10.3.3.1 控制方程
模型描述污染物对流扩散输移方程为
式中 C——污染物浓度,kg/m3;
Dx,Dy——x、y方向上的水平扩散系数,m2/s;
vx,vy——x、y方向上的流速矢量,m/s;
S——源汇项,表示污染物的吸附、降解或沉降,kg/(m3·s)。
式中 t——计算时段,s;
——按深度平均的流速矩阵,m/s;
AX、AY——系数矩阵;
u,v——ξ、η方向的流速,m/s。
10.3.3.2 定解条件
1.初始条件
C(x,y,t)=C0(x,y) (10.22)
式中 C0(x,y)——已知的初始浓度,kg/m3。
2.边界条件
闭边界:流量和扩散均为0,且输移为零:
开边界:即水——水边界,可以选择随时间变化或不随时间变化两种。在入流时C=C(t),液体边界浓度在出流时选择自由出流边界:
10.3.3.3 模型求解
在水质模拟研究中,假定剖分所得的每一个网格单元是一个理想混合器,各单元通过交换界面联结,使得概化后的河流成为由N个串联的混合器构成的系统。第i个单元在单位时间内输运的平衡方程为
ΔM=ΔMqi+ΔMEi+ΔMKi (10.23)
式中 ΔM——物质累计量,kg;(www.xing528.com)
——对流输运差值,kg;
——扩散输运差值,kg;
——生化衰减量,kg。
下面分述各项内容的计算方法。
1.随水流输运量(ΔMqi和ΔMEi)
Delwaq模型根据控制体积法,采用迎风差分格式,离散方程得到下式:
式中——t时刻i单元中物质质量,kg;
——t时刻从j单元流向i单元的流量,m3/s;
——t时刻从i单元流向j单元的流量,m3/s;
——t时刻i单元和j单元交界面的面积,m2;
——单元i和单元j中心点距离,m;
——t时刻i单元和单元j中心点距离,m;
ΔM——交换过程中物质质量损失,kg。
2.生化衰减量ΔMKi
生化衰减量ΔMKi计算公式为
ΔMKi=-KVC (10.25)
式中 K——衰减系数,对于降解的物质取正号,聚集的物质取负,降解和聚集都发生的取二者之和;
V——Δt时段内单元的平均水体体积,m3;
C——Δt时间段内污染物的平均浓度值,kg/m3。
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