Guía técnica práctica del modelo Mike

 Los modelos matemáticos desempeñan un papel importante en los campos de la evaluación del medio ambiente acuático, la evaluación del control de inundaciones y la demostración de emisarios de aguas residuales. Con el aumento continuo de las actividades humanas y los problemas ambientales cada vez más prominentes, la protección y gestión de los recursos hídricos y el medio ambiente acuático se han vuelto cruciales. . Para comprender y abordar mejor estos desafíos, los modelos matemáticos se convierten en una poderosa herramienta que puede proporcionar análisis cuantitativo, predicción y apoyo a las decisiones.

Los modelos matemáticos juegan un papel importante en la calidad del agua, la cantidad de agua y la ecología acuática. Al establecer un modelo hidrodinámico, se pueden simular cambios en el nivel, la velocidad y el flujo del agua, y se puede evaluar el impacto del proyecto en la descarga de las inundaciones del río. Al establecer un modelo de calidad del agua, podemos simular la difusión y transferencia de contaminantes, evaluar el impacto de la construcción de ingeniería en la calidad del agua y formular las correspondientes medidas de protección de la calidad del agua. Al mismo tiempo, utilizando el modelo matemático, es posible evaluar el impacto de la instalación de desagües en el río sobre la calidad del agua de las tomas de agua y de terceros, y demostrar la racionalidad de la instalación de desagües en el río. río.

En el campo de la evaluación de la protección contra inundaciones, los modelos matemáticos desempeñan un papel clave en la simulación de inundaciones y la evaluación de riesgos. El modelo de inundación puede simular el proceso de formación, propagación y evolución de la inundación, predecir los cambios en el campo del nivel del agua y el campo de velocidad del flujo antes y después de la construcción del proyecto, para demostrar el impacto de la construcción del proyecto en la capacidad de descarga de inundaciones de el río y evaluar la viabilidad del plan relacionado con el río.

Durante el proceso de demostración de la salida de aguas residuales, el modelo matemático puede simular el proceso de transmisión y difusión de contaminantes en el cuerpo de agua y evaluar el impacto de los contaminantes descargados desde la salida de aguas residuales en el medio ambiente acuático. Estos modelos pueden ayudar a determinar la ubicación, cantidad y concentración de descarga de las salidas de aguas residuales, optimizar las estrategias de descarga de aguas residuales y proporcionar medidas de gestión ambiental del agua. El modelo de evaluación de la calidad del agua puede combinar datos de monitoreo e indicadores de calidad del agua para evaluar el impacto de la salida de aguas residuales en la calidad del agua del cuerpo de agua, juzgar si el cuerpo de agua cumple con los estándares de calidad del agua relevantes y brindar sugerencias de mejora.

Software de modelos matemáticos de uso común, como HEC-RAS, software de la serie MIKE, EFDC, DELFT3D, FVCOM, SWAT+, SWMM, EFDC, etc. Este software de modelos matemáticos cubre diferentes campos y rangos de aplicaciones, y proporciona una gran cantidad de funciones y algoritmos para respaldar la evaluación del entorno acuático, la evaluación del control de inundaciones y la demostración de emisarios de aguas residuales. Sin embargo, cabe señalar que el modelo matemático es sólo una de las herramientas auxiliares para la toma de decisiones, y su aplicación aún debe combinarse con la situación real, la configuración razonable de parámetros y datos de entrada y la combinación con el monitoreo in situ. Además, la precisión y fiabilidad del modelo también deben verificarse y mejorarse continuamente para garantizar la cientificidad y eficacia de su aplicación.

Los profesores provienen de institutos de investigación científica nacionales y universidades clave, tienen una rica experiencia en investigación científica y tecnología de ingeniería. Publicaron más de 30 artículos, incluidos 10 artículos indexados SCI/EI y 3 monografías sobre la verificación de (capacidad del medio ambiente hídrico), demostración del establecimiento de salidas de aguas residuales a los ríos y ejemplos de evaluación del impacto del control de inundaciones. Presidió más de 20 proyectos de investigación clave provinciales y ministeriales, y presidió más de 50 proyectos relacionados. Se han solicitado 6 patentes y se han autorizado 3 patentes. 

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Contenido de aprendizaje

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tema 1:

Aplicación del modelo hidrodinámico unidimensional en la simulación hidrodinámica de ríos.

A través de ejemplos prácticos, domine la simulación hidrodinámica unidimensional constante y no constante de un río simple MIKE, evalúe el proceso de cambio del nivel del agua en diferentes condiciones de trabajo y domine el proceso de producción de archivos de red fluvial, archivos de sección, archivos de límites y parámetros. archivos y archivos de simulación.

1.1 La estructura general del modelo  MIKE11

1.2 Creación de archivos de red fluvial 

 

1.3 Creación de Archivos de Sección de Río

1.4 Preparación de archivos de condiciones de contorno

1.5  Creación de archivos de simulación

1.6 Análisis del resultado del cálculo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tema 2:

Construcción y configuración de un modelo de red fluvial compleja unidimensional.

Tomando como ejemplo el modelo de la red del río Xijiang de la cuenca del río Perla, describe el proceso de creación y conexión de la compleja red del río circular e introduce el establecimiento de condiciones límite. Combinado con el modelo unidimensional de canal único, presenta el Colocación de presas, alcantarillas, puentes y compuertas:

2.1 Producción de archivos complejos de redes fluviales 

 

2.2 Establecimiento de las condiciones límite de una red fluvial compleja

 

2.3  Disposición del edificio y su aplicación en la evaluación del impacto del control de inundaciones.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tema tres:

Aplicación del modelo unidimensional de calidad del agua en las salidas de aguas residuales de los ríos y evaluación de impacto ambiental

 

Siguiendo tomando como ejemplo el modelo unidimensional del tramo inferior del río Jialing, combinado con el proyecto de construcción de la compuerta del estuario, la aplicación del modelo unidimensional de calidad del agua (AD) y el modelo bioquímico (Ecolab) MIKE11 en el medio ambiente. Se explicará la evaluación de impacto de los proyectos de construcción.

3.1 Demostración de la instalación de desagües al río

3.1.1 Indicadores de pronóstico de simulación

DQO, nitrógeno amoniacal, DBO5, TP y otros indicadores

3.1.2 Condiciones de simulación y predicción

3.1.3 Evaluación de los resultados de la predicción

3.2 Evaluación de impacto  ambiental

3.2.1 模拟预测指标

COD、氨氮、BOD5-DO等指标的模拟预测分析。

3.2.2 模拟预测工况

 建闸工程前工况,建闸工程后工况。

3.2.3 预测结果分析

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

专题四:

平面二维水动力模型的构建和验证

以长江马鞍山采石河段为例,讲解平面二维水动力模型网格文件的制作,边界条件设置,模型率定和验证等内容。

4.1 确定模型预测范围

  

4.2 利用MIKE21 Mesh Generator进行网格剖分

 

4.3 利用MIKE 21 Simulator构建模拟文件

包括设置计算时间、糙率参数、边界条件和输出文件格式设定。

 

4.4 模型验证

 

 

 

 

 

 

专题五:

平面二维水动力模型在防洪影响评价中的应用

学习如何利用直接模拟法、附加阻力法、修改地形法等不同的方法在平面二维数学模型中概化码头、桥墩等建筑物,分析工程运行前后对上下游洪水位、流速、流向的影响。

5.1 如何在MIKE21模型中概化涉水工程

5.2 分析工程运行前后洪水水位变化

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

专题六:

平面二维水动力水质模型在入河排污口论证中的应用

以长江武汉河段为教材,讲解基于二维水质模型的大型河流入河排污口的水环境影响预测。

6.1 利用MIKE Mesh Generator剖分四边形网格

6.2 地形插值

6.3 计算工况设计

6.4 边界条件取值

皮尔逊III型曲线绘制,水位流量关系曲线选取设计水位。

  

6.5 计算结果展示与数据处理

6.6 入河排污口设置影响分析与评价

 

 

 

专题七:

平面二维水动力水质模型在建设项目环境影响评价中的应用

以台州市椒(江)江河口水利工程建设环评为例,讲解基于二维水质模型的地表水环境影响预测评价的建模流程河工作流程。

7.1 预测评价范围

7.2 模型地形插值

   

7.3 污染源调查与输入

7.4计算工况设计

7.5 计算结果与分析

 

 

 

专题八:

水域纳污能力核定与限制排污总量方案制定

针对不同的水体,结合具体实例,讲解水域纳污能力核算过程中涉及到的相关模拟应用:

8.1 保护区、保留区、缓冲区水域纳污能力计算方法

保护区一般禁止新设入河排污口,水域纳污能力取为零;保留区和缓冲区一般禁止新设入河排污口,水域纳污能力采用调查法,现状入河污染负荷量即为其水域纳污能力。

8.2 中小型河流开发利用区水域纳污能力计算模型

一维模型适用于污染物在横断面上均匀混合的中、小型河段。污染物浓度按式(1)计算。

式中 为起始断面背景浓度,mg/L;

Cx为流经x距离后的污染物浓度,mg/L;

x为沿河段的纵向距离,m;

u为设计流量下河道断面的平均流速,m/s;

K为污染物综合衰减系数,1/s;

相应的水域纳污能力M按式(2)计算。

    

8.3 大型河流开发利用区水域纳污能力计算

对于顺直河段,忽略横向流速及纵向离散作用,且污染物排放不随时间变化时,二维对流扩散方程为:

8.4 湖泊、水库水域纳污能力计算

对于非均匀混合的大中型水库,当污染物进入水库后,污染仅出现在排污口附近的水域,非持久性污染物浓度为:

当在设定的半径范围内,水质浓度C恰好满足水质管理目标浓度Cs时,排污口污染物排放量就是允许排放量,也即为该排污口对应的水域纳污能力,根据式改写为(8):

原文链接:基于数学模型一维二维水动力模拟、水质建模、复杂河网构建技术及典型实例应用

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