非稳态水流环境中污染源反演

摘要

感潮河流的水文水环境特征与通常的季节性河流有着显著的差异。从分布的地理位置看，感潮河流主要分布在经济较为发达的沿海省市，由于这些地区工业发展迅速，相应地河流受污染的程度也较为严重。因此，研究非稳态水流环境中污染源控制反问题，具有重要的理论意义和实用价值。 本文在总结前人相关研究成果的基础上，概述了国内外水污染源控制反问题的研究动态，并介绍了水污染源反演的常用解法，经比较，选择最优化法作为本文使用的方法。 以长江仪征水道为例，在正问题(二维非稳态水动力、水质模型)的基础上，建立了优化污染负荷分配的反问题模型。该模型以总负荷量最大为目标函数，水质控制点达标为约束条件，并采用单纯形法对模型进行求解，计算得到两个规划排污口联合排放时纳污水域COD、NH<,3>-N的最大允许排放量。然后将计算结果作为输入条件，模拟该排放量下的浓度场分布，所得各控制点的浓度值均符合相应的水质达标要求，从而验证了计算方法的正确性和合理性。在此基础上提出总量控制方案，为有效控制水污染源排放和环境管理提供了技术支持。

目录

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第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2反问题概述

1.2.1反问题的基本概念

1.2.2工程水力学反问题分类

1.3水污染源控制反问题研究动态

1.3.1国外研究动态

1.3.2国内研究动态

1.4水污染源控制反问题计算方法

1.4.1解析法

1.4.2试错法

1.4.3分担率法

1.4.4最优化法

1.5本文主要工作及技术路线

第二章二维非稳态水动力、水质模型

2.1控制方程

2.2坐标变换

2.3方程离散

2.4定解条件

2.4.1初始条件

2.4.2边界条件

2.5动边界处理

2.6求解方法

2.6.1 SIMPLER计算程式

2.6.2迭代求解

第三章水污染源控制反问题模型

3.1反问题数学模型构建

3.2约束条件

3.2.1水质控制点的选择

3.2.2混合区范围限制条件

3.2.3水质达标定义及背景浓度

3.3水文设计条件

3.4求解方法

3.4.1单纯形法简介

3.4.2计算步骤

3.4.3计算程序编制

第四章应用实例

4.1研究区域概况

4.1.1地理位置

4.1.2气候特征

4.1.3水文特征

4.1.4污染源调查

4.1.5水环境质量

4.2长江仪征水道水动力模拟

4.2.1研究范围及网格布置

4.2.2计算条件及参数确定

4.2.3水动力模型验证

4.2.4流场模拟结果及分析

4.3水污染源反演

4.3.1水污染源确定

4.3.2水质控制因子及控制点

4.3.3水质设计条件确定

4.3.4反问题求解

4.4总量控制负荷指标

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢