摘要：本文論述了河網(wǎng)地區(qū)水動力、水質(zhì)模擬方法的發(fā)展過程及其在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用狀況，提出了潮汐河網(wǎng)水質(zhì)模擬存在的問題，并從理論與應(yīng)用角度分析了潮汐河網(wǎng)水質(zhì)模擬的發(fā)展趨勢。
　　關(guān)鍵詞：潮汐河網(wǎng)；水流；水質(zhì)；數(shù)值模擬
　　中圖分類號：X12文獻標識碼：A文章編號：2095-672X（2018）03-0204-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.121
　　Abstract： This paper discusses the development process of hydrodynamics and water quality in the river network and its application in production practice. The existing problems in the simulation of water quality in tidal river network are put forward. The water quality of tidal river network is analyzed from the view of theory and application Simulation of the development trend.
　　Key words： Tidal river network； Water flow； Water quality； Numerical simulation
　　人類得以生息繁衍非常重要的一個場所就是河網(wǎng)，這也是我國社會經(jīng)濟及文化都比較發(fā)達的區(qū)域。但是，對水質(zhì)造成的污染也是最為嚴重的地區(qū)。隨著水環(huán)境質(zhì)量的惡化現(xiàn)象越來越嚴重，對河網(wǎng)地區(qū)的環(huán)境以及經(jīng)濟的持續(xù)性發(fā)展都造成了非常大的阻礙。
　　為了使平原河網(wǎng)的水污染得到有效的治理及改善，就一定要對平原河網(wǎng)水污染的控制理論以及技術(shù)深入進行研究，其中研究水質(zhì)模擬的方法就是非常關(guān)鍵的一部分。
　　潮汐平原河網(wǎng)最顯著特點就是受潮汐的影響，水位和流量隨時間變化明顯，潮汐平原河網(wǎng)的水質(zhì)不但會受到上游河段的污染，并且潮汐的影響也會產(chǎn)生非常大的后果，從而影響到水流流向順逆不定，可能出現(xiàn)水流同向或異向（相向或相背）等多種流態(tài)，各種污染物在河網(wǎng)內(nèi)部來回震蕩，水質(zhì)呈復雜的動態(tài)變化。
　　因為我國的理論以及技術(shù)等很多方面都存在不完善的地方，實際模擬潮汐平原河網(wǎng)的水質(zhì)還不是特別滿意。所以，對潮汐平原河網(wǎng)問題的研究一直是國內(nèi)外環(huán)保工作者傾心研究的重要課題。
　　1 潮汐河網(wǎng)數(shù)值模擬的研究進展
　　1.1 河網(wǎng)水動力計算的研究進展
　　水質(zhì)模擬就是對水質(zhì)要素在水環(huán)境中，所產(chǎn)生的不同物理、化學以及生物，實際的變化情況進行分析。相比較水環(huán)境當中的動力學因素來說，比如水的體積、流量還有水深有非常緊密的關(guān)系。所以，水質(zhì)模擬最為基礎(chǔ)的部分就是計算水動力學。
　　對河網(wǎng)地區(qū)的河道水流運動進行描述的方程組是Saint- Venant，河網(wǎng)水力計算可歸結(jié)為一維Saint- Venant方程組的求解問題。在1953年的時候，Stoker就已經(jīng)把完整的Saint- Venant方程組計算出來河流洪水，從此就慢慢制作了完整的Saint- Venant方程組的數(shù)學模型。對于方程組求解，在1971年由Fread提出關(guān)于五對角元的壓縮存貯消元法。在1975年的時候，Cunge提出了雙追趕方法。到了1977年，我國的李岳生專家就提出了河網(wǎng)非恒定流隱式方程組稀疏矩陣解法。但是，采用該方法計算方程組的規(guī)模還是比較大，實際的應(yīng)用效果也不是特別滿意。這也慢慢研發(fā)出了組合單元解法還有分級解法。
　　其中“組合單元解法” 就是在1975年的時候，法國的水力學專家Jean A. Cunge首次提出。由于此方法對河道進行了簡單概化，對精度受損進行模擬。所以，這一方法只能在大尺度的水環(huán)境規(guī)劃中進行應(yīng)用�，F(xiàn)階段在生產(chǎn)實踐過程中還沒有得到廣泛應(yīng)用。
　　在1976年的時候，由荷蘭水力學的專家Dronkers首次提出了分級解法的思想，之后經(jīng)過很多學者專家的深入研究優(yōu)化，也逐漸提出了河網(wǎng)非恒定流的二級解法[1]、三級解法[2]、以及四級解法[3]。為了進一步對圣維南方程組進行優(yōu)化求解，國內(nèi)外學者又提出了汊點分組解法[4]，矩陣標識法[5]，松弛迭代法[6]等。
　　由于分級解法能夠?qū)γ恳粭l河道的水流狀況精準的進行計算，并且理論方面相對較為完善。已經(jīng)成了現(xiàn)階段模擬河網(wǎng)水力最為常用的一種方法[7]。因為三級解法能夠模擬單一的河道，并且可以對降雨等外界因素充分考慮，有非常高的計算精度，能夠有效滿足航運以及環(huán)境保護的需要。
　　1.2 河網(wǎng)水質(zhì)計算的研究進展
　　水質(zhì)模型是根據(jù)質(zhì)量守恒原理，用數(shù)學的語言和方法描述參加水體中水質(zhì)組分所發(fā)生的物理、化學、生物等方面的變化、內(nèi)在規(guī)律和相互關(guān)系的數(shù)學模型。對水質(zhì)模型的研究，能夠?qū)λ�體污染物遷移轉(zhuǎn)化的機理有充分的了解，從而對廢水排入天然水域的水質(zhì)濃度場進行準確的分析，進而對河流的納污能力進行確定。充分考慮上述的因素，對污染物的排放標準進行設(shè)定，對水域污染控制規(guī)劃以及對環(huán)境管理與水資源管理政策的制定有非常重要的作用。所以，模擬河流水質(zhì)是近些年研究最為深入的話題之一�，F(xiàn)階段們已經(jīng)有很多的研究成果，應(yīng)用到了流域的水質(zhì)規(guī)劃及管理工作中。
　　Streeter和Phelps于1925年在Ohio河上第一次建立水質(zhì)模型，模擬河流或者是河口生物化學需氧量以及溶解氧BOD-DO。在1979年的時候，Singh. H就研發(fā)除了一種穩(wěn)態(tài)的、確定性的一維河網(wǎng)水質(zhì)模型。到了1980年，Couillard. D與Cluis. DA等人搭建了污染負荷的河網(wǎng)水質(zhì)模型，而且把這一模型也在Saint-Francois流域中進行了應(yīng)用，從而獲取了流域中的最大氮、磷的濃度。

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