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基于MATLAB的感潮河网多参数水质数学模型方法与应用研究

谢志旺  
【摘要】:本文在系统总结国内外水动力及水质模型研究成果的基础上,针对珠江三角洲感潮河网的特征,建立了感潮河网多参数水质模型,为感潮河网水环境管理提供科学依据。 以一维Saint-Venant方程组为基础,建立水动力模型,按Preissemann四点隐式差分法离散Saint-Venant方程组,将偏微分方程组转化为代数方程组,得到系数矩阵为五对角稀疏矩阵的方程组,利用MATLAB编程,在不需要另外设计压缩贮存的条件下就能准确求解。利用环状河网支流流量的松弛迭代法,将任意形式的河网简化为一系列的单一河道。水动力模型可为水质模型提供流量、体积等水力要素。感潮河网在垂向、横向混合较均匀,而在纵向变化很大,因此以一维迁移扩散方程为基础,建立水质模型。以隐式差分法离散水质基本方程,对于已知上下游边界的单一河流,构成封闭的对三角线方程组,可用追赶法或迭代法求解;对于河网,引入汊点质量守恒方程,考虑污染物在汊点处的流入流出、来源和漏失项。可模拟的水质项目包括BOD_5,COD,DO,NH_3-N,总磷,盐度等。为模型设计了友好易用的Windows用户界面,可对结果进行可视化处理。 选取东江河网石龙段2004年11月的实测资料验证水动力及水质模型。结果表明,水动力模型计算值能够较好的吻合实测值,能正确反映涨落潮趋势,水质模型能正确反映污染物受涨落潮影响在河网内回荡的变化情况。


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