海河流域水资源规划模型及 - PowerPoint 演示文稿
合集下载
四章河流水质模型ppt课件
A ' D D y (i, j1),ij
(i, j1),ij
(i, j1),ij (i, j1),ij
A ' D D y ij,(i, j1)
ij,(i, j1)
ij,(i, j1) ij,(i, j1)
由纵向弥散作用输入、输出该单元的 BOD 总量为
D' (i1, j),ij
(Li1, j
Kd Ka
Kd
B
Ks
P Kd
1 exp(Kat)
D0
exp(Kat)
4.2. 4．O’Connr(欧康奈尔)模型
dLC dt
(Kd
Ks )LC
dLN dt
K N LN
D t
Kd LC
K N LN
KaD
LC LC0 exp (Kd Ka )t)
LN LN0 exp(KNt)
D
Ka
Kd L0 (Kd
(q j
D' (i, j1),ij
D' ij,(i, j1)
D' (i1, j),ij
D' ij,(i1, j)
VijKdij )Lij
(Di'j,(i1, j) )Li1, j
gk ,k m Li, j1 g L k ,k 1 i1, j gk ,k Li, j g L k ,k 1 i1, j
Kr
1 t
ln
LA LB
Kr Kd Ks
Kd
KC
ux H
3．水体的耗氧与复氧过程
1）耗氧过程 (1) 河水中碳化合物的氧化分解引起耗氧；
x LC LC0 exp(Krt) LC0 exp(Kr ux )
流域水文模型PPT课件
把水文事件当成与 时间无关的随机变量 ，常见的概率模型有 对数正态模型等。
7
数学模型的分类：
（1）随机性模型（非确 定性模型）
• A、概率模型 • B、随机模型
（2）确定性模型
• “黑箱”模型 • 概念性模型 • 整体模型 • 过程模拟模型 • 集中模型 • 分散（块）模型
把水文事件当成 与时间有关的随机过 程。
• A、概率模型 • B、随机模型
（2）确定性模型
• “黑箱”模型 • 概念性模型 • 整体模型 • 过程模拟模型 • 集中模型 • 分散（块）模型
先对径流形成过 程中每个子过程进行 数学模拟，然后按照 各子过程在径流形成 过程中内在的联系组 合成一个数学模型。
13
数学模型的分类：
（1）随机性模型（非确 定性模型）
（1）以框图或流程图形式，表达从降雨到流域 出口断面发生径流过程各个环节之间的相互关 系。
（2）建立模型各个部件的数学表达式或逻辑计 算系统。
（3）根据实测降雨、径流观测资料，初步确定 模型中所包含的待定参数。
（出客观的 估计和评价，而且要尽可能地对模型结构加以 合理性检查和论证，经过适当调整后付诸应用。
40
单位线
41
马司京根法连续演算框图
单元河段数N 时 段 数 M
42
河糟汇流计算
采用马斯京根连续演算法。计算参 数有演算段数(单元河段数)n，每个 单元河段的马斯京根法系数XE与KE。
43
参数确定
n是单元面积出口至流域出口的河槽汇流段数。 首先确定计算时段t及汇流速度C，得t行距L ＝tC，即单元河段长度。据L，由河口向上沿 河网划分单元河段。各单元面积的n即该面积出 口离流域出口的单元河段数。
《流域水环境规划》PPT课件
二、水污染控制单元
（一）水污染控制单元的划分 （二）水污染控制单元解析归类
（一）水污染控制单元的划分
水污染控制单元的划分，是根据水域使用功能的要 求，同时考虑行政区划、水域特征和污染源分布特 点等。划分的原则为：
（1）每个单元有单独进行评价、实施不同控制路线的 可能；
（一）水污染控制单元的划分
2. 污水调节
在河流水量低的时期，用蓄污池把污水暂时蓄存起来，待河 流水量高时释放，可以更合理地利用河流的自净能力来提高 河流的水质。污水调节费用主要是建池费用。缺点是占地面 积大、有可能污染地下水等。国外蓄存的污水大都是经过处 理的水，避免或减轻了恶臭现象的发生。
（二）提高或充分利用水体纳污 容量
（一）水环境容量的定义
水环境容量是指水体在特定的环境目标下所能容纳 污染物的量。
在理论上，水环境容量是环境的自然规律参数与社 会效益参数的多变量函数。它反映污染物在水体中 的迁移、转化规律，也满足特定功能条件下，水环 境对污染物的承受能力；
在实践上，水环境容量是环境目标管理的基本依据， 是水环境规划的主要环境约束条件，也是污染物总 量控制的关键参数。
一、水污染控制的技术措施 二、水污染控制单元 三、水污染控制系统规划数学模型 四、规划方案的综合评价
一、水污染控制的技术措施
（一）减少污染物排放负荷 （二）提高或充分利用水体纳污容量
（一）减少污染物排放负荷
1. 清洁生产工艺
清洁生产定义为对生产过程和产品实施综合防治战 略，以减少对人类和环境的风险。对生产过程，包 括节约原材料和能源，革除有毒材料，减少所有排 放物的排污量和毒性；对产品来说，则要减少从原 材料到最终处理产品的整个生命周期对人类健康和 环境的影响。
水资源规划及利用ppt课件
我国已建抽水蓄能电站有： (1) 广东抽水蓄能电站 (2) 天荒坪抽水蓄能电站 (3) 十三陵抽水蓄能电站 (4) 潘家口抽水蓄能电站 (5) 西藏羊卓雍湖抽水蓄能电站
北京十三陵抽水蓄能电站
（四）抽水蓄能电站(pumped storage power station)
天荒坪抽水蓄能电站
（五）潮汐电站( tidal energy power station)
人与水和谐共处！
安全泄量：河水不发生漫溢或堤防不发生溃决前提下，河床所 能安全通过的最大流量
洪水防治
防洪的主要任务：按照规定的防洪标准，因地制宜，采用恰当的 工程措施，以削减洪峰流量，或者加大河床的过水能力，保证安全 度汛。
防洪措施
工程措施 非工程措施
1 工程措施
2 3
增大河道泄洪能力 拦蓄洪水控制泄量 分洪、滞洪与蓄洪
引水式
无压引水式水电站： （free flow）
有压引水式水电站： （pressure flow）
无压引水式水电站： 沿河岸修筑坡度平缓的明渠或无压隧洞等来集中落差的 水电站。
无压引水式水电站
有压引水式水电站： 用有压隧洞或管道来集中落差的水电站。
有压引水式水电站
（三）混合式（mixed power plant）
增大河道泄洪能力
1
沿河筑堤
2
整治河道、
3
加宽河床断面
4
人工截弯取直、
5
消除河滩障碍
功能
洪量（增 量）如大 并，加河 加但大道 以无泄排 利法洪泄 用控流能 。制 力
拦蓄洪水控制泄量
主要是依靠在防护区上游筑坝建库而形成的多水库防 洪工程系统，是将防洪和兴利相结合的有效工程措施。
水库拦洪蓄水，一可削减下游洪峰洪量，免受洪水威 胁；二可蓄洪补枯，提高水资源综合利用水平。
北京十三陵抽水蓄能电站
（四）抽水蓄能电站(pumped storage power station)
天荒坪抽水蓄能电站
（五）潮汐电站( tidal energy power station)
人与水和谐共处！
安全泄量：河水不发生漫溢或堤防不发生溃决前提下，河床所 能安全通过的最大流量
洪水防治
防洪的主要任务：按照规定的防洪标准，因地制宜，采用恰当的 工程措施，以削减洪峰流量，或者加大河床的过水能力，保证安全 度汛。
防洪措施
工程措施 非工程措施
1 工程措施
2 3
增大河道泄洪能力 拦蓄洪水控制泄量 分洪、滞洪与蓄洪
引水式
无压引水式水电站： （free flow）
有压引水式水电站： （pressure flow）
无压引水式水电站： 沿河岸修筑坡度平缓的明渠或无压隧洞等来集中落差的 水电站。
无压引水式水电站
有压引水式水电站： 用有压隧洞或管道来集中落差的水电站。
有压引水式水电站
（三）混合式（mixed power plant）
增大河道泄洪能力
1
沿河筑堤
2
整治河道、
3
加宽河床断面
4
人工截弯取直、
5
消除河滩障碍
功能
洪量（增 量）如大 并，加河 加但大道 以无泄排 利法洪泄 用控流能 。制 力
拦蓄洪水控制泄量
主要是依靠在防护区上游筑坝建库而形成的多水库防 洪工程系统，是将防洪和兴利相结合的有效工程措施。
水库拦洪蓄水，一可削减下游洪峰洪量，免受洪水威 胁；二可蓄洪补枯，提高水资源综合利用水平。
水资源配置与规划ppt课件
〔4〕注重现状根底资料调查，结合历史情况进展规律分析和合理的趋势 外延，使需水预测符合区域特点和用水习惯。
;.
12
生 活
一二 级级
三级
四级
备注
消
生 生 城镇生活 城镇居民生活 城镇居民生活用水（不包括公共用水)
费 和
活 活 农村生活 农村居民生活 农村居民生活用水（不包括牲畜用水)
生 态 用
第 种植业 一 （农田）
水
长期预测。
预
测
方பைடு நூலகம்
按能否采用数学模型方法分为：定量预测法和定性预测法。
法
2．用水定额的预测方法
常用的有：趋势外推法、多元回归 法、经济计量模型
通常情况下，需求预测的用水定额有各行业的净用水定额和毛用水定额，可采用 定量预测方法，包括趋势外推法、多元回归法与参考对比取值法等。
14
用水定额的影响要 素
〔3〕水资源规划的实施要与经济社会开展程度相顺应，确保水资源 规划方案是可行的。
〔4〕从区域或流域整体的角度出发，思索不同程度年流域上下游以 及不同区域、不同部门用水间的平衡，确保区域或流域经济社 会的协调可继续开展。
〔5〕与经济社会开展亲密结合，注重全社会公众的广泛参与，注重 从社会开展的根源上来寻求处理水问题的途径，同时也配合采 取一些经济手段，确保“人〞与“自然〞的调和。
该方法根据工业企业程度衡计算公式
W用水 W取水 W重复 和工业用水
反复利用率、工业用水定额的概念，可导出如下公式：
Q t2 I
1 t2
1 t1
Q t1 I
为了改善该法的预测效果，在上式中引入修正系数
Qt2 I
1 t2
k
1 t1
;.
12
生 活
一二 级级
三级
四级
备注
消
生 生 城镇生活 城镇居民生活 城镇居民生活用水（不包括公共用水)
费 和
活 活 农村生活 农村居民生活 农村居民生活用水（不包括牲畜用水)
生 态 用
第 种植业 一 （农田）
水
长期预测。
预
测
方பைடு நூலகம்
按能否采用数学模型方法分为：定量预测法和定性预测法。
法
2．用水定额的预测方法
常用的有：趋势外推法、多元回归 法、经济计量模型
通常情况下，需求预测的用水定额有各行业的净用水定额和毛用水定额，可采用 定量预测方法，包括趋势外推法、多元回归法与参考对比取值法等。
14
用水定额的影响要 素
〔3〕水资源规划的实施要与经济社会开展程度相顺应，确保水资源 规划方案是可行的。
〔4〕从区域或流域整体的角度出发，思索不同程度年流域上下游以 及不同区域、不同部门用水间的平衡，确保区域或流域经济社 会的协调可继续开展。
〔5〕与经济社会开展亲密结合，注重全社会公众的广泛参与，注重 从社会开展的根源上来寻求处理水问题的途径，同时也配合采 取一些经济手段，确保“人〞与“自然〞的调和。
该方法根据工业企业程度衡计算公式
W用水 W取水 W重复 和工业用水
反复利用率、工业用水定额的概念，可导出如下公式：
Q t2 I
1 t2
1 t1
Q t1 I
为了改善该法的预测效果，在上式中引入修正系数
Qt2 I
1 t2
k
1 t1
河流水质模型PPT课件
x1 x1
C 0 Q q —河段起始端旁侧入流(支流或排污口)的i流1 量； x1
Q—上i 游1 来水的污染物浓度；
q—x 旁1侧入流的污染物浓度。
均匀混合模型适用于均匀河段，要求 足够小，否则会造成较大误差。
C i 1
C x1
x
第10页/共74页
李光炽
水质模型
5.3 一维BOD-DO水质模型
第27页/共74页
李光炽
水质模型
5.4 一维河流水质模拟
对于一条实际河流应用水质模型进行水质模拟和水质预测时，首先应对河流水量水 质的基本数据和资料进行如下分析和整理。 (1)河流的径流量。河流的径流量对稀释作用和自净能力有重要影响。天然河流的 径流量一般变化幅度较大，而污水流量变化幅度小，因而在河道的枯水季节，河流 的水质状况较差。
第4页/共74页
李光炽
水质模型
5.2 均匀混合水质模型(零维水质模型)
均匀混合水质模型是把一个水体，如一个河段，看作是一个均匀混合的反应器。假 定入流进入反应器后立即均匀分散，各水团完全均匀混合。其质量平衡方程为
V
C t
QC0
QC
S
r(C)V
式中 V — 反应器内水的体积；Q — 反应器入
流及出流流量；C0、C － 入流及反应器内污染物浓 度；r(C) － 反应器内过程的反应速率，与C有关；
F2 exp[ K 2 x / ux ]
第23页/共74页
李光炽
水质模型
上述式称Dobbins-Camp修正式。如果R＝O，P=O，则成为Thomas修正式；如果只 R=0，P=O，K3=O，则成为Streeter-Phelps基本模型。 同样可求解溶解氧的临界 距离xc：
演示文稿河流水质数学模型
弥散：两种流体接触时，某种物 质从含量较高的流体中向含量较 低的流体迁移，使两种流体分界
面处形成过度混合带，混合带不
2.一维情况下河流水环境容量模型
断发展扩大，趋向于成为均质的 混合物质，即为弥散现象。
设河流中污染物一维对流弥散方程为
C t
u
C x
ks
2C x2
k1C
(1)
式方中向k弥s为散弥的散速系率数系(数表)征；流k1动为水污体染中物污的染降物解在系沿数水；流C 为排污口下游处的浓度解(mg／L) ； X为沿河段的 纵向距离m；u为河水流速(m/s)。
B
ks
D
ka
kd (kd
ks )
(L0
kd
B
ks
)
e(kd ks )t
ekat
kd ka
( kd
B ka
P kd
)(1
ekat )
D0ekat
第二十三页，共45页。
2.4 QUAL-Ⅱ河流水质综合模型 由于污染物在水中的迁移转化是一种物理的、化学的和生物
学的极其复杂的综合过程，因此要全面描述水体的水质就必须 研究水生生态系统和水质组分之间的联系，就需要对多组合的
③取水口处，由于水量的变化导致水流速度的变化； ④其他，例如现有的或历史的水文、水质监测断面处，在这些地方设
置断面，可以共享有关的水文、水质资料；在码头、桥涵附近设 立断面可以便于采样作业等。
第十七页，共45页。
一维河流概化示意图
第十八页，共45页。
2、单一河段水质模型
2.1 S-P模型 2.2 氧垂曲线 2.3 S-P模型的修正模型
可能误差较大，因此需采用二维模型计算。
3.二维情况下河流水环境容量模型
设计洪水流域水文模型及河道流量演算PPT课件
70.9%。工程p 设计标准 =1%。
① 根据工程所在流域下垫面条件，由表7.3-2查得单地类
砂页岩森林山地
S
=23.0，导水率
r
K=S 1.50，面积权重系数
c1
=0.291；砂页岩灌丛山地
S
=18.0，
r
K
=1.20，面积权重
S
系数 c=2 0.709。由式（7.3-4）和式（7.3-5）计算风干流域
z
F。A (t z )
⑤ 根据设计主雨面雨量 H P,A及tz流 域可能损失 F，A (用tz )式
（7.3-1）或式（7.3-2）计算设计洪水净雨深 。 R p
⑥ 非主雨日设计净雨的计算方法与上述主雨日净雨计算方
法相同，所不同的是 的B0定,P 量。当主雨日居中时，第一日的 取表B0列,P 值的40％，第三日的 取0.9B00,P～1.0；当主雨日居后时， 第一日的 取表列值的B04,P0％，第二日的 取表列值的B600,P％。
tz
Sr,A 1 B0,1%
t 0.5 z
2KS,A tz19.5 (1 0.24) 10.5 21.29 1 17.4mm
F (3) A
tz
Sr,A 1 B0,1%
t 0.5 z
2K S , A
tz
21.29 2
5.2mm
第17页/共52页
218021/7/7
设计洪水
1. 设计净雨深计算
第8页/共52页
设计洪水
1. 设计净雨深计算
表7.3-1
设计洪水流域持水度查用表
频率
0.33%
1%
2%
5%
10%
B0P
0.63
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(万亩)
地
产值
产值
(万 t)
食
Y1998 “1000” Y2010
Y2030
12235.0 9761.0 13514.4 22837.3 15022.7 63196.4
7.34 5.22
(万元 0.8/ 0 人1).69 4.21
17572.0 19663.2 19787.2
1(万 09亩 21).0 10826.1 10883.3
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
地形地貌
流 域 水 资 源 管 理 信 息 系 统
社会经济
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
土地利用
流 域 水 资 源 管 理 信 息 系 统
水利工程
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
降水
流 域 水 资 源 管 理 信 息 系 统
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究 径流
调入客水水源
LU_1 本地一级用户 BU_1 域外优先调水用户 LU_2 本地二级用户 BU_2 域外滞后调水用户 SEA 弃水及入海水
图
例
单位：亿立方米
三 海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
、
基
于
数
功能六：方案评价
字
化
流 域
对方案生成机制构造的若干规划方案及通
的 过宏观经济水资源分析模型得到流域规划发展
海河流域水资源规划模型及 管理信息系统研究
清华大学 海河水利委员会 水科院水资源所
二○○一年一月
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
一、项目背景与任务 二、水资源规划支持平台总体设计 三、基于数字化流域水资源规划平台 四、基于GIS的流域分布式水文模型 五、经济发展与水资源可持续利用战略 六、结论与建议
(亿 26元 10).0 4546.5 8928.8
1(亿 46元 47).0 33564.0 81551.2
5406.0 (kg4/4人2.)0 5736.0 424.4 6331.4 421.5
Y2050 16477.0 118654.0
3.20
7.20 18191.8 11152.1 16073.1 169551.5 7812.3 474.1
三 海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
、
基
于
数
功能五：供需平衡
字
化
流
域 的
利用海河流域水资源合理配置模
水
型，对流域内城市、农村及全流域用
资 源
水的供需平衡分析。
规
划
平
台
北引黄
永定河山区 (29.7∕33.4) 大清河北支山区 大清河南支山区 滹沱河山区 滏阳河山区 漳河山区 卫河山区 局部放大
人机交互系统
专家咨询
规
划
支
信息查询 现状评价 水文模型 需水预测 供需平衡 方案决策 公共服务
持
平
台
总
体
专用数据库
专用GIS库
模型库
方案库
知识库
设
计
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
三、基于数字化流域的 水资源规划平台
三 海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
、
基
于
数
字
化
流
域
的 水
平台
资
灾 害
数字地球
快
的
设 计
拟 罪 区业 … 速
外 活 建生
反
交 动 设产
应
内容
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究 二 、 水 资 源 规 划 支 持 平 台 总 体 设 计
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二 、 数字化流域构架
水 资 源 规 划 支
数字流域是按空间位置组织和管理流域所有的水以及 与水相关的经济社会发展的信息,并能在计算机网络中真实 再现的信息系统。数字化流域是指在数字流域的基础上，通 过模型反映水与水之间、水与经济社会发展之间、水与生态 环境之间的内在联系的虚拟流域系统。
424.4 421.5
Y2050 16477.0 47785.0
2.50
2.90 18191.8 9858.0 8510.4 53150.5 6856.3 416.1
Y1998 12235.0 9761.0
0.80 17572.0 10921.0 2610.0 14647.0 5406.0 442.0
、 水
4.纷繁变化的世界需新理论新技术新方法支撑
资
源
规
划 支 持
信 息 技 术
。 。 。
平
台 总 体 设
系 统 分 析
决
模
策
型
支
理
持
计
论
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二 （一）、现代流域水资源规划的特点
、 水
5.滚动规划是必然之路
资
源
规
划
支
持
平
台
总
体
设
计
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
、
基 于
概化图二
数
字
化
流
域
的
水
资
源
规
划
平
台
三 海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
、
基 于
计算～实测水量对照表
数
字
化
（亿立米）
流
站名
下堡 张家坟 大阁 戴营 下会
域
位置
白河 白河 潮河 潮河 潮河
的
上中游 下游 上游 中游 下游
水
计算值
9998 52289 8145 32873 44610
资
观测值
分析海河流域水资源供需平衡，提出对策与措施
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二、水资源规划支持平台 总体设计
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二 （一）、现代流域水资源规划的特点
、 水
1.流域系统是复杂大系统
资
源
规
划
支
持
平
台
总
体
?…
设
计
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二 （一）、现代流域水资源规划的特点
支
情景分析机制
天然循环
人工循环
持
基础数据库支撑环境
平
台
总
体
水资源开发利用规划方案非劣解（集）
设
决策支持机制
计
水资源开发利用规划满意方案
多目标分析 多准则评价 群决策协商 支持系统
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二 （四）、基于数字化流域水资源规划平台功能框架
、
水
规划决策者
资
源
GIS支持平台
、
基
于
数 字
功能四：经济发展与需水预测
化
流
域
的
利用宏观经济水资源模型，分析海
水 资
河流域经济发展与水资源供求之间的关
源
系。
规
划
平
台
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究 流 需水预测子系统 域 水 资 源 规 划 支 持 系 统 建 设
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究 流 供需平衡子系统 域 水 资 源 规 划 支 持 系 统 建 设
流 域 水 资 源 管 理 信 息 系 统
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究 用水现状 流 域 水 资 源 管 理 信 息 系 统
三 海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
、
基
于
数 字
功能二：现状评价
化
流
域 的
用可持续发展准则及模糊评价原理实
水
现对流域水资源及其开发利用作出快速诊
资 源
断。
Y2050 16477.0 85512.0
2. 80
5.19 18191.8 9858.0 12048.5 122526.2 6856.3 416.1
Y1998 12235.0 9761.0
0.80 17572.0 10921.0 2610.0 14647.0 5406.0 442.0
Y2010 13514.4 17785.3 “1200”
Y1998 12235.0 9761.0
0.80 17572.0 10921.0 2610.0 14647.0 5406.0 442.0
“0100” Y2010 13514.4 12945.8 Y2030 15022.7 29162.0
2.38 4.14
0.96 19787.2 10861.8 2734.1 17043.7 5736.0 1.94 19787.2 10861.8 3875.2 35620.5 6331.4
二 （二）、流域水资源规划支持系统建设原则
、
水
资
充分体现科技创新水平，兼顾实用性和可操作性
源
规
划
为流域水资源管理和滚动规划提供基础平台
支
持
初步建立数字化流域和水资源规划模型集
平
台
总
分析海河流域水资源供需平衡，提出对策与措施
体
设
计
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
二 、
数字地球的概念
水
划
平
“1122”
探讨南水北调对减轻连续枯水系列对流域经济发展的影响，与“1102”方 案对比
台
三 、台
海河流域水资源规划模型及管理信息系统研究
流域发展综合表
方案编码 年份