∂η/∂y - C_d |v|v其中，h是水深，u和v分别是水平方向和垂直方向的流速，g是重力加速度，η是水面高度，C_d是阻力系数。
从上述方程可以看出，二维浅水方程描述了水深、流速和水面高度之间的动态关系，能够较为准确地描述自由水体的水动力学特性。
在实际应用中，为了简化计算，常常做出一些假设条件，比如忽略摩擦力、将土地边界视为光滑壁等，从而得到一些近似解。
同时，通过适当的数值方法，可以利用计算机模拟二维浅水方程的解，以预测水体的运动状态，为防灾减灾和水资源管理提供重要参考。
二维浅水方程在实际应用中有着广泛的应用，比如在风暴潮预测、洪水预警、港口规划和海岸工程等方面都有重要作用。
下面我们将从几个实际应用的案例来具体说明二维浅水方程的重要性和作用。
首先，风暴潮预测是二维浅水方程的一个重要应用。
在飓风等极端天气条件下，海水常常会因风力的驱使而产生极大的涌浪，导致潮水位异常升高，对沿海地区的生命财产造成巨大威胁。
利用二维浅水方程模拟风暴潮的形成和传播过程，可以提前预警可能受影响的区域，并采取有效的防护措施，从而减少灾害损失。
浅水湖泊平面二维水质模型研究
浅水湖泊平面二维水质模型研究朱文谨;周凯【摘要】磷氮元素在水体中迁移对湖泊富营养化研究具有重要性.采用有限元伽辽金加权余量法建立了简单的二维水质模型,并计算了在风场作用下的苏州市澄湖丰水期和枯水期的氮磷的分布以及输移.计算中引入了可由实测资料率定的可为正负的综合衰减参数,综合考虑了氮磷元素的沉降速率和释放速率,这样减少了水质多参数难确定的困难.计算的结果表明,流态与实际情况吻合较好,氮磷元素的浓度计算值与实测值相差不大.%In order to predict the lake eutrophication,it is necessary to study the nutrients distribution such as phosphorus and nitrogen pollution. In this paper, the weighted residual method of finite element was used to establish the two dimensional depth-averaged water quality model. Then,the hydrodynamical movement and transport of nutrient material in Chenghu Lake were simulated with important functions. A comprehensive decay parameter of pollutant confirmed by field data was introduced in the calculation, which synthetically considered the settlement velocity and release speed of nitrogen and phosphorus at the same time. The results are in fair agreement with numerical data and observed data.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2012(033)004【总页数】5页(P353-357)【关键词】磷氮元素;水质模型;综合衰减系数;澄湖【作者】朱文谨;周凯【作者单位】淮海工学院土木工程学院,连云港222006;淮海工学院土木工程学院,连云港222006【正文语种】中文【中图分类】X824;O242.1Biography：ZHU Wen-jin（1981-），male，doctor.近年来，随着城市经济的发展，城市湖泊水体富营养化不断加剧，严重破坏了湖泊的生态环境。
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（1）
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平面二维水流 2 水质2 底泥模型的求解
［1 ， 2］ 考虑到浅水湖泊垂向流速变化较小，平面二维浅水湖泊水动力控制方程组可写为 ：
连续性方程 & 方向动量方程
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［"］ 为传质系数， 由于风浪、 # , $- ； $ 为泥 2 水界面表层的平均空隙度；- 为污染物在底泥中间隙水的扩散系数。 底栖生物的扰动、 人类活动的影响， 沉积在底泥中的污染物 会发生 再悬浮， 假 设污染 物 颗 粒 之 间 互 不 干 扰， 大 小、
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表示外力扰动产生的污染
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泥 2 水界面污染物质输移通量 由于水体中污染物质与底泥间隙水中污染物质的 浓 度差 较大，与泥 2 水界 面有关 的 污 染 物 质 输 移 主 要 受 扩
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因为水浅，湖泊的水流和水质在垂直方向混 合 比 较 充 分， 因 此 可 假 设： ! 水 力 变 量 及 污 染 物 浓 度 沿 水 深 不变，垂向流速为 % ； " 外力扰动产生的污染物再悬浮及间隙水中污染物通过扩散产生的底泥污染仅发生在泥 0 水界面处且迅速在垂向混合。因此，包含底泥污染的水平二维水质基本方程为
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摘要：从三维对流 ! 扩散方程出发，推导包含底泥污染的 水 质 控 制 方 程， 并 与 浅 水 流 动 方 程 耦 合， 建 立 相 应 的 浅 水 湖泊平面二维水流 ! 水质 ! 底泥污染的数学模型。运用伽辽金加权余量法推导出数 学 模 型 方 程 组 的 有 限 元 公 式， 开 发 了实时二维水动力、水质模型。利用模型计算玄武湖混合流、水质动态变化过程，结果与实测值较吻合，从而为浅 水湖泊混合流、包含底泥污染的水质模拟提供了一种可操作的新途径。 关 键 词：浅水湖泊；混合流；平面二维数学模型；水流 ! 水质 ! 底泥污染模型 文献标识码： + 文章编号： "%%"!,-&" （#%%,） %.!%.&,!%,
* 其中： 为污染物在膜内的扩散系数； "3 " 为膜的厚度；" !
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收稿日期： #%%/!%*!"" ；修订日期： #%%/!%.!#% 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目 （/%#*&%*%） 作者简介：龚春生 （"&-. 0 ） ，男，新疆乌鲁木齐人，河海大学博士研究生，主要从事环境影响评价研究。
万方数据
1!2345： 67869:;8<:=86 > ",* $ 972
第 "- 卷 第 . 期 #%%, 年 - 月
水 科 学 进 展 +@)+AB1C DA E+(1F CBD1AB1
)75$ "- ， A7 $ . G;5 H ，#%%,
浅水湖泊平面二维水流 ! 水质 ! 底泥污染模型研究
龚春生 " ，姚 琪 " ，赵棣华 # ，吴云海 " ，丰茂武 "
#"%%&’ ； # $ 南京水利科学研究院，江苏 南京 #"%%#&） （ " $ 河海大学环境科学与工程学院，江苏 南京
中图分类号： ()"*" $ #
由于水浅，任何外力作用均可扰动浅水湖泊，从而引起底泥对水体的污染，造成水质严重污染。国内外学 者在建立浅水湖泊水环境数学模型 时， 通 常 将 底 泥 作 为 常 数 在 源 项 考 虑， 没 能 将 底 泥 污 染 与 水 质 模 型 综 合 起 来。本文从三维对流 ! 扩散方程出发，推导建立包含底泥污染的水 流 ! 水 质模型，对 玄武 湖水流 0 水 质数值 模拟 结果表明，数值解与实测值吻合。