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平原感潮河网水环境数学模型研究与应用

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目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第一节问题的提出

一、上海市地区水文水质概况

二、本文选题依据

第二节水动力模型综述

一、河网水动力模型研究现状

二、常用一维水动力模型介绍

第三节流域模型综述

一、水文模型研究现状

二、常用水文模型介绍

第四节水质模型综述

一、水质模型研究现状

二、常用水质模型介绍

第五节模型系统综述

一、模型系统研究现状

二、常用模型系统介绍

第六节主要研究内容和技术路线

一、河网数学模型的发展方向

二、本文的主要研究内容

三、主要研究方法和技术路线

参考文献

第二章平原感潮河网水动力模型

第一节MIKE-11模型介绍

一、水动力模型子系统

二、水质模型子系统

三、前后处理子系统

第二节河网水动力模型数值求解

一、一维明渠非恒定流基本方程组

二、方程组的离散

三、离散方程组的求解

第三节平原感潮河网水动力模型的建立

一、模型研究范围

二、河网概化

三、水动力模型率定

参考文献

第三章平原感潮河网地区水文模型

第一节NAM模型基本原理

一、NAM模型介绍

二、NAM模型结构

三、NAM模型原理及参数

四、NAM模型资料需求

五、模型率定

第二节水文模型及市政排水泵站的数值模拟

一、城市水文特点

二、苏州河沿线市政泵站概况

三、市政排水泵站的模拟

四、城市流域水文模型的率定结果

第三节基于GIS的平原河网集水域划分

一、GIS介绍

二、基于MapBasic的二次开发

三、基于GIS的集水域划分

第四节平原河网地区水文模型的建立

一、上海市非城市化地区流域水文特点

二、苏州河水系气象水文特点

三、流域水文模型的率定

参考文献

第四章平原感潮河网水质模型

第一节河网水质模型的数值求解

一、一维水质模型控制方程

二、对流扩散方程的离散和求解

三、水质过程模型

四、水质过程与对流扩散过程的耦合计算

第二节基于GIS的污染源统计分析和应用

一、基于MapBasic的污染源分析工具的开发

二、点污染源的统计分析

二、面污染源的统计分析

第三节苏州河水系水质模型的建立

一、模型研究区域

二、模型设定

三、水质参数灵敏度分析

四、模型的率定和验证

参考文献

第五章综合调水对苏州河水系溶解氧浓度的影响研究

第一节综合调水

一、河网水流调度的基本条件

二、河网水流调度的原则

三、流向和流量控制

第二节苏州河综合调水的流量计算分析

一、苏州河综合调水的方案设计

二、苏州河综合调水的流量计算分析

第三节综合调水对苏州河溶解氧的影响分析

一、河流大气复氧系数与流速、水深的关系讨论

二、综合调水对大气复氧系数的影响分析

三、综合调水对苏州河干流溶解氧的影响分析

参考文献

第六章结论和研究展望

一、结论

二、不足之处

三、研究展望

致谢

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摘要

上海属强人工调控的平原感潮河网地区,开展如此复杂河网系统的水文、水动力和水质模拟,在国际上尚不多见.针对平原感潮河网地区复杂的水文、水质特点,该文提出了平原感潮河网地区的水环境数值模拟的技术路线,并针对水环境数学模型建模的几个关键技术环节(河网概化、集水域划分、污染源统计和排放途径分析等)进行了深入地研究.该文对水文模型、一维水动力模型和水质模型以及模型系统的原理、常用软件及其应用研究进行了系统地论述,对大量的水环境数学模型程序或软件的优缺点进行比较分析.针对平原感潮河网地区的水文、水质特性,该文选用丹麦水力研究所的MIKE11模型来建立平原感潮河网地区水环境数学模型.基于Mapinfo软件平台及其内嵌的二次开发语言MapBasic,该文开发了与MIKE11模型的接口模块,包括平原河网概化、调蓄水面积的计算、集水域划分、点污染源统计和排放途径分析、面污染源统计分析以及与MIKE11的接口程序等;为河网水动力、水质模型提供降雨径流和污染负荷,大大简化了模型输入工作,并提高了模型模拟计算的精度.该文利用MIKE11系统的水文模型NAM建立平原河网流域范围内(包括城市化地区和非城市地区)的集总式水文模型;采用计算机自动优化率定和手工率定相结合的方法进行水文模型参数的率定.该文利用MIKE11的水动力模块(HD)建立上海市平原感潮河网水动力模型;充分考虑了平原河网强人工调控的特点,利用水工构筑物操作模块(SO)对河网范围内的70余座闸门、苏州河干流沿线40余座市政排水泵站以及支流翻水泵站进行了合理地模拟;选择1999年第三次综合调水期间的水文资料对模型进行了全面地率定,计算结果与实测结果相当吻合.该文联合运用MIKE11模型系统的HD模块、SO模块和NAM水文模型,建立了苏州河干流沿线市政泵站集水域的水文模型,并进行了市政泵站暴雨放江的数值模拟.依据上海地区的污染现状,建立了平原河网动态水质模型;进行了主要水质参数的灵敏度分析,并选择1 999年第三次综合调水期间同步监测的水质资料对水质模型进行率定.

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