水力模型和水质模型(中文).doc

1.1 水力模型和水质模型根据任务大纲，本咨询专家组需要承担的模型工作包括： -开发建立一水力模型-需要使用模型来审视、分析和评价城市的防洪工程措施，并为优化设计提出建议。 -开发可建立一个水质模型-需要使用该模型来审视和评价城市的水环境改善工程措施的优缺点，并为优化设计提出建议。 参与水资源管理方面的计划于战略的整合。 培训项目办和项目执行单位的技术人员2010年XX公司为亚行赠款的XX城市环境改善项目中的水资源综合管理研讨会中，专门请专家了解本地的情况，有针对性地位XX江水力水质的模型作了讨论和建议。与XX设计院的专业人员作了讨论，专题进行了介绍。当时的研讨会的目的是在为XX市打造水城的过程中，按照水资源管理原则提升XX市政府水资源规划和管理能力，根据水资源综合管理原则，基于XX市水城打造的实践，利用亚行的资源，开发和推动的知识产品。因此，我们的团队了解本项目的需求，和十分了解在模型工作中的挑战和瓶颈。我们更知道对于本地的技术人员来说知识转移的重要性。说明：以下内容请同学补充，要求是1-1.5页。1.1.1 模型的选择本项目选用丹麦水利研究所( Danish Hydraulic Institute, DHI) 开发的MIKE11模型建立河流的水动力和水质模型。MIKE11是一款多功能的一维水动力学软件，以求解圣维南(Saint-Venant) 方程组作为理论基础，带有水文模型，含对流扩散水质生态泥沙传输降雨径流洪水预报实时操作等多种模块，并可与丹麦水利研究所( Danish Hydraulic Institute, DHI) 开发的其他分析模型交互运用。Mike11软件应用发展很快，并在国内外的一些大型水利水文工程中广泛应用，如：淮河流域水质管理与应用 、北京南沙河流域管理与规划、松辽流域水资源管理系统等。 1.1.2 建模方法和数据收集利用MIKE11软件结合所需要的数据，对河流进行区域概况分析、河网概化、污染负荷计算、参数灵敏度分析及模型的率定验证的工作，从而得到符合误差允许的河流水动力和水质模型。建模过程中需要的数据包括：（1） 流域描述 河网形状，可以是 GIS 数值地图或流域数字化电子图 水工建筑物（河闸、涵洞、坝）和水文测站的位置 河道沿线污染物排放情况（用于水质模型中的污染负荷计算）（2） 河道和滩区地形 河床断面，间距视研究目标有所不同，原则上应能反映沿程断面的变化 滩区地形资料 （3） 模型边界处水文测量数据 （4） 实测水文站点水位、流量、控制污染物浓度等水文水质数据（用于模型的率定和验证） （5） 水工建筑物（堰、闸、涵洞、桥梁等）设计参数及调度运行规则。1.1.3 水力学模型水动力学模型主要基于MIKE11的HD模块，以圣维南(Saint-Venant) 方程组做控制方程，利用Abbott六点隐式格式离散上述控制方程组。之后再用河道方程、汊点方程组、外边界条件等解出隐式方程组得到水动力参数。基本步骤为模型区域概况分析、河网概化、模型的率定和验证等。1.1.4 水质模型水质模型以一维对流扩散方程作为控制方程，MIKE11采用时间和空间中心隐式差分格式离散对流方程。之后，利用水质边界条件、各种水质过程的模拟及水质过程与对流扩散耦合计算来求解离散方程。基本步骤为模型区域概况分析、河网概化、污染负荷计算、水质参数灵敏度分析、模型的率定和验证等。1.1.5 模型的产出与GIS 的接口 通过计算值的验证，数据在允许的误差范围内，具有实际的应用价值。能够为城市的河网综合调水、河道综合整治以及污染源削减方案的水质影响预测提供可靠的数据支持，进而为河道综合整治和水污染控制提供科学的决策依据。在数据收集阶段，即可与GIS系统对接，利用GIS系统的电子化地图分析河网形状等数据。在模型建立之后，从模型得到的计算值仍然可以利用GIS系统表达。1.1.1模型的选择 The MIKE11 model developed by Danish Hydraulic Institute (DHI) should be used in this project to set up the hydrodynamic and the water quality model of the river. MIKE11 is a functional one-dimension hydrodynamic simulating software. Its a kind of hydrologic model which is based on the Saint-Venant equations and it contains various modules such as Convection diffusion , ecological water quality, sediment transport, rainfall runoff, flood forecasting, real-time operation. The software can interact with the other analytic model developed by DHI.MIKE11 is well developed in the hydraulic and the hydrologic project all around the world such as water quality management and application in Huaihe catchment, management and planning of Beijing Nanshahe catchment and water resource management system of Songliao catchment.1.1.2建模方法和数据收集The needed work is to carry out the Area Study, Generalization of the rivers, Discharge analysis, Sensitivity Analysis and Calibration of the model. These work should be served by the MIKE11 software and the required data which is as follow:(1) description of the catchmentl Shape of the river network(the electronic map based on GIS system )l Location of the hydraulic construction and hydrometric ststionl Pollutant discharge situation along the rivers(2) the river and the beach areal The river bed sectionl Topographical data of the beach area(3) hydrological data at the model boundary(4) real-time hydrometric station data including water level, flow, concentration of the traced pollutant(5) design data and opration regulation of hydraulic construction 1.1.3水力学模型Hydraulic model is based on the HD module in MIKE11. Saint-Venant equations is used as the control equations. The solutions of the equations are based on an implicit difference scheme developed by Abbott. The grid points equations, the river equations and the boundary conditions are also needed to get the hydraulic parameter.The basic steps are Area Study, Generalization of the rivers and Calibration of the model.1.1.4水质模型The control equation of the water quality model for river networks is one-dimension advection-dispersion equation. The advection-dispersion equation is solved by a fully time and space central implicit finite difference scheme in order to minimize any artificial dispersion. The boundary conditions, simulation of different process and calculation of the advection-dispersion is also needed.The basic steps are the Area Study, Generalization of the rivers, Discharge analysis, Sensitivity Analysis and Calibration of the model.1.1.5模型的产出与GIS 的接口Hydrodynamic and water quality model were set up and calibrated using the hydrology and water quality measures data. The result data can be practically utilised in the comprehensive water diversion and river