河流水质模型

呼伦贝尔市“十三五”国控重点流域河流水质状况

2018年3月

一、国控河流断面

呼伦贝尔市共有22个“十三五”国控重点流域河流水质监测断面，均属于松花江流域。2018年3月共监测16个断面，额尔古纳河伊木河断面处于北部原始林管护局和边境部队管理区，不便于采样，已向国家申请断面调整，目前处于审批阶段，暂时按未监测处理；其他断面因断流未监测。

河流断面水质状况见表1。

表1 2018年3月国控重点流域河流监测断面水质状况

流域 河流 断面名称 嘎洛托 断面水质类别 所在地区 本月 上月 上年同期 Ⅳ类 Ⅳ类 — — Ⅱ类 Ⅳ类 劣Ⅴ类 Ⅳ类 Ⅴ类 — Ⅰ类 Ⅴ类 劣Ⅴ类 Ⅳ类 — Ⅴ类 Ⅲ类 Ⅱ类 Ⅲ类 劣Ⅴ类 — 劣Ⅴ类 Ⅲ类 Ⅱ类 Ⅱ类 Ⅱ类 Ⅱ类 Ⅳ类 Ⅲ类 Ⅲ类 Ⅱ类 — Ⅰ类 — Ⅲ类 Ⅱ类 — Ⅱ类 Ⅰ类 Ⅰ类 — Ⅲ类 — — Ⅲ类 Ⅰ类 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅰ类 Ⅲ类 超Ⅲ类标准指标及超标倍数 化学需氧量 (Ⅳ类)0.1、溶解氧(Ⅳ类) 化学需氧量 (Ⅳ类)0.2、溶解氧(Ⅳ类)、氨氮(Ⅳ类)0.2 — — — 化学需氧量 (Ⅳ类)0.3、总磷(Ⅳ类)0.2、溶解氧(Ⅳ类) 溶解氧(Ⅴ类)、化学需氧量 (Ⅳ类)0.05 — — — —

河流水质模型及其发展趋势

摘 要:水质模型是进行环境水污染控制、水质规划和环境管理的有效工具. 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。 本文对河流水质模型的发展进行了简要介绍,比较详细的评述了河流水质模型及几个国际通用的综合水质模型. 同时本文还着重对河流水质模型的发展趋势做出评价,特别是提出了对河流水质模型与虚拟现实(VR) 技术结合这一应用前景. 关键词:河流水质模型；控制方程; 应用

河流水质模拟可以分为定性模拟和定量模拟两种,目前主要采用

数学模型、物理模型与模拟模型3 种系统进行水质定量模拟。河流水质模型是对河道水体中污染物随空间和时间迁移转化规律的数学描述,其中涉及到许多物理、化学和生物过程,模型大都比较复杂. 近年来,对水质模型的研究已经从点源污染模型转向面源污染模型,从一般的水质模型转向综合水质模型,并将营养物、有毒化合物及底泥等作用纳入到模型中,逐渐向真实、定量化方向发展.

随着不确定性分析方法、人工神经网络、地理信息系统以及虚拟现实等方法技术的不断发展及与河流水质模型的进一步结合,将极大地促进河流水质模拟和水环境管理技术的先进性和现代化.

河流水文特征滚动练习卷

1．阅读材料，回答下列问题。 材料一：保加利亚卡赞勒克（图甲）和我国新疆于田（图乙）均为世界著名的玫瑰种植地区。

材料二：图丙为卡赞勒克和于田气候统计图。

（2）梅里奇河与塔里木河相比，其水文特征是

（2）径流量较大；含沙量较小；无断流现象；无冰期（4分）

2．阅读图文资料，完成下列要求。

贝加尔湖是世界上年代最久、湖底最深和蓄水量最大的淡水湖。其入湖河流达300多条，但出湖河流仅有1条。湖水每年冬春季封冻，历时近5个月，湖面封冻，放出潜热，5月份湖水开始解冻，大量吸热。湖边群山环抱，针叶林茂密，湖岸多峭壁，湖中动植物资源独特，形成了独一无二的贝加尔湖生物种群。该湖已成为新旅游胜地，但每年5月游客较少。

（2）简述安加拉河的水文特征

。

径流量大；水位季节变化较小；结冰期长，有凌汛；含沙量小。

3．阅读图文材料，完成下列问题。

南美洲最高峰阿空加瓜峰是地球上海拔最高的死火山。下图中甲河流是南美洲第二大河流，A、B为甲河的两条支流，A支流的流域面积大于B支流。

(2)比较A、B支流径流量特征的差异，并说明原因。

(2)差异：与B支流相比，A支流的径流量较大，径流量的季节变化较小。 原因：A支流距海洋

《水质模型》教学大纲

一、课程编号：0102004

二、课程名称：水质模型 （Water Quality Models） 三、学分、学时：1.5学分； 24学时 四、教学对象：水文与水资源工程专业本科生 五、开课单位：水资源环境学院水文系 六、先修课程

高等数学、工程数学、物理学、水力学、水文学原理、水环境化学、生态学概论等课程

七、课程性质、作用、教学目标

该课程为“水文与水资源工程专业”的必修课，课程的主要任务是使学生了解污染物在水体中的混合迁移机制，掌握各种不同水体的主要水质数学模型，及模型参数率定、水质预测等内容，为未来从事水资源与水环境领域的工作打下扎实的基础。 八、教学内容基本要求

通过课堂教学、课外做练习与查看文献等教学环节，使学生： 1.弄清水体污染的基本概念；

2.掌握污染物在水体中的混合迁移机制及水质模型的基本方程； 3.掌握河流水质模型；

4.掌握湖泊与水库的水质模型； 5.熟悉水质模型的差分解法 6.掌握模型参数估计方法； 7.了解面污染源水质模型； 8.掌握水质预测方法。 课程主要内容如下： 第一章 绪论

1.1 水污染概念 1.2 污染物来源 1.3 溶解氧与水体自净 1.4 水体自净能力影响因素 1.5

第七章 一维非恒定河流和河网水量水质模型

对于中小型河流，通常其宽度及水深相对于长度数量较小，扩散质（污染物质、热量）很容易在垂向及横向上达到均匀混合，即扩散质浓度在断面上基本达到均匀状态。这种情况下，我们只需要知道扩散质在断面内的平均分配状况，就可以把握整个河道的扩散质空间分布特征，这是我们可以采用一维圣维南方程描述河流水动力特征或水量特征（水位、流量、槽蓄量等）；用一维纵向分散方程描述扩散质在时间及河流纵向上的变化状况。特别地，对于稳态水流，可以采用常规水动力学方法推算水位、断面平均流速的沿程变化；采用分段解析解法计算扩散质浓度沿纵向的变化特征。但是，在非稳态情况下（水流随时间变化或扩散质源强随时间变化）解析解法将无能为力（水流非恒定）或十分繁琐（水流稳态、源强非恒定），这时通常采用数值解法求解河道水量、水质的时间、空间分布。在模拟方法上，无论是单一河道还是由众多单一河道构成的河网，若采用空间一维手段求解，描述水流、水质空间分布规律的控制方程是相同的，只不过在具体求解方法上有所差异而已。

7.1 单一河道的控制方程 7.1.1 水量控制方程

采用一维圣维南方程组描述水流的运动，基本控制方程为：

?Q?Z?BW?q

河流专题复习

一、河流水文特征和水系特征及其影响因素

二、从地理环境的整体性，分析河流特征的成因

1.河流的流向：受地势的影响；

2.河流的流域面积、水系形状和海陆轮廓、地形有关；

3.河流支流多少与地形和降水有关；

4.雨水补给为主的河流流量受降水量（河流补给）、流域面积（集水区域）影响；汛期出现的时间、长短受雨季的早晚和雨季长短影响；

5.水位流量变化与气候，补给类型，流域内水库、湖泊的调蓄有关；

6.含沙量受下垫面（土质和植被状况）和流水强度的影响；

7.河流洪涝灾害的成因分析及治理措施

(1)洪涝灾害的原因

①自然原因：

a.水系特征(支流的多少、干支流构成的形状、河道的弯曲度、河流落差的大小)

b.水文特征(汛期长短、流量大小及水位变化、含沙量大小及河床泥沙淤积情况、有无凌汛现象)

c.气候特征(降水量的大小及变率)d．地形（地势平坦，水流不畅）

②人为原因：植被破坏、围湖造田等。

(2)河流的治理措施

上游：治理原则是调洪，做法是修水库、植树造林；

中游：治理原则是分洪、蓄洪，做法是修水库，修建分洪、蓄洪工程；

下游：治理原则是泄洪、束水，做法是加固大堤，清淤疏浚河道，开挖河道。

【举例】长江洪灾的原因

(1)自然原因：

①水系特征：流域广，支流多；中上游植被破坏严重，含沙

第1章 总 论

1.1 项目概况

1、项目名称：某某县**河流水域治理建设项目 2、建设地点：

3、承办单位： 4、法人代表：

5、建设目标

通过对**河流水域生态保护、**河流周边湿地保护、**河流河流边道路及基础设施建设、**河流清淤及堆建人工岛、**河流周边园林景观绿地建设等措施，结合环境治理建设水景观，美化城乡人居环境，营造亲水生态休闲场所，提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物，保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥重要作用。通过项目建设，使**河流水质达到《景观娱乐用水水质标准》（GB12941—91）的要求。

6、建设内容

项目主要建设内容：**河流流域生态保护，**河流周边湿地保护，**河流河流边道路及基础设施建设，**河流清淤及堆岛，**河流周边园林景

1

观绿地建设等。具体为：

（1）水系治理

①湿地培育：整治水库东南沿岸的鱼塘和农田，退耕还河流，利用原有鱼塘培育湿地，种植各类沉水植物，浮水植物、挺水植物，加强湿地区域水体的自我净化能力。

②径流疏浚：疏通整理水库东面、面和南面的地表径流，设置相应的水利装置，依据河流区水量的变化调节流量，保证河流区水质的更新和水系的循环。

③水体

高教社杯全国大学生数学建模竞赛

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）： 参赛队员 (打印并签名) ：1. 2.

题目：流水线车间调度优化模型

【摘 要】

通过对问题的分析，流水线车间调度问题可以归结为一个整数规划问题，本论文中根据题目所给的条件以及实际情况依次建立起两个模型。在满足加工时间最短的前提下，基于对问题约束条件不同的翻译得到两个模型从而得到不同的生产顺序，为决策者提供了更多的生产方案。联系生产生活实际情况，放松加工工件必须遵循相对顺序不变这一约束条件，提出模型的改进方向。

模型一，根据题目要求即每个工件的加工顺序为弯折——焊接——装配且每台机器每次只能处理一个加工件。构造一个每行每列只含一个1其余元素为0的矩阵，通过矩阵乘积实现对原来工件工序耗时的行变换，整个过程相当于遍历。建立线性规划模型，利用LINGO软件求解。结果为当加工顺序为4—1—3—6—5—2时，用时最短为35min，利用Excel作出甘特图使整个生产安排流程更加清晰，引入时间利用率的概念即加工工件的时间占开启时间的百分比，得到在加工顺序为4—1—3—6—5—2时机器一（弯折）机器二（焊接）机器三（装配）的时间利用率依次为100%，67.9%，100%，从而可从机器负载评价加工过程。 模型二，将每台机器每次只能处理一个加工件这一约束条件翻译为一旦开始顺序确定，则后续工序仍按原顺序

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稀释?W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11.4-1。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：

WiC0iCsiQi,Vi,Ki

图11.4-1 完全混合型河段概化图

Wi稀释?Qi(Csi?C0i) Wi自净?Ki?Vi?Csi

即：Wi?Qi(Csi?C0i)?Ki?Vi?Csi

考虑量纲时，上式整理成：

Wi?86.4Qi(Csi?C0i)?0.001Ki?Vi?Csi

其中：

当上方河段水质目标要求低于本河段时：C0i?Csi 当上方河段水质目标要求高于或等于本河段时：C0i?C0i

式中：Wi—第i河段水环境容量（kg/d）； Qi—第i河段设计流量（m3/s）；