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前海湾填海区的水龄特征及改善措施模拟

环境科学与技术 2015年第2期38卷 162-168页

作者：刘岩赵智杰北京大学环境科学与工程学院北京100871

根据实际观测潮流与前海湾填海前后海域范围和海底地形条件,建立前海湾环境流体动力学模型（EFDC）,以水龄作为水交换能力的评价指标,利用EFDC模型中示踪和水龄模块模拟计算前海湾水龄的时空分布,分析评价填海工程对水龄的影响和不同工... 详细信息

根据实际观测潮流与前海湾填海前后海域范围和海底地形条件,建立前海湾环境流体动力学模型（EFDC）,以水龄作为水交换能力的评价指标,利用EFDC模型中示踪和水龄模块模拟计算前海湾水龄的时空分布,分析评价填海工程对水龄的影响和不同工程措施对水交换的改善效果。结果表明,填海后前海湾北部的西乡河口附近海域水交换最差,水龄可达到9-10.8 d,5-8月份前海湾平均水龄要小于全年平均水龄;前海湾水龄主要受潮汐影响区域占72.2%,河流入流只对西乡河、新圳河和双界河河口附近较小区域有明显影响;填海后海湾平均水龄增加了67.7%,填海工程对西乡河口附近海域影响最大,水龄增加了6.8 d,对湾口和湾中心影响不明显;前海湾水动力改善的优选工程方案依次是：大铲湾港根部开槽50 m、暗涵注水5 m^3/s或暗涵抽水8 m^3/s。

关键词：水龄前海湾 EFDC 水交换数值模拟

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压载水常见致病菌垂直分布特征与水龄的关系

中国航海 2018年第4期41卷 106-111页

作者：李良广朱鸣鹤熊志松钱程宁波大学海运学院浙江宁波315211

采集3艘国际船舶7个压载舱中不同水深的水样进行培养、鉴定与纯化,通过色谱仪检测以及数据分析软件SPSS,研究压载舱中大肠杆菌、副溶血性弧菌和霍乱弧菌3种常见致病菌的垂直(0～10 m、0～4 m、0～5 m)数量分布特征与水龄的关系。结果表... 详细信息

采集3艘国际船舶7个压载舱中不同水深的水样进行培养、鉴定与纯化,通过色谱仪检测以及数据分析软件SPSS,研究压载舱中大肠杆菌、副溶血性弧菌和霍乱弧菌3种常见致病菌的垂直(0～10 m、0～4 m、0～5 m)数量分布特征与水龄的关系。结果表明:当水龄大于10 d时,各压载舱中3种致病菌数量并未发生明显变化,3种致病菌数量与检出率随着水深的增加而逐渐增加,且随时间推移此势态逐渐增强,但当压载水水龄小于10 d或发生置换时,致病菌数量与检出率随着水深的增加不明显。研究可为压载水生物入侵风险评价及压载水处理设备的研发提供理论支持。

关键词：压载水致病菌垂直分布水龄

基于EFDC的大伙房水库水龄和滞留时间的数值模拟研究

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基于EFDC的大伙房水库水龄和滞留时间的数值模拟研究

作者：李新文大连理工大学

学位级别：硕士

大伙房水库位于中国东北部,是辽宁省重要的的水源地之一,保护水库的水质对于辽宁省的经济发展和社会稳定具有重要的战略意义。大伙房水库属于山区河谷型水库,注入上游的营养物质有可能需要很长的时间才能到达下游区域,这使得营养物质的... 详细信息

大伙房水库位于中国东北部,是辽宁省重要的的水源地之一,保护水库的水质对于辽宁省的经济发展和社会稳定具有重要的战略意义。大伙房水库属于山区河谷型水库,注入上游的营养物质有可能需要很长的时间才能到达下游区域,这使得营养物质的输运时间对于水体的水质状况有着重要影响。因此深入研究大伙房水库的水动力特征,综合分析不同因素对于大伙房水库输运时间的影响显得尤为重要。本文采用数值模拟的方法对大伙房水库的水动力特征以及输运时间的影响因素进行了研究。本文首先利用基于结构化网格的环境水动力模型EFDC （Environmental Fluid Dynamics Code）,综合考虑风、表层热通量以及入库径流,建立了大伙房水库三维水动力模型。通过对比水位和温度的模拟值与实测值对模型进行了验证,验证结果表明建立的水动力模型能够很好地再现水库水位的升降规律和温度的分层一-混合变化过程。然后利用建立的水动力模型,对大伙房水库水体的水龄进行数值模拟研究,综合分析了径流、风、表层热通量及水位变化对于水龄的影响。结果表明径流是影响水龄的主要因素,仅有径流驱动时,在高、平均、低流量下,溢洪道处水体的水龄分别为53.93天、126.96天、458.78天,河道横断面上中间水龄小、两侧水龄大。风对水体输运时间的影响主要通过风生流和风生混合的作用体现出来。同时考虑径流和风的作用时,水龄沿河道横断面的差异减小,在垂向上水龄则是完全均一的。与仅考虑径流时的水龄相比,深水河道处的水龄增加值高于其它河道处水龄的增加值,流量较大时,风对下游水体的水龄影响较大,而流量较小时,风对上游水体的水龄影响较大。表层热通量对输运时间的影响主要通过密度流和温跃层体现出来,当考虑表层热通量的作用时,水龄在局部区域沿水平方向的差异减小,在垂向上呈现表层水龄小、底层水龄大的分层特征,并且越往下游表底层差异越大。表层热通量对表层水体的水龄影响较小,对底层水体的水龄影响较大。水位变化通过改变水体的温度结构从而影响着水体的水龄,水位降低时,水龄整体减小,而且水龄垂向上的差异减小,水位变化对底层和下游水体水龄的影响强于对表层和上游水体水龄的影响。通过已经建立的水动力模型,研究了流量变化对于滞留时间的影响。计算结果表明：在库区河道上,距离大坝越远,滞留时间越大,当地滞留时间越小,而且当地滞留时间和对应区域的滞留时间的差别越大。滞留时间和当地滞留时间随时间的变化服从指数分布,当流量低于平均流量时,滞留时间和当地滞留时间随流量减小而急剧增大。

关键词： EFDC 大伙房水库三维数值模拟水龄滞留时间

近60年围填海工程影响下厦门典型海域水龄的时空变化

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近60年围填海工程影响下厦门典型海域水龄的时空变化

作者：谢森扬国家海洋局第三海洋研究所

学位级别：硕士

厦门湾位于福建省东南部,是一个半封闭型海湾,岸线曲折,地形复杂。上个世纪五十年代厦门就开始了围海造田,围垦给地方带来巨大经济利益的同时也带来了很多负面效应。近年来,厦门湾湾内水质量逐步下降,水动力环境改变,纳潮量减小,海水自... 详细信息

厦门湾位于福建省东南部,是一个半封闭型海湾,岸线曲折,地形复杂。上个世纪五十年代厦门就开始了围海造田,围垦给地方带来巨大经济利益的同时也带来了很多负面效应。近年来,厦门湾湾内水质量逐步下降,水动力环境改变,纳潮量减小,海水自净能力下降,这些环境问题为将来地方经济的和谐持续发展埋下了隐患。环境流体动力学模型(EFDC)集水动力模块、泥沙输运模块、污染物运移模块和水质预测模块于一体,可以用于河流、湖泊、水库、湿地和近岸海域一维、二维和三维物理和化学过程的模拟。为了研究岛屿多、岸线地形及流态复杂的九龙江口-厦门湾水动力过程,本文将EFDC模型运用于该水域三维潮流及盐度场的数值模拟。对比实测资料校核了模型参数,利用实测潮位、流速和盐度数据对模拟结果进行了充分的验证,吻合度高。该水域属于规则半日潮类型,平均涨、落潮历时约6 h;潮流以往复流运动为主,表层流速最大可达2m/s;低平潮前后出现面积合计约74km2的多处露滩;发现河口区分层及不同类型的盐度锋现象均在低潮后1h时最显著。结果表明:该模式成功复演了九龙江口-厦门湾潮汐潮流和盐度场的时空变化过程,适用于模拟和分析河口及近海海域的水动力场。水体微团在空间某点的“水龄”定义为该水体微团自进入控制体以来到流经该点所需要的时间。“水龄”作为一个时间尺度变量,是表征物质交换和传输过程的重要评判指标。本文基于构建完备的九龙江口-厦门湾水域三维水动力场模型,进一步引入水龄变量,计算和揭示该水域水体年龄的空间分异特征及其在潮过程的时空变化规律,并分析其动力成因。结果表明:水平方向上,厦门湾水体年龄呈“西北高、东南低”的格局,水龄从外海向湾顶递增,由大、小金门海域的100天增加至同安湾顶的800天。湾内等水龄线大体上与潮波的入射方向相垂直,并随潮进退,但幅度不大。九龙江河口区由于受上游淡水注入和外海潮汐的影响,水龄呈“两端低、中间高”的特征,总体上介于105天之间,而在河口区及其邻近水域,存在一高龄水团(平均水龄为20天),该水团随涨落潮在河口区域往复运动;在垂向上,该水域的水龄分层过程受河口盐水楔锋面、咸-淡水剪切锋面及局域地形的控制,本文进一步揭示其成因。与此同时,该区域一些特殊的水体流态首次通过水龄的计算而得以明确表征,水龄概念的引入及水龄模型的应用有助于理解河口-近海复杂的水动力环境。基于九龙江口-厦门湾三维水动力-水龄耦合模型,本文最后根据厦门海域近60年来实际的岸线变化,设计了一系列的数值模拟实验,对研究区域各代表年代(1955年、1956年、1970年、1984年、2003年、2012年)的水动力和水龄进行全面的模拟,统计和分析了厦门同安湾在各代表年代的水龄大小及其分布特征,通过“水龄”的分布特征及其时空变化过程来揭示和量化围填海工程对该海域水动力(水交换)环境的累积影响。结果表明:近60年来厦门海域的围填海工程对同安湾水动力环境的影响很大,1955年以前,天然岸线条件下同安湾的平均水龄仅为57.19天,高集海堤、丙洲和东坑湾海域的围垦造成同安湾水龄剧增,1984年至2012年,同安湾的平均水龄保持在120天左右的高龄阶段,湾内水动力条件很差。

关键词：水龄围填海工程 EFDC

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杭州湾水龄和滞留时间特性研究

杭州湾水龄和滞留时间特性研究

作者：吴婷浙江大学

学位级别：硕士

杭州湾毗邻长江口与钱塘江,湾内淡水可来源于钱塘江径流与长江冲淡水;同时,杭州湾面临东海,湾内水体会随涨落潮流交换到东海海区。因此,研究杭州湾内不同来源水体的水龄、滞留时间的分布特性,对揭示陆源来流(长江、钱塘江径流)对杭州湾... 详细信息

杭州湾毗邻长江口与钱塘江,湾内淡水可来源于钱塘江径流与长江冲淡水;同时,杭州湾面临东海,湾内水体会随涨落潮流交换到东海海区。因此,研究杭州湾内不同来源水体的水龄、滞留时间的分布特性,对揭示陆源来流(长江、钱塘江径流)对杭州湾水环境的影响、评估湾内水质状况等都有重要意义。本文基于ROMS(区域海洋模式)模型,建立杭州湾-长江口-东海海域三维水动力模型,并采用实测数据对模型计算所得的潮位、潮流、盐度进行验证以及余流的对比分析。在此基础上,本文通过计算2007-2008两年期间内,不同径流、潮流水动力条件下的杭州湾潮位、潮流、余流、盐度分布,得到该海区水动力的基本特性;进而以CART (constituent-oriented age and residence-time theory)理论为基础,研究了2008年期间四种不同水动力条件(枯洪季和大小潮)下杭州湾内水龄分布特性及湾口南、北代表性控制区内的滞留时间分布特性。主要研究成果和结论如下：(1)杭州湾内,长江冲淡水和钱塘江淡水浓度(淡水体积比重(总体积为1))分布差异较大。前者在湾口北部有一高浓度区(约0.7),水体来源分布受长江径流影响明显,该现象表明长江冲淡水可直接经过杭州湾北部进入杭州湾;而在湾顶及上游区域钱塘江径流比重较高(如澉浦处洪季时浓度为0.86),水体来源分布受钱塘江径流影响明显。(2)杭州湾内,长江冲淡水水龄分布的主要特征为：湾口北部区域为其水龄低值区,湾内中部及湾口南部区域,平均水龄在200天左右(如枯季平均为205天),湾顶区域,水龄较大,枯季期间,该区域平均水龄为350天。四种不同水动力条件下,由于典型强潮河口的混合作用,湾内中部、湾顶区的长江冲淡水水龄垂向分布均匀;湾口北部区域,受径流影响,小潮期间水龄出现分层现象,底层水龄高于表层;湾口南部区域,受潮流影响,小潮期间长江冲淡水底层水龄略低于表层。(3)杭州湾内,钱塘江淡水水龄分布的主要特征为：自湾顶向外海区域,水龄不断增大,至湾口的芦潮港处,水龄可高达400天。乍浦及其上游区域(经度121.10以西),钱塘江淡水水龄与钱塘江径流量呈负相关。四种不同水动力条件下,由于典型强潮河口的混合作用,杭州湾湾口北部、湾内中部、湾顶区域的钱塘江淡水水龄垂向分布均匀;湾口南部区域,受岛群影响,小潮期间水龄分布出现分层现象,底层水龄高于表层。(4)杭州湾湾口南、北两代表性控制区的滞留时间分布特性主要表现为：湾口北部控制区内,滞留时间受长江径流影响明显,当流量约28000m3/s(洪季期间)时,滞留时间在0至18天范围内;当径流为10000m3/s(枯季期间)时,滞留时间在12至32天范围内。湾口南部控制区内,滞留时间受潮流影响,大潮期间的滞留时间小于当月小潮期间0.5至6.5天。大、小潮期间(以6月为例),滞留时间分布均呈现西高东低现象(6至26天),即越靠近外海,水体滞留时间越短。该现象主要由于涨落潮作用,水体向外海方向运动导致。

关键词：杭州湾 ROMS CART 水龄滞留时间

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水龄对不锈钢水箱内水质的影响

净水技术 2021年第S1期40卷 298-302页

作者：陈燕宋玉晶杭州萧山供水有限公司浙江杭州311201

为考察二次供水设施中水箱对水质的影响,对某水司接管的水箱进行水质摸底调查。选择两个小区,通过关停同一小区两个水箱的其中一个水箱,考察金属、有机物、消赤剂、感官性状指标和微生物指标的变化情况。铁、铝、锌含量在前4 d略有上升... 详细信息

为考察二次供水设施中水箱对水质的影响,对某水司接管的水箱进行水质摸底调查。选择两个小区,通过关停同一小区两个水箱的其中一个水箱,考察金属、有机物、消赤剂、感官性状指标和微生物指标的变化情况。铁、铝、锌含量在前4 d略有上升,到第11 d后保持较稳定的状态;有机物和感官性状指标无较大波动;余氯在前2d基本无衰减,到第11 d,两个水箱余氯分别衰减了67%和50%;两个小区的水箱分别在第3d和第11 d开始有细菌检出,但仍未超标。两只水箱在停用11 d后,水质较稳定。

关键词：水箱水龄水质变化二次供水设施

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不同材质水箱在不同水龄下的水质情况对比

净水技术 2021年第S1期40卷 326-331页

作者：庞愉文上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司上海200082

二次供水作为城市供水的最后一环,由于流动性较差,其水质受水箱材质以及水力停留时间即水龄影响较大。为解决城市供水"最后一公里"难题,提高用户的用水质量,保障用户的用水安全,通过中试试验,对在不同外界环境(温度、水箱材质)下,各项... 详细信息

二次供水作为城市供水的最后一环,由于流动性较差,其水质受水箱材质以及水力停留时间即水龄影响较大。为解决城市供水"最后一公里"难题,提高用户的用水质量,保障用户的用水安全,通过中试试验,对在不同外界环境(温度、水箱材质)下,各项水质指标随水龄的变化情况进行研究。结果表明,对水质的保障能力混凝土内衬PE最优,不锈钢水箱次之,混凝土水箱和钢塑水箱对水质的保障能力较差。对于个别指标,混凝土水箱对总氯的保障能力较差,混凝土内衬PE水箱对异养菌的抗菌能力较弱:钢塑水箱由于散热性能较差,在高温条件下,对水质的保障能力差,不锈钢水箱对于各项指标的保障能力均无短板,更具有推广价值。当水处理消毒工艺为氯氨消毒,且水箱环境清洁时,主要水质风险因素为亚硝酸盐。高温天气时,主要水质风险因素为亚硝酸盐和细菌总数。气温较高的盛夏时期(平均水温为28℃),对于水龄控制标准应比初夏时期(平均水温为24℃)减少10-20 h。

关键词：二次供水水箱材质供水水质水龄

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供水系统管网水龄计算方法研究

供水技术 2019年第3期13卷 9-11页

作者：陆瑞珏上海市嘉定自来水有限公司

通过出厂水和管网监测点水样水质参数,例如氯化物和浊度等的变化,测定生活饮用水的管网水龄。与传统的节点水龄算法相比,该方法更为方便和精确,能为水处理工艺控制和管网水质管理提供指导。

关键词：供水系统水龄生活饮用水

基于水龄分布特征的突发水污染水质演变快速预测方法——以蠡湖为例

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武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：李嘉霖王玲玲徐项哲赵永刚季益柱徐津胡礼涵朱海水文水资源与水利工程科学国家重点实验室河海大学河海大学水利水电学院水利部水循环与水动力重点实验室河海大学无锡德林海环保科技股份有限公司中水淮河规划设计有限公司

为了分析了不同活水方案下蠡湖水龄的时空分布特征，并应对水体突发水污染问题，（进行模拟研究），并提出了一种基于水龄的水质演变快速预测方法。模拟结果表明，选择由长广溪节制闸进水、环湖河闸和曹王泾闸出水、流量配比为2:1的活... 详细信息

为了分析了不同活水方案下蠡湖水龄的时空分布特征，并应对水体突发水污染问题，（进行模拟研究），并提出了一种基于水龄的水质演变快速预测方法。模拟结果表明，选择由长广溪节制闸进水、环湖河闸和曹王泾闸出水、流量配比为2:1的活水方案，可有效降低蠡湖全湖的平均水龄，并最大化活水区面积。综合分析水龄分布规律，总结并提出了一种基于水龄的水质演变快速预测方法；该方法利用水龄分布的模拟成果，可快速确定污染物的输移路径和到达时间，大幅缩短了预测时间，为突发水污染事故的应急处置提供了有效支撑。研究结果表明，该方法的预测结果与传统水动力-水质耦合模型的模拟成果相吻合，且具有更为快速且便捷的特点。成果对于推动各类水体的水质安全管理具有重要的理论和实践价值。

关键词：水龄突发水污染水质快速预测水安全蠡湖