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复杂河网水系油粒子模型开发及溢油污染模拟

水利学报 2021年第6期52卷 750-757页

作者：王鹏申霞王船海华祖林马乙心刘晓东河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098 南京水利科学研究院江苏南京210029 河海大学水文水资源学院江苏南京210098

近年来,油粒子模型在海洋、海湾等水体的二、三维溢油数值模拟中获得广泛应用。然而,河网地区的水流模拟通常采用一维水动力模型,无法根据模型预测结果判断油粒子运动至河网节点后的流动方向,导致现有油粒子模型不能应用于河网水系溢油... 详细信息

近年来,油粒子模型在海洋、海湾等水体的二、三维溢油数值模拟中获得广泛应用。然而,河网地区的水流模拟通常采用一维水动力模型,无法根据模型预测结果判断油粒子运动至河网节点后的流动方向,导致现有油粒子模型不能应用于河网水系溢油污染模拟。本研究针对水网地区溢油输移特征,通过定义河网节点出流河道流向因子,判断油粒子运动至河网节点后的流动去向,提出了一种基于油粒子模型的复杂河网水系突发溢油污染模拟方法。将改进的油粒子模型应用于太湖流域重要输水通道太浦河溢油污染模拟,结果表明,流向因子判断法能够正确模拟油粒子在复杂河网水系的迁移和分配过程,基于流向因子判断法开发的油粒子模型适用于水系结构复杂、水流条件多变的河网地区溢油模拟。成果对于提升复杂水网地区溢油风险预警和应急处置能力具有重要的理论价值和应用前景。

关键词：油膜漂移机械扩展风化过程河岸吸附太湖流域

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近海水环境早期预警模型及其应用

解放军理工大学学报（自然科学版） 2013年第6期14卷 653-661页

作者：华祖林荣金褚克坚河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098

为实现对近岸海域水环境质量状况的早期预警,构建了近海水环境早期预警模型。首先在布点优化过程中,提出了模糊物元分析法与k-means空间聚类算法相结合的方法,以突出区域监测站位的水环境状态特征,同时兼顾监测站位的空间地理位置等因素... 详细信息

为实现对近岸海域水环境质量状况的早期预警,构建了近海水环境早期预警模型。首先在布点优化过程中,提出了模糊物元分析法与k-means空间聚类算法相结合的方法,以突出区域监测站位的水环境状态特征,同时兼顾监测站位的空间地理位置等因素;其次,采用突变级数法,以分叉集方程的归一化公式,计算优化监测站位的水环境质量突变状态值,避免了模型中的人为赋值等不确定因素。应用所建模型,选择江苏近海水环境为实例进行预警分析,结果表明,各站位的预警值与水质评价结果一致,验证了模型的合理性。

关键词：近海水环境早期预警布点优化突变

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生物滞留池中多环芳烃去除研究进展

河海大学学报（自然科学版） 2018年第2期46卷 106-114页

作者：顾莉张苏艳华祖林刘晓东河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098

对多环芳烃主要去除机理及相关影响因素进行详尽综述。介绍多环芳烃来源、转移与源强,综述生物滞留池中土壤介质吸附、生物降解、植物吸收以及根际协助去除多环芳烃的机制以及影响去除效果的主要因素,包括含碳量、有机物组成、环境因子... 详细信息

对多环芳烃主要去除机理及相关影响因素进行详尽综述。介绍多环芳烃来源、转移与源强,综述生物滞留池中土壤介质吸附、生物降解、植物吸收以及根际协助去除多环芳烃的机制以及影响去除效果的主要因素,包括含碳量、有机物组成、环境因子等的研究进展,指出了有待进一步探讨的问题。

关键词：生物滞留池雨水径流多环芳烃去除机理影响因素研究进展

45°弯段明渠剪切分层流稳定性分析试验研究

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河海大学学报（自然科学版） 2004年第6期32卷 640-643页

作者：褚克坚华祖林王惠民邢领航河海大学环境科学与工程学院江苏南京210098

通过物理模型试验,对45°弯段明渠剪切分层流的稳定性进行研究,同时进行了直道和45°弯段两种水槽的分层流试验,获得不同工况下的断面流速、温度、紊动动能、雷诺应力等物理量.选用初始密度弗汝德数作为稳定性判数,对直道和45°弯段水... 详细信息

通过物理模型试验,对45°弯段明渠剪切分层流的稳定性进行研究,同时进行了直道和45°弯段两种水槽的分层流试验,获得不同工况下的断面流速、温度、紊动动能、雷诺应力等物理量.选用初始密度弗汝德数作为稳定性判数,对直道和45°弯段水槽的分层流稳定性进行了分析,得出试验条件下两种水槽的稳定性判别标准并进行对比.结果表明,45°弯段分层流稳定分层的临界初始密度弗汝德数值约为直道分层流的0 7倍,说明弯段的存在加剧了分层流的垂向掺混.

关键词：明渠断面流速紊动水槽物理模型试验雷诺应力判别标准分层流临界动能

平原河网地区河流水生态评价指标体系构建及应用

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水力发电学报 2014年第5期33卷 138-144页

作者：褚克坚阚丽景华祖林刘晓东河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心南京210098 河海大学环境学院南京210098

本文基于平原河网地区水系生态环境特征,剖析河网河流水生态评估因子内涵,构建了包含河流自然形态结构、水体质量状况、水文水动力状况、水生生物状况4个一级指标和25个二级指标在内的平原河网地区河流水生态评价指标体系,并以层次分析... 详细信息

本文基于平原河网地区水系生态环境特征,剖析河网河流水生态评估因子内涵,构建了包含河流自然形态结构、水体质量状况、水文水动力状况、水生生物状况4个一级指标和25个二级指标在内的平原河网地区河流水生态评价指标体系,并以层次分析法确定各层级指标的权重,依据柯西分布函数确定隶属度,建立水生态状况的模糊综合评估模型,选取太湖流域望虞河进行实例应用。

关键词：环境工程学指标体系模糊综合评价平原河网水生态望虞河

一种新型双重轮休式潜流湿地及其抗堵塞与去污效果

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水资源保护 2022年第3期38卷 140-146页

作者：华祖林张子豪沈志伟郑杨顾莉河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 中交上海航道局有限公司上海200002

为解决垂直潜流湿地易堵塞问题,设计了一种新型双重轮休式潜流湿地,该新型湿地通过控制进出水阀门开关实现预处理池和主体池上层的双重轮休以及水流方向的周期性改变,以提高防堵塞效果。在4个不同轮休周期工况下进行新型湿地对污染物去... 详细信息

为解决垂直潜流湿地易堵塞问题,设计了一种新型双重轮休式潜流湿地,该新型湿地通过控制进出水阀门开关实现预处理池和主体池上层的双重轮休以及水流方向的周期性改变,以提高防堵塞效果。在4个不同轮休周期工况下进行新型湿地对污染物去除效果的试验,确定其最佳轮休周期为5 d;在5 d轮休周期下运行新型湿地与传统潜流湿地,进行抗堵塞能力和去污效果的对比,运行40 d、140 d、160 d后,新型湿地的孔隙率分别为48.43%、46.36%和46.21%,传统湿地的孔隙率分别为46.89%、38.72%和44.37%,新型湿地基质孔隙率下降幅度小于传统湿地;运行160 d后,新型湿地NH_(3)-N、NO_(3)^(-)-N、TN、COD、TP去除率分别为60.40%、70.80%、56.53%、53.12%和48.30%,传统湿地中这些污染物去除率分别为34.99%、51.70%、41.43%、29.84%和47.06%,新型湿地污染物去除率高于传统湿地,且新型湿地中这些污染物去除率下降幅度均小于传统湿地,整个运行过程中去除效果较为稳定。该新型湿地为有效缓解堵塞问题提供了一种新的解决途径。

关键词：新型湿地双重轮休水流方向周期性改变抗堵塞去污效果

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非连续河道地形插值方法的比选

水利水电科技进展 2016年第3期36卷 16-19,51页

作者：华祖林王海燕汪靓王玉琳河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学环境学院江苏南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心江苏南京210098

针对在许多河道水动力及水环境模拟计算过程中仅有一定间距下的断面地形数据的实际情形,以黄浦江为例,分别采用三角网格法、反距离权重法和克里金法3种方法对强弯段、干支流交汇处及复式分汊河道的水下地形进行插值,以对比分析3种方法... 详细信息

针对在许多河道水动力及水环境模拟计算过程中仅有一定间距下的断面地形数据的实际情形,以黄浦江为例,分别采用三角网格法、反距离权重法和克里金法3种方法对强弯段、干支流交汇处及复式分汊河道的水下地形进行插值,以对比分析3种方法的适应性。结果表明,对于强弯段、干支流交汇处及复式分汊河道等地形起伏变化较大区域,三角网格法会造成插值结果不稳定,误差及波动大,未能反映部分地形起伏实际情况,反距离权重法可能出现"牛眼"现象,克里金法表现出较好的适应性;在减少测量断面时,克里金法的插值结果误差最小,强健性较好;将3种插值方法获得的黄浦江全河段插值地形用于整体潮位计算,克里金法计算精度最高。

关键词：非连续河道地形插值三角网格法反距离权重法克里金法黄浦江

确定太湖流域湖库总磷参照浓度的改进MEI模型

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湖泊科学 2013年第3期25卷 347-351页

作者：顾莉李秋兰华祖林洪波河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室南京210098 河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心南京210098 河海大学环境学院南京210098 北京中安质环技术评价中心有限公司北京100022

太湖流域湖泊污染严重,非常有必要建立相应的水质基准以便于湖泊水体的保护与修复.根据太湖流域12个受人类影响较小的湖库及太湖早期的总磷、总碱度、平均水深等数据建立了MEI(morphoedaphic index)模型,通过对模型中总磷与总碱度、平... 详细信息

太湖流域湖泊污染严重,非常有必要建立相应的水质基准以便于湖泊水体的保护与修复.根据太湖流域12个受人类影响较小的湖库及太湖早期的总磷、总碱度、平均水深等数据建立了MEI(morphoedaphic index)模型,通过对模型中总磷与总碱度、平均水深因子的相关关系进行分析,并结合太湖流域湖库水深较浅的特征,提出了确定太湖流域湖库水体中总磷参照浓度的改进MEI模型.将该模型应用于太湖,得到太湖总磷参照浓度为0.025 mg/L.研究结果旨在丰富我国水体营养物基准的确定方法,并为太湖流域水体富营养化的控制提供理论依据,同时为长江中下游类似湖库水质基准的建立提供技术支撑.

关键词：总磷参照浓度太湖流域改进MEI模型

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河道一维污染源识别反问题

水力发电学报 2014年第6期33卷 132-135,154页

作者：刘晓东陈立强华祖林褚克坚浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室河海大学南京210098 河海大学环境学院南京210098

在污染源下游布设水质在线监测断面并对监测数据进行分析,通过求解河流污染源反问题可以实时反演识别上游污染源信息,从而为污染源的控制和取水口的水质安全保障及预警提供基础信息。针对一维河流,在非恒定水流条件下,提出了以有限差分... 详细信息

在污染源下游布设水质在线监测断面并对监测数据进行分析,通过求解河流污染源反问题可以实时反演识别上游污染源信息,从而为污染源的控制和取水口的水质安全保障及预警提供基础信息。针对一维河流,在非恒定水流条件下,提出了以有限差分法作为正问题求解器、Nelder-Mead单纯形算法为优化模型求解器的污染源识别算法(FDM-SIM法);在此基础上,进行了污染源和参数的联合反演尝试。结合两个算例对FDM-SIM法进行了验证,计算结果表明:该方法不仅能够对污染源进行识别,还可实现污染源与水质参数的联合反演。

关键词：环境水力学河流反问题污染源识别水质模型