水质模型研究进展及发展趋势
水质模型研究进展及发展趋势
专业：环境工程类
指导教师：
日期：2012 / 6 / 3
水质模型研究进展及发展趋势
摘要：运用系统分析技术进行水污染控制系统的规划是现代水质管理的基础和依
据，水质模型对整个规划过程起着至关重要的作用。文章较详细地综合评述了近年来国内外水质模型的研究进展与应用过程中普遍存在的一些问题及其主要表现、成因，并评价了水质模型研究的发展趋势。
关键词: 水质模型；研究进展；存在问题；发展趋势
水质模型是污染物在水环境中变化规律及其影响因素之间相互关系的数学描述，它既是水环境科学研究的内容之一，又是水环境研究的重要工具。它的研究涉及到水环境科学的许多基本理论问题和水污染控制的许多实际问题。它的发展在很大程度上取决于污染物在水环境中的迁移、转化和归宿研究的不断深入，以及数学手段在水环境研究中应用程度的不断提高。水质模型在理论上从最初的质量平衡原理发展到现在的随机理论、灰色理论和模糊理论；在实际应用上，从最初的城市排水工程设计发展到现在的污染物水环境过程模拟、水环境质量评价，污染物水环境行为预测，水生物污染暴露程度分析和水资源科学管理规划等水环境保护的各个方面；在研究方法上，从最初的解析解和浓度表达发展到现在的以人工神经网络模拟辅助解析、及与地理信息系统( GIS) 相结合的数值解和逸度表达法。这些成果都极大地推动了水环境管理技术的现代化。
一、水质模型研究进展
近年来，水质模型的研究取得了很大进展，主要体现在以下几个方面:
1、包括水生食物链在内的多介质环境生态综合模型
由于复杂的物理、化学和生物过程的结果，释放到环境中的污染物在大气、水、土壤和植被等许多环境介质中进行分配，由污染物引起的可能的环境影响与它们在各种环境单元中的浓度水平和停留时间密切相关。为了综合描述它们之间的相关关系，产生了多介质环境综合生态模型。多介质环境是指大气、水体、土壤、生物等组成的总环境体系，其中水体是核心。多介质环境数学模型可将各种不同的环境单元内部的污染物变化过程与导致污染物跨过介质边界的过程相联系，构成一个能描述在多介质环境中污染物转化和介质间物质迁移的表达式。R. Tanner et al.对工业过饱和盐水蒸发池中的生物群食物链进行了研究，C. Fall et al.针对五氯代苯酚在改良的地下水系统中的分布建立了模型，H. Y.Zhou et al.研究
了沉积物中所吸附的多氯联苯( PCBs) 量与罗非鱼体内多氯联苯( PCBs) 的富集量之间的关系。由于还没有对污染物在各种介质之间的迁移过程有更充分的认识，现有的多介质环境模型在处理实际问题时不得不对污染物在介质间的迁移过程作近似假设，许多参数的随机性给模型预测结果带来不确定性。所以，这类模型还只能给出一种趋势预测，而不是状态的精确预报。多介质环境模型的主要目的是污染物对人体或生物进行暴露分析( Exposure Analysis) ，并对废物处的危险性进行评价。因此，只有将食物链模型与多介质环境模型联合起来，构成更为综合的模型，才能更好地适应实际应用的需要。
2、模型不确定性的研究
由于环境的水文条件具有很大的随机性，这就导致了水环境数学模型输出的不确定性。为了提高模型的精确度和结果的可靠性，有必要对模型不确定性进行研究。Andrews k.Takyi分析了模拟- 优化模型中不确定性的来源有: ( 1) 污染物的排放量和河流背景值的随机性；( 2) 估计模型参数所需的河流和水质资料的不充分; ( 3) 对污染物传输过程和水质管理系统的简化缺乏充分的认识。他还为水质管理建立了多重实现( Multiple Realization) 模型，该模型在单个优化模拟中同时融入几条可能的河流和背景污染排放量或实现值。这一技术在水质管理的经济性和可靠性之间产生一条权衡曲线。为了产生权衡关系，在单个优化模型中同时融入几种可能的设计条件背景值。这一模型既简单，且和那些传统的随机模型相比，能为复杂的和随机的水质管理系统提供更切实际的描述。此外，该模型通常能比传统的模拟) 优化模型产生更有效的费用) 可靠性关系曲线。Michael D. Sohn et al.[8]为了估计和减小地下水流量的不确定性和预测污染物化学转移的不确定性，开发了贝叶斯#蒙特卡罗( Bayes Monte Carlo Methods) 不确定性分析方法。该方法采用工程推断来估计和用现场观测数据来更新污染源的特征参数、化学转移参数，以及假定的水文结构中的不确定性。Alaa H. Aly.et al.在不确定性情况下，运用神经网络和遗传算法( GA) 来优化地下水去污系统的设计。这一方法包括: ( 1) 用遗传算法来找到全局最优解答；( 2) 并入神经网络来模拟遗传算法内的反应表面( response surface) 。这一方法在实际样本和不同优化背景下的应用表明，它需要较少的水力传导实现( hydraulic conductivity realizations) ，并且可在可靠性和处理设施能力之间产生一条权衡曲线。由于水环境条件具有很大的随机性，为了
提高模型的精确度和输出结果的可靠性，对模型的不确定性分析方法的研究，目前是、今后仍然是水质模型的研究热点之一。
3、模糊数学在水环境数学模型中的应用
如前文所述，水文环境条件有很大的随机性，要定量分析相关关系有很大的困难，此外,水质的变化是连续的，而我们的水质标准中的污染物浓度的表示却是不连续的。为了解决这一矛盾，很有必要应用模糊数学中的相关概念，模糊数学在水环境方面也有很多应用。Y.Y.Yin etal.运用模糊关系分析( FRA) 模型来分析大量的不同的备选方案，同其它的在不确知情况下影响评价的多准则方法相比，FRA 法在数据的可获得性、需求的计算能力和结果说明上有优势。K.sasikumar et al.成功地建立了污染负荷分配的模糊模型( the fuzzy waste load allocation model) 。该模型在考虑污染控制部门和污染物排放单位之间的利益目标冲突下，能够提供经济的和技术上可行的方案。当然，如何合理地把水质模型和模糊数学相结合，还有待于环境科学工作者与计算数学工作者们进一步的研究。
4、与人工神经网络( ANNs) 相结合
人工神经网络( Artificial Neural Networks) 就是模仿人脑的工作方式而设计的一种计算方法，它可用电子或光电元件实现，也可用软件在常规计算机上仿真; 或者说人工神经网络是一种具有大量连接的并行分布式处理器，它具有通过学习获取知识并解决问题的能力，且知识是分布存储在连接权( 对应于生物神经元的突触) 中，而不是像常规计算机那样按地址存在特定的存储单元中。近几年来，人工神经网络在水质模型方面的应用取得了飞速的发展。T. R. Neelakantan etal.用人工神经网络建立了水库运行的模拟- 优化模型。Marina campolo et al用ANNs 来预测河流枯水期的流量并得出结论: 当它与水质模型相结合时对河流的水质管理非常有用。Binzhang et al.结合贝叶斯概念和( Bayesian Concepts) 组合的NN 来预测集水区的径流量。V.chanramouli et al.用动态规划和ANN 来模拟多水库水系的运行方案。Sharad kumar Jain用ANNs 开发了综合的沉淀速率曲线。ANNs 被用作胡克和吉维斯非线性规划( Hooke and Jeevesnonlinear programming) 模型的子模型，来寻求水库运行近似最优方案。结果表明，该模型比常规的模拟- 优化模型结果更精练。此外，ANNs还可应用于水系模型的误差更新。随着ANNs 的不断发展和完善，在环境工作科学者们的努力之下，相信ANNs 在水质模型方
面的应用将会更深入、更全面、更系统，ANNs在水环境科学中的应用仍将是今后相当长时间内的热点之一。
5、水质模型与地理信息系统( GIS) 相结合
地理信息系统( GIS) 以具有地理位置的空间数据为研究对象，以空间数据库为核心，采用空间分析和建模的方法，适时提供多种空间的和动态的资源与环境信息。它涉及人工智能、环境工程、规划理论、地学、数学等多种学科和专业。地理信息是有关地理实体的性质、特征和运动状态的表征，它是对表征地理特征与地理现象之间的地理数据的解释。而地理数据包括空间位置、属性特征及时域特征三部分。空间位置数据描述地物所在位置; 属性数据是属于一定地物，且描述其特征的定性或定量指标；时域特征是指地理数据采集或地理现象发生的时段/ 时刻( 在水污染控制规划中，如: 污染源相关指标、断面监测指标、突发事件等发生的时间等) 。空间位置、属性及时间是地理空间分析的三个基本要素，GIS 的概念描述一般都包含这三层意思。由于地理信息系统( GIS) 技术具有集水区空间特征分析，因此，A. Goonetilleke et al.认为它在城市水文中有相当大的作用。因为集水区的时空特征数据库的可获得性能够消除由于采用假设简化而引起的研究质量的减弱，这也从另一方面说明在城市集水区，土地用途的准确的时空解释的重要性。由于地理信息系统( GIS) 的空间特性对水质管理者很有帮助，William Dixon et al.在优化选取河网取样点时，首先就用地理信息系统( GIS) 和成形理论以矩阵形式形成河网的数学描述。随着计算机在大规模数据处理方面能力的提高，地理信息系统( GIS) 一定会在水环境科学中取得越来越多的应用，水质模型和地理信息系统( GIS) 的结合仍将是今后的研究重点之一。
二、水质模型的应用
水质模型之所以受到科学工作者的高度重视，除了其应用范围广外，还因为在某些情况下它起着重要作用。例如，新建一个工业区，为了评估它产生的污水对受纳水体所产生的影响，用水质模型来进行评价就至关重要，以下将对水质模型的应用进行简要评述。
1、污染物水环境行为的模拟和预测
污染物进入水环境后，由于物理、化学和生物作用的综合效应，其行为的变化是
十分复杂的，很难直接认识它们。这就需要用水质模型( 水环境数学模型) 对污染物水环境的行为进行模拟和预测，以便给出全面而清晰的变化规律及发展趋势。用模型的方法进行模拟和预测，既经济又省时，是水环境质量管理科学决策的有效手段。目前对这一方面的报导很多，T . Iwane et al.研究了处理过的污水排入河流后，对河流中的对抗生素有免疫作用的细菌的可能影响， A.Baeza et al.对塔霍河从西班牙的Caceres 到葡萄牙的Alentejo 河道中氚(3H) 浓度水平的时空演变进行了分析研究。Anbo Liu et al.在细菌的细胞组织聚合体存在的条件下，对菲在土壤中的动态解析行为进行了观察和模型预测。但由于模型本身的局限性，以及对污染物水环境的行为的认识的不确定性计算结果与实际测量之间往往有较大的误差，所以模型的模拟和预测只是给出了相对变化值及其趋势。对于这一点，水质管理决策者们应特别注意。
2、水质管理规划
水质规划是环境工程与系统工程相结合的产物，它的核心部分是水环境数学模型。确定允许排放量这类水质规划，常用的是氧平衡类型的数学模型。求解污染物去除率的最佳组合，关键是目标函数的线性化。而流域的水质规划是区域范围的水资源管理，是一个动态过程，必须考虑 3 个方面的问题: (1)水资源利用利益之间的矛盾；(2)水文随机现象使天然系统动态行为( 生活、工业、灌溉、废水处置、自然保护) 预测的复杂化；(3) 技术、社会和经济的约束。为了解决这些问题，可将一般水环境数学模型与最优化模型相结合，形成所谓的水质管理模型。近几年来开发了许多新的水质管理模型，Muhammad Shafqat Ejaz et al.用模拟优化方法来求河流的农业废水和生活污水负荷的优化管理，Sasikumar et al.用模糊优化方法来进行河流系统的水质管理，Donald H.Burn用模拟优化方法来进行河流系统水质管理，通过结合模拟) 优化方法来建立水质管理模型，Amit K. Sinha et al.用行为分析算法来优化确定非线性多目标水库体系的规模。V.Chan -dramouli et al.结合神经网络和动态规划方法来建立水库体系的水质管理模型，S. Alireza etal.用非线性规划法进行地下水质管理。水质管理模型已有很成功的应用。
3、水质评价
水质评价是水质规划的基本程序。根据不同的目标水质模型可用来对河流、湖泊( 水库) 、河口、海洋和地下水等水环境的质量进行评价。现在的水质评价不仅
给出水体对各种不同使用功能的质量，而且还会给出水环境对污染物的同化能力以及污染物在水环境浓度和总量的时空分布。水污染评价已由传统的点源污染转向非点源污染，这就需要用农业非点源污染评价模型来评价水环境中营养物质和沉积物以及其它污染物。如利用贝叶斯概念( Bayesian Concepts) 和组合神经网络来预测集水流域的径流量。研究的对象也由过去的污染物扩展到现在的有害物质在水环境的积累、迁移和归宿[31]。
4、污染物对水环境及人体的暴露分析( Exposure Analysis)
由于许多复杂的物理、化学和生物归宿以及迁移过程在多介质环境中运动的污染物会对人体或其它受体产生潜在的毒性暴露，因此，出现了用水质模型进行污染物对水环境即人体的暴露分析( Exposure Analysis) 。Daniel J. Fisher et al.对水生物有机体在有氨和无氨存在的条件下，连续或间断暴露于氯和溴下的相对准确的毒性进行了研究。David A. Pillard et al.就苯并三唑和苯并三唑衍生物对三种水生生物的毒性进行了研究。Jill A. Kostel et al.用一种新的实验室河流系统来研究水生附着生物层中PCBs( 多氯联苯) 暴露的生态学影响。此外，污染物对人体或生物的暴露分析的文献报道还有很多，但许多研究都是在实验室条件下的模拟，研究对象也比较单一，范围也不广泛，如何才能够建立经济有效的对多种生物体的综合的暴露分析模型，还有待于环境科学工作者们去探索。
5、水质监测网络的设计
水质监测数据是进行水环境研究和科学管理的基础，对于一条河流或一个水系，准确的监测网站设置的原则应当是: 在最低限量监测断面和采样点的前提下获得最大限量的具有代表性的水环境质量信息，即既经济又合理、省时。对于河流或水系的取样点的最新研究采用地理信息系统( GIS) 和模拟的退火算法等来优化选择河流采样点，Richard et al.曾经使用修正的经典容量技术来优化水质监测网络，通过引入修正的梯度搜索算法来实现。结果表明，该方法能够适用于多种实际情况，并且比由Sharp发表的河流取水点规划的拓扑优化方法更优。
三、现阶段水质数学模型研究存在的主要问题
经过多年的努力，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。
水质数学模型现存问题
四、水质模型研究的发展趋势
综观水质模型的研究历史和应用前景以及水环境科学今后的发展，笔者认为水质模型研究的发展趋势为模型的非线性解析方法的研究，这一领域的主流可能为: 1、模型不确定性的分析
由于水环境的复杂性，在利用非线性规划方法来建立水质模型过程中，不可能把所有影响因素都考虑进去，一般只把那些主要因素考虑进去而忽略那些次要因素。因此，不可避免地会给模型的结果产生不确定性，模型不确定性有模型参数的不确定性和模型解析的不确定性。克服这些不确定性对模型预测精度和可靠性的负面影响的研究，是今后相当长时期内水质模型研究的重点。
2、基于人工神经网络(ANNs) 的水质模型的研究
随着科学技术的不断发展，计算机硬件及软件技术的突飞猛进，计算机必将在计算能力方面，人工智能模拟能力方面取得巨大的进步。因此，以之为基础的人工神经网络( ANNs) 在水质模型方面的应用研究必将随着人工智能模拟的进步而取得蓬勃发展，而对此方面的研究相信会成为环境科学工作者的研究热点。
3、基于地理信息系统( GIS) 的水质模型的研究
随着计算机技术在大规模数据处理方面和数据实时成像技术方面取得巨大的成就，与之紧密相连的地理信息系统( GIS) 必将在水环境科学中有广阔的应用前景。目前，对这一方面的研究国际上已有众多报道，但在实践中的应用还没有取得满意的结果。随着科学技术的不断发展，地理信息系统( GIS) 在水污染控制方面的实践应用将会更加完善，并取得长足的进步。
五、总结
对比国外在水质数学模型的研究与应用方面所取得的成就，国内还存在着很大差距。这种差距主要体现在模型开发的通用性、全面性、界面以及模型建立所需的资料等方面。当然，随着中国经济的发展以及民众环保意识的增强，通过我们的努力，就能与发达国家缩小明显差距。纵观国内外水质模型的研究不论是模型的空间维数,还是可以模拟的水质组分都达到了一个很高的发展阶段，多维模型软件用成熟，水质模拟组分最多可达二三十个，不仅能对“非生命物质”，如有机污染指标BOD、DO、泥沙、重金属、油、悬浮颗粒物、有机有毒物质进行模拟，还可以对诸如藻类、浮游生物、底栖动物等水生生物进行模拟；模型的应用范围也由单一的湖泊、水库、河流向流域性综合水域发展，地理信息系统在模型中得
到了广泛应用，但综合性以及不确定性水质模型研究不足等诸多问题还有待进一步解决。综合考虑地表径流、地下水流以及水生生态系统的水动力与水质模型系统以及水质模型不确定性的研究在现在以及将来都将是国内外水质模型研究的重要方向。水质数学模型融合了许多学科的知识，具有明显的交叉学科性质，因此将其发展完善还需要一个很长的过程。
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水力学
1、水力学的研究方法： 1、理论分析方法 2、实验方法 3、数值计算法 2、所谓作用在液体上的力，即作用在隔离体上的外力。按力的物理性质区分可有粘结力、重力、惯性力、弹性力和表面张力等，按力的作用特点区分可有质量力和表面力两类。 3、重力液体的等压面是与重力加速度g互相垂直的曲面。 4、压强的单位有三种表示方法： 1、用单位面积上的力表示 2、用液柱高度表示 3、用工程大气压P a的倍数表示 5、绝对压强：以绝对真空作起算零点的压强，以P abs表示 6、相对压强：以工程大气压Pa做起算零点的压强，以Pr表示 7、真空值：P abs
浅论湖泊富营养化预测及评价的模型的研究
目录 摘要 1 引言…………………………………………………… 2 绪论………………………………………… 2.1 湖泊富营养化的概念及分类………………………… 2.2 国内外水体富营养化污染概况…………………… 3 湖泊富营养化的研究内容……………………………… 3.1 富营养化预测………………………… 3.1.1 预测的目的及内容……………… 3.1.2 预测模型进展概况……………… 3.2 富营养化评价…………………… 3.2.1 评价的目的及意义……………………… 3.2.2 评价的基本步骤………………………… 3.2.3 评价模型进展概况…………………… 3.3 湖泊富营养化模型………………………… 3.3.1 评分模型………… 3.3.2 营养状态指数模型………… 3.3.3 改进的营养状态指数模型……………… 3.3.4 生物多样性评价………… 3.3.5 灰色理论评价模型…………………… 3.3.6 浮游植物与营养盐相关模型………………………… 3.3.7 生态动力学模型……………… 4 结论及展望…………………………………… 4.1 结论………………………… 4.2 展望……………………………… 参考文献…………………………
摘要 本文主要讲述了湖泊富营养化的几种模型，分别有：评分模型、营养状态指数模型、改进的营养状态指数模型、生物多样性评价、灰色理论评价模型、浮游植物与营养盐相关模型、生态动力学模型，针对不同模型分别进行相应介绍，并且对国内外水体富营养化污染做出一定概况，对未来湖泊水体进行了一定程度的展望。 1 引言 水资源是人类赖以生存的基础物质，随着人口增长和社会经济飞速发展，水的需求量急剧增加，而水资源污染也日益严重。我国自20世纪80年代以来，由于经济的急速发展和环保的相对滞后，许多湖泊、水库已经进入富营养化，甚至严重富营养化状态，如滇池、太湖、西湖、东湖、南湖、玄武湖、渤海湾、莱州湾、九龙江、黄浦江等。2000年对我国18个主要湖泊调查研究表明，其中14个已经进入富营养化状态。 2 绪论 2.1 湖泊富营养化的概念及分类 通常，湖泊水库等水体的富营养化[1]是指湖泊水库等水体接纳过量的氮、磷等营养物质，使藻类和其它水生生物大量繁殖，水体透明度和溶解氧发生变化，造成水体水质恶化，加速湖泊水库等水体的老化，从而使水体的生态系统和水功能受到损害。严重的会发生水华和赤潮，给水资源的利用如：饮用，工农业供水，水产养殖、旅游等带来巨大的压力。另一种定义方法[2]（Cooke等提出）是由于过量的营养物质、有机物质和淤泥的进入，导致的湖泊水库生物产量增加而体积缩小的过程。该定义除了营养盐以外，还强调了有机物质和底泥的输入。因为有机物质也可以导致水体体积缩小，溶解氧消耗，并通过矿化作用从沉积物中释放营养物质；淤泥的输入也可使水体面积缩小，深度降低，并能吸附营养盐和有机物质沉积到水底部，成为潜在污染源。释放后必然会促进水体生物的大量繁殖，当水体内大量的植物（沉水植物和漂浮植物）以及大量藻类死亡后，释放的有机物和营养物会进一步加剧水体的营养程度。 根据水体营养物质的污染程度，通常分成贫营养、中营养和富营养三种水平。实际上，湖泊水库等水体的富营养化自然条件下也是存在的，不过进程非常缓慢，这就是地理学意义上的富营养化。然而一旦水体接受人类活动的影响，这种转变的速度会大大加快，特别是在平原区域，人口密集，工农业发达，大量污水进入水体，带入大量的营养物质，极大的加速水体富营养化进程。人们通常所说的富营养化是指这种在人为条件的影响下，大量营养盐输入湖泊水库，出现水体有生产能力低的贫营养状态向生产能力高的富营养状态转变的现象。这种富营养化通常称为人为富营养化。 水体富营养化的发生也是逐步进行的。水体在营养盐浓度较低，藻类和其它浮游植物的生物量随着营养盐浓度的增加而相应增加的时期，称为响应阶段，这
最新湖水污染分析模型
摘要 在两种情况下分析湖水中的污染物，分别建立模型即理论模型和实际模 型。理论模型是根据伊利湖和安大略湖各自的污染物流入流出的关系建立污染 物量关于时间的差分方程：伊利湖的污染物总量n+1n a 0.62a =，安大略湖的污染 物总量n n n b 6129.03230.627020.33600.87192.3077=-?+?+，n b 在n →∞时趋于 一个定值192.3077，这个定值就是安大略湖系统的平衡值；当35n =时 245.95n b =安大略湖的污染程度减少到目前水平的10%；当31n ≥≥是系统的污 染物的量是一直增加的，当203n ≥≥系统的污染物量急剧减少，大约从40 n ≥开始系统的污染物量几乎保持不变。实际模型中首先根据湖水的实际更新情况 重新确定湖水流入和流出占湖水总量的百分数，又由于湖水中污染物的浓度时 刻变化，所以用时间微元的方法对实际污染物流出的比例进行修正。分析铝厂 排放的污染物时，铝厂排放的污染物是赤泥，根据赤泥的物化性质利用重力沉 降原理求得赤泥颗粒从湖面沉降到湖底的时间t ，把一年分成多份t ，同时将铝 厂每年向湖水中排放的污染物量25单位按t 分成多份，每一个单位时间铝厂排 放到湖里的污染物量是0.3q ?=单位，则安大略湖的湖水中将始终保持有0.3单 位的赤泥，其余的赤泥都将在湖底沉积。综合安大略湖中赤泥和伊利湖流入的 污染物的情况预测了未来十年内的情况。模型中重力沉降原理指出颗粒的直径 影响沉降速度间接影响赤泥的排出量直径越小排出量越大，同时直径是最可能 实现改进的因素。在直径小于20um 时赤泥的排出量急剧增加。为减少安大略 湖的污染尽量把颗粒直径做小。 二、问题分析
长江水质的评价和预测模型确定版
《经济数学模型》结业论文 学 院： 计算机工程学院 班 级： 14级计算机科学与技术2班 学生姓名： 余安琪 学 号： 2014404010218 课程题目： 长江水质的综合评价与预测 完成日期： 2015 年 12 月 12 日 指导教师评语: 成 绩: 教师签名: JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
目录 1、问题的提出 (1) 2、问题的分析 (1) 3、模型假设 (2) 4、符号说明 (2) 5、模型建立 (3) 5.1污染物分指数的计算 (3) 5.2各污染物权重计算 (3) 5.3水质综合污染物指数计算 (5) 5.4污染物浓度计算 (5) 6、模型求解 (7) 7、模型有缺点和改进方向 (15) 8、建议意见.............................................. 错误！未定义书签。 9、总结.................................................. 错误！未定义书签。参考文献................................................. 错误！未定义书签。附录（表1、表2）........................................ 错误！未定义书签。
长江水质的综合评价与预测 摘要 本文针对“长江水质评价和预测”问题,首先概括地介绍了这个问题的立意与背景,建立了一个综合评价模型，提出了水质质量指数概念,把影响水质的因素量化，并利用了模糊数学的层次分析法分析各因素权重,通过做加权平均,得出水质质量分指数量化值，从而对长江水质作出了定量的综合评价,并分析各地区的污染状况。巧妙的建立了一个流速、流量、河长与浓度的关系,从而得出没有污染时,观测点的理想值,并作出对比图像,简单明了的分析出长江主要污染物高锰酸盐和氨氮污染源所在地区。根据灰色系统理论,建立GM(1,1)预测模型,利用长江前十年各等级水质所占河长及百分,预测出各等级水质未来十年所占河长。另外，在模型三的基础上，建立了多元线形回归模型，较好的解决了若未来十年长江干流第IV类和第V类水的比例控制在20%以上，且没有劣V类水，每年需要处理的污水量的问题。 【关键词】:长江水质；水质类型;综合评价与预测;水质模型分类；综合评价灰色预测
(完整版)水力学试题带答案
水力学模拟试题及答案 1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流；
河流、湖泊、水库、湿地水环境容量计算模型
水环境容量计算模型 1）河流水环境容量模型 水环境容量是在水资源利用水域内，在给定的水质目标、设计流量和水质条件的情况下，水体所能容纳污染物的最大数量。按照污染物降解机理，水环境容量W 可划分为稀释容量W 稀释和自净容量W 自净两部分，即： W W W =+稀释自净 稀释容量是指在给定水域的来水污染物浓度低于出水水质目标时，依靠稀释作用达到水质目标所能承纳的污染物量。自净容量是指由于沉降、生化、吸附等物理、化学和生物作用，给定水域达到水质目标所能自净的污染物量。 河段污染物混合概化图如图。根据水环境容量定义，可以给出该河段水环境容量的计算公式： 图 完全混合型河段概化图 0()i si i i W Q C C =-稀释 i i si i W K V C =??自净 即：0()i i si i i i si W Q C C K V C =-+?? 考虑量纲时，上式整理成： 086.4()0.001i i si i i i si W Q C C K V C =-+?? 其中： 当上方河段水质目标要求低于本河段时：0i si C C = 当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：00i i C C =
式中：i W —第i 河段水环境容量（kg/d ）； i Q —第i 河段设计流量（m 3/s ）； i V —第i 河段设计水体体积（m 3）； i K —第i 河段污染物降解系数（d -1）； si C —第i 河段所在水功能区水质目标值（mg/L ）； 0i C —第i 河段上方河段所在水功能区水质背景值 （mg/L ）,取上游来水浓度。 若所研究水功能区被划分为n 个河段，则该水功能区的水环境容量是n 个河段水环境容量的叠加，即： 1n i i W W ==∑ 01131.536()0.000365n n i si i i i i i i W Q C C K V C ===-+??∑∑ 式中：W —水功能区水环境容量（t/a ）； 其他符合意义和量纲同上。 2）湖泊、水库水环境容量计算模型 有机物COD 、氨氮的水环境容量模型： 在目前国内外的研究中，多采用完全均匀混合箱体水质模型来预测水库水体长期的动态变化，即将水库视为一个完全混合反应器时，有机物的容量计算模型可以用水体质量平衡基本方程计算。水库中有机物容量模型如下： C t kV S t C t Q t C t Q dt dc c out in in )()()()()(V(t)++?-?= 假设条件：水量为稳态，出流水质混合均匀。 式中：V(t)——箱体在t 时刻的水量，m 3； dt dc ——箱体水质参数COD 、氨氮的变化率； )(t Q in ——t 时刻水库的入流水量，m 3/a ； )(t Q out ——t 时刻水库的出流水量，m 3/a ；
水质评价模型1
承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：浙江同济科技职业学院 参赛队员 (打印并签名) ：1. 吴泓学 2. 章鹏飞 3. 胡玉兰 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：数学建模教学组 日期： 2012 年 07 月 11 日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
水质评价模型 摘要：近年来，随着工农业污水的的排放，已经严重威胁到水质的标准，水质 的状况也在逐年变化，本文依据水质分级标准，利用层次分析法和模糊层次分析法对某村的四口水井的水质情况作出了综合评价，并根据四口水井的水质来分析结果，对该地的居民如何健康用水和保护水资源提出一些针对性意见和建议。 针对问题一（1）方法一在分析各项水质监测数据的基础上，不难发现每项数据对水质的影响程度不同，分析各项指标对水质的影响程度，我们选取溶解氧、化学需氧量、总磷、氨氮等四项主要指标，采用层次分析法，分层比较、综合优化、合理排序，得到四井的水井排序为北井>南井>西井>东井。 （2）方法二通过对这四口井的水质情况(四个主要因子)分析，引入模糊数学理论中的隶属函数和隶属度来刻画水质分级界限，根据各污染因子对水质的影响差异确定其 权重，建立模糊综合评价模型，利用M()+ ?,模型计算得到四口水井综合评价值及排序为 北井>南井>西井>东井。 （3）方法三考虑到水质类别差异对综合评价指标系数的影响，构造“EXCEL-VBA 决策模型”，对属于不同水质类别的同种污染指标进行“系数分析”，然后建立基于逼近理想点排序法的水质综合评价模型，得到了四口水井水质的综合评价值及排序为西井>东井>南井>北井。 针对问题二首先在模糊数学理论的基础上，通过对这四口井的水质数据分析，我们选取溶解氧、化学需氧量、总磷、氨氮等四项主要指标来刻画水质分级界限，根据各污染因子对水质的影响,用比较评分法确定其评价矩阵，采用最大隶属度和极差值法原则相结合的原则，运用矩阵分析的方法建立了水质模糊综合评价模型,从而进行了水质多指标的综合评价，确定水质级别。 针对问题三在问题一，问题二模型建立的基础上，对数据的综合分析比较之下，依据四口水井水质的优劣，提出比较针对性的意见和建议，推行健康用水，倡导保护水资源，实现人类社会的可持续发展。 关键词：层次分析水质模糊综合评价模型隶属函数 EXCEL-VBA决策模型
湖泊水库水质监测系统
随着社会的发展和人们对生活健康的关注，加上水资源的日益短缺和恶化，水质监测系统的运用备受关注。随着水质监测技术的逐步完善和成熟，水质监测技术已经成为环保管理部门对辖区水体水质、水体状况进行实时监测的主要手段。常规的实验室取样检测技术已经无法在第一时间获取水污染状况的准确信息。而且分析速度慢、操作复杂、稳定性差，特别是对附加药品一来使其存在二次污染。此外，随着水资源污染的日益加剧，水样的成分越来越复杂，而且检测的水质项目越来越多，从而对水质分析仪器的性能有了更高的要求。以往采用的水质监测方法已经远不能满足环保工作发展的需求。因此，发展水质在线监测系统势在必行。水质在线监测系统克服了常规水质分析仪器的缺点，使用无线数传设备（4G DTU）能够实时、连续、稳定、可靠得提供准备、快速的监测传输数据。 水质在线监测系统用于实时监测湖泊、水库、饮用水源地、地下水观测点等水质变化状况，系统融合了环境监测、集成和预警等技术，采用一体化、集成联动运行方式，加强了水质污染、异常事故的预防和污染排放的监管能力。同时，通过湖泊水质信息网络的建设，可分析区域内水质动态趋势，有效加强区域管理，为污染动态研究、湖泊富营养化预测、湖泊水库水污染治理提供科学依据，为水环境管理与决策提供科学有效的技术支撑。 系统构成 系统由监控中心、传输单元、智能站点、站房等组成，具备系统运行状态监控、视频监控、站房状态监控、远程控制、远程操作等功能。 根据客户需求的不同，可选择集成固定站、集装箱站、浮标站等形式。监测因子可涵盖常规五参数、叶绿素、蓝绿藻、氨氮、高锰酸盐指数、TOC、总磷、总氮、磷酸盐、硝酸盐
氮、亚硝酸盐氮、硅酸盐、重金属（Fe、Mn、Pb、Cd、Cr6+）、水位、流速、流量、流向、风速、风向、气温、气压、温度、光照度及雨量等。 方案特点 ?智能化站点控制，具备设备运行状况实时监控、远程监控、动态显示及数据管理功能；?采水方案、数据传输多样化，根据实际需求可选； ?准确、稳定可靠的分析技术，独特的高度定量设计； ?系统集成度高、故障率低，维护量小，有效数据率大大提高； ?扩展性强，并兼容市场主流的各家仪表； ?以第三方运营为保障手段，确保系统和设备的有效运行。
水力学考试试题与答案
1、选择题：（每小题2分） （1）在水力学中，单位质量力是指（） a、单位面积液体受到的质量力； b、单位体积液体受到的质量力； c、单位质量液体受到的质量力； d、单位重量液体受到的质量力。 答案：c （2）在平衡液体中，质量力与等压面（） a、重合； b、平行 c、相交； d、正交。 答案：d （3）液体中某点的绝对压强为100kN/m2，则该点的相对压强为 a、1 kN/m2 b、2 kN/m2 c、5 kN/m2 d、10 kN/m2 答案：b （4）水力学中的一维流动是指（） a、恒定流动； b、均匀流动； c、层流运动； d、运动要素只与一个坐标有关的流动。 答案：d （5）有压管道的管径d与管流水力半径的比值d /R=（） a、8； b、4； c、2； d、1。 答案：b （6）已知液体流动的沿程水力摩擦系数 与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关，即可以判断该液体流动属于 a、层流区； b、紊流光滑区； c、紊流过渡粗糙区； d、紊流粗糙区 答案：c （7）突然完全关闭管道末端的阀门，产生直接水击。已知水击波速c=1000m/s，水击压强水头H = 250m，则管道中原来的流速v0为 a、1.54m b 、2.0m c 、2.45m d、3.22m 答案：c （8）在明渠中不可以发生的流动是（） a、恒定均匀流； b、恒定非均匀流； c、非恒定均匀流； d、非恒定非均匀流。 答案：c （9）在缓坡明渠中不可以发生的流动是（）。 a、均匀缓流； b、均匀急流； c、非均匀缓流； d、非均匀急流。 答案：b （10）底宽b=1.5m的矩形明渠，通过的流量Q =1.5m3/s，已知渠中某处水深h = 0.4m，则该处水流的流态为 a、缓流； b、急流； c、临界流； 答案：b
常用水质模型
常用水质模型原理 环境一班 110180112 赵晨光 河北工程大学城市建设学院 摘要：随着科技的发展，人类生产获取的物质越来越多，但是伴随着物质的生产，大 量的污染物物质流入环境，其中相当大的一部分污染物质以无机化合物，有机化合物 的形式进入河流。河流被污染后不仅难以紫荆，造成严重的生态环境问题，也给你人 的生产生活带来极大的的危害。对各类水环境污染问题，尤其是河流水污染的水质报 告已成为我国水利、环保部门的重要工作之一。详细阐述了常用河流水质模型及格参 数意义，今儿给从事水环境监测、水环境影响评价等工作者提供借鉴。 摘要：With the development of science and technology, the human production of material is increasing, but with the production of material, a large amount of pollutant substances into the environment, of which a considerable part of the pollutants in inorganic compounds, organic compounds in the form of into the river. River pollution is not only difficult to Chinese redbud, causing serious ecological environment problems, and also give you people's production and life bring great harm. For all kinds of water environmental pollution problems, especially a report on the water quality of river water pollution is become one of the important work of our country's water conservancy, environmental protection department. Expounds the river water quality model is commonly used to pass the parameter meaning, today to engage in water environment monitoring, water environmental impact assessment and other workers. 关键词：河流；水质；模型； 一，水质模型简介 水质模型是用来描述水体中污染物与实践、空间的定量关系，描述物质在水环境的混合、迁移过程的数学方程。根据模型中的变量是否为随机变量、水质模型可分为确定 性水质模型和不确定性水质模型。 二，河流水质模型
水力学知识点讲解.
1 第一章 绪 论 (一)液体的主要物理性质 1．惯性与重力特性：掌握水的密度ρ和容重γ； 2．粘滞性：液体的粘滞性是液体在流动中产生能量损失的根本原因。 描述液体内部的粘滞力规律的是牛顿内摩擦 定律 : 注意牛顿内摩擦定律适用范围：1)牛顿流体， 2)层流运动 3．可压缩性：在研究水击时需要考虑。 4．表面张力特性：进行模型试验时需要考虑。 下面我们介绍水力学的两个基本假设： (二)连续介质和理想液体假设 1．连续介质：液体是由液体质点组成的连续体,可以用连续函数描述液体运动的物理量。 2．理想液体：忽略粘滞性的液体。 （三）作用在液体上的两类作用力 第二章 水静力学 水静力学包括静水压强和静水总压力两部分内容。通过静水压强和静水总压力的计算，我们可以求作用在建筑物上的静水荷载。 （一）静水压强： 主要掌握静水压强特性,等压面,水头的概念，以及静水压强的计算和不同表示方法。 1．静水压强的两个特性： （1）静水压强的方向垂直且指向受压面 （2）静水压强的大小仅与该点坐标有关，与受压面方向无关， 2.等压面与连通器原理：在只受重力作用,连通的同种液体内, 等压面是水平面。 (它是静水压强计算和测量的依据） 3．重力作用下静水压强基本公式（水静力学基本公式） p=p 0+γh 或 其中 ： z —位置水头， p/γ—压强水头 （z+p/γ）—测压管水头 请注意，“水头”表示单位重量液体含有的能量。 4．压强的三种表示方法：绝对压强p ′，相对压强p ， 真 空度p v , ↑ 它们之间的关系为：p= p ′-p a p v =│p │（当p ＜0时p v 存在）↑ 相对压强:p=γh,可以是正值，也可以是负值。要求 掌握绝对压强、相对压强和真空度三者的概念和它们之间的转换关系。 1pa(工程大气压)=98000N/m 2=98KN/m 2 下面我们讨论静水总压力的计算。计算静水总压力包括求力的大小、方向和作用点，受压面可以分为平面和曲面两类。根据平面的形状：对规则的矩形平面可采用图解法，任意形状的平面都可以用解析法进行计算。 （一）静水总压力的计算 1)平面壁静水总压力 （1）图解法：大小：P=Ωb, Ω--静水压强分布图面积 方向：垂直并指向受压平面 作用线：过压强分布图的形心，作用点位于对称轴上。 静水压强分布图是根据静水压强与水深成正比关系 绘制的，只要用比例线段分别画出平面上俩点的静水压强，把它们端点联系起来，就是静水压强分布图。 （2）解析法：大小：P=p c A, p c —形心处压强 方向：垂直并指向受压平面 作用点D ：通常作用点位于对称轴上，在平面的几何中心之下。 求作用在曲面上的静水总压力P ，是分别求它们的水平分力P x 和铅垂分力P z ，然后再合成总压力P 。 （3）曲面壁静水总压力 1）水平分力：P x =p c A x =γh c A x 水平分力就是曲面在铅垂面上投影平面的静水总压力，它等于该投影平面形心点的压强乘以投影面面积。要求能够绘制水平分力P x 的压强分布图，即曲面在铅垂面上投影平面的静水压强分布图。 2〕铅垂分力：P z =γV ,V---压力体体积。 在求铅垂分力P z 时,要绘制压力体剖面图。压力体是由自由液面或其延长面,受压曲面以及过曲面边缘的铅垂平面这三部分围成的体积。当压力体与受压面在曲面的同侧，那么铅垂分力的方向向下；当压力体与受压面在曲面的两侧，则铅垂分力的方向向上。 3〕合力方向：α=arctg 下面我们举例来说明作用在曲面上的压力体和静水总 压力。 例5图示容器左侧由宽度为b 的直立平面AB 和半径为R 的1/4圆弧曲面BC 组成。容器内装满水，试绘出AB 的 压强分布图和BC 曲面上的压力体剖面图及水平分力的压强分布图，并判别铅垂作用力的方向, 铅垂作用力大 小如何计算？ 解：(1)对AB 平面，压强分布如图所示。总压力P=1/2 γH 2b ； (2)对曲面BC ，水平分力的压强分布如图所示， c p z =+γ x z P P d y d u μ τ=
多级模糊模式识别模型在地下水水质评价中的应用
多级模糊模式识别模型在地下水水质评价中的应用 程云，陈森发 东南大学系统工程研究所，南京(211189） E-mail: chengyun0823@https://www.sodocs.net/doc/fc16279115.html, 摘 要：介绍多级模糊模式识别的基本方法。应用多级模糊模式识别模型进行地下水水质分类评价，克服了最大隶属度原则所不适用的地方，而且以相对隶属度、隶属函数为基础理论，使隶属度、隶属函数的计算更容易。建立了多级模糊模式识别模型，并应用于哈尔滨城区地下水水质分类评价中，应用结果表明，该方法合理、可行。 关键词: 水质评价；相对隶属度；多级模糊模式识别 中图分类号：N945-TV 1. 引言 埋藏在土壤、岩石的孔隙、裂隙和溶隙中各种不同形式的水统称为地下水[1]。随着经济的快速增长和人民生活水平的提高，地下水的需求量不断增大。同时，由于对地下水资源不合理的开发利用，往往会导致地下水水位下降、水质恶化等环境问题，制约了经济的发展[2]，因此为保护和合理开发地下水资源，需要对地下水质量做出科学可靠的评价。文献[3]提出了基于模糊数学的多级模糊模式识别与特征值方法，已成功运用于环境评价、纺织工程和船舶工程等领域，其结果合理，可行[4,5]，本文尝试将该法应用于地下水水质评价。 2．多级模糊模式识别 2.1 指标特征值矩阵 设n 个样本组成的集合X ，有m 个指标特征值表示样本的整体特征，则建立样本集关于模糊概念或模糊子集A 的指标特征值矩阵： n m ij mn n n m m x x x x x x x x x x X ×=?????? ??????=)(212 221212111M L L L M M (1) 式中：ij x 为样本j 指标i 的特征值，m i ,,2,1L =；n j ,,2,1L =。 如样本集依据m 个指标按c 个状态或级别的已知指标标准特征值进行识别，则有指标标准特征值矩阵： c m ih mc c c m m y y y y y y y y y y Y ×=????????????=)(212 221212111M L L L M M (2) 式中：ih y 为状态或级别h 指标i 的标准特征值，m i ,,2,1L =；c h ,,2,1L =。 2.2 指标相对隶属度 根据指标的性质，通常将指标分为递减型与递增型两类：(1)从1级至c 级指标标准特征值减小；(2)从1级至c 级指标标准特征值增加。指标特征值介于1级与c 级标准值之间对A 的相对隶属度按线性变化来确定。
水质评价与衡量问题地数学模型
水质评价问题的数学模型 摘要 本文以某村四个水井因农业和生活排放废物使地下浅表水遇到污染为背景，通过对这四个水井的24个水质监测数据的统计，对四个水井的综合水质进行了细致的分析。 针对问题一：首先从水质监测数据中选取相对有用的五种关键数据（分别为溶解氧，高锰酸盐指数，总磷，氨氮，粪大肠菌群）作为评价因子，对各个水井的各种污染物的检测数据进行无量纲标准化处理得到新数据并列出图表，并对比水质分级标准的三组数据，运用层次分析法建模，并利用MATLAB7.0.1编程求解，最后求得北井的水质最好，南井和东井水质次之，西井水质最差。 此外，我们还运用了逼近于理想值的排序方法，即TOPSIS法，首先确定四个水井水质监测数据中各项指标的正理想值和负理想值，然后求出各个方案与正理想值、负理想值之间的加权欧氏距离，由此得出各评价因子与最优数据指标的接近程度，作为评价水井水质优劣的标准。经计算得出四个水井的综合评价指标值分别为90，73，210，505，可见北井水质最好，南井水质较好，东井水质中等，西井水质最差。 针对问题二：对四个井的地表水进行水质等级判断时，没有明确的界限，因此我们选择在模糊数学中采用隶属函数来描述水质分界，同时采用格贴近度公式，分别求得四个水井与三个水质等级的贴近程度，根椐择近原则，算出西井、东井均属于Ⅲ类，南井属于Ⅱ类，北井属于Ⅰ类。 最后，我们就模型存在的不足之处提出了改进方案，并对优缺点进行了分析。 关键词：层次分析法；TOPSIS法；模糊数学统计算法；水质等级判断。
目录 摘要 (1) 一、问题重述 (3) 二、模型假设 (3) 三、符号说明 (3) 四、问题分析 (4) 4.1问题一的分析 (4) 4.1.1层次分析法 (4) 4.1.2 TOPSIS分析法 (5) 4.1.3 两种方法差异分析 (5) 4.2 问题二的分析 (5) 五、模型的建立和求解 (5) 5.1 问题一求解 (5) 5.1.1各衡量指标数据的无量纲化处理 (5) 5.1.2. 模型一层次分析法 (8) 5.1.3 模型二 TOPSIS分析方法 (11) 5.1.4 两种方法的结果分析 (14) 5.2 问题二：模糊性模型 (14) 5.2.1 建立因素集 (14) 5.2.2 设置偏大型柯西分布隶属函数 (15) 5.2.3 综合指标 (17) 六、模型的评价与推广 (18) 6.1 模型的评价 (18) 6.1.1模型优点 (18) 6.1.2模型缺点 (18) 6.2 模型的推广 (19) 参考文献 (20) 附录 (21)
三峡水库水质模型
三峡水库的水质模型 随着大型水利水电工程的建设,人类能够对水资源进行更加有效的管理和充分的利用,取得了巨大的防洪、发电、航运等效益。但是工程建成后,不可避免的带来了一些生态环境问题随着时间的发展,在水库的调度过程中将生态因子作为水库调度的重要目标之一。同时由于流体运动的复杂性,传统的物理模型试验己很难满足研究的需要,数值模拟成为研究流体力学方便和强有力的手段。三峡水库建成后,非汛期,三峡水库蓄水至175m,电站采取调峰运行模式。由于库水位提高和调峰运行,改变了天然河道的流态,引起水库各种环境问题。另一方面来讲，近年来随着计算机网络和信息技术的发展,环境信息系统的各方面性能取得了很大进步,其中数据传输、资料查询、统计分析等功能都有了明显提高。与此同时,人们研究了各种环境模型,针对当前的不同环境问题进行了深入的分析和预测,并取得了显著的成果。所以，使用信息技术与环境模型的方法，来解决三峡水库的各种环境问题也是一个较好的选择。利用水质模型的知识，对于三峡水库进行一个大致研究。 经过调查可知，三峡水库与一般的湖泊有着显著区别。首先,其流速分布不均,干流流速与支流流速,干流中心的流速与岸边流速,一般情况下的流速与弯道、回流沱之间的流速之间都有很大差别;其次,流场不同位置间存在巨大的水深差异;另外,不同季节的气温对藻类生长影响也有很大差别。在对水库的水质模型进行建立的时候,应根据上述建立的水深、流速、温度以及营养盐与富营养化的初步映射关系,在GIS系统的支持下,建立整个水库干流、支流的水体总体富营养化程度的实时监测体系，来相应更好的建立模型。由于三峡水库水环境管理信息系统针对库区区域水环境问题涉及因素多、信息量大,变化复杂等特点,采用GIS和数据库技术,实现了水库水污染资料的管理和相关数据的统计、查询。另外,三峡水库蓄水后,库区江段水位抬高,水面变宽,流速减小,水库的污染状况将发生新的变化。为了预测水库水质的变化,提前作出预警预报,可以选择建立了多个水流水质模型,对水库的水流水质状况进行模拟，然后在三峡水库水环境管理信息系统中集成某些合适的水质模型,提高系统的水质预测能力,对于三峡水库的水质管理和污染事故的预警预报,防治水库水质进一步恶化,具有重要的实用价值。 总体来说,三峡水库蓄水后可能面临的主要水污染问题是近岸水体质量的恶化以及可能出现的库首水体温度分层和意外水污染事故。所以在此我们设想并大致计算了5个不同的水质模型,实现它们与三峡水库水环境管理信息系统的有效连接,用于预测和分析三峡水库各种的水污染问题。下面分别对这些模型的功能和应用范围进行简单介绍: (1)库区一维模型。三峡水库是一个河道型水库,具有典型的河道特性。采用一维水质模型模拟600多km整个库区水流及污染物的输移扩散,便于人们把握三峡水库的水质整体状况,制定水库水污染控制的整体规划。另外,一维水质模型还可以为二维、三维水质模型提供必要的边界条件。 (2)岸边二维模型。三峡水库当前的污染主要表现为岸边污水排放,在一维水质模拟的基础上,采用深度平均的二维水质模型计算岸边排放的污水口附近的水流及污染分布,有利于人们预测三峡水库的岸边污染情况和发展趋势,及时地提出相应控制措施。 (3)(分层三维模型。三峡水库正常蓄水位达175 m,很大水域的水深将超过100 m,深度平均二维模型难以正确反映污染物浓度的垂向分布,采用分层三维水质模型,可以大大提高水深较大区域岸边污染混合区范围的预测精度。 (4)垂向水温模型。根据经验判断,三峡水库蓄水后将成为弱分层水库,可能在夏季出现水温分层,水库分层对水库水质以及下游生态的影响很大。垂向水温模型将用来预测水库水温分层结构和下泄水温过程。 (5)污染事故预警模型。污染事故预警模型采用简单的解析解,实现对三峡水库库首污染事故的快速预警预报,以便采取紧急的必要措施,防止污染事故的进一步扩散。而污染事故的精确
关于水力学的发展史
关于水力学的发展史 我到各国旅行的目的之一是为了了解那里人们的历史。几年以前在一次有十多个国家的代表的国际会议上，我讲了水力学历史。他们都了解自己国家这方面的发展史。我希望这种交往能继续。林博士说你们出版了一本“中国水利史”。我希望在座的有人把它翻译成英文或其他文字。 今天我要讲的第一个人是著名的希腊人。亚里士多德（公元前384—322）。他比阿基米德（公元前287—212）早。对后人的影响了大。博学，是个百科全书式的人物。他把存在的一切都写了下来。那时代（公元前四世纪）人们对事物不试验。不分析，而是猜测。亚里士多德书中所谈，按现在的观点都是不对的。后来有人说他使历史至少倒退了一千年。甚至2千年。那时，希腊人认为物质由四种元素组成：土、水、空气和火。这里的“元素”不是现代概念的元素。后来又加了第五种：以太。他们认为没有真空。这个真空必有某种东西填入其中。这一概念是由亚里士多德时代传下来的，并延续很久。亚里士多德解释物体在空中飞行是说，冲进物体后面的空间的空气推动物体前进。人们都相信他。他还谈到科学不是静止的，必须前进，这一观点很有道理，至今还影响我们。他死了很长时间后人们开始崇拜他，把他的话固定化。大约有一千多年。在公元后一、二百时，曾有一人说亚不对，两块石头相擦而过，它们后面的空气往两个相反方向推动各自的石头，那就乱套了。他说石头能在空气中飞行，是因为离手时得到了一个推动力，但他的学说没有被接受。大家说，推动力是看不到的。 黑暗时代（指中世纪，公元600年至1500年——记录者注），没有什么科学的发展，反而后退了。只有风车、水车等。那时代，阿拉伯人把希腊文著作译成阿拉伯文。公元一千多年后又从阿拉伯传入欧洲。经院哲学家认为自己受到良好教育，他们宗教信仰坚定。喜欢亚里士多德的一些书，奇妙地把亚的学说宗教化。他们建立了第一所大学。部分学者开始试着分析事物，如自由落体、重力等等。 第一个开始考察事物的人是达·芬奇（1452—1519）意大利人，是博学的人。他是杰出的画家、解剖学家。他的画今天价值几百万美元；他是工程师，制造了许多东西：船闸上的人家门，降落伞，他第一个建立了边续性定律，
水力学第四章
第四章 思考题: 4-1：N-S 方程的物理意义是什么？适用条件是什么？ 物理意义：N-S 方程的精确解虽然不多，但能揭示实际液体流动的本质特征，同时也作为检验和校核其他近似方程的依据，探讨复杂问题和新的理论问题的参考点和出发点。 适用条件：不可压缩均质实际液体流动。 4-2 何为有势流?有势流与有旋流有何区别? 答:从静止开始的理想液体的运动是有势流. 有势流无自身旋转,不存在使其运动的力矩. 4—3 有势流的特点是什么？研究平面势流有何意义？ 有势流是无旋流，旋转角速度为零。研究平面势流可以简化水力学模型，使问题变得简单且于实际问题相符，通过研究平面势流可以为我们分析复杂的水力学问题。 4-4.流速势函数存在的充分必要条件是流动无旋，即x u y u y x ??=??时存在势函数，存 在势函数时无旋。流函数存在的充分必要条件是平面不可压缩液体的连续性 方程，即就是0 =??+??y u x u y x 存在流函数。 4—5何为流网，其特征是什么？绘制流网的原理是什么 ？ 流网：等势线（流速势函数的等值线）和流线（流函数的等值线）相互正交所形成的网格 流网特征：（1）流网是正交网格 （2）流网中的每一网格边长之比，等于流速势函数与流函数增值之比。 （3）流网中的每个网格均为曲线正方形 原理:自由表面是一条流线，而等势线垂直于流线。根据入流断面何处流断面的已知条件来确定断面上 流线的位置。 4-6.利用流网可以进行哪些水力计算?如何计算？ 解:可以计算速度和压强。计算如下：流场中任意相邻之间的单宽流量?q 是一常数。在流场中任取1、2两点，设流速为，，两端面处流线间距为?m1， ? 。 则?q=?m1= ? ，在流网中，各点处网格的?m 值可以直接量出来，
某市地下水水质评价
摘要 本文在对本市地下水监测数据的基础上，采用水质综合评价法和水质开发利用功能法评价了地下水污染现状，并在此基础上探讨了地下水污染预防措施与对策，得出主要结论有：地下水评价结果为优良的有1眼井，占监测井数的10%；评价结果为较差的有1眼井，占监测井数的10%；评价结果为极差的共8眼井，占监测井数的80%。符合饮用水标准的井仅占10%，大部分井符合农田灌溉水质标准。地下水污染整体比 较严重，已经不适合作为饮用水水源。主要的污染因子为Hg、NO 3-、NO 2 -和Mn。针对 评价结果，提出来地下水污染防治措施建议，为遏制地下水污染趋势，改善地下水环境质量提供参考依据。 关键词：地下水污染水质评价地下水污染预警污染防治
Abstract Based on the groundwater monitoring data in the city, on the basis of the comprehensive evaluation method of water quality and water quality evaluation method for the development and utilization of function of the current situation of groundwater pollution, on the basis of groundwater pollution prevention measures and countermeasures are discussed, the main conclusions are: groundwater evaluation result for the fine well in 1 eye, accounting for 10% of the monitoring well number;The evaluation results for the poor have 1 Wells, accounting for 10% of the monitoring well number;The evaluation results for the poor, a total of 8 Wells, accounting for 80% of the monitoring well number.Up to the standard of drinking water well accounted for only 10%, most of the well irrigation water quality standards.Groundwater pollution is more serious whole, is not suitable for drinking water sources.The main pollution factor for Hg, NO3 - and NO2 - and Mn.According to the evaluation results, bring up groundwater pollution prevention and control measures suggested, to curb trend of groundwater pollution, improve the quality of groundwater environment, provide a reference basis. Keywords: water quality evaluation of the groundwater. pollution early warning .pollution prevention.control of groundwater pollution. 目录