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黄河宁夏段水环境承载力研究:模拟与实测结果对比

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:图5.3-1为金沙湾断面2011年高锰酸盐指数、氨氮、总磷的模拟过程与实测值对比图。

黄河宁夏段水环境承载力研究:模拟与实测结果对比

MIKE11软件采用完全时间和空间中心隐式差分格式进行离散,线性方程组的求解采用双重扫描算法,在流量节点和水位节点上都求解模拟变量。对流扩散方程采用了无条件稳定差分格式,同时为了减少三阶截断误差,引入一个校正项,使得带有梯度较高浓度前锋面的对流扩散问题得以求解。

5.3.2.1 黄河干流下河沿至青铜峡坝址区间河段一维水质模型

(1)水质模型构建 在下河沿至青铜峡坝址河段一维水动力学模型基础上,增加水流传质微分方程,输入污染源,构建下河沿至青铜峡坝址区间河段一维水质模型。水质模型模拟范围、计算节点、空间步长和时间步长同一维水动力学模型。

(2)源汇项概化 黄河干流下河沿至青铜峡坝址河段概化的源项包括一级支流、入黄排水沟和直排点源三类。黄河干流卫宁段概化的源项有3个,概化的相对位置祥见图5.2-5所示。

(3)水模型率定和验证 在开展水环境容量核算过程中,需要确定的模型参数包括纵向、横向扩散系数和综合降解系数等参数。其中综合降解系数包括了入河污染物在河道内发生的物理、化学及生物变化,同时涵盖了河流中泥沙吸附与解吸的影响。图5.3-1为金沙湾断面2011年高锰酸盐指数、氨氮、总磷的模拟过程与实测值对比图。率定断面的各项水质指标模拟值与实测值之间的相对误差绝对值小于20%,基本达到模型精度要求。率定和验证后模型最终确定模型参数取值为:

扩散系数D:D=10×V2

综合降解系数K:高锰酸盐指数0.05/d;氨氮0.10/d;总磷0.04/d。

图5.3-1 黄河干流卫宁段金沙湾断面水质模拟过程与实测值比较图

5.3.2.2 黄河干流青铜峡坝址至石嘴山区间河段一维水质模型

(1)水质模型构建 在黄河干流青铜峡坝址至石嘴山区间河段一维水动力学模型基础上,增加水流传质微分方程,输入污染源,构建黄河干流青铜峡坝址至石嘴山区间河段一维水质模型。水质模型模拟范围、计算节点、空间步长和时间步长同一维水动力学模型。

(2)源汇项概化 黄河干流青铜峡坝址至石嘴山区间河段概化的源项包括一级支流、入黄排水沟和直排点源三类。黄河干流卫宁段概化的源项有14个,概化的相对位置祥见图5.2-7所示。(www.xing528.com)

(3)水模型率定和验证 以黄河干流青石段叶盛公路桥、银古公路桥、陶乐渡口三断面为代表,通过调整模型参数计算得到2010年三断面的年内水质过程,其结果分别见图5.3-2至图5.3-4。对比叶盛公路桥、银古公路桥、陶乐渡口模拟计算值与实测值,结果表明,各代表断面的各项水质指标模拟值与实测值之间的相对误差绝对值均小于20%,基本满足水质模型预测精度要求。参数率定与模型验证后最终确定的模型参数取值为如下。

扩散系数D:D=10×V2

综合降解系数K:高锰酸盐指数0.08/d;氨氮0.12/d;总磷0.05/d。

图5.3-2 黄河干流青石段叶盛公路桥断面水质模拟过程与实测值比较图

图5.3-3 黄河干流青石段银古公路桥断面水质模拟过程与实测值比较图

图5.3-4 黄河干流青石段陶乐渡口断面水质模拟过程与实测值比较图

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