efdc模型在地表水環(huán)境模擬中的應(yīng)用與進(jìn)展(編輯修改稿)
2025-07-27 16:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （5）狀態(tài)方程: （6） 鹽度和溫度輸移方程： （7） (8)式中：是邊界擬合正交曲線坐標(biāo)方向上的速度分量；是邊界擬合正交曲線坐標(biāo)方向上的速度分量；是邊界擬合正交曲線坐標(biāo)方向上的速度分量； 和 是分別為度量張量對(duì)角元素的平方根；是度量張量行列式的平方根，；是垂向紊動(dòng)黏滯系數(shù)； 是垂向紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)；是科里奧利系數(shù)；是壓力；是混合密度；是參考密度；是鹽度；是溫度；和是動(dòng)量在和方向的源匯項(xiàng)； 和 是鹽度和溫度的源匯項(xiàng)。聯(lián)立公式，8 個(gè)方程可以解出 和 等8 個(gè)變量。 泥沙輸移方程三維泥沙輸移方程如下：式中： 是水平紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)；是沉降速度；是懸浮泥沙單位體積質(zhì)量濃度；是泥沙的源匯項(xiàng)。和水平紊動(dòng)黏滯系數(shù)可以根據(jù)Smagorinsky公式計(jì)算， （10） 方程（10）式守恒形式的對(duì)流擴(kuò)散方程，懸浮泥沙的全部質(zhì)量只是通過(guò)水域邊界的通量而改變(開(kāi)邊界、自由表面和底部)。通過(guò)開(kāi)邊界和自由表面邊界的通量可以用流場(chǎng)數(shù)據(jù)確定，通過(guò)底部界面的通量則是模型計(jì)算出的濃度、水動(dòng)力和底部泥沙屬性的函數(shù)。在潮流運(yùn)動(dòng)中，水平輸送主要是對(duì)流運(yùn)動(dòng)，在σ坐標(biāo)下，垂向輸送大體上由沉速和垂向擴(kuò)散控制。當(dāng)水動(dòng)力作用較強(qiáng)時(shí)，底部呈沖刷狀態(tài)，底部沖刷物質(zhì)由于擴(kuò)散向上輸送；當(dāng)水動(dòng)力作用較弱時(shí)，懸浮泥沙垂向沉降形成底部沉積物。 EFDC 模型的應(yīng)用流程EFDC 在模擬計(jì)算過(guò)程中首先完成流場(chǎng)計(jì)算，獲得三維流速場(chǎng)的時(shí)空分布特征，在此基礎(chǔ)上計(jì)算泥沙遷移、沖淤作用，進(jìn)而模擬受粘性泥沙吸附影響的各水質(zhì)變量動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。圖2 為EFDC 的運(yùn)算流程圖。2 EFDC在各類(lèi)地表水環(huán)境中的應(yīng)用由于社會(huì)群體對(duì)環(huán)境保育和生態(tài)恢復(fù)愈來(lái)愈重視，人們?cè)诘乇硭h(huán)境環(huán)境管理方面做了大量的研究。EFDC 被用于各類(lèi)地表水環(huán)境的研究中，包括：河流、湖泊、水庫(kù)等。 水庫(kù)水環(huán)境的模擬楊倩等通過(guò)搭建 EFDC 密云水庫(kù)二維水動(dòng)力—水質(zhì)模型模擬密云水庫(kù)水環(huán)境。密云水庫(kù)是北京市最大的也是唯一的地表飲用水水源地，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，密云水庫(kù)水環(huán)境受到污染，水庫(kù)水質(zhì)有了下降趨勢(shì)。掌握庫(kù)區(qū)基本的水文特征、水環(huán)境機(jī)理，并進(jìn)行模擬預(yù)警，對(duì)遏制密云水庫(kù)水體惡化具有一定的指導(dǎo)意義，為水庫(kù)環(huán)境治理工作提供相關(guān)的技術(shù)支撐。 研究通過(guò)收集水庫(kù)庫(kù)區(qū)及周邊的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)研究區(qū)模擬范圍的時(shí)空進(jìn)行概化，搭建 EFDC 密云水庫(kù)二維水動(dòng)力—水質(zhì)模型。通過(guò)密云水庫(kù)水動(dòng)力模型，得到良好的水位模擬結(jié)果，%。水溫模擬結(jié)果客觀的反應(yīng)了密云水庫(kù)四季溫度變化，解釋了冬春季湖心水溫低、夏秋季湖心溫度高的主要原因是由于水庫(kù)入流受氣溫影響較庫(kù)區(qū)水體大，且?guī)靺^(qū)水體交換周期長(zhǎng)，并且水體的生態(tài)轉(zhuǎn)化也會(huì)產(chǎn)生熱量。 在水動(dòng)力基礎(chǔ)上，利用 20072008 年水質(zhì)數(shù)據(jù)建立密云水庫(kù)水質(zhì)模型并進(jìn)行模型率定，水質(zhì)率定模擬結(jié)果表明：各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)模擬變化趨勢(shì)和實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)基本相符，模擬效果良好，總體平均誤差在可接受范圍內(nèi)：DO %，氨氮平均誤差 12%，總氮平均誤差 %，總磷平均誤差 %。2008年模擬驗(yàn)證結(jié)果表明，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)模擬變化趨勢(shì)和實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)擬合關(guān)系好于率定模擬結(jié)果，總體平均誤差在可接受范圍內(nèi)，可以滿足預(yù)報(bào)、預(yù)警等技術(shù)要求。 在調(diào)試好的水質(zhì)模型基礎(chǔ)上，設(shè)置了瞬時(shí)排放污染物及連續(xù)排放污染物兩種情景，并選用衰減系數(shù)為 1e1e
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