【摘 要】
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污染物在环境水体中的输运过程可以分解为随水体宏观运动的对流过程和湍流作用下的扩散过程。数值模拟方法是研究污染物质在环境水体中迁移规律的重要手段之一,大致可以分为两
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污染物在环境水体中的输运过程可以分解为随水体宏观运动的对流过程和湍流作用下的扩散过程。数值模拟方法是研究污染物质在环境水体中迁移规律的重要手段之一,大致可以分为两类:一类为所谓的欧拉型;另一类为拉格朗日型,即质点追踪法。在所有拉格朗日型方法中,随机游走模式(RWM)是应用效果较好的方法之一。
以往研究表明,RWM可以较好地模拟环境水体中守恒物质的对流扩散。但由于排入环境水体的污染物质可分为守恒型污染物及可降解型污染物,对于可降解型污染物,自净作用对污染物浓度的时间、空间分布具有重要影响。现有的地表水RWM未考虑污染物降解作用,对污染物浓度空间模拟结果造成一定的误差。
因此,针对随机游走水质模型仅考虑污染物对流输移、扩散效应而忽略了污染物自身的降解作用的缺陷,基于可降解污染物的一级反应动力学假设,对现有的随机游走模式进行了改进,建立了考虑自净作用的二维随机游走水质模型。作为模型检验,构造典型案例,将改进的随机游走模式与二维对流扩散方程的解析模式的计算结果进行了对比分析,表明修正的随机游走模式与解析模式具有一致性。
以长江镇江段为例,建立了潮汐河流水动力模型,并将随机游走改进模式成功应用于该江段可降解型污染物输移转化规律的研究,为准确预报沿江地区水环境质量提供了更加形象直观的方法。
改进模型具有既考虑水污染物的降解特性,又能够形象直观的描述污染物迁移特征的优点。该方法同样适用于其他天然水体。
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