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咸阳湖水环境仿真与控制研究

作　者: 任双立
导　师: 党志良
学　校: 西安理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 景观水体水环境恢复力环境容量水质模拟与仿真
分类号: X524
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着我国城市现代化的发展,在城市大型标志性建筑中,人工湖泊、人工河道等景观水体不断涌现,提高了城市的品味,改善了城市环境。然而景观水体质量恶化却给人们带来了负面效应。因此城市景观水体的治理和维护成为许多城市面临的问题。本文以咸阳湖为研究背景,通过对咸阳湖的水系结构、污染现状的调查与需求分析,对咸阳湖水环境保护进行了探索性的研究。本文在分析国内外现有景观水体大量文献的基础上,考虑城市景观水体自身的特点,对咸阳湖进行了两种状态下的水环境容量计算;在研究咸阳湖自身特点的基础上,根据材料力学中试样的拉伸变形过程与城市景观水体恢复力的相似性原理,探讨景观水体水环境的变化规律,提出了以弹塑性理论的观点来研究城市景观水体恢复力问题,为城市景观水体水环境保护提出新的思维模式;将动态规划方法应用到湖泊水环境污染控制中,进行了费用—效益分析,以最小的经济代价导求水环境质量,建立一个供优化用的经济目标函数,以每个区段的污水处理厂为基础,在水体水质条件的约束下,求解各个污水处理厂的最佳处理效率组合;运用MATLAB/Simulink可视化建模技术对咸阳湖的COD和NH3-N进行模拟和仿真,对咸阳湖的生命周期做了试探性的研究。本论文建立的可视化景观水体水质模型较为真实地反映了咸阳湖的水质面貌,具有较高的准确性和适用性,可以将其应用于中心城区水体水质预测与仿真研究等方面。对于同类型的景观水体水质模拟和水质管理也具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 课题的提出  8-9
  1.2 城市景观水体的类型与污染现状  9-11
    1.2.1 城市景观水体的类型  9
    1.2.2 我国城市景观水体的污染现状  9-10
    1.2.3 城市景观水体的功能  10-11
  1.3 国内外景观水体研究现状与进展  11-13
    1.3.1 城市景观水体水质模型研究概述  11-12
    1.3.2 水污染控制技术研究与发展  12-13
    1.3.3 城市景观水体水环境仿真研究的发展及存在问题  13
  1.4 课题研究主要目的、意义及内容  13-16
    1.4.1 课题的目的  13-14
    1.4.2 课题的研究意义  14
    1.4.3 课题的研究内容  14-16
2 咸阳湖水环境系统分析  16-36
  2.1 咸阳湖形成的历史渊源  16-17
    2.1.1 自然环境  16
    2.1.2 社会环境  16
    2.1.3 工程地理位置  16-17
  2.2 咸阳湖水环境系统结构  17-18
    2.2.1 河流水系结构  17
    2.2.2 主要河流特征  17-18
  2.3 咸阳湖补水主要来源  18-20
    2.3.1 地表水  18-19
    2.3.2 地下水  19-20
    2.3.3 境外引水  20
    2.3.4 污水处理厂回用水  20
  2.4 咸阳湖污染现状分析  20-26
    2.4.1 水质现状  20-23
    2.4.2 水质现状分析  23-26
  2.5 咸阳湖水环境容量计算  26-35
    2.5.1 景观水体水环境容量基本理论与特征  26-27
    2.5.2 咸阳湖水环境功能分区  27-28
    2.5.3 景观水体的水质标准  28
    2.5.4 参数K 值的确定  28-29
    2.5.5 咸阳湖水环境容量计算参数  29
    2.5.6 咸阳湖水环境容量计算  29-32
    2.5.7 咸阳湖水环境容量计算结果  32-35
  2.6 本章小结  35-36
3 城市景观水体的水环境价值及其水环境恢复力研究  36-47
  3.1 城市景观水体水环境价值概述  36-38
    3.1.1 水环境的内涵及其特点  36
    3.1.2 水环境价值研究  36-37
    3.1.3 水环境价值的影响因素  37-38
  3.2 城市景观水体水环境容量价值概述  38-39
    3.2.1 城市景观水体水环境容量价值研究的重要性  38
    3.2.2 城市景观水体水环境容量价值的影响因素  38-39
  3.3 城市景观水体水环境恢复力研究  39-42
    3.3.1 城市景观水体水环境的稳态转换分析  39-40
    3.3.2 城市景观水体水环境恢复力分析  40-41
    3.3.3 城市景观水体水环境恢复力的影响因素  41
    3.3.4 城市景观水体水环境的变化规律与系统阈值的讨论  41-42
  3.4 城市景观水体的保护  42-46
    3.4.1 城市景观水体保护的概念和目的  42-43
    3.4.2 城市景观水体保护的意义  43
    3.4.3 我国景观水体保护中存在的问题及原因分析  43-46
  3.5 本章小结  46-47
4 水污染控制技术研究  47-58
  4.1 概述  47
  4.2 水污染控制系统的最优规划  47
  4.3 费用函数的建立与讨论  47-49
  4.4 动态规划模型的建立  49-54
    4.4.1 咸阳湖动态规划模型的建立  50-51
    4.4.2 最优化方法求解  51-53
    4.4.3 动态规划模型的简化  53-54
  4.5 动态规划的解及讨论  54-56
    4.5.1 动态规划化的解  54-55
    4.5.2 解的讨论  55-56
  4.6 咸阳湖水体改善措施  56-57
    4.6.1 生态护坡  56
    4.6.2 生态浮床与生物接触氧化组成技术  56-57
    4.6.3 喷泉曝气技术  57
  4.7 本章小结  57-58
5 咸阳湖水环境可视化模拟与仿真  58-74
  5.1 可视化建模机理  58
  5.2 模拟与仿真  58-64
    5.2.1 选择并建立计算模块  58-63
    5.2.2 数据导入与输出  63-64
  5.3 结果与讨论  64-73
    5.3.1 水环境模拟预测基点  64
    5.3.2 模拟计算结果  64-67
    5.3.3 分析与讨论  67-68
    5.3.4 咸阳湖补水方案  68-73
  5.4 本章小结  73-74
6 咸阳湖水环境系统仿真建模  74-88
  6.1 水环境仿真模型研究的要点  74
  6.2 水质预测模型  74-75
    6.2.1 一维水质模型基本方程  74-75
    6.2.2 二维水质模型基本方程  75
    6.2.3 多组分综合体系水质模型  75
  6.3 咸阳湖水质仿真模型的建立  75-81
    6.3.1 河流水质预测模型  76-79
    6.3.2 湖泊水质模型  79-81
  6.4 模型参数识别及验证  81-84
    6.4.1 参数识别方法  81-83
    6.4.2 模型参数与参数的确定  83-84
  6.5 咸阳湖水环境模拟试验  84-87
    6.5.1 试验目的  84
    6.5.2 试验设计  84
    6.5.3 模拟试验理论基础及假设  84-85
    6.5.4 模拟试验分析及求解方法  85
    6.5.5 实验结果及分析  85-87
  6.6 本章小结  87-88
7 结论与建议  88-89
  7.1 结论  88
  7.2 建议  88-89
致谢  89-90
参考文献  90-93
附录  93-94
附图  94-95

咸阳湖水环境仿真与控制研究

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