水利模型

水利模型的目的主要是為了描述環(huán)境污染物在水中的運(yùn)動(dòng)和遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，為水資源保護(hù)服務(wù)。它可用于實(shí)現(xiàn)水利模擬和效果評(píng)價(jià)，進(jìn)行說(shuō)理預(yù)報(bào)和預(yù)測(cè)，制訂污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和水質(zhì)規(guī)劃以及進(jìn)行水域的水質(zhì)管理等，是實(shí)現(xiàn)水利設(shè)施建設(shè)控制的有力工具。

水利模型至今已有70多年的歷史。最早的水利模型是于1925年在美國(guó)俄亥俄河上開(kāi)發(fā)的斯特里特－菲爾普斯模型。它是一個(gè)DO－BOD模型。之后，經(jīng)諸多學(xué)者改進(jìn)，逐步完善。1977年美國(guó)環(huán)境保護(hù)局發(fā)表的QUALll型，是這類(lèi)模型的代表。它的最新版本 QUAL2E（1982）能模擬任意組合的15種水質(zhì)參數(shù)。80年代之后，隨著水利模型研究的深入，另一類(lèi)描述水中有毒物的模型應(yīng)運(yùn)而生。由于考慮了泥沙的作用，使這類(lèi)模型變成了一個(gè)描述水流、泥沙和其他水質(zhì)組分相互作用的氣、液、固三相共存的復(fù)雜體系。它的代表作是美國(guó)環(huán)境保護(hù)局推出的WASP5模型（1994）。它能模擬有毒物質(zhì)在水中發(fā)生的酸堿平衡、揮發(fā)、沉淀、溶解、水解、生物降解、吸附和解析、氧化還原、生物聚集、光解等過(guò)程以及大氣的干、濕沉降物。與此同時(shí)，以食物鏈和能量傳遞為主線的生態(tài)學(xué)模型也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。現(xiàn)代水利模型因其復(fù)雜性一般要采用各種數(shù)值解法，應(yīng)用計(jì)算機(jī)來(lái)完成。

瀏陽(yáng)河模型廠有關(guān)模型專家也明確提出：一個(gè)好的水利模型需有水文學(xué)、水力學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)、水質(zhì)、數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)等方面的專家通力合作。

水利模型可按其空間維數(shù)、時(shí)間相關(guān)性、數(shù)學(xué)方程的特征以及所描述的對(duì)象、現(xiàn)象進(jìn)行分類(lèi)和命名。

從空間維數(shù)上可分為零維、一維、二維和三維模型；從是否含有時(shí)間變量可分為動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)模型；

從模型的數(shù)學(xué)特征可分為隨機(jī)性、確定性模型和線性、非線性模型；

從描述的水體、對(duì)象、現(xiàn)象、物質(zhì)遷移和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)可分為河流、湖泊、河口、海灣、地下水模型；溶解氧、溫度、重金屬、有毒有機(jī)物、放射性模型；對(duì)流、擴(kuò)散模型以及遷移、反應(yīng)、生態(tài)學(xué)模型等。

中國(guó)水利水電科學(xué)研究院。

徐洪泉、杜秀玲等。

中國(guó)水利水電科學(xué)研究院、武漢大學(xué)等。2100433B